CN104107633A - 挥发性有机废气处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挥发性有机废气处理系统及方法,该方法包括:有机废气输入到活性炭吸附床的吸附区进行吸附处理后输出到烟囱排出;常温新鲜空气输送至活性炭吸附床的冷却区,对活性炭吸附转轮进行降温处理后再与再生区输出的再生废气进行热交换,并输送至三段式生物降解装置,经三段式生物降解装置处理后输送至烟囱排出;经热交换后的新鲜空气经加热器形成高温再生气体输送至再生区。本发明,将活性炭吸附转轮降温处理后形成的中温新鲜空气与再生区输出的再生废气进行热交换,再输送至再生区,从而有效利用了能源,且流程简单,成本低,废气去除率为98.5%以上,可处理流量达95000m3/h以上的废气,可处理浓度为0~1500ppm的废气。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理装置,具体涉及挥发性有机废气处理系统及方法。
背景技术
挥发性有机废气的治理研究和应用都比较晚,随着工业化的发展,各行各业(如印刷、制药、石油化工、涂装、喷漆、皮革、电子等)产生的挥发性有机废气的数量及种类也越来越多。目前有机废气的治理方法主要有三种:
第一种:催化燃烧法,利用某种催化剂来分解或使有机废气燃烧后变成无害气体;
第二种:吸收法,以特定的某种化学液体来吸收有机废气,然后进行去除;
第三种:吸附法,以活性炭物理吸附为主。
但是对于处理大风量、低浓度、成份复杂的有机气体,上述方法均存在投资费用高、运行成本高、去除效率低、能耗高等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,现有的挥发性有机废气治理装置存在投资费用高、运行成本高、去除效率低、能耗高、安全性能差等问题。
为了解决上述问题,本发明提供了一种挥发性有机废气处理系统,包括活性炭吸附床、三段式生物降解装置、冷却风供给装置和再生风供给装置,所述活性炭吸附床内转动设有活性炭吸附转轮,沿所述活性炭吸附转轮的周向依次设有吸附区、再生区和冷却区,所述活性炭吸附转轮循环反复顺序经过所述吸附区、再生区和冷却区,有机废气输入到所述吸附区进行吸附处理后经第一管路输出到烟囱排出,所述再生风供给装置包括:
换热器,常温新鲜空气通过所述冷却风供给装置输送至所述冷却区,对所述活性炭吸附转轮进行降温处理后形成中温新鲜空气,所述中温新鲜空气通过第二管路输送至所述换热器;所述再生区输出的高温再生废气输送至所述换热器与所述中温新鲜空气进行热交换后输送至所述三段式生物降解装置,经所述三段式生物降解装置处理后通过第三管路输送至所述烟囱排出;
加热器,热交换后的所述中温新鲜空气经所述加热器输送至所述再生区。
在上述系统中,所述三段式生物降解装置自下而上依次设有第一填料层、第二填料层和第三填料层,所述第一填料层由碎石、陶瓷填料组成,所述第二填料层由碎木块填料组成,所述第三填料层由惰性填料组成,每层填料层中设有均生物膜。
在上述系统中,所述活性炭吸附转轮具有蜂窝状结构。
在上述系统中,所述第一管路上设有吸附风机。
在上述系统中,所述第二管路上设有温度传感器,PLC控制器根据所述温度传感器的检测结果控制所述加热器启动或停止。
在上述系统中,所述第三管路上设有挥发性有机化合物浓度检测仪和控制阀组,所述控制阀组的输入口连接所述换热器的废气排出口,第一输出口连接所述三段式生物降解装置,第二输出口连接所述再生区;所述挥发性有机化合物浓度检测仪检测所述第二管路中的气体是否符合所述三段式生物降解装置的处理标准,如果符合则将所述控制阀组的输入口与所述第一输出口接通,否则将所述控制阀组的输入口与所述第二输出口接通。
本发明还提供了一种有机废气处理方法,包括以下步骤:
有机废气输入到活性炭吸附床的吸附区进行吸附处理后输出到烟囱排出;
常温新鲜空气输送至活性炭吸附床的冷却区,对活性炭吸附床的活性炭吸附转轮进行降温处理后形成中温新鲜空气输送至换热器;
再生区输出的再生废气输送至换热器与所述中温新鲜空气进行热交换后输送至三段式生物降解装置,经所述三段式生物降解装置处理后输送至烟囱排出;
所述中温新鲜空气经加热器输送至所述再生区。
