CN104128083A - 生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法 - Google Patents

生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，主要解决现有技术在有效除去恶臭废气中的恶臭组分而不能同时实现总烃的有效降解的问题。本发明通过采用一种生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，恶臭气体进入水膜分离器去除一部分水分后进入缓冲罐，经总烃分析仪对流出缓冲罐的废气进行监测后，经检测后的废气进入介质阻挡放电等离子体设备，从介质阻挡放电等离子体设备出来的废气经过臭氧分解仪消除臭氧后进入至少一个生物滴滤塔，经生物滴滤塔处理后的废气从生物滴滤塔排出的技术方案较好地解决了上述问题，可用于恶臭气体的降解中。

Description

生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法
技术领域
本发明涉及一种生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法。
背景技术
石油炼制是产生恶臭污染的重点行业之一，由于炼化企业生产过程产生的恶臭气体不但含有硫化氢、硫醇、硫醚、氨等恶臭污染，同时还含有大量油气和有机污染物，其复杂的工艺反应，会产生大量令人厌恶、对人敏感的恶臭物质。其中，危害较大的有无机及有机硫化物、氨及有机胺类、芳烃类、酚类及有机酸类等。目前，恶臭污染源有装置废气、罐区呼吸阀释放气和污水处理场无组织排放气。
近年来，随着公民环保和职工健康意识的逐步提高，开始对装置废气和废水处理系统释放气的污染物进行治理，以解决恶臭污染扰民的问题。现场常用的恶臭治理方法有氧化方法、燃烧方法、吸收方法、吸附方法和生物处理方法等。由于工业挥发性有机物(VOCs)废气成分及性质的复杂性和单一治理技术的局限性，在很多情况下，采用单一技术往往难以达到治理要求，且不经济。利用不同单元治理技术的优势，采用组合治理工艺不仅可以满足排放要求，同时可以降低净化设备的运行费用。
CN102921293 A提供了一种生物组合工艺处理恶臭气体的方法，包括：a.将恶臭气体送入生物洗涤塔下部，与塔顶喷淋下来的来自生物洗涤液槽洗涤段的生物洗涤液逆流接触，恶臭气体停留时间为8～10s，生物洗涤液从生物洗涤塔底部流出进入生物洗涤液槽；b.经生物洗涤塔处理后的恶臭气体进入生物滴滤塔底部，与生物滴滤塔顶喷淋下来的循环液逆流接触，恶臭气体在单个生物滴滤塔的停留时间为20～30s，经过两级生物滴滤处理后，直接排放，循环液自生物滴滤塔底部流出进入生物滴滤塔循环液槽；所述的生物洗涤液槽包括洗涤段和再生段。
现有技术均存在有效除去恶臭废气中的恶臭组分的同时不能实现总烃的有效降解的问题，本发明有针对性的解决了该问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术在有效除去恶臭废气中的恶臭组分而不能同时实现总烃的有效降解的问题，提供一种新的生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法。该方法用于恶臭气体的降解中，具有在有效除去恶臭废气中的恶臭组分的同时实现总烃的有效降解的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，恶臭气体进入水膜分离器去除一部分水分后进入缓冲罐，经总烃分析仪对流出缓冲罐的废气进行监测后，经检测后的废气进入介质阻挡放电等离子体设备，从介质阻挡放电等离子体设备出来的废气经过臭氧分解仪消除臭氧后进入至少一个生物滴滤塔，经生物滴滤塔处理后的废气从生物滴滤塔排出；其中，介质阻挡放电等离子体设备前的废气入口管线设有旁路，当废气流量超过介质阻挡放电等离子体设备的设计值或介质阻挡放电等离子体设备联锁而停止工作时，废气从所述旁路回抽。
上述技术方案中，优选地，所述恶臭废气经过离心风机的输送，从水膜分离器的顶部进入，水膜分离器内设有挡板，水膜分离器操作条件：温度为0～50℃，压力以表压计为0～10KPa。
