CN106943839A - 可选择性生物‑催化燃烧voc废气净化装置和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可选择性生物‑催化燃烧VOC废气净化装置和使用方法，装置包括滤网、生物滴滤塔、除湿器、第一活性炭吸附装置、第二活性炭吸附装置、催化燃烧装置、换热器和排风机，使用方法具有两种处理流程，其中：第一种包括：滤网过滤；活性炭吸附和废气排出；第二种包括：滤网过滤；生物滴滤塔降解；除湿器干燥；一部分废气输送活性炭吸附装置吸附，另一部分换热器受热，受热废气一部分输送至活性炭吸附装置进行脱附，脱附后的废气送入催化燃烧装置燃烧，另一部分受热废气经过生物滴滤塔对循环液进行加热。本发明能够针对废气量的大小或者有机物浓度含量灵活地对处理流程进行切换，保证废气处理的连续性，实现对废气中的有机物进行资源再利用。
Description
技术领域
本发明属于废气处理的技术领域，特别是涉及一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置和使用方法。
背景技术
目前石油化工、喷漆、印刷、纺织等行业都会使用有机溶剂，而有机溶剂会挥发出大量的VOC废气，如甲醛、苯系物、酯、酮等。通常VOC废气的毒性很大，长期吸入将严重危害人体的健康，刺激呼吸系统，引起肝损伤，甚至可致畸、致癌、致突变。由于VOC废气对环境和人类健康造成了严重的危害，因此越来越受到人们的重视，迫切需要VOC废气高效率、低成本的处理装置。
目前处理VOC废气主要的方法如下：
吸附法：吸附剂可选择性对废气中的VOC相结合，使VOC从气体中去除。吸附法可以吸附浓度很低的VOC废气，经解析后可使VOC浓度大大增加，可对有机物进行回收再利用。吸附剂解析大多数采用水蒸气解析或高温气体解析，能耗高，运行成本高。
吸收法：用溶剂吸收废气中的有机物，通过再生方法解析。吸收法适用于处理大流量、常温、低温、浓度含量低的有机废气，但用于吸附剂循环运转的操作费用高。
冷凝法：通过降温或升压，使废气中有机物低于还温度下的饱和蒸气压，使有机物从气相中分离。该法适用于处理废气量较小有机物浓度较高的有机废气。单独使用该法时一般不能达标排放，通常需与其他方法联用。
燃烧法：在高温条件下，使废气中的有机物完全氧化，转化为CO2和H2O。可分为直接燃烧法和催化燃烧法。燃烧法一般需要借辅助燃料燃烧产生热量，使VOC氧化为无害物质，使用催化剂时能降低燃烧温度，节约辅助燃料。
生物法：利用微生物将废气中的有机物降解，而使废气得到净化的方法。该法去除率高，处理设备简单，运行成本低，适合处理废气量大，浓度较小的废气。
上述方法对有机废气的种类、废气流量及废气浓度都有较多的限制，而许多企业生产的产品需要随季节进行调整，导致废气浓度和流量变化很大，单一的VOC废气处理技术难于达到排放要求，往往需要结合当地的污染物排放要求以及技术的经济性等因素综合考虑，将两种或多种方法联合使用，以使VOC废气达标排放。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置和使用方法，能够针对废气量的大小或者有机物浓度含量灵活地对处理流程进行切换，保证废气处理的连续性，实现对废气中的有机物进行资源再利用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置，包括滤网、生物滴滤塔、除湿器、第一活性炭吸附装置、第二活性炭吸附装置、催化燃烧装置、换热器和排风机，所述滤网设置于VOC废气源风机出风口，滤网过滤后通过管路分别与生物滴滤塔连通、与第一活性炭吸附装置和第二活性炭吸附装置首端并联连通，所述第一活性炭吸附装置和第二活性炭吸附装置尾端与排风机连接，所述生物滴滤塔与除湿器连通，所述除湿器通过管路分别与换热器的冷媒输入口连通、与第一活性炭吸附装置和第二活性炭吸附装置首端并联连通，所述第一活性炭吸附装置和第二活性炭吸附装置首端与催化燃烧装置连通，所述催化燃烧装置与换热器的热媒输入口连通，所述换热器的冷媒输出口与排风机连接，所述换热器的热媒输出口分别与两路管道连通，一路管道经过生物滴滤塔进行加热、末端连接到排风机，另一路管道与第一活性炭吸附装置和第二活性炭吸附装置尾端并联连通。
作为本发明一种优选的实施方式，所述催化燃烧装置为对称式结构，中间为催化床层，两端分别设有预热器、补空气口和补燃料口，所述第一活性炭吸附装置和第二活性炭吸附装置首端与催化燃烧装置的两端连通。
作为对上述实施方式的进一步改进，所述催化燃烧装置前后两端均设置有阻火器。
作为本发明另一种优选的实施方式，所述催化燃烧装置的催化床层以蜂窝状陶瓷作为载体，催化剂采用贵金属催化剂或者金属氧化物催化剂，使用贵金属催化剂时催化燃烧的温度控制在300～450℃，使用金属氧化物催化剂时催化燃烧的温度控制在200～300℃。
