CN104492254A - 垃圾中转站恶臭气体治理工艺及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废气净化技术领域，具体涉及一种垃圾中转站恶臭气体治理工艺及其装置，垃圾中转站恶臭气体治理工艺包括工作模式及消毒模式，工作模式采用“低温等离子体裂解氧化反应器+催化氧化床”的净化工艺；消毒模式将空气通入低温等离子体裂解氧化反应器产生臭氧、羟基自由基等活性基团，输送到垃圾、垃圾渗滤液等需要消毒处理的部位进行灭菌。垃圾中转站恶臭气体治理包括收集系统、低温等离子体裂解氧化反应器、催化氧化床及引风机。本发明对恶臭异味净化效率高，效果好，受各种环境和外在的条件影响小，可对需要消毒处理的部位进行有效灭菌，且不影响垃圾生化性能。

Description

垃圾中转站恶臭气体治理工艺及其装置

技术领域

本发明涉及废气净化技术领域，具体涉及一种垃圾中转站恶臭气体治理工艺及其装置。

背景技术

垃圾中转站的功能是将居民区分散的垃圾收集点的垃圾集中起来，经过压缩，送到垃圾填埋场。中转站的功能决定中转站必须设置在居民区之中或附近。由于生活垃圾腐烂发臭，产生带有强烈刺激性气味的硫化氢、硫醇、硫醚、氨类、酸类等恶臭异味气体，中转站散发的臭气对周围的居民生活有很大影响，是急需解决的城市空气问题之一。

垃圾中转站废气中污染物浓度通常较低，臭气浓度﹤10000(无量纲)，硫化氢﹤100mg/m³，TVOCs﹤600mg/m³。恶臭污染治理相对于一般空气污染治理来说，难度更大。恶臭气体的浓度较低，而很多恶臭气体的嗅觉阈值非常低，这要求处理后恶臭气体的浓度更低。现有的恶臭污染治理技术有生物降解、光化学氧化、活性炭吸附、化学吸收和燃烧等方法。虽然这些方法去除恶臭污染物质的效率比较高，但是运行条件复杂，不稳定，费用也较高，并且可能产生二次污染。

此外，在对垃圾、垃圾渗滤液进行消毒时，目前多使用84消毒液，该方法消毒效果较好，但同时灭除了大量的微生物，严重影响了垃圾及渗滤液的生化性能，影响后续处理效果。

发明内容

本发明提供一种垃圾中转站恶臭气体治理工艺及其装置，对恶臭异味净化效率高，效果好，受各种环境和外在的条件影响小，可对需要消毒处理的部位进行有效灭菌，且不影响垃圾生化性能。

本发明采用的技术方案为：

一种垃圾中转站恶臭气体治理工艺，包括工作模式及消毒模式，所述工作模式为：将垃圾中转站恶臭气体通过收集系统收集；收集后的恶臭气体在引风机作用下进入低温等离子体裂解氧化反应器，通过双介质阻挡放电，利用高能电子产生的活性基团的强裂解氧化能力对废气中的VOC、恶臭物质及气态污染物进行净化，最终转化为包括CO₂和H₂O的无污染物质；将未能与污染物分子碎片充分反应的包括臭氧、羟基自由基、分子碎片的活性基团，送入催化氧化床，臭氧、羟基自由基、分子碎片等活性基团首先被吸附于催化氧化床填料表面及内部孔隙结构中，在填料上载有的催化剂作用下，污染物分子碎片与臭氧、羟基自由基等活性基团发生反应，被进一步氧化分解为包括CO₂和H₂O的无污染物质，同时填料的吸附空间得到释放更新，无污染物质最终通过引风机进行高空排放。

所述消毒模式为：在不对垃圾进行压缩、装车操作时，用进气管道抽取空气；空气进入低温等离子体裂解氧化反应器，通过双介质阻挡放电，利用高能电子产生臭氧、羟基自由基等具有强氧化裂解能力的活性物质，将其输送到垃圾、垃圾渗滤液等需要消毒处理的部位，代替目前常用的84消毒液灭菌法，既能避免药剂的二次污染又不影响垃圾后续处理时的可生化性，且不需外加药剂，操作简单便捷。

