CN105056726A - 一种voc的臭氧微纳米气泡处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统，包括废气处理装置、喷淋液循环过滤装置、微纳米气泡发生装置以及臭氧发生装置；所述废气处理装置包括废气进口、废气净化室、废气出口，所述废气净化室内从上到下依次设置轴流风机、气水分离装置、微纳米气泡水雾喷头；本系统采用臭氧微纳米气泡对VOC进行一个降解处理，相对其他处理方法更为安全，操作方便，并且处理成本低；本发明对喷淋液的优化选择及在臭氧发生装置、微纳米气泡发生装置和喷淋头的相互作用下，使得VOC的去除率可达96％以上。

Description

一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及废气处理领域技术，尤其是指一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统。

背景技术

[0002] 以国务院办公厅转发环境保护部等部门《关于推进大气污染联防联控工作改善区 域空气质量的指导意见》为标志，我国挥发性有机物（VOC)污染控制在二氧化硫、二氧化氮 和PMlO之后，正式从幕后走上了台前，步入环境保护工作的主战场。目前，国内VOC处理设 备以蓄热燃烧法以及催化氧化法为主，均需要高温处理，具有极大的风险性，并且投入成本 较高。近年来，VOC的处理系统有着不同的改进，但仍存在一定的不足。

发明内容

[0003] 有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种操作简单、安 全、高效率、低成本的VOC的臭氧微纳米气泡处理系统。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：一种VOC的臭氧微纳米气泡处理 系统，包括废气处理装置、喷淋液循环过滤装置、微纳米气泡发生装置以及臭氧发生装置； 所述废气处理装置包括废气进口、废气净化室、废气出口，所述废气净化室内从上到下依次 设置轴流风机、气水分离装置、微纳米气泡水雾喷头；所述微纳米气泡水雾喷头通过管道与 通过微纳米气泡发生装置连通；所述喷淋液循环过滤装置包括有固液分离组件、分离栗以 及喷淋液储存罐，该喷淋液储存罐内储存pH值为6. 0-6. 4的弱酸性N-甲酰吗啉水溶液；所 述臭氧发生装置连接有一气管，所述喷淋液储存罐连接有一水管，该气管与水管均与微纳 米气泡发生装置连通。

[0005] 作为一种优选方案，所述N-甲酰吗啉水溶液浓度为10_30mg/L。

[0006] 作为一种优选方案，在微纳米气泡发生装置中，喷淋液与臭氧在此进行一次旋流 混合，使臭氧充分地分散在喷淋液中形成微纳米气泡；所述微纳米气泡水雾喷头为二次旋 流喷头，喷淋液与臭氧气泡在此进行二次旋流混合，喷淋液以圆锥形状高速、高压散布喷 出，形成具有直径为10-30ym的微纳米气泡的喷洒液。

[0007] 作为一种优选方案，位于废气处理装置的废气进口处设有废气入口取样点；位于 废气处理装置的废气出口处设有废气出口取样点。

[0008] 作为一种优选方案，所述气水分离装置用于去除气水中的水份，包括有斜板式气 液分离器、旋流板式气液分离器、离心式气液分离器、丝网气液分离器中的一种。

[0009] 作为一种优选方案，所述固液分离组件用于分离处理VOC后的喷淋液的净化，除 去喷淋液中的固体颗粒物，包括有膜分离组件或玻璃球填料过滤组件。

[0010] 作为一种优选方案，所述废气处理装置下部为喷淋液收集槽，该喷淋液收集槽内 有粉末活性炭。

[0011] 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案 可知：

[0012] 1、本系统采用臭氧微纳米气泡对VOC进行一个降解处理，相对其他处理方法更为 安全，操作方便，并且处理成本低；本系统通过微纳米气泡发生装置的一次旋流分散以及喷 淋头二次旋流分散产生，此时微纳米气泡直径为10-30ym;将雾化的微纳米气泡水喷淋到 上升的VOC废气上，微纳米气泡在水滴中高速运行上浮分离，随着其气水化合物理特性，微 泡泡由"ym"微米大小急剧萎缩为"nm"纳米大小，最终被压破，释放出高能量；同时，臭氧 微纳米气泡表面带负电荷，易于吸附水体中带正电荷的有机物以及悬浮物；在气泡被压破 的瞬间，产生瞬间的高温高压环境，释放大量能量，并在气液界面产生羟基自由基；此时，臭 氧及羟基自由基等与VOC在高温高压的环境下进行反应，VOC被彻底降解为0)2和H20，实现 高效快速去除VOC;本发明对喷淋液的优化选择及在臭氧发生装置、微纳米气泡发生装置 和喷淋头的相互作用下，使得VOC的去除率可达96%以上。

[0013] 2、经过臭氧微纳米气泡喷淋液处理的VOC气体中含有大量水雾，水雾中吸附了部 分未降解VOC以及VOC反应后的中间体，通过气水分离装置，去除排放气体中的水雾，更充 分地去除废气中的VOC成份。