上述技术方案中，优选地，所述缓冲罐前的废气入口管线上设有稀释空气管线，当总烃分析仪监测的废气中总烃浓度高于设定值时，开启稀释空气管线阀门，对废气进行稀释。
上述技术方案中，优选地，采用离心风机从所述旁路回抽过量的废气。
上述技术方案中，优选地，所述介质阻挡放电等离子体设备的工作条件为：放电电压小于12kV，有机废气总烃处理浓度小于500mg/m3，等离子体放电区域的废气流速为0.1～17m/s，温度为0～50℃，压力以表压计为0～10KPa；介质阻挡放电等离子体设备内形成的水、含氧化合物等从介质阻挡放电等离子体设备排出。
上述技术方案中，优选地，设有4个串联的生物滴滤塔，生物滴滤塔内采用至少一层填料，塔内的营养液通过防腐泵定时添加，设有pH值检测仪实时监控循环液，当pH值低于5.5时碱液泵自动开启添加碱液。
上述技术方案中，优选地，所述生物滴滤塔的操作条件：温度为10～50℃，压力以表压计为0～5KPa。
上述技术方案中，优选地，所述填料为聚乙烯材料；所述营养液和碱液在生物滴滤塔顶加入，废气在塔内采用逆流的方式，被填料和循环液中的微生物捕捉并进行反应，废气在生物滴滤塔中停留时间不小于55s，经过生物滴滤塔处理后的恶臭废气从生物滴滤塔顶部排出。
上述技术方案中，优选地，经过臭氧分解仪的废气通过离心风机进入生物滴滤床；采用PLC或DCS集成控制系统对总烃分析仪的有机物浓度监测值、介质阻挡放电等离子体设备的联锁、臭氧分解仪后的臭氧值进行控制，当废气中配入稀释空气后，废气中有机物浓度仍高于设定值时，PLC或DCS集成控制系统控制介质阻挡放电等离子体设备联锁，使其停止工作以保护。
恶臭废气经离心风机输送进入水膜分离器出去废气中含有的水分，然后进入缓冲罐，废气在缓冲罐中停留实现均质，总烃分析仪会对缓冲罐出口的废气进行浓度监测，当浓度高于设定值的时候开启管道上的阀门引入空气对废气进行稀释，当配风稀释之后废气浓度仍高于设定值的时候，PLC或DCS控制系统会控制介质阻挡放电设备使其停止工作以保护该设备，并采用离心风机抽出多余的废气，保证进入介质阻挡放电设备的气体流量为设计值，经过介质阻挡放电设备处理之后的废气之中含有的臭氧由臭氧分解仪进行去除，进一步流经多个串联的生物滴滤塔进行进一步降解，营养液和碱液通过防腐泵定期进行循环添加，废气经过降解后有机物浓度小于120mg/m3后排出。
介质阻挡放电等离子体设备包含介质陶瓷、不锈钢电极、高压交流电源、介质阻挡放电区域，其中介质阻挡放电区域由多个介质阻挡放电单元组成，便于安装、维修与扩展。生物滴滤塔填充有聚乙烯填料，生物膜在其表面生长，生物滴滤塔顶部设有布置均匀的喷淋装置，底部设有呈环形均匀排布的布气孔。介质阻挡放电等离子体设备在工作过程中会形成大量的高能电子以及OH、O等自由基，与经过放电区域的有机废气分子进行反应，废气分子部分被氧化为CO2、SO2等，另一部分废气分子形成一些短链的不完全降解产物，例如醇、醚、酯。
本发明通过将低温等离子体技术、生物滴滤床技术进行耦合来对恶臭废气进行治理，利用低温等离子体技术提高恶臭废气的可生物降解性，且其中的无机硫和有机硫化物被氧化后变为酸性的含硫VOCs气体，很适合利用生物滴滤床进行处理，同时生物滴滤床技术对烃类也有较好的脱除效果，两种技术的有效耦合，既避免了低温等离子体技术选择性破坏VOCs而使部分组分不能达标的问题，又大大提高生物滴滤床的处理浓度和处理效果。本发明能够有效的降解恶臭气体，同时实现总烃的达标排放，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法采用的装置流程图。
图1中，1为水膜分离器；2为缓冲罐；3为离心风机；4为介质阻挡放电等离子体设备；5为臭氧分解仪；6为总烃分析仪；7为控制系统；8为生物滴滤塔；9为营养液灌；10为碱液罐；11为防腐泵；12为稀释空气；13为恶臭废气；14为废气排放管线；15为混合罐。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
某工厂产生的恶臭废气，主要杂质包含环己烷、苯乙烯、苯、甲苯等。