一种垃圾中转站恶臭气体治理装置，包括收集系统、低温等离子体裂解氧 化反应器、催化氧化床及引风机，所述低温等离子体裂解氧化反应器包括外壳、进风口及出风口，还包括：

双介质阻挡放电系统，包括多个放电盘，放电盘多行排列设置在外壳内；

高压转换系统，包括高压包，高压包与放电盘连接，数量与放电盘数量相同；

喷淋冲洗系统，包括雾化金属喷嘴、电磁阀，所述雾化金属喷嘴设置在放电盘上部，数量与放电盘数量相同；

电源系统，包括多个电源盒，电源盒与放电盘一一对应设置；

布风导流系统，设置在进风口、出风口及外壳内部。

低温等离子体裂解氧化反应器电源系统根据处理风量、安装场地不同分为与设备一体式和分立式两种。设备一体式的电源系统安装于外壳内部的左侧、右侧或下侧，分立式的电源系统单独安装于电源盒柜中，由电缆与放电系统与外壳内部连接。

所述催化氧化床为卧式结构，包括壳体，壳体左右两端分别设有进风端及出风端，壳体内设有多层填料抽屉，所述填料抽屉上平装有填料。 

所述催化氧化床进风端设有布风结构，优选的为布风板。 

催化氧化床内填料载有催化剂的填料，填料载体为陶瓷、硅藻土等材料，贵金属催化剂螯合、加载于载体填料的多孔结构表面。所述填料装填量按反应所需停留时间设计。

为了方便杂质及污染物排出，催化氧化床壳体底部设有清理口，另外，壳体底部设有多个支腿以支撑壳体。

本发明的优点及有益效果为：

1、本发明工作模式采用“低温等离子体裂解氧化反应器+催化氧化床”的净化工艺，其中，低温等离子体裂解氧化反应器，通过双介质阻挡放电，将大量异味气体中的污染物质转化为CO₂和H₂O等简单物质，对恶臭异味净化效率高；催化氧化床的使用延长了臭氧、活性氧、羟基自由基等活性基团在系统内的停留时间，使之能够与被等离子裂解后的污染物分子碎片进一步反应，既能充分降低恶臭气体的污染物浓度，又能大大避免等离子能量浪费。

2、本发明消毒模式既能有效灭菌，又不影响垃圾生化性能，且不需外加药剂，操作简单便捷。

3、低温等离子体裂解氧化反应器中每个放电盘对应一组电源盒，每组电源盒可实现控制功能及电源供配、电压频率调整的功能，从而使得本发明能够实现单个放电盘的启停、放电电压调整、全套放电盘顺控启停等自动化操作。

4、催化氧化床主要利用臭氧等活性基团的氧化作用，而非吸附填料的物理吸附，填料吸附的污染物能够及时被臭氧分解，吸附能力得到更新，不致饱和，填料不需经常更换。并且，催化氧化床填料装载采用平装式结构，平装式结构有利于填料均匀摊铺，避免了运输或使用过程中产生空隙造成短流，使废气均匀通过填料层；同时，催化氧化床采用卧式结构，进、出风端分别设置在壳体的左右两端，保证废气均匀送入到每层填料，氧化更加彻底。

5、低温等离子体裂解氧化反应器、催化氧化床均采用布风结构，使风道内无涡流、短流、偏流，废气均匀分布。

附图说明

图1是本发明工作模式的工艺流程图；

图2是本发明消毒模式的工艺流程图；

图3是本发明低温等离子体裂解氧化反应器的结构示意图；

图4是本发明催化氧化床的结构示意图；

图5是图3的A‐A剖面视图。

其中，1‐进风口  2‐外壳  3‐布风导流系统  4‐雾化金属喷嘴  5‐放电盘  6‐高压包  7‐电源盒  8‐出风口  9‐进风端  10‐布风结构  11‐壳体  12‐填料抽屉13‐出风端  14‐支腿  15‐清理口