作为本发明另一种优选的实施方式，所述生物滴滤塔中的惰性填料为多孔陶瓷填料，循环液的pH值保持5～8，营养物质中C、N、P的配比为C:N:P＝150～250:5～15:1，通过换热器对循环液加热使生物喷淋液维持在20～35℃。
作为本发明另一种优选的实施方式，所述生物滴滤塔底部与供水槽连通，生物滴滤塔底部设有废液排出口。
作为本发明另一种优选的实施方式，所述第一活性炭吸附装置和第二活性炭吸附装置内均填充颗粒状活性炭。
本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是提供一种上述的可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置的使用方法，根据VOC废气流量或者VOC废气中有机物浓度选择第一废气处理流程或者第二废气处理流程对VOC废气进行处理，其中：
第一废气处理流程包括以下步骤：
(1)VOC废气经过滤网进行过滤；
(2)过滤后的废气进入第一活性炭吸附装置和/或第二活性炭吸附装置进行吸附处理；
(3)吸附处理后的废气通过排风机排出；
第二废气处理流程包括以下步骤：
(1)VOC废气经过滤网进行过滤；
(2)过滤后的废气进入生物滴滤塔进行微生物降解；
(3)降解后的废气进入除湿器进行干燥；
(4)干燥后的废气一部分输送至第一活性炭吸附装置进行吸附处理并通过排风机排出、另一部分输送至换热器受热，一部分受热的废气输送至第二活性炭吸附装置进行脱附处理，脱附后的废气送入催化燃烧装置被催化燃烧后作为热媒进入到换热器中进行换热并从排风机排出，所述第一活性炭吸附装置和第二活性炭吸附装置轮流进行吸附和脱附处理，另一部分受热的废气经过生物滴滤塔对循环液进行加热并从排风机排出。
作为本发明一种优选的实施方式，所述第一活性炭吸附装置进行吸附工作、第二活性炭吸附装置进行脱附工作时，打开自动阀b1、b2、a3、a4，关闭a1、a2、b3、b4；运行一段时间后，第一活性炭吸附装置切换为脱附工作，第二活性炭吸附装置切换为工作，打开自动阀a1、a2、b3、b4，关闭b1、b2、a3、a4；并以此反复实现第一活性炭吸附装置和第二活性炭吸附装置轮流进行吸附和脱附处理。
作为本发明另一种优选的实施方式，所述催化燃烧装置为双向进气-出气结构，打开自动阀c2、c3，关闭自动阀c1、c4，脱附后的废气正向进入催化床层进行催化燃烧；当打开自动阀c1、c4，关闭自动阀c2、c3，脱附后的废气逆向进入催化床层进行催化燃烧。
有益效果
本发明能够根据生产实际情况选择性使用处理流程，当废气量少或有机物浓度含量低时通过活性炭吸附装置吸附处理，即可完全达标排放，当废气量大或有机物浓度含量高时整套装置全部运行，可完全达标排放，无二次污染物产生，操作灵活，实用性强；而且两个活性炭吸附装置能够轮流进行吸附和脱附处理，保证了废气处理的连续性，有利于提高废气处理的效率；同时能够对废气中的有机物进行热能回收再利用，减少对外来热能的依赖，有利于降低装置运行的成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
如图1所示的一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置，包括不锈钢的滤网1、生物滴滤塔3、除湿器5、第一活性炭吸附装置6、第二活性炭吸附装置7、催化燃烧装置8、换热器10和排风机11。
滤网1设置于VOC废气源风机出风口，滤网1过滤后通过管路分别与生物滴滤塔3连通，另一路与第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7首端并联连通，第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7尾端与排风机11连接，第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7内均填充颗粒状活性炭。
生物滴滤塔3中的惰性填料为多孔陶瓷填料，循环液的pH值保持5～8，营养物质中C、N、P的配比为C:N:P＝200:10:1，生物滴滤塔3底部与供水槽2连通，并设有废液排出口4。生物滴滤塔3与除湿器5连通，除湿器5通过管路分别与换热器10的冷媒输入口连通，另一路与第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7首端并联连通。
第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7首端与催化燃烧装置8连通。催化燃烧装置8为对称式结构，中间为催化床层，催化床层以蜂窝状陶瓷作为载体，催化剂采用贵金属催化剂或者金属氧化物催化剂，使用贵金属催化剂时催化燃烧的温度控制在300～450℃，使用金属氧化物催化剂时催化燃烧的温度控制在200～300℃，催化燃烧装置8两端分别设有预热器、补空气口和补燃料口，催化燃烧装置8为双向进气-出气结构，通过自动阀c1、c2、c3和c4能够对进气和出气方向进行控制，催化燃烧装置8前后两端均设置有阻火器9，以保证生产安全。催化燃烧装置8与换热器10的热媒输入口连通，换热器10的冷媒输出口与排风机11连接。
