CN104587817A

CN104587817A - 一种voc分解复合净化处理装置及方法

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Publication number: CN104587817A
Application number: CN201410728190.9A
Authority: CN
Inventors: 曾玉成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2015-05-06
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: CN104587817B

Abstract

本发明公开一种VOC分解复合净化处理装置及方法，包括塔体、用于承装自来水的循环水池和用于承装喷淋液的复合分解水池，所述塔体内部由下至上依次设置有进气口、第一液体收集器、第一填料层、第一液体分布器、第二液体收集器、第二填料层、第二液体分布器、气液分离器以及出气口。采用本发明所提供的VOC分解复合净化处理装置处理VOC废气，具有以下优点：净化效果稳定达标；一次性投资同比传统的活性炭工艺少得多；运营成本同比传统的活性炭工艺可降低90％以上。

Description

一种VOC分解复合净化处理装置及方法

技术领域

本发明涉及废气处理领域，尤其涉及一种VOC分解复合净化处理装置及方法。

背景技术

VOCs化合物是指以氢焰离子检测器测出的非甲烷总烃类的总称，包括低沸点的烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃类、硫烃类和醇类、醛类、醚类、酸类、胺类等，种类繁多，分布面广。根据国外主要环境污染物名录，VOCs化合物占80％以上。VOCs化合物主要来自石油化工、制药、家具、印刷、电子、涂装、鞋业、造纸、表面防腐、交通运输、金属电镀和纺织等行业。VOCs化合物污染非常严重，如与NOx、CnHm(碳氢化合物)在阳光作用下发生光化学反应，吸收地表红外辐射，引起温室效应；能破坏臭氧层引起臭氧空洞，导致人体致癌和动植物中毒，破坏人体基因，发生畸变、突变等。

目前国内外挥发性有机废气(VOCs)污染治理技术，分两个方面：一方面是回收；再一方面是消除。回收法应用物理方法，如温度、压力变化和选择性吸附剂或选择性渗透膜分离VOCs化合物。回收技术主要有：活性炭吸附、溶剂吸收和膜分离等。消除法是通过化学和生化反应，以及热氧化和催化燃烧，或者是采用吸附和催化燃烧集成技术，将VOCs化合物转化为CO₂和水等物质，消除VOCs化合物的污染。消除技术主要有：热氧化、催化燃烧、生物氧化、低温等离子技术等方法。

其中，热力燃烧法(含常规热力氧化燃烧TO和蓄热氧化燃烧RTO)的主要优点是净化效率高、可净化各种VOCs化合物，问题是造价高、能耗大、占地面积大、运行费高、有二次污染。催化燃烧法(含常规催化燃烧CO法和蓄热催化燃烧RCO法)的主要优点是净化效率高、无二次污染，问题是催化剂成本高、使用寿命短、维修困难、处理复杂VOCs时需预处理。吸附法的主要优点是可净化大风量、低浓度废气，问题是吸附容量限制，1kg优质活性炭吸附0.2-0.26kgVOCs化合物就饱和，再生换炭等运行费用高，操作维修管理不方便，复杂VOCs和粉尘含量>lmg/m³、温度>40℃时要预处理，且有二次污染，安全性差。吸收法的主要优点处理各种VOCs废气能力大，比吸附和燃烧装置大数倍，设备投资少，运行费低，净化效果好，特别是处理喷漆废气“三苯”净化效率高，缺点是要处理废水，吸收脱吸管理复杂。低温等离子催化氧化法的主要优点是广泛适用性，适合于处理低浓度(〈1～1000ppm〉)、剧毒剧臭的有害气体，具有一次性净化效率高(可达90％)，能同时净化多种污染物，净化效率高，无二次污染，问题是造价高、能耗大、占地面积大、使用寿命短、维修困难。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种VOC分解复合净化处理装置及方法，该处理装置以及方法投资成本低，无二次污染，运行效果好，净化率高，运行管理简单，旨在解决现有有机废气处理存在的的问题。

本发明的技术方案如下：

一种VOC分解复合净化处理装置，其中，包括塔体、用于承装自来水的循环水池和用于承装喷淋液的复合分解水池，所述塔体内部由下至上依次设置有进气口、第一液体收集器、第一填料层、第一液体分布器、第二液体收集器、第二填料层、第二液体分布器、气液分离器以及出气口；