如图1所示，恶臭废气经过离心风机的输送，从水膜分离器的顶部进入，经过挡板的作用去除废气中的小液滴，然后废气从水膜分离器底部流出进入缓冲罐，实现废气气量和浓度的稳定，总烃分析仪对流出缓冲罐的废气进行监测，缓冲罐前的废气入口管线上设有稀释空气管线，当总烃分析仪监测的废气中总烃浓度高于设定值时，开启稀释空气管线阀门，对废气进行稀释，通过一个离心风机对过量的废气进行回抽保证进入介质阻挡放电等离子设备的废气流量为设计值，介质阻挡放电设备在工作过程中会形成大量的高能电子以及OH、O等自由基，与经过放电区域的有机废气分子进行反应，废气分子部分被氧化为CO2、SO2等，另一部分废气分子形成一些短链的不完全降解产物，例如醇、醚、酯，这些不完全降解产物通常易溶于水。介质阻挡放电设备形成的臭氧在流经臭氧分解仪的时候被消除，废气在经过介质阻挡放电设备的初步处理后进入4个串联的生物滴滤塔，生物滴滤塔内采用两层聚乙烯材料的填料结构，塔内的营养液通过防腐泵定时添加，pH值检测仪实时监控循环液，在PH值低于5.5时碱液泵自动开启添加一定量的碱液，营养液和碱液在生物滴滤塔顶加入，有机废气在塔内采用逆流的方式，被填料表面和循环液中的微生物捕捉并进行反应，经过滴滤塔深度处理之后的恶臭废气从生物塔顶部排出。
水膜分离器操作条件：温度为25℃，压力以表压计为3KPa。
介质阻挡放电等离子体设备的工作条件为：放电电压为10kV，处理气量为200m3/h，处理有机废气浓度为500mg/m3，等离子体放电区域的废气流速为3m/s，温度为25℃，压力以表压计为2.8KPa；介质阻挡放电等离子体设备内形成的水、含氧化合物等从介质阻挡放电等离子体设备排出。
生物滴滤塔直径1.5m，高度1.2m，顶部有3排均匀开孔的喷淋管，底部布置有均匀的布气孔，废气通过布气孔往上流经生物滴滤塔内部被降解，操作条件：温度为25℃，压力以表压计为2.3KPa，废气在生物滴滤塔中停留时间为60s。
经过臭氧分解仪的废气通过离心风机进入生物滴滤床；采用PLC控制系统对总烃分析仪的有机物浓度监测值、介质阻挡放电等离子体设备的联锁、臭氧分解仪后的臭氧值进行控制，当废气中配入稀释空气后，废气中有机物浓度仍高于设定值时，PLC集成控制系统控制介质阻挡放电设备联锁，使其停止工作以保护。
结果表明，最终的恶臭气体降解效率为94％。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，水膜分离器操作条件：温度为25℃，压力以表压计为3KPa；介质阻挡放电等离子体设备的工作条件为：放电电压为8kV，处理气量为200m3/h，处理有机废气浓度为500mg/m3，等离子体放电区域的废气流速为3m/s，温度为25℃，压力以表压计为2.8KPa；生物滴滤塔的操作条件：温度为25℃，压力以表压计为2.3KPa，废气在生物滴滤塔中停留时间为60s。
结果表明，最终的恶臭气体降解效率为90％。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件和步骤，水膜分离器操作条件：温度为25℃，压力以表压计为4KPa；介质阻挡放电等离子体设备的工作条件为：放电电压为10kV，处理气量为300m3/h，处理有机废气浓度为500mg/m3，等离子体放电区域的废气流速为4.5m/s，温度为25℃，压力以表压计为3.5KPa；生物滴滤塔的操作条件：温度为25℃，压力以表压计为2.8KPa，废气在生物滴滤塔中停留时间为41s。
结果表明，最终的恶臭气体降解效率为87％。
【实施例4】
按照实施例1所述的条件和步骤，水膜分离器操作条件：温度为25℃，压力以表压计为4KPa；介质阻挡放电等离子体设备的工作条件为：放电电压为8kV，处理气量为300m3/h，处理有机废气浓度为500mg/m3，等离子体放电区域的废气流速为4.5m/s，温度为25℃，压力以表压计为3.5KPa；生物滴滤塔的操作条件：温度为25℃，压力以表压计为2.8KPa，废气在生物滴滤塔中停留时间为41s。
结果表明，最终的恶臭气体降解效率为84％。
【对比例1】
按照实施例1所述的条件和步骤，只是有机废气通过离心风机的输送，依次经过水膜分离器、缓冲罐之后，进入等离子体装置进行降解后，不再进入生物滴滤塔进行进一步的处理。
水膜分离器操作条件：温度为25℃，压力以表压计为2.4KPa。介质阻挡放电等离子体设备的工作条件为：放电电压为10kV，处理气量为200m3/h，处理有机废气浓度为500mg/m3，等离子体放电区域的废气流速为3m/s，温度为25℃，压力以表压计为1.8KPa。
