CN105833642A - 一种污水处理站废气净化处理系统及方法 - Google Patents

一种污水处理站废气净化处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种污水处理站废气净化处理系统，该系统包括依次连接的喷淋装置、水膜分离器和光解等离子设备，其中所述喷淋装置由喷淋塔和液体储罐组成，其中喷淋塔上设有气体入口、和液体出口、气体出口和液体进口，内部装有填料，液体进口与液体储罐连接；所述水膜分离器的底部设置有气体入口，内部装填有填料，顶部设有气体出口，用于除去水蒸汽；所述光解等离子设备由紫外区、光催化氧化区和离子发生装置组成，其中紫外区内设有紫外灯管，光催化氧化区内装有TiO2催化剂。本发明污水处理站废气净化处理系统能有效滤除污水处理站废气中的污染物，减少污染物的排放，使污水处理站废气达标排放。

Description

一种污水处理站废气净化处理系统及方法
技术领域
本发明属于废气净化处理技术领域，具体涉及污水处理站废气净化处理系统及方法。
背景技术
随着工业不断发展，水资源不断被消耗。为了减少水资源的消耗，提高水的重复利用率，越来越多的污水处理站拔地而起。但是，随着污水处理站的不断建设，污水处理站废气越来越困扰着人们，污水处理站废气主要包括有机挥发性气体VOCs、硫化氢和氨气，这些污染物对人类身体健康和环境具有很大危害。因此，做好污水处理站废气净化对大力发展绿色低碳、生态环境友好及可持续发展的循环经济具有重要意义。
在污水处理站废气处理过程中，不论是吸附法、热破坏法还是生物法，都有其局限性。吸附法适用于处理大风量、低浓度的废气，而且吸附剂费用昂贵，再生困难；热破坏法设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，易形成二次污染；生物法装置占地面积大，反应时间长。
为了解决上述问题，设计污水处理站废气净化处理系统是很有必要的。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种污水处理站废气净化处理系统及方法，该处理系统结构设计合理，能对污水处理站产生的废气起到很好的净化作用，处理效果好且成本低，节能环保，易于推广使用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种污水处理站废气净化处理系统，包括依次连接的喷淋装置、水膜分离器和光解等离子设备，所述的喷淋装置由喷淋塔和与之连接的液体储罐组成，其中喷淋塔的底部设置有气体入口和液体出口，内部设置有填料，上部设置有气体出口和液体入口，所述液体入口与所述的液体储罐连接，废气经气体入口自下而上进入与自上而下进入喷淋塔的液体接触除去废气中的粉尘及大部分可溶性气体；所述的水膜分离器的底部设置有气体入口，内部装填有填料，顶部设有气体出口，用于除去水蒸汽；所述光解等离子设备由依次连接的紫外区、光催化氧化区和离子发生装置组成，其中，紫外区内设有紫外灯，光催化氧化区内装有TiO2催化剂；
所述液体储罐内的液体为水、酸性溶液或碱性溶液，依据废气中污染物确定液体储罐内液体。
本发明所述的污水处理站废气净化处理系统，其中所述酸性溶液优选为盐酸、磷酸；所述的碱性溶液优选为氨水、氢氧化钠。
本发明所述的污水处理站废气净化处理系统，其中所述的TiO2催化剂优选为TiO2高效催化膜、以平板玻璃或玻璃微球为载体负载的纳米TiO2催化剂，或以黄沙为载体负载的TiO2催化剂。
本发明还提供了上述的处理系统净化污水处理站废气的方法，包括以下步骤：1废气经气体入口进入喷淋装置，在压强差的推动下穿过填料空隙，与从液体入口进入的喷淋液体在填料表面接触进行物质交换，除去废气中的粉尘及大部分可溶性气体；
