CN105056743A - 一种VOCs废气处理方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VOCs废气处理方法和装置，本发明中的装置包括：微纳米气泡净化塔(1)、微生物净化塔(8)、引风机(15)、烟囱(16)和循环液净化回用装置(17)；微纳米气泡净化塔(1)的出气口与微生物净化塔(8)的进气口通过风管连接；微生物净化塔(8)的出气口、引风机(15)与烟囱(16)依次通过风管连接；本发明采用循环液净化回用装置处理和净化微纳米气泡净化塔及微生物净化塔产生的含较多VOCs污染物的循环液，自动供给并重复利用，极大地优化了单体微纳米气泡净化塔和微生物净化塔处理系统产生废液二次污染的限制条件，使得微纳米气泡净化塔和微生物净化塔结合处理VOCs废气能广泛使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种VOCs废气处理方法和装置。
背景技术
众所周知，PM2.5(细颗粒物)、雾霾天气对人民的生活和健康的影响日益严重，而VOCs(挥发性有机化合物)是使PM2.5浓度异常的主要构成因素之一，目前工业生产的VOCs的总排放量已经达到了2000多万吨/年的水平。在各种使用有机溶剂的场合，如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、粘合剂、制药、塑料、橡胶、石油等加工生产场所，挥发性有机化合物(简称VOCs)都在污染空气。
所排放的VOCs具有排放量大、浓度高、毒性大等特点；工业VOCs废气的处理方法主要有：1、吸收法，2、光催化氧化法，3、生物法，4、吸附法，5、催化燃烧法，6、等离子体分解法。
1、吸收法
该技术处理VOCs废气是采用低挥发或不挥发液体作为吸收剂，通过吸收装置利用废气中的各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收，从而达到净化废气的目的。该工艺成熟，设备简单，一次性投资低，适用于处理流量大、浓度较高的VOCs气体，目前应用比较广泛；但其设备易被腐蚀，净化效率不高、需要定期更换吸收剂、存在二次污染，在日趋严格的排放标准情况下处理VOCs废气难以推广。
2、光催化氧化法
光催化氧化法是近年来日益受重视的污染治理新技术，在一定波长光照下，利用催化剂的光催化活性，使吸附在其表面的VOCs废气发生氧化还原反应。具有能耗低、操作简单、催化剂可再生循环使用、几乎对所有污染物具有净化能力的优点，能将VOCs废气的污染物转变为无害和低害的无机分子，副产物少。缺点在于催化剂易失活，只适用于处理小流量有机气体，大规模工业化处理系统有待研究。
3、生物法
该技术是在近几年开始发展的一项新兴技术，利用生物有机降解、转化VOCs废气中的有机污染物，包括污染物从气相向水相的转移，再从水相到生物膜的扩散，进入生物膜的污染物被生物膜吸收分解，或被生物膜填料所吸附，最后VOCs废气污染物通过微生物代谢被转化为二氧化碳和水以及生物质或其他代谢副产物；适用于处理大流量、较低浓度(小于2000mg/m3)的气体。虽然系统会产生循环废水需要再处理，但其具有处理效果好、投资、运行费用低、安全性好等优点，正在逐步推广使用。
4、吸附法
通过吸附剂对工业VOCs分子的吸附作用达到废气的净化，一般采用活性炭、沸石、硅胶等作为吸附剂，因活性炭对工业VOCs废气的固有亲和作用以及系统设备简单，投资小，一直广泛应用于工业VOCs废气的吸附处理，初期净化率可达95％，随着吸附趋向饱和，活性炭需频繁更换，系统阻力大，增加装卸、运输、更换等工作程序和增加动力消耗，运行费用高，但由于投资小、管理方便，目前依然是应用主流。
5、催化燃烧法
催化燃烧法是在催化燃烧装置通入VOCs废气，先通过热交换器预热到200～400℃，再进入燃烧室，通过催化剂床时，碳氢化合物的分子和混合气体中的氧分子分别被吸附在催化剂的表面而活化。由于表面吸附降低了反应的活化能，碳氢化合物与氧分子在较低的温度下迅速氧化，产生二氧化碳和水。适用于处理流量小、浓度较高(大于1000mg/m3)的气体，其净化效率高，但设备易腐蚀，消耗催化剂及燃料，处理成本较高，管理要求高，目前应用不多。
6、等离子体分解法
等离子处理技术是在外加电场的作用下，通过介质放点产生大量的高能粒子，与VOCs有机污染物分子发生一系列复杂的等离子体物理化学反应，将有机污染物降解为无毒无害的物质。具有能耗低、不产生副产物、使用方便的特点，适用于处理大流量、浓度低(小于500mg/m3)的有机气体。但由于其高昂的初始投资及维护费用和其对水蒸气的敏感，限制了其使用范围。