具体实施方式

如图1、图2所示，一种垃圾中转站恶臭气体治理工艺，包括工作模式及消毒模式，所述工作模式为：垃圾中转站废气经收集后在引风机作用下进入低温等离子体裂解氧化反应器，利用高能电子产生的活性基团的强裂解氧化能力对废气中的VOC、恶臭物质等气态污染物进行净化；由于废气在低温等离子体裂解氧化反应器内停留时间较短，部分臭氧、羟基自由基、分子碎片等活性基团未能与污染物分子碎片充分反应，因此在其之后设置催化氧化床使之继续反应。

在低温等离子体裂解氧化反应器中，通过双介质阻挡放电，电子从电场中获得能量，通过碰撞将能量转化为污染物分子的内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、臭氧和羟基氧等活性基团，这些活性基团相互碰撞后便引发了一系列复杂的物理、化学反应。从等离子体的活性基团组成可以看出，等离子体内部富含极高化学活性的粒子，如电子、离子、自由基和激发态分子等。异味气体中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应，最终转化为CO₂和H₂O等简单物质，实现去除异味的目的。

催化氧化床内部装填载有催化剂的填料，填料具有吸附性，臭氧、羟基自 由基、分子碎片等首先被吸附于填料表面及内部孔隙结构中，在填料上载有的催化剂作用下继续发生反应，污染物分子碎片被进一步降解为CO₂、H₂O等无污染物质，同时填料的吸附空间得到释放更新。

本发明消毒模式为：消毒模式下将低温等离子体裂解氧化反应器产生的臭氧、羟基自由基等活性物质输送到垃圾、垃圾渗滤液等需要消毒处理的部位，既能有效灭菌，又不影响垃圾生化性能，且不需外加药剂，操作简单便捷。

一种垃圾中转站恶臭气体治理装置，包括收集系统、低温等离子体裂解氧化反应器、催化氧化床及引风机。如图3所示，所述低温等离子体裂解氧化反应器包括外壳2、进风口1及出风口8，还包括：双介质阻挡放电系统、电源系统、高压转换系统、布风导流系统3、喷淋冲洗系统。

其中，双介质阻挡放电系统，包括多个放电盘5，放电盘5多行排列设置在外壳2内，双介质阻挡放电频率5000—30000Hz，是脉冲放电，放电极互为正极和负极，属于双边放电，每秒钟放电次数为10000—60000次。双介质阻挡放电电压大于20000伏，产生的高能电子的能量大于8eV，高于大部分异味分子断键裂解所需的能量。

高压转换系统，包括数量与放电盘5数量相同的高压包6，高压转换系统将380V输入电压转换为20000V高压放电电压，其中，放电电压越高，产生的高能电子的能量越大。

由于放电盘5被废气中的粘性物质粘附而结垢会影响放电效果，为保持放电盘5洁净，在低温等离子设备内设置喷淋冲洗系统，该系统包括雾化金属喷嘴4、不锈钢连接软管、PPR供水主管、电磁阀，与外部水压3bar以上的供水水源连接，每个雾化金属喷嘴4对应一个放电盘5，通过手动操作或自动顺序开启电磁阀，实现对放电盘5的在线冲洗。另外，在异常情况下，当设备内温度 过高启动时，喷淋冲洗系统自动开启。

电源系统分为与设备一体式和分立式两种。电源系统包括多个电源盒7，每个放电盘5对应一个电源盒7。

为使废气进低温等离子设备后分布均匀，保证处理效果，将废气均分为多路进入低温等离子设备内部过流部件。在进风口1、出风口8及外壳2内，根据气体运动原理，设置布风导流系统3，使风道内无涡流、短流、偏流，废气被均匀分布到各放电盘5区域，在等离子体作用下被有效净化。