[0014] 3、处理废气后的喷淋液中含有大量固体颗粒物，不对使用后的喷淋液进行处理或 者处理不彻底，不利于后续设备的运行与维护，并会影响VOC处理效果，本装置通过设置高 效固液分离装置，实现对喷淋液的高效固液分离，以利于后续处理设备的运行和臭氧纳米 微气泡对VOC气体的处理效果，使整个处理系统处于良性循环的处理状态中。

[0015] 为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发 明进行详细说明。

附图说明

[0016] 图1是本发明之实施例的结构示意简图。

[0017] 附图标识说明：

[0018] 10、废气处理装置

[0019] 11、废气进口 111、废气入口取样点

[0020] 12、废气净化室 121、轴流风机

[0021] 122、气水分离装置 123、微纳米气泡水雾喷头

[0022] 13、废气出口 131、废气出口取样点

[0023] 20、喷淋液循环过滤装置

[0024] 21、固液分离组件 22、分离栗

[0025] 23、喷淋液储存罐 231、水管

[0026] 30、微纳米气泡发生装置

[0027] 31、高压气水混合栗

[0028] 40、臭氧发生装置

[0029] 41、气管。

具体实施方式

[0030] 请参照图1所示，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构，一种VOC的臭氧微 纳米气泡处理系统，包括废气处理装置10、喷淋液循环过滤装置20、微纳米气泡发生装置 30以及臭氧发生装置40。

[0031] 其中，该废气处理装置10包括废气进口 11、废气净化室12、废气出口 13,该废气净 化室内12从上到下依次设置轴流风机121、气水分离装置122、微纳米气泡水雾喷头123 ; 该微纳米气泡水雾喷头123通过管道与通过微纳米气泡发生装置30连通。位于废气处理 装置10的废气进口 11处设有废气入口取样点111 ;位于废气处理装置10的废气出口 13处 设有废气出口取样点131。该废气处理装置下部为喷淋液收集槽，该喷淋液收集槽内有粉末 活性炭，可直接将喷淋液内未分解的VOC直接吸附去除。该气水分离装置122用于去除气 水中的水份，包括有斜板式气液分离器、旋流板式气液分离器、离心式气液分离器、丝网气 液分离器中的一种。

[0032] 该喷淋液循环过滤装置20包括有固液分离组件21、分离栗22以及喷淋液储存罐 23,该喷淋液储存罐23内储存pH值为6. 0-6. 4的弱酸性N-甲酰吗啉水溶液。该N-甲酰 吗啉水溶液浓度可选用l〇mg/L、13mg/L、17mg/L、23mg/L、28mg/L、30mg/L;该固液分离组件 21用于分离处理VOC后的喷淋液的净化，除去喷淋液中的固体颗粒物，包括有膜分离组件 或玻璃球填料过滤组件。

[0033] 在微纳米气泡发生装置30中，喷淋液与臭氧在此进行一次旋流混合，使臭氧充分 地分散在喷淋液中形成微纳米气泡；该微纳米气泡水雾喷头为二次旋流喷头，喷淋液与臭 氧气泡在此进行二次旋流混合，喷淋液以圆锥形状高速、高压散布喷出，形成具有直径为 10-30ym的微纳米气泡的喷洒液。

[0034] 该微纳米气泡发生装置30内设有高压气水混合栗31，该臭氧发生装置40连接有 一气管41，该喷淋液储存罐23连接有一水管231，该气管41与水管231均与微纳米气泡发 生装置30连通，臭氧发生装置40中产生的臭氧由气管41进入微纳米气泡发生装置30中 与由水管231流入微纳米气泡发生装置30的N-甲酰吗啉水溶液进行高压旋流混合，并在 高压气水混合栗作用下送入微纳米气泡水雾喷头。

[0035] 详述该VOC的臭氧微纳米气泡处理系统的处理案例：

[0036] 该设备已在某木制品有限公司实施运行，对其公司产生的VOC废气进行处理。该 木制品有限公司主要生产专业防火门、实木门、室内外装饰制品等，产生了大量含有甲苯、 乙酸乙酯、甲基砒啶烷酮以及环已酮，废气量为1. 5万m3/h。

[0037] 对比例：

[0038] 将本发明中的臭氧发生装置改为空压机，喷淋液为水，喷头为普通高压花洒；设备 运行时设定高压气水混合栗的流量为〇. 15m3/h，气体流量0. 015m3/h;

[0039] 废气入口测试数据：甲苯含量为137mg/m3,乙酸乙酯含量为156mg/m3,甲基砒啶烷 酮含量为177mg/m3,环已酮含量为92mg/m3。

[0040] 废气出口测试数据：甲苯含量为32mg/m3,乙酸乙酯含量为16mg/m3,甲基砒啶烷酮 含量为26mg/m3,环已酮含量为18mg/m3。

[0041] 处理率：甲苯去除率76. 64%，乙酸乙酯去除率89. 74%，甲基砒啶烷酮去除率 85. 31%，环已酮去除率80. 43%。

[0042] 实施例

[0043] 该气水分离装置采用旋流板式气液分离器，N-甲酰吗啉水溶液浓度为17mg/L;该 固液分离组件采用膜分离组件；设备运行时设定高压气水混合栗的流量为0. 15m3/h，气体 流量0. 015m3/h，气体中臭氧质量浓度为10% ;本实施例对该木制品有限公司的运行设备进 行为其一个月的测试，测试时间为每两天一次；具体测试数据及分析如下：