综合比较上述的6种工业VOCs废气处理方法，尽管处理系统和方法不断更新，去除率或回收率不断提高(有的方法高达98％以上)，但总是存在残余VOCs的排放，更多的是不能达标排放，有的污气处理方法甚至还会产生二次污染。随着政府对大气污染治理监管力度的进一步加大，各地、各行业的排放标准进一步提高，使现有的处理系统和方法的处理极限难以适应不断提高的排放标准要求；因此急需一种研究处理成本低、适应范围广、处理效果好、无二次污染的工业VOCs废气处理方法，助力国家对工业VOCs控制和减排的政策。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种VOCs废气处理方法和装置，实现工业VOCs废气的控制和减排。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种VOCs废气处理方法，包括：VOCs废气经收集进入微纳米气泡净化塔(1)，所述微纳米气泡净化塔(1)对VOCs废气进行洗涤、分散，去除的VOCs废气进入循环池(6)；
VOCs废气从所述微纳米气泡净化塔(1)的出气口进入微生物净化塔(8)，所述微生物净化塔(8)对VOCs废气进行吸收和分解，分解后的代谢物进入循环池(13)；
VOCs废气通过引风机(15)从烟囱(16)排放；
循环液净化回用装置(17)对所述循环池(6)和所述循环池(13)中的杂质和代谢物进行净化处理。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种VOCs废气处理装置，包括：微纳米气泡净化塔(1)、微生物净化塔(8)、引风机(15)、烟囱(16)和循环液净化回用装置(17)；其中，
所述微纳米气泡净化塔(1)的出气口与所述微生物净化塔(8)的进气口通过风管连接；所述微生物净化塔(8)的出气口、所述引风机(15)与所述烟囱(16)依次通过风管连接；
所述微纳米气泡净化塔(1)的底部设置有与所述微纳米气泡净化塔(1)相连通的循环池(6)；所述微生物净化塔(8)的底部设置有与所述微生物净化塔(8)相连通的循环池(13)；
所述循环液净化回用装置(17)与所述循环池(6)之间连接有排水管和回水管；所述循环液净化回用装置(17)与所述循环池(13)之间连接有排水管和回水管。
优选的，所述微纳米气泡净化塔(1)设置有喷淋装置(4)和混合切割层(5)；
所述循环池(6)的外侧与所述喷淋装置(4)之间设置有管道。
优选的，所述微生物净化塔(8)设置有淋洗装置(10)和生物滤料(11)；
所述循环池(13)的外侧与所述淋洗装置(10)之间设置有管道。
优选的，所述循环液净化回用装置(17)设置有膜生物反应器(18)和外置的供氧装置(19)。
优选的，还包括：通过管道连接所述循环池(6)的微纳米气泡发生器(2)和通过管道连接所述循环池(13)的营养液供给装置(12)。
优选的，所述循环池(6)与所述喷淋装置(4)连接的管道上设置有循环泵(3)；
所述循环池(13)与所述淋洗装置(10)连接的管道上设置有淋洗泵(9)；
所述循环液净化回用装置(17)与所述循环池(6)、所述循环池(13)连接的回水管上设置有抽吸泵(20)。
优选的，所述微纳米气泡净化塔(1)与所述微生物净化塔(8)为立式塔。
与现有技术相比，本发明所述的一种VOCs废气处理方法和装置，达到了如下效果：
本发明采用循环液净化回用装置处理和净化微纳米气泡净化塔及微生物净化塔产生的含较多VOCs污染物的循环液，并自动供给并重复利用，极大地优化了单体微纳米气泡净化塔和微生物净化塔处理系统产生废液二次污染的限制条件，使得微纳米气泡净化塔和微生物净化塔结合处理VOCs废气能广泛使用；微纳米气泡净化塔、微生物净化塔与循环液净化回用装置有机结合为经济、安全、环保的本发明提供的一种VOCs废气的处理装置，适用于大部分工业VOCs废气的治理，适应VOCs污染物浓度在200-3000mg/m3，总体净化效率达到88％-98％。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例中所述的一种VOCs废气的处理装置的结构原理图；