换热器10的热媒输出口分别与两路管道连通，一路管道经过生物滴滤塔3对循环液加热使生物喷淋液维持在20～35℃，其末端连接到排风机11，另一路管道与第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7尾端并联连通，并向第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7提供用于脱附的热气体。
下面提供该可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置的使用方法，根据VOC废气流量或者VOC废气中有机物浓度选择第一废气处理流程或者第二废气处理流程对VOC废气进行处理，其中：
当VOC废气量少或废气中有机物浓度含量低时采用第一废气处理流程，包括以下步骤：
(1)VOC废气经过滤网1进行除尘等预处理；
(2)过滤后的废气进入第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7进行吸附处理，利用活性炭对废气中的有机物进行吸附；
(3)吸附处理后的废气达到可排放标准，通过排风机11向外排出。
当VOC废气量大或废气中有机物浓度含量高时采用第二废气处理流程，包括以下步骤：
(1)VOC废气经过滤网1进行除尘等预处理；
(2)过滤后的废气从底部进入生物滴滤塔3内部，通过惰性填料上的微生物对废气中的有机物进行微生物降解，使大部分有机物被净化；
(3)降解后的废气进入除湿器5进行除湿干燥；
(4)干燥后的废气一部分输送至第一活性炭吸附装置6，对残余的VOC进行吸附处理达标后通过排风机11排出，另一部分输送至换热器10受热，一部分受热的废气输送至第二活性炭吸附装置7进行脱附处理，另一部分受热的废气经过生物滴滤塔3对循环液进行加热并从排风机11排出。
脱附处理后废气中的有机物得到浓缩，送入催化燃烧装置8进行催化燃烧，再作为热媒进入到换热器10中进行换热，最后从排风机11排出。催化燃烧装置8内设置有预热室对VOC废气预热加温，VOC废气通过催化燃烧装置8中的催化床层，VOC废气在催化剂的作用下被氧化为CO2和H2O，开启初期需添加燃料辅助燃烧，随着吸附的VOC浓度的增加，催化燃烧释放的热量增加，可逐渐减少燃料供给，直至催化燃烧释放的热能大于或等于燃烧所需的热量时，停止燃料供给，当热能过多时通过换热器10对热能进行回收利用，当温度过高时通过补空气口向预热室补新鲜空气控制温度。催化燃烧装置8为双向进气-出气结构，打开自动阀c2、c3，关闭自动阀c1、c4，脱附后的废气正向进入催化床层进行催化燃烧；当打开自动阀c1、c4，关闭自动阀c2、c3，脱附后的废气逆向进入催化床层进行催化燃烧。
第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7能够轮流进行吸附和脱附处理，保证废气处理的连续性。第一活性炭吸附装置6进行吸附工作、第二活性炭吸附装置7进行脱附工作时，打开自动阀b1、b2、a3、a4，关闭a1、a2、b3、b4；运行预定的一段时间后，第一活性炭吸附装置6切换为脱附工作，第二活性炭吸附装置7切换为工作，打开自动阀a1、a2、b3、b4，关闭b1、b2、a3、a4；并以此反复实现第一活性炭吸附装置6和第二活性炭吸附装置7轮流进行吸附和脱附处理。
由此可见，该废气净化装置系统除了具有去除废气中的VOC的功能，还节约了能源。该装置处理废气流量范围广，处理有机废气种类多，无二次污染物，具有处理效率高、运行成本低、操作灵活等特点，尤其适用于产品需要随季节性调整的企业，或者是废气浓度或流量变化较大的企业。
Claims (10)
1.一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置，包括滤网(1)、生物滴滤塔(3)、除湿器(5)、第一活性炭吸附装置(6)、第二活性炭吸附装置(7)、催化燃烧装置(8)、换热器(10)和排风机(11)，其特征在于：所述滤网(1)设置于VOC废气源风机出风口，滤网(1)过滤后通过管路分别与生物滴滤塔(3)连通、与第一活性炭吸附装置(6)和第二活性炭吸附装置(7)首端并联连通，所述第一活性炭吸附装置(6)和第二活性炭吸附装置(7)尾端与排风机(11)连接，所述生物滴滤塔(3)与除湿器(5)连通，所述除湿器(5)通过管路分别与换热器(10)的冷媒输入口连通、与第一活性炭吸附装置(6)和第二活性炭吸附装置(7)首端并联连通，所述第一活性炭吸附装置(6)和第二活性炭吸附装置(7)首端与催化燃烧装置(8)连通，所述催化燃烧装置(8)与换热器(10)的热媒输入口连通，所述换热器(10)的冷媒输出口与排风机(11)连接，所述换热器(10)的热媒输出口分别与两路管道连通，一路管道经过生物滴滤塔(3)进行加热、末端连接到排风机(11)，另一路管道与第一活性炭吸附装置(6)和第二活性炭吸附装置(7)尾端并联连通。
2.根据权利要求1所述的一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置，其特征在于：所述催化燃烧装置(8)为对称式结构，中间为催化床层，两端分别设有预热器、补空气口和补燃料口，催化燃烧装置(8)为双向进气-出气结构。
3.根据权利要求2所述的一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置，其特征在于：所述催化燃烧装置(8)前后两端均设置有阻火器(9)。
4.根据权利要求1或2所述的一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置，其特征在于：所述催化燃烧装置(8)的催化床层以蜂窝状陶瓷作为载体，催化剂采用贵金属催化剂或者金属氧化物催化剂，使用贵金属催化剂时催化燃烧的温度控制在300～450℃，使用金属氧化物催化剂时催化燃烧的温度控制在200～300℃。
5.根据权利要求1所述的一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置，其特征在于：所述生物滴滤塔(3)中的惰性填料为多孔陶瓷填料，循环液的pH值保持5～8，营养物质中C、N、P的配比为C:N:P＝150～250:5～15:1，通过换热器(10)对循环液加热使生物喷淋液维持在20～35℃。
6.根据权利要求1所述的一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置，其特征在于：所述生物滴滤塔(3)底部与供水槽(2)连通，生物滴滤塔(3)底部设有废液排出口(4)。
7.根据权利要求1所述的一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置，其特征在于：所述第一活性炭吸附装置(6)和第二活性炭吸附装置(7)内均填充颗粒状活性炭。
8.一种权利要求1所述的可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置的使用方法，根据VOC废气流量或者VOC废气中有机物浓度选择第一废气处理流程或者第二废气处理流程对VOC废气进行处理，其中：
第一废气处理流程包括以下步骤：
(1)VOC废气经过滤网(1)进行过滤；
(2)过滤后的废气进入第一活性炭吸附装置(6)和/或第二活性炭吸附装置(7)进行吸附处理；
(3)吸附处理后的废气通过排风机(11)排出；
第二废气处理流程包括以下步骤：
(4)VOC废气经过滤网(1)进行过滤；
(5)过滤后的废气进入生物滴滤塔(3)进行微生物降解；
(6)降解后的废气进入除湿器(5)进行干燥；
(7)干燥后的废气一部分输送至第一活性炭吸附装置(6)进行吸附处理并通过排风机(11)排出、另一部分输送至换热器(10)受热，一部分受热的废气输送至第二活性炭吸附装置(7)进行脱附处理，脱附后的废气送入催化燃烧装置(8)被催化燃烧后作为热媒进入到换热器(10)中进行换热并从排风机(11)排出，所述第一活性炭吸附装置(6)和第二活性炭吸附装置(7)轮流进行吸附和脱附处理，另一部分受热的废气经过生物滴滤塔(3)对循环液进行加热并从排风机(11)排出。
9.根据权利要求8所述的一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置的使用方法，其特征在于：所述第一活性炭吸附装置(6)进行吸附工作、第二活性炭吸附装置(7)进行脱附工作时，打开自动阀b1、b2、a3、a4，关闭a1、a2、b3、b4；运行一段时间后，第一活性炭吸附装置(6)切换为脱附工作，第二活性炭吸附装置(7)切换为工作，打开自动阀a1、a2、b3、b4，关闭b1、b2、a3、a4；并以此反复实现第一活性炭吸附装置(6)和第二活性炭吸附装置(7)轮流进行吸附和脱附处理。
10.根据权利要求8所述的一种可选择性生物-催化燃烧VOC废气净化装置的使用方法，其特征在于：所述催化燃烧装置(8)为双向进气-出气结构，打开自动阀c2、c3，关闭自动阀c1、c4，脱附后的废气正向进入催化床层进行催化燃烧；当打开自动阀c1、c4，关闭自动阀c2、c3，脱附后的废气逆向进入催化床层进行催化燃烧。
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