CN104147893A - 一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统及其净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统及其净化方法，由双槽式蓄热燃烧炉进行第一阶段的净化处理，搭配上进行第二阶段净化处理的转轮式浓缩装置、转环式浓缩装置、流体化床浓缩装置或固定床式浓缩装置等吸脱附浓缩装置，由设置于该废气管路的第一浓度检测装置、设置于该纯净气体管路的第二浓度检测装置与设置于该排放管的第三浓度检测装置，检测净化前后的挥发性有机物浓度，控制设置于该纯净气体管路的第一控制阀与设置于该气体引导管路的第二控制阀的比例开度，以确保由双槽式蓄热燃烧炉或吸脱附浓缩装置排出的净化气体符合排放标准，该系统不必采用复杂的处理设备即可确保最终所排放的气体符合规定且高效节能的效果。

Description

一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统及其净化方法

技术领域

本发明有关一种挥发性有机物气体的再净化装置及方法，尤指一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统及其净化方法。

背景技术

城市生活污水主要来自家庭、商业和城市公用设施等，有机物是生活污水的主要污染物，例如：淀粉、蛋白质、糖类和植物油等，城市生活污水的化学需氧量、生物需氧量、总氮量和总磷量都相对较高。当含氮量和含磷量较高的水质排入自然界，容易引起水体的富营养化，造成藻类大量生长繁殖，严重时会造成赤潮和水华，以致水质恶化，污染环境。城市生活污水的主要污染物是有机物。针对生活污水，目前国内外主要采用生物法。生物法包括活性污泥法、生物膜法两大类，又以活性污泥法为主，活性污泥法有很多种型式，即传统活性污泥工艺、AB工艺、SBR及其变型工艺、氧化沟工艺等。

传统活性污泥法工艺：使用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用都比较低。但是它对氮磷的去除效率不高。

AB法工艺：采用吸附再生和传统活性污泥法的两次生化处理，工艺单元构成较复杂，污泥不稳定，建设投资和处理成本高。该法是针对高浓度城市污水而设计的特殊场合的处理工艺。氧化沟工艺：氧化沟又名氧化渠，沟体的平面形状呈环形、长方形、L形、圆形或其他形状，具有独特水力学特征和工作特性，但水深不宜过大，充氧动力效率低，不具备脱氮除磷功能。A2/0工艺：目前生物除磷脱氮工艺中应用较多一种方法，属于同步除磷脱氮工艺，利用厌氧、缺氧、好氧实现有机物的降解过程，原污水首先进入厌氧区，转化为小分子发酵产物。随后废水进入缺氧区，达到同时去碳和脱氮的目的，但每座池子都需安装曝气设备，水头损失大，设备利用率低，投资大，自动化程度相当高。生物接触氧化法工艺：该工艺管理较简单、节能，在我国也得到广泛地应用，但仅仅在工业废水或小规模生活废水中得到应用。

综上所述，现有的技术存在以下问题：氮、磷的去除率不高，占地面积大、动力消耗高。氮、磷去除过程复杂，一般需要涉及微生物硝化、反硝化、释磷和吸磷等过程。传统的活性污泥法对氮和磷的去除率很低，因此在传统活性污泥法做了改良，通过延长曝气时间、降低负荷运行等方法提高脱氮能力，但势必增加了占地面积、动力消耗以及运行费用，由于活性污泥法中生物量的限制和聚磷菌的特性，除磷效果也不明显；生物接触氧化处理技术的主要缺点是：受设计参数和工艺布置的限制，如设计活运行不当填料可能堵塞，此外布水曝气不易均匀，可能在局部出现死角，该方法目前仅仅在工业废水或小规模生活废水中得到应用。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统及其净化方法，而具有确保最终所排放气体浓度或/及臭味符合规定的功效。

根据本发明实施例的一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统及其净化方法，其特征在于，包括有：一个双槽式蓄热燃烧炉，由废气管路将含有挥发性有机物的待净化气体送入，燃烧处理后的净化气体由纯净气体管路排出；以及一个吸脱附浓缩装置，至少具有一个吸附单元及一个脱附单元，而将气体引导管路叉接于该双槽式蓄热燃烧炉的纯净气体管路，引入经该双槽式蓄热燃烧炉燃烧但未符合排放标准的一次净化气体，并以吸附单元进行吸附处理，吸附处理后的净化气体由排放管排出，且以脱附单元进行脱附处理，脱附处理后的浓缩气体由叉接于该废气管路的浓缩气体管路送回双槽式蓄热燃烧炉；

净化系统还包括包括有：一个中央处理器，由设置于该废气管路的第一浓度检测装置、设置于该纯净气体管路的第二浓度检测装置与设置于该排放管的第三浓度检测装置，检测净化前后的挥发性有机物浓度，根据所检测到的浓度信号及排放标准，控制设置于该纯净气体管路的第一控制阀与设置于该气体引导管路的第二控制阀的比例开度，以确保由双槽式蓄热燃烧炉或吸脱附浓缩装置排出的净化气体符合排放标准；

该双槽式蓄热燃烧炉为双槽式蓄热燃烧炉、多槽式蓄热燃烧炉、回转式蓄热燃烧炉、直燃式燃烧炉或触媒式燃烧炉。；该废气管路设置有风机；

该吸脱附浓缩装置为转轮式浓缩装置、转环式浓缩装置、流体化床浓缩装置或固定床式浓缩装置；该吸脱附浓缩装置的吸附材为沸石、硅胶、活性碳、碳分子筛、多孔性树脂或活性氧化铝；

该转轮式浓缩装置与转环式浓缩装置的浓缩倍率可达5～30倍；该流体化床浓缩装置的浓缩倍率可达50～10000倍；

该气体引导管路设置有冷凝器，而该脱附单元的气体进入管路设置有脱附加热装置与脱附气体源，或以双槽式蓄热燃烧炉的燃烧热取代脱附加热装置；

该转轮式浓缩装置或转环式浓缩装置在吸附单元与脱附单元间增设一个隔离单元；

更进一步地，其中，使得该脱附气体源的脱附气流在流经脱附加热装置的前先流经该隔离单元。

更进一步地，该气体引导管路或排放管得以叉管叉接于该气体进入管路，用以取代脱附气体源且形成部份循环管路。

更进一步地，本发明还提供一种根据权利要求1-3之一所述的净化系统中使用的净化方法，包括下列步骤：a.利用双槽式蓄热燃烧炉将挥发性有机物净化处理；b.将经双槽式蓄热燃烧炉净化后的挥发性有机物，全部或依比例部份分流至吸脱附浓缩装置，而利用吸脱附浓缩装置将挥发性有机物再度浓缩净化并排放；c.将经吸脱附浓缩装置再净化并浓缩后的挥发性有机物脱附出来，并导引至双槽式蓄热燃烧炉入口侧汇流且进行步骤a，而构成循环式的净化处理；d.将符合排放标准的净化气体排放；

更进一步地，步骤a可进一步增加下列步骤：检测或确认双槽式蓄热燃烧炉净化前后的挥发性有机物浓度，而判断净化前后浓度的处理效率是否符合排放标准，若是，则进至步骤d，若否，则进行下一步骤。

更进一步地，其中，步骤b可进一步增加下列程序：检测或确认吸脱附浓缩装置及双槽式蓄热燃烧炉净化前后的挥发性有机物浓度，而判断净化前后浓度的总处理效率是否符合排放标准，若是，则进至步骤d，若否，则加大分流至吸脱附浓缩装置的风量比例，直到总处理效率符合排放标准。

本发明具有如下有益效果：高效的脱氮除磷能力；高效节能，节省占地空间，大幅度的缩小曝气槽的容量，大幅减少剩余污泥，排出水质好，经本发明方法处理过的市政污水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002>一级A标准。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1本发明的一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关为基于附图所示的方位或位置关，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面首先参考附图详细描述根据本发明实施例的净化系统。

图1示出本发明的一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统及其净化方法，包括有：一双槽式蓄热燃烧炉，由废气管路将含有挥发性有机物的待净化气体送入，燃烧处理后的净化气体由纯净气体管路排出；以及一吸脱附浓缩装置，至少具有一吸附单元及一脱附单元，而将气体引导管路叉接于该双槽式蓄热燃烧炉的纯净气体管路，引入经该双槽式蓄热燃烧炉燃烧但未符合排放标准的一次净化气体，并以吸附单元进行吸附处理，吸附处理后的净化气体由排放管排出，且以脱附单元进行脱附处理，脱附处理后的浓缩气体由叉接于该废气管路的浓缩气体管路送回双槽式蓄热燃烧炉者。

此外，本发明的结构特征进一步包括有：一中央处理器，由设置于该废气管路的第一浓度检测装置、设置于该纯净气体管路的第二浓度检测装置与设置于该排放管的第三浓度检测装置，检测净化前后的挥发性有机物浓度，而根据所检测到的浓度信号及排放标准，控制设置于该纯净气体管路的第一控制阀与设置于该气体引导管路的第二控制阀的比例开度，以确保由双槽式蓄热燃烧炉或吸脱附浓缩装置排出的净化气体符合排放标准。

另，该双槽式蓄热燃烧炉为双槽式蓄热燃烧炉、多槽式蓄热燃烧炉、回转式蓄热燃烧炉、直燃式燃烧炉或触媒式燃烧炉，且于该废气管路设置有风机。

又，该吸脱附浓缩装置为转轮式浓缩装置、转环式浓缩装置、流体化床浓缩装置或固定床式浓缩装置，该吸脱附浓缩装置的吸附材为沸石、硅胶、活性碳、碳分子筛、多孔性树脂或活性氧化铝；该转轮式浓缩装置与转环式浓缩装置的浓缩倍率可达5～30倍，而以8～15倍为较佳；该流体化床浓缩装置的浓缩倍率可达50～10000倍，而以100～1000倍为较佳。

再者，该气体引导管路设置有冷凝器，而该脱附单元的气体进入管路设置有脱附加热装置与脱附气体源，或以双槽式蓄热燃烧炉的燃烧热取代脱附加热装置；该转轮式浓缩装置或转环式浓缩装置进一步于吸附单元与脱附单元间增设一隔离单元；该气体引导管路或排放管得以叉管叉接于该气体进入管路，用以取代脱附气体源且形成部份循环管路。

另外，本发明的方法特征，包括下列步骤：

a.利用双槽式蓄热燃烧炉将挥发性有机物净化处理；

b.将经双槽式蓄热燃烧炉净化后的挥发性有机物，全部或依比例部份分流至吸脱附浓缩装置，而利用吸脱附浓缩装置将挥发性有机物再度浓缩净化并排放；

c.将经吸脱附浓缩装置再净化并浓缩后的挥发性有机物脱附出来，并导引至双槽式蓄热燃烧炉入口侧汇流且进行步骤a，而构成循环式的净化处理；

d.将符合排放标准的净化气体排放。

再者，步骤a可进一步增加下列程序：检测或确认双槽式蓄热燃烧炉净化前后的挥发性有机物浓度，而判断净化前后浓度的处理效率是否符合排放标准，若是，则进至步骤d，若否，则进行下一步骤。

另者，步骤b可进一步增加下列程序：检测或确认吸脱附浓缩装置及双槽式蓄热燃烧炉净化前后的挥发性有机物浓度，而判断净化前后浓度的总处理效率是否符合排放标准，若是，则进至步骤d，若否，则加大分流至吸脱附浓缩装置的风量比例，直到总处理效率符合排放标准。

首先，请参阅图1所示，本发明的一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统包括有：一双槽式蓄热燃烧炉10，由废气管路11将含有挥发性有机物的待净化气体送入，燃烧处理后的净化气体由纯净气体管路12排出；其中，该废气管路11设置有风机13；以及一吸脱附浓缩装置20，诸如转轮式浓缩装置、转环式浓缩装置、流体化床浓缩装置或固定床式浓缩装置图示以转轮式浓缩装置代表，其吸附材为沸石、硅胶、活性碳、碳分子筛、多孔性树脂或活性氧化铝，而至少具有一吸附单元21及一脱附单元22；其中，固定床式浓缩装置的吸附单元及脱附单元，可由同一填充床单元模式转换来构成；于是，缓慢转动一般为1～10rph的转轮式浓缩装置，利用其吸附及脱附再生的循环作用，产生风量变小浓度变高的浓缩效果，将挥发性有机物气体予以浓缩，并将连接于吸附单元21入口侧的气体引导管路211，叉接于该双槽式蓄热燃烧炉10的纯净气体管路12，让经该双槽式蓄热燃烧炉10燃烧但未符合排放标准的一次净化气体于吸附单元21再度净化，再度净化气体由连接于吸附单元21出口侧的排放管212排出，而脱附单元22入口侧连接有气体进入管路221，另把连接于脱附单元22出口侧的浓缩气体管路222，叉接于该双槽式蓄热燃烧炉10的废气管路11，将自脱附单元22脱附的浓缩挥发性有机物气体送回该双槽式蓄热燃烧炉10；其中，该气体引导管路211设置有冷凝器24；该气体进入管路221设置有脱附加热装置25与脱附气体源26；另亦可于脱附单元22与吸附单元21的间增设一隔离单元23，并令该脱附气体源26的脱附气流在流经脱附加热装置25的前先流经该隔离单元23；而该气体引导管路211或排放管212得以叉管213叉接于该脱附加热装置25上游的气体进入管路221，可用以取代脱附气体源26且形成部份循环管路者。

此外，挥发性有机物的排放规定，除了排放浓度外，有时亦根据排放口的有机物质量流率另称总排放量，或是排放消减率来规范，而不同的制造业别也有不同的规定；于是，为了精准控制挥发性有机物的处理效能，以符合挥发性有机物的排放规定，本发明的再净化装置进一步包括有：一中央处理器30，由设置于该废气管路11的第一浓度检测装置31、设置于该纯净气体管路12的第二浓度检测装置32与设置于该排放管212的第三浓度检测装置33，检测净化前后的挥发性有机物浓度，而根据所检测到的浓度信号及排放标准，控制设置于该纯净气体管路12的第一控制阀34与设置于该气体引导管路211的第二控制阀35的比例开度，以确保由双槽式蓄热燃烧炉10或浓缩装置20排出的净化气体符合排放标准；其中，以循环净化的实施例说明控制阀的比例开度，当该纯净气体管路12的挥发性有机物浓度未达排放标准，第一控制阀34关闭且第二控制阀35开启，让经该双槽式蓄热燃烧炉10净化的气体，再由该吸脱附浓缩装置20二度净化，并自该排放管212排放。

再者，该吸脱附浓缩装置20的吸附气流与脱附气流，其气流方向不限定为逆向流吸附气流与脱附气流的流向相反或顺向流吸附气流与脱附气流的流向相同。

本发明的一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统及其净化方法，将含有挥发性有机物的待净化气体，先该双槽式蓄热燃烧炉10进行第一阶段的净化处理，再由吸脱附浓缩装置20进行第二阶段的净化处理，而举出一实施例说明所欲达到的功效：制程产生温度为60℃、浓度为1500PPMv且风量为600NCMM的挥发性有机废气，而成份为40％的甲苯、50％的乙酸乙酯与10％的丁酮；然而，先双槽式蓄热燃烧炉10，图示为双槽式蓄热燃烧炉，但不以此为限，以800℃的温度燃烧挥发性有机废气，而成为温度为97℃、浓度为75PPMv且风量为612NCMM的一次净化气体；接着，将此一次净化气体先经过冷凝器24降温至30℃，再通过吸脱附浓缩装置20，图示为转轮式浓缩装置，但不以此为限的吸附单元21，而成为温度为31℃、浓度为3.75PPMv且风量为612NCMM的二次净化气体排放；另外，以脱附加热装置25将先流经该隔离单元23的脱附气流由100～150℃加热至160～220℃，或以双槽式蓄热燃烧炉10的燃烧热提供该吸脱附浓缩装置20所需的脱附热，以达到节能的功效，而将浓缩后的挥发性有机废气脱附出来，成为温度为65℃、浓度为1100～1200PPMv且风量浓缩为40.8NCMM的高浓度废气，并入该双槽式蓄热燃烧炉10的废气管路11，而与制程产生的挥发性有机废气合流，再进行前述两阶段的净化程序。

本发明由双槽式蓄热燃烧炉10进行第一阶段的净化处理，搭配上进行第二阶段净化处理的转轮式浓缩装置、转环式浓缩装置、流体化床浓缩装置或固定床式浓缩装置等吸脱附浓缩装置20，甚至是构成循环式的净化处理；因此，具有不必采用复杂的处理设备，即得以确保最终所排放的气体符合规定且高效节能的功效。

另外，由于双槽式蓄热燃烧炉在蓄热槽预热/蓄热切换时，预热蓄热槽中的欲处理气体会因尚未燃烧而被排放，因而有未处理气体周期性排放的问题；而本发明再由吸脱附浓缩装置20进行第二阶段净化处理的设计，可解决该问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种市政污水处理厂挥发性有机物气体的净化系统及其净化方法，其特征在于，包括有：一个双槽式蓄热燃烧炉，由废气管路将含有挥发性有机物的待净化气体送入，燃烧处理后的净化气体由纯净气体管路排出；以及一个吸脱附浓缩装置，至少具有一个吸附单元及一个脱附单元，而将气体引导管路叉接于该双槽式蓄热燃烧炉的纯净气体管路，引入经该双槽式蓄热燃烧炉燃烧但未符合排放标准的一次净化气体，并以吸附单元进行吸附处理，吸附处理后的净化气体由排放管排出，且以脱附单元进行脱附处理，脱附处理后的浓缩气体由叉接于该废气管路的浓缩气体管路送回双槽式蓄热燃烧炉； 

系统还包括包括有：一个中央处理器，由设置于该废气管路的第一浓度检测装置、设置于该纯净气体管路的第二浓度检测装置与设置于该排放管的第三浓度检测装置，检测净化前后的挥发性有机物浓度，根据所检测到的浓度信号及排放标准，控制设置于该纯净气体管路的第一控制阀与设置于该气体引导管路的第二控制阀的比例开度，以确保由双槽式蓄热燃烧炉或吸脱附浓缩装置排出的净化气体符合排放标准； 

该双槽式蓄热燃烧炉为双槽式蓄热燃烧炉、多槽式蓄热燃烧炉、回转式蓄热燃烧炉、直燃式燃烧炉或触媒式燃烧炉。；该废气管路设置有风机； 

该吸脱附浓缩装置为转轮式浓缩装置、转环式浓缩装置、流体化床浓缩装置或固定床式浓缩装置；该吸脱附浓缩装置的吸附材为沸石、硅胶、活性碳、碳分子筛、多孔性树脂或活性氧化铝； 

该转轮式浓缩装置与转环式浓缩装置的浓缩倍率可达5～30倍；该流体化床浓缩装置的浓缩倍率可达50～10000倍； 

该气体引导管路设置有冷凝器，而该脱附单元的气体进入管路设置有脱附加热装置与脱附气体源，或以双槽式蓄热燃烧炉的燃烧热取代脱附加热装置； 

该转轮式浓缩装置或转环式浓缩装置在吸附单元与脱附单元间增设一个隔离单元； 

2.根据权利要求1所述的净化系统，其特征在于：其中，使得该脱附气体源的脱附气流在流经脱附加热装置的前先流经该隔离单元。 

3.根据权利要求2所述的净化系统，其特征在于：该气体引导管路或排放管得以叉管叉接于该气体进入管路，用以取代脱附气体源且形成部份循环管路。 

4.一种根据权利要求1-3之一所述的净化系统中使用的净化方法，包括下列步骤：a.利用双槽式蓄热燃烧炉将挥发性有机物净化处理；b.将经双槽式蓄热燃烧炉净化后的挥发性有机物，全部或依比例部份分流至吸脱附浓缩装置，而利用吸脱附浓缩装置将挥发性有机物再度浓缩净化并排放；c.将经吸脱附浓缩装置再净化并浓缩后的挥发性有机物脱附出来，并导引至双槽式蓄热燃烧炉入口侧汇流且进行步骤a，而构成循环式的净 化处理；d.将符合排放标准的净化气体排放。 

5.根据权利要求4所述的净化方法，其特征在于：步骤a可进一步增加下列步骤：检测或确认双槽式蓄热燃烧炉净化前后的挥发性有机物浓度，而判断净化前后浓度的处理效率是否符合排放标准，若是，则进至步骤d，若否，则进行下一步骤。 

6.根据权利要求5所述的净化方法，其特征在于：其中，步骤b可进一步增加下列程序：检测或确认吸脱附浓缩装置及双槽式蓄热燃烧炉净化前后的挥发性有机物浓度，而判断净化前后浓度的总处理效率是否符合排放标准，若是，则进至步骤d，若否，则加大分流至吸脱附浓缩装置的风量比例，直到总处理效率符合排放标准。