其中：1、微纳米气泡净化塔；2、微纳米气泡发生器；3、循环泵；4、喷淋装置；5、混合切割层；6、循环池；7、管道；8、微生物净化塔；9、淋洗泵；10、淋洗装置；11、生物滤料；12、营养液供给装置；13、循环池；14、风管；15、引风机；16、烟囱；17、循环液净化回用装置；18、膜生物反应器；19、供氧装置；20、抽吸泵。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例一
本发明实施例一所述的一种VOCs废气处理方法，包括：
VOCs废气经收集进入微纳米气泡净化塔1，所述微纳米气泡净化塔1对VOCs废气进行洗涤、分散，去除的VOCs废气进入循环池6；
VOCs废气从所述微纳米气泡净化塔1的出气口进入微生物净化塔8，所述微生物净化塔8对VOCs废气进行吸收和分解，分解后的代谢物进入循环池13；
VOCs废气通过引风机15从烟囱16排放；
循环液净化回用装置17分别对所述循环池6和所述循环池13中产生的杂质和代谢物进行净化处理。
实施例二
如图1所示，是本发明实施例所述的一种VOCs废气处理装置，包括：微纳米气泡净化塔1、微生物净化塔8、引风机15、烟囱16和循环液净化回用装置17；
在本实施例中，微纳米气泡净化塔1内由上而下依次设置有进气口、喷淋装置4、混合切割层5、喷淋装置4和出气口；微纳米气泡净化塔1的底部设置有与微纳米气泡净化塔1相连通的循环池6；
微生物净化塔8内由上而下依次设置有出气口、淋洗装置10、生物滤料11和进气口；微生物净化塔8的底部设置有与微生物净化塔8相连通的循环池13；
微纳米气泡净化塔1的出气口与微生物净化塔8的进气口通过风管连接；
微生物净化塔8的出气口、引风机15与烟囱16依次通过风管连接；
本发明实施例一所述的一种VOCs废气处理装置，还包括：通过管道连接循环池6的微纳米气泡发生器2和通过管道连接循环池13的营养液供给装置12。
循环池6的外侧与喷淋装置4之间设置有管道；在循环池6与喷淋装置4连接的管道上设置有循环泵3；
循环池13的外侧与淋洗装置10之间通过管道连接；在循环池13与淋洗装置10连接的管道上设置有淋洗泵9；
循环液净化回用装置17设置有膜生物反应器18和外置的供氧装置19；
循环液净化回用装置17与循环池6之间连接有排水管和回水管，形成一个循环的回路，在回水管上设置有抽吸泵20；循环液净化回用装置17与循环池13之间连接有排水管和回水管，形成一个循环的回路，在回水管上设置有抽吸泵20。
在本申请的实施例中，微纳米气泡净化塔1与微生物净化塔8为立式塔。
实施例三
如图1所示，为本应用实施例中的一种VOCs废气处理装置，具体的流程为：
微纳米气泡净化塔1上设有VOCs废气进气口，VOCs废气进入微纳米气泡净化塔1后从顶部往下流动，首先经过上层喷淋系统4的洗涤及预湿，再经过安装于净化塔中部的混合切割层5充分分散与下层喷淋装置4的微纳米气泡循环液混合反应，废气中的杂质和VOCs污染物被洗涤去除和吸收随向下流的循环液进入微纳米气泡净化塔1底部的循环池6，而外置的微纳米气泡发生器2源源不断通过管道向循环池6注入微纳米气泡，微纳米气泡混合液则被外置的循环泵3抽取供给喷淋装置4进行如此循环净化；而循环液中的杂质则被微纳米气泡浮选，循环液中VOCs污染物污染物则通过管道排至循环液净化回用装置17处理及回用。在本装置中，微纳米气泡净化塔1采用立式塔，VOCs气体从塔顶进入塔内，具有高负荷、低压降、不宜堵、弹性宽等优点，适用于快速吸收过程，不需要投加吸收剂，且对VOCs污染物净化效率较高(60-80％)，为系统应对高浓度(3000mg/m3)的VOCs废气的治理提供了保障。
微生物净化塔8，该微生物净化塔8与微纳米气泡净化塔1之间连接有风管14，经过预处理的VOCs气体从底部进入微生物净化塔8，VOCs气体上升与微生物净化塔8内设有的生物滤料11进行充分接触，滤料上的生物膜对VOCs废气污染物进行吸附吸收及分解，最后VOCs废气污染物通过微生物代谢被转化为二氧化碳和水以及生物质或其他代谢副产物；VOCs污染物在此得到高效净化；而微生物代谢产生的废物则自然脱落或随淋洗装置10水流进入微生物净化塔8底部的循环池13，外置的营养液供给装置12定时自动补给营养液到循环池13，混合的循环液则由外置的淋洗泵9定时抽取供给到淋洗装置10供给营养和水份给生物滤料上的微生物。在本装置中，微生物净化塔8配套有堆积密度小、比表面积大、易挂膜的生物滤料和营养液供给装置12，保证系统的压降小(300Pa)及微生物系统的稳定性，处理效率能达到70％-90％。