如图4、图5所示，催化氧化床采用卧式结构，包括壳体11，壳体11采用碳钢防腐材质，导热性好，壳体11左右两端分别设有进风端9和出风端13。壳体11内还设有分层设置的填料抽屉12，填料抽屉12内平装有载有催化剂的填料。进风端9设置布风结构10，壳体11底部设有支腿14和清理口15，方便对设备进行清洁。

催化氧化床内载有催化剂的填料，填料载体为陶瓷、硅藻土等材料，贵金属催化剂螯合、加载于载体填料的多孔结构表面。由于催化氧化床主要利用的是臭氧等活性基团的氧化作用，而非吸附填料的吸附作用，填料吸附的污染物能够及时被臭氧分解，吸附能力得到更新，不致饱和。

Claims (9)

1.一种垃圾中转站恶臭气体治理工艺，其特征是，包括工作模式及消毒模式，所述工作模式为：

将垃圾中转站垃圾压缩、装车时产生的恶臭气体通过收集系统收集；

收集后的恶臭气体在引风机作用下进入低温等离子体裂解氧化反应器，通过双介质阻挡放电，利用高能电子产生的活性基团的强裂解氧化能力对废气中的VOC、恶臭物质及气态污染物进行净化，最终转化为包括CO₂和H₂O的无污染物质；

将未能与污染物分子碎片充分反应的包括臭氧、羟基自由基、分子碎片的活性基团，送入催化氧化床，在催化氧化床填料上载有的催化剂的作用下，污染物分子碎片与臭氧、羟基自由基等活性基团发生反应，被进一步氧化分解为包括CO₂和H₂O的无污染物质，无污染物质最终通过引风机进行高空排放。

2.根据权利要求1所述的垃圾中转站恶臭气体治理工艺，其特征是，所述消毒模式为：

在不对垃圾进行压缩、装车操作时，用进气管道抽取空气；

空气进入低温等离子体裂解氧化反应器，通过双介质阻挡放电，利用高能电子产生具有强氧化裂解能力的活性物质，包括臭氧、羟基自由基，将其输送到垃圾、垃圾渗滤液等需要消毒处理的部位进行消毒灭菌。

3.一种垃圾中转站恶臭气体治理装置，其特征是，包括收集系统、低温等离子体裂解氧化反应器、催化氧化床及引风机，所述低温等离子体裂解氧化反应器包括外壳、进风口及出风口，还包括：

双介质阻挡放电系统，包括多个放电盘，放电盘多行排列设置在外壳内；

高压转换系统，包括高压包，高压包与放电盘连接，数量与放电盘数量相同；

喷淋冲洗系统，包括雾化金属喷嘴、电磁阀，所述雾化金属喷嘴设置在放电盘上部，数量与放电盘数量相同；

电源系统，包括多个电源盒，电源盒与放电盘一一对应设置；

布风导流系统，设置在进风口、出风口及外壳内部。

4.根据权利要求3所述的垃圾中转站恶臭气体治理装置，其特征是，所述低温等离子体裂解氧化反应器电源系统设置在外壳内部的左侧、右侧或下侧。

5.根据权利要求3所述的垃圾中转站恶臭气体治理装置，其特征是，所述低温等离子体裂解氧化反应器电源系统设置在电源盒柜中，电源盒柜设置在外壳外部，电源盒柜与外壳之间通过电缆连接。

6.根据权利要求3所述的垃圾中转站恶臭气体治理装置，其特征是，所述催化氧化床包括壳体，壳体左右两端分别设有进风端及出风端，壳体内设有多层填料抽屉，所述填料抽屉上平装有填料。

7.根据权利要求3或6所述的垃圾中转站恶臭气体治理装置，其特征是，所述催化氧化床进风端设有布风结构。

8.根据权利要求3或6所述的垃圾中转站恶臭气体治理装置，其特征是，所述催化氧化床填料上载有催化剂，填料载体包括陶瓷、硅藻土，催化剂为贵金属催化剂。

9.根据权利要求3或6所述的垃圾中转站恶臭气体治理装置，其特征是，所述催化氧化床壳体底部设有清理口及支腿。