2从喷淋装置气体出口出来的气体进入水膜分离器，通过填料形成的水膜除去废气中水分；
3从水膜分离器出来的气体进入光解等离子设备的紫外区，污染物被分解，残余污染物进入光催化氧化区，在TiO2催化剂作用下残余污染物继续被氧化分解为二氧化碳、水和其他小分子；
4经步骤3处理后气体最后进入离子发生装置，通过高能正、负离子与废气中的污染物接触，打开污染物的分子键，将污染物分解成二氧化碳、水和其他小分子物质，最终高空排放。
本发明的污水处理站废气净化处理系统及方法，与现有技术相比，其有益效果为：能对污水处理站产生的废气起到很好的净化作用，处理效果好且成本低，节能环保，易于推广使用。
附图说明
图1为本发明污水处理站废气净化处理系统的结构示意图。
1喷淋装置，2水膜分离器，3光解等离子设备，4气体入口，5填料，6气体出口，7液体进口，8液体出口，9液体储罐，10喷淋塔，11气体入口，12填料，13气体出口，14紫外区，15光催化氧化区，16离子发生装置
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明污水处理站废气净化处理系统。
参照图1，本发明污水处理站废气净化处理系统，包括喷淋装置1、水膜分离器2和光解等离子设备3。其中喷淋装置1由喷淋塔10和与之连接的液体储罐9组成，其中喷淋塔10的底部设置有气体入口4和液体出口8，内部设置有填料5，填料5为耐腐蚀性能好、耐温性能好、韧性好、耐冲击、不易碎的聚丙烯球；喷淋塔的上部设置有气体出口6和液体进口7，液体进口7与液体储罐9连接，液体储罐9内的液体为水、酸性溶液或碱性溶液，酸性溶液优选为盐酸、磷酸，碱性溶液优选为氨水、氢氧化钠，依据废气中污染物确定液体储罐内液体；废气经气体入口4自下而上进入与自上而下进入喷淋塔10的液体接触除去废气中的粉尘及大部分可溶性气体。水膜分离器2的底部设置有气体入口11，顶部设有气体出口13，内部装填有填料12，用于除去水蒸汽；其中填料12为耐腐蚀性能好、耐温性能好、韧性好、耐冲击、不易碎的陶瓷球。光解等离子设备3由依次连接的紫外区14、光催化氧化区15和离子发生装置16组成，其中紫外区内设有紫外灯管，光催化氧化区内装有TiO2催化剂。
本实施例中污水处理站废气经气体入口4进入喷淋装置1的喷淋塔10，与从液体进口7进入的液体在填料5接触进行物质交换，除去废气中的粉尘及大部分可溶性气体。从气体出口6出来的气体经气体入口11进入水膜分离器2，填料12在气体挤压的作用下，形成一层润湿的水膜，通过水膜的表面张力，可以高效地与废气中的水分子融合，从而除去废气中水分。从气体出口13出来的气体进入紫外区14，通过内部设置的紫外灯发出的高能紫外光将污染物裂解，紫外灯同时产生强氧化性自由基和臭氧物质将残余污染物进一步氧化。残余污染物和臭氧然后进入光催化氧化区15，经紫外灯激活的TiO2继续将残余污染物氧化分解为二氧化碳、水和其他小分子。经光催化氧化区15处理的气体最后进入离子发生装置16，离子发生装置16发射出的高能正、负离子与废气中污染物接触，打开污染物的分子键，将污染物分解成二氧化碳、水和其他小分子物质。经喷淋装置1、光解等离子设备3两级净化后的废气最终高空排放。
其中，紫外区的紫外灯优选为真空紫外灯或者微波无极紫外灯，波长为185nm，安装方向与废气流向垂直，并可依据废气种类、浓度和流量确定紫外灯组数量。污水处理站废气中主要包括挥发性有机气体，硫化氢和氨气。挥发性有机气体主要由C、H、O，三种元素组成，主要化学键包括碳氢键、碳氧键和氧氢键；硫化氢化学键为氢硫键；氨气化学键为氢氮键。这些化学键的摩尔键能远远低于每摩尔185波段光量子的能量，本发明所述紫外灯波长为185nm，所以在紫外灯的照射下可以将各污染物的分子键打断。
光催化氧化区：TiO2光催化反应的表观活化能很低，300～400nm的低紫外光就能提供电子空穴分离所需的能量。本发明所述紫外灯波长为185nm，所以经紫外灯激活的TiO2具有极强的氧化性。TiO2在紫外灯产生的强氧化性自由基和臭氧的共同作用下将污染物氧化为二氧化碳、水和其他小分子物质。
离子发生装置：离子发生装置可以发射出高能正、负离子，高能正、负离子与气体中的污染物接触，将挥发性有机气体的碳氢键、碳氧键和氧氢键、硫化氢的氢硫键和氨气的氢氮键打开，将这些污染物分解为二氧化碳、水和其他小分子物质。
本发明污水处理站废气净化处理系统能有效滤除污水处理站废气中的污染物，减少污染物的排放，使污水处理站废气达标排放，有利于空气质量的提升和保护人们的身体健康，具有广阔的市场应用前景。
实施例
如附图所示，某污水处理站废气从气体入口(4)进入依次连接的喷淋装置(1)、水膜分离器(2)和光解等离子设备(3)，两级处理后由排气筒高空排放。经检测，气体入口(4)处H2S和NH3的浓度分别为3.5mg/m3、1.8mg/m3，臭气浓度为1600(无量纲)，经本发明所述方法处理后高空排放的H2S和NH3的浓度分别为0.14mg/m3、0.07mg/m3，臭气浓度为123(无量纲)。本发明所述处理方法可有效去除污水处理站废气，实现污水处理站废气达标排放。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种污水处理站废气净化处理系统，其特征在于，包括依次连接的喷淋装置(1)、水膜分离器(2)和光解等离子设备(3)，所述的喷淋装置(1)由喷淋塔(10)和与之连接的液体储罐(9)组成，其中喷淋塔(10)的底部设置有气体入口(4)和液体出口(8)，内部设置有填料(5)，上部设置有气体出口(6)和液体入口(7)，所述液体入口(7)与所述的液体储罐(9)连接，废气经气体入口(4)自下而上进入与自上而下进入喷淋塔(10)的液体接触除去废气中的粉尘及大部分可溶性气体；所述的水膜分离器(2)的底部设置有气体入口(11)，内部装填有填料(12)，顶部设有气体出口(13)，用于除去水蒸汽；所述光解等离子设备(3)由依次连接的紫外区(14)、光催化氧化区(15)和离子发生装置(16)组成，其中紫外区(14)内设有紫外灯，光催化氧化区(15)内装有TiO2催化剂；
所述液体储罐(9)内的液体为水、酸性溶液或碱性溶液，依据废气中污染物确定液体储罐内液体。
2.根据权利要求1所述的污水处理站废气净化处理系统，其特征在于：所述酸性溶液为盐酸、磷酸；所述的碱性溶液为氨水、氢氧化钠。
3.根据权利要求1所述的污水处理站废气净化处理系统，其特征在于：所述的TiO2催化剂为TiO2高效催化膜、以平板玻璃或玻璃微球为载体负载纳米TiO2的催化剂，或以黄沙为载体负载TiO2的催化剂。
4.一种采用权利要求1所述的处理系统净化污水处理站废气的方法，其特征在于，1)废气经气体入口(4)进入喷淋装置(1)，在压强差的推动下穿过填料(5)空隙，与从液体入口(7)进入的喷淋液体在填料(5)表面接触进行物质交换，除去废气中的粉尘及大部分可溶性气体；
2)从喷淋装置气体出口(6)出来的气体进入水膜分离器(2)，通过填料(12)形成的水膜除去废气中水蒸汽；
3)从水膜分离器(2)出来的气体进入光解等离子设备(3)的紫外区(14),污染物被分解，残余的污染物进入光催化氧化区(15)，在TiO2催化剂作用下残余污染物继续被氧化分解为二氧化碳、水和其他小分子；
4)经步骤3)处理后气体最后进入离子发生装置(16)，通过高能正、负离子与废气中的污染物接触，打开污染物的分子键，将污染物分解成二氧化碳、水和其他小分子物质，最终高空排放。
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