引风机15与微生物净化塔8之间连接有风管14，引风机15的出风口直接连接到烟囱16进行高空排放；引风机15为VOCs废气通过微纳米气泡净化塔及微生物净化塔提供动力和将经过微纳米气泡和微生物净化处理的洁净气体排出外界。
循环液净化回用装置17，该循环液净化回用装置17与微纳米气泡净化塔1和微生物净化塔8之间连接有排水管和回水管，在循环液净化回用装置17中装有膜生物反应器18和供氧装置19；利用循环液净化回用装置处理净化微纳米气泡净化塔1和微生物净化塔8产生的含较多VOCs污染物的循环液，并采用抽吸泵20通过回水管送回到微纳米气泡净化塔1和微生物净化塔8重复利用，改善了微纳米气泡净化塔1和微生物净化塔8处理方法产生二次污染水的缺点。
与现有技术相比，本发明所述的一种VOCs废气处理方法和装置，达到了如下效果：
本发明采用循环液净化回用装置处理和净化微纳米气泡净化塔及微生物净化塔产生的含较多VOCs污染物的循环液，并自动供给并重复利用，极大地优化了单体微纳米气泡净化塔和微生物净化塔处理系统产生废液二次污染的限制条件，使得微纳米气泡净化塔和微生物净化塔结合处理VOCs废气能广泛使用；微纳米气泡净化塔、微生物净化塔与循环液净化回用装置有机结合为经济、安全、环保的本发明提供的一种VOCs废气的处理装置，适用于大部分工业VOCs废气的治理，适应VOCs污染物浓度在200-3000mg/m3，总体净化效率达到88％-98％。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种VOCs废气处理方法，其特征在于，该方法包括：
VOCs废气经收集进入微纳米气泡净化塔(1)，所述微纳米气泡净化塔(1)对VOCs废气进行洗涤、分散，去除的VOCs废气进入循环池(6)；
VOCs废气从所述微纳米气泡净化塔(1)的出气口进入微生物净化塔(8)，所述微生物净化塔(8)对VOCs废气进行吸收和分解，分解后的代谢物进入循环池(13)；
VOCs废气通过引风机(15)从烟囱(16)排放；
循环液净化回用装置(17)分别对所述循环池(6)和所述循环池(13)中产生的杂质和代谢物进行净化处理。
2.实现如权利要求1所述的一种VOCs废气处理方法的装置，其特征在于，包括：微纳米气泡净化塔(1)、微生物净化塔(8)、引风机(15)、烟囱(16)和循环液净化回用装置(17)；其中，
所述微纳米气泡净化塔(1)的出气口与所述微生物净化塔(8)的进气口通过风管连接；所述微生物净化塔(8)的出气口、所述引风机(15)与所述烟囱(16)依次通过风管连接；
所述微纳米气泡净化塔(1)的底部设置有与所述微纳米气泡净化塔(1)相连通的循环池(6)；所述微生物净化塔(8)的底部设置有与所述微生物净化塔(8)相连通的循环池(13)；
所述循环液净化回用装置(17)与所述循环池(6)之间连接有排水管和回水管；所述循环液净化回用装置(17)与所述循环池(13)之间连接有排水管和回水管。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微纳米气泡净化塔(1)设置有喷淋装置(4)和混合切割层(5)；
所述循环池(6)的外侧与所述喷淋装置(4)之间设置有管道。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微生物净化塔(8)设置有淋洗装置(10)和生物滤料(11)；
所述循环池(13)的外侧与所述淋洗装置(10)之间设置有管道。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述循环液净化回用装置(17)设置有膜生物反应器(18)和外置的供氧装置(19)。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：通过管道连接所述循环池(6)的微纳米气泡发生器(2)和通过管道连接所述循环池(13)的营养液供给装置(12)。
7.根据权利要求2或4所述的装置，其特征在于，所述循环池(6)与所述喷淋装置(4)连接的管道上设置有循环泵(3)；
所述循环池(13)与所述淋洗装置(10)连接的管道上设置有淋洗泵(9)；
所述循环液净化回用装置(17)与所述循环池(6)、所述循环池(13)连接的回水管上设置有抽吸泵(20)。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微纳米气泡净化塔(1)与所述微生物净化塔(8)为立式塔。
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