在上述方法中,还包括以下步骤:检测所述再生废气是否符合所述三段式生物降解装置的处理标准,如果符合则输出至所述三段式生物降解装置,否则输送至所述吸附区。
在上述方法中,还包括以下步骤:检测所述中温新鲜空气的温度,并根据检测结果控制所述加热器启动或停止。
本发明,将对活性炭吸附转轮降温处理后形成的中温新鲜空气与再生区输出的再生废气进行热交换,然后输送至再生区,从而有效利用了能源,废气去除率为98.5%以上,可处理流量达95000m3/h以上的废气,可处理浓度为0~1500ppm的废气。
附图说明
图1为本发明提供的挥发性有机废气处理系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作出详细的说明。
如图1所示,本发明提供的有机废气处理系统包括活性炭吸附床10、三段式生物降解装置30以及冷却风供给装置和再生风供给装置。
活性炭吸附床10内转动设有具有蜂窝状结构的活性炭吸附转轮,并沿活性炭吸附转轮的周向依次设有吸附区11、再生区12和冷却区13,再生区温度控制在100~120℃,吸附区11、再生区12和冷却区13分别通过分隔板相互隔离。活性炭吸附转轮选用蜂窝状活性炭,厚度较小,风阻为200Pa以下。蜂窝状活性炭经过耐水处理和二次烧制,蜂窝状通道的比表面积一般可达2760㎡/m3以上,具有机械强度高、耐水、耐酸、耐碱、压降小、使用寿命长等特性。活性炭吸附转轮在调速马达的驱动下以每小时4~7转的速度缓慢回转,循环反复顺序经过吸附区11、再生区12和冷却区13。为了防止吸附区11、再生区12和冷却区13之间串风以及活性炭吸附转轮的圆周与活性炭吸附床10的壳体之间的空气泄露,吸附区11、再生区12和冷却区13的分隔板与活性炭吸附转轮的壳体内壁之间、活性炭吸附转轮的圆周与壳体之间均装有耐高温、耐溶解的氟橡胶密封材料。
吸附区11通过第一管路与烟囱80连接,第一管路上设有吸附风机20,在吸附风机20的作用下,挥发性有机废气进入吸附区11进行吸附处理,吸附处理后的废气通过第一管路输送至烟囱80并排放到大气中。
再生区12设有一个再生气体输入口和一个再生废气输出口,冷却区13设有一个新鲜空气输入口和一个新鲜空气输出口,新鲜空气输入口通过过滤器70与外界常温新鲜空气连通,外界常温新鲜空气经过滤器70过滤后进入冷却区13,对活性炭吸附转轮再生后的空气进行冷却处理,在此过程中,常温新鲜空气变为中温新鲜空气从新鲜空气输出口输出。
再生风供给装置包括换热器50和加热器60,再生区12的再生气体输入口与加热器60的输出口连接,再生区12的再生废气输出口通过脱附风机40与换热器50的第一输入口连接,冷却区13的新鲜空气输出口与换热器50的第二输入口连通,冷却区13输出的中温新鲜空气与再生区12输出的高温再生废气在换热器50内进行热交换。换热器50的第一输出口通过第三管路连接三段式生物降解装置30,换热器50的第二输出口通过第二管路与加热器60的输入口连通,换热器50的第一输入口与第一输出口连通,换热器50的第二输入口与第二输出口连通。
三段式生物降解装置30的上端与烟囱80连接。三段式生物降解装置30的内部自下而上依次设有第一填料层、第二填料层和第三填料层,第一填料层由碎石、陶瓷填料组成,第二填料层由碎木块填料组成,第三填料层由惰性填料组成(惰性填料是现有市售产品,具有高强度、高化学稳定性和热稳定性的特性,耐高温、高压和酸、碱、盐及各种有机溶剂的腐蚀,广泛应用于石油、化工、化肥、天然气及环保等行业),第一填料层、第二填料层和第三填料层中均设有生物膜填料,生物膜的厚度为1~3mm,构成生物膜的微生物中95%以上为短杆菌,脱附出来的气体在生物膜上的停留时间设为30~123秒。三段式生物降解装置内不同填料层添加不同的微生物种类,可有效解决高浓度、成份发杂的挥发性废气的治理。
本发明提供的方案,将对活性炭吸附转轮降温处理后形成的中温新鲜空气与再生区输出的再生废气进行热交换,然后输送至再生区,从而有效利用了能源。
另外,本发明提供的有机废气处理系统中设有PLC控制器,第二管路上设有温度传感器,温度传感器的检测结果传送至PLC控制器,由PLC控制器判断经过热交换后的新鲜空气是否达到再生处理的温度要求,如果达到则直接输送至再生区12,否则启动加热器60,将新鲜空气加热到再生处理所要求的温度后再输送至再生区12。这样,加热器60无须一直工作,进一步节约了能源。