[0044]表1废气进口和废气出口 VOC浓度在线检测数据

[0049] 本发明的工作原理：本系统采用臭氧微纳米气泡对VOC进行一个降解处理，相对 其他处理方法更为安全，操作方便，并且处理成本低；本系统通过微纳米气泡发生装置的一 次旋流分散以及喷淋头二次旋流分散产生，此时微纳米气泡直径为10-30ym;将雾化的微 纳米气泡水喷淋到上升的VOC废气上，微纳米气泡在水滴中高速运行上浮分离，随着其气 水化合物理特性，微泡泡由"ym"微米大小急剧萎缩为"nm"纳米大小，最终被压破，释放出 高能量；同时，臭氧微纳米气泡表面带负电荷，易于吸附水体中带正电荷的有机物以及悬浮 物；在气泡被压破的瞬间，产生瞬间的高温高压环境，释放大量能量，并在气液界面产生羟 基自由基；此时，臭氧及羟基自由基等与VOC在尚温尚压的环境下进彳丁反应，VOC被彻底降 解为0)2和H20,实现高效快速去除VOC;本发明对喷淋液的优化选择，在弱酸性溶液中能够 有效提高微纳米气泡的形成产生率，即微纳米气泡更加密集，并加入N-甲酰吗啉水溶液能 够有效提高后续处理中微纳米气泡与VOC分子的接触量及VOC处理效果，并在臭氧发生装 置、微纳米气泡发生装置和喷淋头的相互作用下，使得VOC的去除率可达96%以上。经过 臭氧微纳米气泡喷淋液处理的VOC气体中含有大量水雾，水雾中吸附了部分未降解VOC以 及VOC反应后的中间体，通过气水分离装置，去除排放气体中的水雾，更充分地去除废气中 的VOC成份。处理废气后的喷淋液中含有大量固体颗粒物，不对使用后的喷淋液进行处理 或者处理不彻底，不利于后续设备的运行与维护，并会影响VOC处理效果，本装置通过设置 高效固液分离装置，实现对喷淋液的高效固液分离，以利于后续处理设备的运行和臭氧纳 米微气泡对VOC气体的处理效果，使整个处理系统处于良性循环的处理状态中。

[0050] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制， 故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍 属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1. 一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统，其特征在于：包括废气处理装置、喷淋液循环 过滤装置、微纳米气泡发生装置以及臭氧发生装置；所述废气处理装置包括废气进口、废气 净化室、废气出口，所述废气净化室内从上到下依次设置轴流风机、气水分离装置、微纳米 气泡水雾喷头；所述微纳米气泡水雾喷头通过管道与通过微纳米气泡发生装置连通；所述 喷淋液循环过滤装置包括有固液分离组件、分离栗以及喷淋液储存罐，该喷淋液储存罐内 储存PH值为6. 0-6. 4的弱酸性N-甲酰吗啉水溶液；所述臭氧发生装置连接有一气管，所述 喷淋液储存罐连接有一水管，该气管与水管均与微纳米气泡发生装置连通。

2. 根据权利要求1所述一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统，其特征在于：所述N-甲 酰吗啉水溶液浓度为10_30mg/L。

3. 根据权利要求1所述一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统，其特征在于：在微纳米 气泡发生装置中，喷淋液与臭氧在此进行一次旋流混合，使臭氧充分地分散在喷淋液中形 成微纳米气泡；所述微纳米气泡水雾喷头为二次旋流喷头，喷淋液与臭氧气泡在此进行二 次旋流混合，喷淋液以圆锥形状高速、高压散布喷出，形成具有直径为10-30ym的微纳米 气泡的喷洒液。

4. 根据权利要求1所述一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统，其特征在于：位于废气 处理装置的废气进口处设有废气入口取样点；位于废气处理装置的废气出口处设有废气出 口取样点。

5. 根据权利要求1所述一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统，其特征在于：所述气水 分离装置用于去除气水中的水份，包括有斜板式气液分离器、旋流板式气液分离器、离心式 气液分离器、丝网气液分离器中的一种。

6. 根据权利要求1所述一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统，其特征在于：所述固液 分离组件用于分离处理VOC后的喷淋液的净化，除去喷淋液中的固体颗粒物，包括有膜分 离组件或玻璃球填料过滤组件。

7. 根据权利要求1所述一种VOC的臭氧微纳米气泡处理系统，其特征在于：所述废气 处理装置下部为喷淋液收集槽，该喷淋液收集槽内有粉末活性炭。