所述第一液体分布器和第二液体分布器通过管道与复合分解水池相连；

所述第一液体收集器和第二液体收集器通过管道与复合分解水池相连；

循环水池通过管道与复合分解水池相连。

所述的VOC分解复合净化处理装置，其中，所述喷淋液包括A液和B液，A液和B液按6～10：3～7的质量比混合；

A液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

柠檬酸钠5～10％，乙酸钠5～10％，十二烷基苯磺酸钠3～5％，水70％～90％；

B液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

氯化铁1～5％，EDTA 1～3％，蛋白质降解酶5～20％，水70％～85％。

所述的VOC分解复合净化处理装置，其中，所述第一填料层和第二填料层中的填料采用纤维球填料。

所述的VOC分解复合净化处理装置，其中，所述VOC分解复合净化处理装置还包括循环水泵，所述循环水泵设置在复合分解水池与第一液体分布器和第二液体分布器之间；

所述VOC分解复合净化处理装置还包括风机和风管，所述风机设置为两台，一台风机通过风管与进气口连接，将有机废气产生源的废气抽送到进气口，另一台风机通过风管与排气口连接，将经过处理的废气抽排出去。

所述的VOC分解复合净化处理装置，其中，所述VOC分解复合净化处理装置还包括超声波电极探头和紫外线光管；所述超声波电极探头设置在复合分解水池内；所述紫外线光管设置于塔体内的中上部分。

一种VOC分解复合净化处理方法，其中，所述处理方法基于如上所述的装置完成，具体包括以下步骤：

将VOC废气从VOC分解复合净化处理装置的进气口进入；

VOC废气从下往上依次经过第一填料层进行过滤处理、第一液体分布器的喷淋处理、第二填料层进行过滤处理、第二液体分布器107的喷淋处理；

在VOC废气排出前经过气液分离器进行分离，分离后的气体排出VOC分解复合净化处理装置外；分离出的液体与喷淋液一起通过第一液体收集器和第二液体收集器回到复合分解水池中。

所述的VOC分解复合净化处理方法，其中，还包括以下步骤：

对复合分解水池内的喷淋液进行超声波处理；

更换复合分解水池内的喷淋液。

所述的VOC分解复合净化处理方法，其中，超声波的频率设置为100～1000kHz。

所述的VOC分解复合净化处理方法，其中，在经过第二液体分布器的喷淋处理后、气液分离器分离前，所述处理方法，还包括以下步骤：

对VOC废气进行紫外线照射处理。

有益效果：采用本发明所提供的VOC分解复合净化处理装置处理VOC废气，具有以下优点：1、净化效果稳定达标。2、一次性投资同比传统的活性炭工艺少得多。3、运营成本同比传统的活性炭工艺可降低90％以上。4、操作简单，维护管理方便。

附图说明

图1为本发明一种VOC分解复合净化处理装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种VOC分解复合净化处理装置及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

所述VOC分解复合净化处理装置包括塔体、用于承装自来水的循环水池111和用于承装喷淋液的复合分解水池110，所述塔体内部由下至上依次设置有进气口101、第一液体收集器102、第一填料层103、第一液体分布器104、第二液体收集器105、第二填料层106、第二液体分布器107、气液分离器108以及出气口109；

所述第一液体分布器104和第二液体分布器107通过管道与复合分解水池110相连；

所述第一液体收集器102和第二液体收集器105通过管道与复合分解水池110相连；

循环水池111通过管道与复合分解水池110相连。

采用所述VOC分解复合净化处理装置，有机废气从进气口101进入，依次通过第一填料层103过滤，第一液体分布器104的喷淋液喷淋吸收及强力分解，第二填料层106对有机废气再次进行过滤，第二液体分布器107的喷淋液再次喷淋吸收及强力分解，最后经过净化处理的有机废气通过气液分离器108，从出气口109排出。复合分解水池110内装有喷淋液，喷淋液通过管道供给到第一液体分布器104和第二液体分布器107。第一液体收集器102和第二液体收集器105回收溶解有污染物质的喷淋液，通过管道回流到复合分解水池110内。

所述喷淋液的配方可以选择现有技术中具有吸收VOC作用的喷淋液。优选地，本发明应用有机化学相似相溶的机理以及惠特曼双模理论，提供一种喷淋液，所述喷淋液包括用于溶解吸收VOC的A液，以及用于分解VOC的B液。A液和B液按6～10：3～7的质量比混合，配成一种高效、强力复合分解液，结合上述结构的VOC分解复合净化处理装置，通过逆流喷淋吸收、强力分解废气中的污染物质，使废气得到净化，处理后达到国家标准的新工艺。

其中，A液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

柠檬酸钠5～10％，乙酸钠5～10％，十二烷基苯磺酸钠3～5％，水75％～87％。

B液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

氯化铁1～5％，EDTA 1～3％，蛋白质降解酶7～20％，水72％～85％。

所述喷淋液可循环使用，只需在复合分解水池110中补加适量自来水，约3-6个月更换一次，污染物可自动分解，无沉降物，无二次污染，无需专门废水收集治理装置，更换后废液可以直排入市政管网处理。循环水池111可以通过管道向复合分解水池110提供自来水，稀释喷淋液浓度。

由于塔体内装有气液分离器108，在所述VOC分解复合净化处理装置运行中随气流带出去的水分很少，但大风量从塔内快速排出，还是会带出微量的水分，导致复合分解水池110内的水分减少，所以需要从循环水池111内自控补充自来水到复合分解水池110内。但药剂成分不会因此而减少，反而会不断增多，因为废气中的“三苯”(也是溶剂，并能与原始药剂以任何比例混合)不断被溶解吸收于所述喷淋液中，即增加了有效的溶剂浓度。这是本发明VOC分解复合净化处理装置的重要改进之一。所以经过长时间运行，所述VOC分解复合净化处理装置都不会像活性炭那样饱和而失去净化效果，定期更换循环喷淋液是为了不使循环水的COD含量过高，增加废水处理难度。

所述第一填料层103和第二填料层106中的填料采用纤维球填料。纤维球填料具有工作周期长、水头损失小、过滤速度快、截污容量大、过滤效果好等优点，而且可再生反复使用，不必全部更换，省时省力等优点。

所述VOC分解复合净化处理装置还包括循环水泵，所述循环水泵设置在复合分解水池110与第一液体分布器104和第二液体分布器107之间。在循环水泵的作用下将复合分解水池110内的喷淋液输送至第一液体分布器104和第二液体分布器107。

所述VOC分解复合净化处理装置还包括风机113和风管114，所述风机113设置为两台，一台风机113通过风管114与进气口101连接，将有机废气产生源的废气抽送到进气口101，另一台风机113通过风管114与排气口连接，将经过处理的废气抽排出去。

进一步地，所述VOC分解复合净化处理装置还包括超声波电极探头，所述超声波电极探头设置在复合分解水池110内，用于处理喷淋液中的COD。超声波的频率设置为100～1000kHz中等频率范围内。超声波是一种高频机械波，由一系列疏密相间的纵波组成，通过介质向四周扩散，具有能量集中、波长较短的特点。当100～1000kHz中等频率范围内的超声波通过溶液时会形成空化泡产生超声空化现象，并瞬时产生高温高压。液体中的微小泡核在声波的作用下被激化，同时以约110m/s的速度产生具有强烈冲击力的微射流和冲击波。水中的有机污染物可以直接热解，发生类似于燃烧的热解反应；也可以被水分子或有机物进入空化泡热解后生成的具有强氧化性的自由基(H，HO，HOO，O等)而氧化发生自由基反应，部分自由基有会结合形成游离态的氧及H₂O₂，溶于水中的有机物与空化作用产生的自由基和H₂O₂进行一系列的反应从而使有机污染物直接分解或氧化降解。同时超声波的机械效应可使大分子主链上的碳键发生断裂，从而起到降解高分子的作用。总之，有机物在热点发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解、超临界水氧化、自由基氧化等反应。这些效应加上声场中的质点振动、次级衍生波等提供了其他方法难以达到的许多降解有机物的途径。

更进一步地，所述VOC分解复合净化处理装置还包括紫外线光管，所述紫外线光管设置于塔体内的中上部分，如设置在第二液体分布器107与气液分离器108之间。所述紫外线光管可以净化VOCs，特别是水溶性差、难生物降解的持久性有机污染。由于超声波和紫外的协同效应，使在同等条件下总的降解率比任一单独处理效果好很多，单一处理的苯胺降解率分别是30％和35％，联合处理的苯胺降解率可达到72％以上。

本发明中还提供一种VOC分解复合净化处理方法，所述处理方法基于上述装置完成，具体包括以下步骤：

将VOC废气从VOC分解复合净化处理装置的进气口101进入；

VOC废气从下往上依次经过第一填料层103进行过滤处理、第一液体分布器104的喷淋处理、第二填料层106进行过滤处理、第二液体分布器107的喷淋处理；

在VOC废气排出前经过气液分离器108进行分离，分离后的气体排出VOC分解复合净化处理装置外；分离出的液体与喷淋液一起通过第一液体收集器102和第二液体收集器105回到复合分解水池110中。

在VOC分解复合净化使用一段时间后，所述处理方法，还包括以下步骤：

对复合分解水池110内的喷淋液进行超声波处理；

更换复合分解水池110内的喷淋液。

在经过第二液体分布器107的喷淋处理后、气液分离器108分离前，所述处理方法，还包括以下步骤：

对VOC废气进行紫外线照射处理。

采用本发明所提供的VOC分解复合净化处理装置处理VOC废气，具有以下优点：

1、净化效果稳定达标。经过处理的VOCs废气，可稳定达到广东省《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》DB44/814-2010第二时段限值：苯的最高允许排放浓度为lmg/m³；甲苯+二甲苯的最高允许排放浓度为20mg/m³；总VOCs的最高允许排放浓度为30mg/m³。

2、一次性投资同比传统的活性炭工艺少得多。

3、运营成本同比传统的活性炭工艺可降低90％以上。因为VOC分解复合净化处理装置一次性加入喷淋液后，可连续循环使用6个月(180天，10h/天)以上，稳定达标排放，只需药剂2080kg，计币￥100,880元。而活性炭工艺，同样确保6个月(180天，10h/天)达标排放，需耗活性炭311吨(按1kg标准活性炭吸附0.26kgVOCs就达到饱和计算，不再生)，并按市价计需￥156万元。按此法计算塔式VOC分解复合净化处理技术比活性炭工艺运营成本可降低93.5％。

4、操作简单，维护管理方便。运行中不需添加任何其他药剂，只需自动控制补加适量的自来水。VOC分解复合净化处理装置中装有气水分离装置，运行中感觉不到有水分跑出去，但大风量从塔内快速排出，带出微量的水分是正常的，所以需要控制补充水分。但喷淋液的有效成分不会因此而减少，反而会不断增多，因为废气中的“三苯”(也是溶剂，并能与原始药剂以任何比例混合)不断被溶解吸收于喷淋液中，即增加了有效的溶剂浓度。所以长时间运行，不会像活性炭那样饱和而失去净化效果。定期更换循环喷淋液是为了不使循环水的COD含量过高，增加废水处理难度。

实施例1

所述VOC分解复合净化处理装置包括塔体、循环水池111、复合分解水池110，所述塔体内部由下至上依次设置有进气口、第一液体收集器、第一填料层、第一液体分布器、第二液体收集器、第二填料层、第二液体分布器、紫外线光管、气液分离器以及出气口；填料采用纤维球填料。

所述喷淋液的A液和B液按8：5的质量比混合。

A液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

柠檬酸钠7％，乙酸钠9％，十二烷基苯磺酸钠3％，水81％。

B液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

氯化铁2％，EDTA 3％，蛋白质降解酶10％，水85％。

将所述VOC分解复合净化处理装置用于处理喷漆工序产生的VOC废气，该有机废气在处理前的检测参数及结果如下表1所示。检测的方法及标准依据为《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》DB44/814-2010第II时段。

表1

经过所述VOC分解复合净化处理装置处理喷漆工序产生的VOC废气后，经过检测，可稳定达到广东省《家具制造行业挥发性有机化合物排放标准》DB44/814-2010第二时段限值，具体检测数据见表2所示。

表2

实施例2

所述喷淋液的A液和B液按7：4的质量比混合。

A液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

柠檬酸钠9％，乙酸钠7％，十二烷基苯磺酸钠5％，水79％。

B液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

氯化铁4％，EDTA 1％，蛋白质降解酶18％，水77％。

表1

表2

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种VOC分解复合净化处理装置，其特征在于，包括塔体、用于承装自来水的循环水池和用于承装喷淋液的复合分解水池，所述塔体内部由下至上依次设置有进气口、第一液体收集器、第一填料层、第一液体分布器、第二液体收集器、第二填料层、第二液体分布器、气液分离器以及出气口；

循环水池通过管道与复合分解水池相连。

2.根据权利要求1所述的VOC分解复合净化处理装置，其特征在于，所述喷淋液包括A液和B液，A液和B液按6～10：3～7的质量比混合；

A液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

B液的成分，按照重量百分比计，包括以下组分：

3.根据权利要求1所述的VOC分解复合净化处理装置，其特征在于，所述第一填料层和第二填料层中的填料采用纤维球填料。

4.根据权利要求1所述的VOC分解复合净化处理装置，其特征在于，所述VOC分解复合净化处理装置还包括循环水泵，所述循环水泵设置在复合分解水池与第一液体分布器和第二液体分布器之间；

5.根据权利要求1所述的VOC分解复合净化处理装置，其特征在于，所述VOC分解复合净化处理装置还包括超声波电极探头和紫外线光管；所述超声波电极探头设置在复合分解水池内；所述紫外线光管设置于塔体内的中上部分。

6.一种VOC分解复合净化处理方法，其特征在于，所述处理方法基于如权利要求1所述的装置完成，具体包括以下步骤：

将VOC废气从VOC分解复合净化处理装置的进气口进入；

7.根据权利要求6所述的VOC分解复合净化处理方法，其特征在于，还包括以下步骤：

对复合分解水池内的喷淋液进行超声波处理；

更换复合分解水池内的喷淋液。

8.根据权利要求7所述的VOC分解复合净化处理方法，其特征在于，超声波的频率设置为100～1000kHz。

9.根据权利要求6所述的VOC分解复合净化处理方法，其特征在于，在经过第二液体分布器的喷淋处理后、气液分离器分离前，所述处理方法，还包括以下步骤：

对VOC废气进行紫外线照射处理。