第三管路上设有挥发性有机化合物浓度检测仪和控制阀组,控制阀组具有一个输入口和第一、第二两个输出口,其中,控制阀组的输入口连接换热器50的再生废气排出口,第一输出口连接三段式生物降解装置,第二输出口连接再生区12。挥发性有机化合物浓度检测仪检测第三管路中的气体是否符合三段式生物降解装置的处理标准,如果符合则将控制阀组的输入口与第一输出口接通,于是再生废气进入三段式生物降解装置进行处理;否则将控制阀组的输入口与第二输出口接通,再生废气返回吸附区与新输入的挥发性有机废气一起再次进行吸附处理。
控制阀组也由PLC控制器控制,挥发性有机化合物浓度检测仪将检测结果传送到PLC控制器,PLC控制器根据检测结果判断第三管路中的气体是否符合三段式生物降解装置的处理标准,并控制控制阀组的工作状态。
控制阀组可选用一个三通控制阀或三个单独的开关阀。
本发明提供的挥发性有机废气处理系统工作过程如下:
随着活性炭吸附转轮的转动,活性炭吸附转轮依次进入吸附区11、再生区12和冷却区13。含有挥发性有机化合物VOCs(volatile organiccompounds)的有机废气在吸附风机20的作用下进入吸附区11,在吸附区11停留3~6s,废气中的VOCs(volatile organic compounds,挥发性有机)被蜂窝状结构的活性炭吸附转轮吸附,吸附处理后的达标气体在吸附风机20的作用下由烟囱80直接排放至大气中。
接下来,活性炭吸附转轮接近吸附饱和状态的部分进入再生区12,加热器60将高温再生气体输入再生区12,对活性炭吸附转轮接近吸附饱和状态的部分进行脱附处理。
最后,活性炭吸附转轮脱附处理后的部分进入冷却区13进行降温处理,降温后再次进入吸附区11对挥发性有机废气进行吸附处理,如此反复循环运行。
冷却区13的冷却空气是常温新鲜空气,常温新鲜空气经空气过滤器70过滤后在脱附风机40的作用下进入冷却区13。
提供给再生区12的高温气体采用如下方式获得:
从再生区12完成脱附的高温再生废气(温度为100~120℃)通过换热器50的第一输入口进入换热器50,常温新鲜空气在冷却区13对活性炭吸附转轮进行冷却处理后变为中温新鲜空气并通过换热器50的第二输入口进入换热器50,在换热器50内中温新鲜空气与完成脱附的高温再生废气进行热交换,于是中温新鲜空气被再次加热至50~100℃,而再生废气则降温至30~50℃。被再次加热的中温新鲜空气经换热器50的第二输出口输送到加热器60,加热器60上的温度传感器检测检测此时新鲜空气的温度,若没有达到脱附温度100~120℃,则在PLC的控制下,自动开启加热器,将新鲜空气加热至脱附温度100~120℃再送入再生区12,否则直接送入再生区12进行脱附再生处理。
降温后的再生废气经换热器50的第一输出口通过第三管路输出至三段式生物降解装置30,第三管路上设有新风风机90,VOCs浓度检测仪在线监测第三管路中再生废气的VOCs浓度,并通过新风风机90向第三管路中补充新风,将再生废气中的VOCs浓度控制在1500ppm以下且在其爆炸极限下限的25%以下,同时温度降至15~30℃,如果此时第三管路中的再生废气符合三段式生物降解装置30的处理标准,则输送到三段式生物降解装置30进行处理,三段式生物降解装置30的内腔上部设有喷淋装置,喷淋装置将微生物营养液喷淋在生物膜上,通过第三填料层的废气最后经生物膜填料层进行生物降解,将VOCs分解成CO2和H2O,达标的气体由烟囱直接排放到大气中。其中微生物营养液保存在储存罐内,pH为6~7。
如果检测到第三管路中再生废气所含VOCs不符合三段式生物降解装置30的生物降解条件时,则将废气再次引入吸附区,以免对三段式生物降解装置30中的生物膜造成冲击。
活性炭吸附转轮再生后的部分经过冷却区13冷却降温后,返回到吸附区11,完成吸附—脱附—冷却的循环过程。
本发明中,再生空气的风量设计仅为处理风量的1/10~1/20,再生过程出口气体中VOCs浓度被浓缩为处理空气浓度的10~20倍。吸附过程废气速度设为1.5~2.0m/s。再生区风速设为1.8~2.4m/s。