结果表明，最终的恶臭气体降解效率为76％。
【对比例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，只是有机废气通过离心风机的输送，依次经过水膜分离器、缓冲罐之后，直接进入生物滴滤装置进行废气的处理。
水膜分离器操作条件：温度为25℃，压力以表压计为3KPa。处理气量为200m3/h，处理有机废气浓度为500mg/m3，生物滴滤塔的操作条件：温度为25℃，压力以表压计为2.6KPa，废气在生物滴滤塔中停留时间为60s。
结果表明，最终的恶臭气体降解效率为8％。

Claims (9)

1.一种生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，恶臭气体进入水膜分离器去除一部分水分后进入缓冲罐，经总烃分析仪对流出缓冲罐的废气进行监测后，经检测后的废气进入介质阻挡放电等离子体设备，从介质阻挡放电等离子体设备出来的废气经过臭氧分解仪消除臭氧后进入至少一个生物滴滤塔，经生物滴滤塔处理后的废气从生物滴滤塔排出；其中，介质阻挡放电等离子体设备前的废气入口管线设有旁路，当废气流量超过介质阻挡放电等离子体设备的设计值或介质阻挡放电等离子体设备联锁而停止工作时，废气从所述旁路回抽。
2.根据权利要求1所述生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，其特征在于所述恶臭废气经过离心风机的输送，从水膜分离器的顶部进入，水膜分离器内设有挡板，水膜分离器操作条件：温度为0～50℃，压力以表压计为0～10KPa。
3.根据权利要求1所述生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，其特征在于所述缓冲罐前的废气入口管线上设有稀释空气管线，当总烃分析仪监测的废气中总烃浓度高于设定值时，开启稀释空气管线阀门，对废气进行稀释。
4.根据权利要求1所述生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，其特征在于采用离心风机从所述旁路回抽过量的废气。
5.根据权利要求1所述生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，其特征在于所述介质阻挡放电等离子体设备的工作条件为：放电电压小于12kV，有机废气总烃处理浓度小于500mg/m3，等离子体放电区域的废气流速为0.1～17m/s，温度为0～50℃，压力以表压计为0～10KPa；介质阻挡放电等离子体设备内形成的水、含氧化合物等从介质阻挡放电等离子体设备排出。
6.根据权利要求1所述生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，其特征在于设有4个串联的生物滴滤塔，生物滴滤塔内采用至少一层填料，塔内的营养液通过防腐泵定时添加，设有pH值检测仪实时监控循环液，当pH值低于5.5时碱液泵自动开启添加碱液。
7.根据权利要求1所述生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，其特征在于所述生物滴滤塔的操作条件：温度为10～50℃，压力以表压计为0～5KPa。
8.根据权利要求6所述生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，其特征在于所述填料为聚乙烯材料；所述营养液和碱液在生物滴滤塔顶加入，废气在塔内采用逆流的方式，被填料和循环液中的微生物捕捉并进行反应，废气在生物滴滤塔中停留时间不小于55s，经过生物滴滤塔处理后的恶臭废气从生物滴滤塔顶部排出。
9.根据权利要求1、3所述生物滴滤床耦合介质阻挡放电降解恶臭气体的方法，其特征在于经过臭氧分解仪的废气通过离心风机进入生物滴滤床；采用PLC或DCS集成控制系统对总烃分析仪的有机物浓度监测值、介质阻挡放电等离子体设备的联锁、臭氧分解仪后的臭氧值进行控制，当废气中配入稀释空气后，废气中有机物浓度仍高于设定值时，PLC或DCS集成控制系统控制介质阻挡放电等离子体设备联锁，使其停止工作以保护。
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