PLC控制器使整套系统工艺实现了自动化控制,通过采集与传输温度、PH值、压力的参数变化信号来达到自控氧化与自控联锁的安全保护功能。对三段式生物降解装置30中关键设备的运行状态、关键点的温度和压力加以监测,实现系统的正常运行,实现处理过程的现代化生产管理,整个工艺过程压力损失≤1200Pa。特别适合大风量、低浓度、废气成分复杂的废气治理工程。投资少且节省运行成本。投资费用和运行成本仅为其他的吸附浓缩—脱附降解工艺的三分之一左右,工艺环保、无二次污染,废气去除率在98.5%以上,流程简单,成本低,大大提高了废气去除率,具有很高的实用性。
在此基础上,本发明还提供了一种有机废气处理方法,包括以下步骤:
有机废气输入到活性炭吸附床的吸附区进行吸附处理后输出到烟囱排出;
常温新鲜空气输送至活性炭吸附床的冷却区,对活性炭吸附床的活性炭吸附转轮进行降温处理后形成中温新鲜空气输送至换热器;
再生区输出的再生废气输送至换热器与所述中温新鲜空气进行热交换后输送至三段式生物降解装置,经所述三段式生物降解装置处理后输送至烟囱排出;
所述中温新鲜空气经加热器输送至所述再生区。
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.挥发性有机废气处理系统,包括活性炭吸附床、三段式生物降解装置、冷却风供给装置和再生风供给装置,所述活性炭吸附床内转动设有活性炭吸附转轮,沿所述活性炭吸附转轮的周向依次设有吸附区、再生区和冷却区,所述活性炭吸附转轮循环反复顺序经过所述吸附区、再生区和冷却区,有机废气输入到所述吸附区进行吸附处理后经第一管路输出到烟囱排出,其特征在于,所述再生风供给装置包括:
换热器,常温新鲜空气通过所述冷却风供给装置输送至所述冷却区,对所述活性炭吸附转轮进行降温处理后形成中温新鲜空气,所述中温新鲜空气通过第二管路输送至所述换热器;所述再生区输出的高温再生废气输送至所述换热器与所述中温新鲜空气进行热交换后输送至所述三段式生物降解装置,经所述三段式生物降解装置处理后通过第三管路输送至所述烟囱排出;
加热器,热交换后的所述中温新鲜空气经所述加热器输送至所述再生区。
2.如权利要求1所述的挥发性有机废气处理系统,其特征在于,所述三段式生物降解装置自下而上依次设有第一填料层、第二填料层和第三填料层,所述第一填料层由碎石、陶瓷填料组成,所述第二填料层由碎木块填料组成,所述第三填料层由惰性填料组成,每层填料层中设有生物膜。
3.如权利要求1所述的挥发性有机废气处理系统,其特征在于,所述活性炭吸附转轮具有蜂窝状结构。
4.如权利要求1所述的挥发性有机废气处理系统,其特征在于,所述第一管路上设有吸附风机。
5.如权利要求1所述的挥发性有机废气处理系统,其特征在于,所述第二管路上设有温度传感器,PLC控制器根据所述温度传感器的检测结果控制所述加热器启动或停止。
6.如权利要求1所述的挥发性有机废气处理系统,其特征在于,所述第三管路上设有挥发性有机化合物浓度检测仪和控制阀组,所述控制阀组的输入口连接所述换热器的废气排出口,第一输出口连接所述三段式生物降解装置,第二输出口连接所述再生区;所述挥发性有机化合物浓度检测仪检测所述第二管路中的气体是否符合所述三段式生物降解装置的处理标准,如果符合则将所述控制阀组的输入口与所述第一输出口接通,否则将所述控制阀组的输入口与所述第二输出口接通。
7.有机废气处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
有机废气输入到活性炭吸附床的吸附区进行吸附处理后输出到烟囱排出;
常温新鲜空气输送至活性炭吸附床的冷却区,对活性炭吸附床的活性炭吸附转轮进行降温处理后形成中温新鲜空气输送至换热器;
再生区输出的再生废气输送至换热器与所述中温新鲜空气进行热交换后输送至三段式生物降解装置,经所述三段式生物降解装置处理后输送至烟囱排出;
所述中温新鲜空气经加热器输送至所述再生区。
8.如权利要求7所述的有机废气处理方法,其特征在于,还包括以下步骤:检测所述再生废气是否符合所述三段式生物降解装置的处理标准,如果符合则输出至所述三段式生物降解装置,否则输送至所述吸附区。
9.如权利要求7所述的有机废气处理方法,其特征在于,还包括以下步骤:检测所述中温新鲜空气的温度,并根据检测结果控制所述加热器启动或停止。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |