CN107441921B

CN107441921B - 消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统

Info

Publication number: CN107441921B
Application number: CN201710864504.1A
Authority: CN
Inventors: 李青云; 王振华; 龙萌; 赵良元; 胡艳平
Original assignee: Bureau of Hydrology Changjiang Water Resources Commission
Current assignee: Bureau of Hydrology Changjiang Water Resources Commission
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2037-09-22
Also published as: CN107441921A

Abstract

本发明提供一种消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统。其特征在于：将湿式除尘装置、酸/碱性气体中和装置、挥发性有机污染物吸收装置和除湿装置有机集成。湿式除尘装置(消除粉尘和水溶性废气)、酸/碱性气体中和装置(消除碱性或酸性气体)、挥发性有机污染物吸收装置(消除挥发性有机废气)依次连通。处理后的空气经除湿装置完成水气分离后进入空气质量在线监测系统，经检测达到国家标准后排出系统。本发明可对空气中粉尘和废气进行清洗、中和、吸收等多级净化，收集的泥浆和废液可回收利用等。该净化系统具有结构合理、高效环保、可资源回收等优点，具有广泛的推广应用价值。

Description

消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统

技术领域

本发明涉及空气污染治理技术领域，具体是一种消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统。

背景技术

随着社会工业化进程的加快，人类不断向大气中排放各种污染物，空气污染日趋严重。人类活动向大气中排放大量细颗粒污染物，一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围雾霾。雾霾的灰尘可导致大气的能见度降低，容易发生交通事故。化工厂及隧道等工厂、工程的生产及施工过程中都会产生大量的粉尘，导致空气质量的下降及对人体造成危害。除了粉尘污染，废气污染也是我国目前最突出的环境问题之一，大量的工业废气排入大气，必然使大气环境质量下降，给人类健康带来严重危害，给国民经济造成巨大损失。工业废气中有害物通过呼吸道和皮肤进入人体后，给人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成暂时性和永久性病变。因此，如何有效治理粉尘和废气污染问题亟待解决。

在发明名称为“用于熔炼炉的多级湿式高效组合除尘器”的中国专利(申请号：201510732903.3)中，公布了一种将立式喷淋塔、卧式搅拌池和多级水膜式除尘器组合的装置，对熔炼炉排放的废尘、废气进行喷淋、搅拌、多级除尘。这种消除粉尘和废气的方法：a.采用喷淋装置消除粉尘和废气占地面积大，且需要消耗和浪费大量水资源；b.喷淋装置与风机相连，大量的水汽和酸碱性气体容易腐蚀风机和管道，降低设备的使用寿命；c.通过卧式搅拌池中的催化还原剂脱硫脱硝，功能较单一，对复杂污染物(如酸/碱性气体、挥发性有机污染物等)的消除效果较差。

在发明名称为“节能、循环式多级除尘系统”的中国专利(申请号：201210489678.1)中，公布了一种将烟气余热利用装置、碱水循环除尘脱酸装置和上置式喷头格栅装置有机结合的装置，通过碱水循环除尘脱酸装置去除烟气中酸性气体和杂质，再通过上置式喷头格栅装置进一步除尘脱硫。这种消除粉尘、废气的方法：a.通过碱水循环装置同时除尘脱酸，除尘成本较高，且资源难以回收利用；b.含粉尘和废气的烟气与碱水的混匀程度有限，净化效率一般；c.通过碱水循环装置除尘脱酸，功能较单一，对复杂污染物(如挥发性有机污染物、碱性气体等)的消除效果较差。

在发明名称为“高效湿法脱硫多级除尘器”的中国专利(申请号：03112216.7)中，公布了一种一体式湿法脱硫除尘器，通过采用冲击、惯性、喷淋等多种除尘机理解决了单一机理湿法除尘脱硫除尘器除尘、脱硫效率不高的问题。这种消除粉尘、废气的方法：a.采用喷淋装置消除粉尘和废气占地面积大，且需要消耗和浪费大量水资源；b.用风机把含粉尘、废气的空气导入水中，产生的气泡较大，与水的混匀程度有限，净化效率不高；c.通过喷淋碱液脱硫，功能较单一，对复杂污染物(如挥发性有机污染物、碱性气体等)的消除效果欠佳。

在发明(实用新型)名称为“一种适用于雾霾及粉尘环境的水基除尘装置”(申请号：201410634455.9)、“一种适用于化工废气及有毒气体的水基除尘装置”(申请号：201410636268.4)、“一种大气颗粒物中水溶态重金属采样收集装置”(申请号：201520871403.3)中，公布了适用于消除空气中粉尘和废气的水基除尘装置，通过水气交换作用，实现了空气中粉尘、化工废气、水溶态重金属的高效净化。但该装置是单一系统，适用于处理污染物较为单一的气体，不能满足处理含多种污染物(如既含有粉尘、又含有酸/碱性气体和挥发性有机污染物等)的气体要求，目前尚未提出多级水基净化系统。另外，上述专利存在以下问题：a.空气吸入装置采用鼓风机，鼓风机位于净化系统的前端，粉尘和腐蚀性气体对叶片造成磨损和腐蚀，降低设备的使用寿命；b.净化系统未设置除湿装置，大量的水汽容易腐蚀风机和管道；c.超微气泡发生装置容易被粉尘堵塞，且不易清洗，成本较高。

综上，现有消除空气中粉尘和废气的湿式净化系统普遍存在以下问题：

(1)采用喷淋装置消除粉尘和废气的占地面积大，且需要消耗和浪费大量水资源，成本较高；

(2)空气吸入装置一般采用鼓风机，鼓风机位于净化系统前端，粉尘和废气对叶片容易造成磨损和腐蚀，降低风机的使用寿命；

(3)风机直接与湿式净化系统相连，大量的酸性或碱性水汽容易腐蚀风机和管道；

(4)将含粉尘和废气的污染空气直接导入水中，产生的气泡较大，与水的混匀程度有限，净化效率不高；或者采用超微气泡发生装置，但设备容易堵塞，且不易清洗；

(5)单一湿式净化装置仅适用于处理污染物较为单一的气体，不能满足处理含多种污染物(如既含有粉尘、又含有酸/碱性气体和挥发性有机污染物等)的气体要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合净化系统，该净化系统可消除粉尘和废气中多种污染物，同时解决现有技术及装置中占地面积大、浪费水资源、磨损和腐蚀风机、水气混匀程度有限、净化效率不高等问题。该净化系统具有结构合理、高效环保、可资源回收等优点，具有广泛的推广应用价值。

本发明采用的技术方案是：

一种消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统，包括依次连通的湿式除尘装置、酸/碱性气体中和装置、挥发性有机污染物吸收装置、除湿装置、及与除湿装置出口连接的空气质量在线监测系统；所述湿式除尘装置设有用于容置净化液的空气净化池，空气净化池内设有散粒体堆层、浊度感应装置、微电流电解装置；污染空气净化入口位于散粒体堆层下部，散粒体堆层将空气和净化液充分剧烈混合，所述空气净化池的底部设有漏斗形的沉积室，并通过可拆卸的挡板相连，沉积室的下部为储液池，储液池通过隔板分隔成两个室，分别为净化液室和废液室，净化液室和空气净化池通过水泵进行自循环，废液室与沉积室连通，湿式除尘装置的净化液为水或含阴离子表面活性剂的水溶液；酸/碱性气体中和装置、挥发性有机污染物吸收装置与湿式除尘装置的构型基本相同，酸/碱性气体中和装置的净化液为碱性或酸性液体，酸/碱性气体中和装置中设有散粒体堆层、pH指示计，挥发性有机污染物吸收装置的净化液为不挥发性有机溶剂，挥发性有机污染物吸收装置中设有散粒体堆层、挥发性有机污染物检测仪，散粒体堆层上部设有活性炭填料层，进一步吸附残留的挥发性有机污染物，除湿装置通过电冷凝板实现水气分离，除湿装置的出口连接空气质量在线监测系统，经检测达到国家排放标准后，经引风机排出系统，若某些指标未达标，则空气质量在线监测系统给出报警提示，再重新调试各处理单元的运行参数。

进一步的，引风机作为空气吸入装置设置在净化系统的后端，并且在引风机之前安装除湿装置。

进一步的，空气净化池内设置的散粒体堆层可拆卸和清洗，散粒体堆层将空气和净化液充分剧烈混合，将空气切割成100纳米以下的气泡，散粒体为玻璃珠或耐酸、碱腐蚀的导电材料。

进一步的，湿式除尘装置、酸/碱性气体中和装置、挥发性有机污染物吸收装置三个单元既相互独立又相互贯通。

进一步的，以含苯废气为主时，不挥发性有机溶剂采用亲水性有机溶剂N-甲酰吗啉NFM、甲醇及1-丁醇双混合物溶液或碱液，以烷烃类废气为主时，不挥发性有机溶剂采用白油、微乳液或硬脂酸钠溶液。

本发明的有益效果是：

(1)将湿式除尘装置、酸/碱性气体中和装置、挥发性有机污染物吸收装置有机集成，能同时消除粉尘和废气中多种污染物；

(2)采用净化液清洗、中和、吸收污染空气中的粉尘和废气，相对于喷淋技术，占地面积小，且节能高效；

(3)空气吸入装置采用引风机，引风机位于净化系统的后端，减少了粉尘和废气对风机叶片的磨损和腐蚀；

(4)在引风机之前设置除湿装置，降低了水汽和酸碱性气体对风机和管道的腐蚀；

(5)采用散粒体堆层将空气切割成100纳米以下的气泡，实现了污染空气与净化液充分混合，提高净化效率，并且散粒体堆层可拆卸，方便清洗，成本较低。

附图说明

图1为本发明消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统的结构示意图。

图中：I—湿式除尘装置、II—酸/碱性气体中和装置、III—挥发性有机污染物吸收装置、IV—除湿装置、V—空气质量在线监测系统、1—污染空气净化入口，2—进气管道流量控制阀门，3、14、22—空气净化池，4、33、34—散粒体堆层，5—浊度感应装置，6—微电流电解装置，7—沉积室，8—挡板，9、16、24—储液池，10、19、27—水泵，11、18、26—净化液室，12、17、25—废液室，13—pH指示计，15、23—控制阀门，20—活性炭填料层，21—挥发性有机物检测仪，28—电冷凝板，29—冷凝水出口，30—引风机，31—净化空气出口阀门，32—净化空气出口。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为本发明消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统的结构示意图，包括依次连通的湿式除尘装置I、酸/碱性气体中和装置II、挥发性有机污染物吸收装置III、除湿装置IV，以及与除湿装置IV出口连接的空气质量在线监测系统V。

湿式除尘装置I为圆柱体状，底部设置与染空气进气管道连通的污染空气净化入口1，污染空气进气管道设置气体流量控制阀门2，用于控制进入净化系统的空气流量。湿式除尘装置I设有用于容置净化液的空气净化池3，空气净化池3内设有散粒体堆层4、浊度感应装置5、微电流电解装置6。空气净化池3的底部设有漏斗形的沉积室7，并通过可拆卸的挡板8相连。沉积室7的下部为储液池9，储液池9通过隔板分隔成两个室，分别为净化液室11和废液室12。湿式除尘装置I的空气净化池3和净化液室11通过水泵10进行自循环，沉积室7与废液室12连通。

散粒体堆层4可根据需要，更换散粒体的直径、层数、材质，用于将空气切割成100纳米以下的气泡，实现空气和净化液的充分剧烈混合。浊度感应装置5用于获取净化液的浊度值，当超过500克/升时，挡板8打开，净化液进入沉积室7，同时，水泵10开启，从储液池9的净化液室11抽取新鲜的净化液至空气净化池3。微电流电解装置6的电极置于净化液中，用于杀灭净化液中的细菌和病毒。湿式除尘装置I的净化液为水或含阴离子表面活性剂的水溶液。

湿式除尘装置I的出口通过管道与酸/碱性气体中和装置II的进口连通，酸/碱性气体中和装置II与湿式除尘装置I的构型基本相同，酸/碱性气体中和装置II的净化液为碱性或酸性液体，处理装置中安装散粒体堆层33、pH指示计11。pH指示计11用于获取净化液的酸碱度，当低于或高于7.0时，控制阀门15打开，净化液进入储液池16的废液室17，同时，水泵19开启，从储液池16的净化液室18抽取新鲜净化液至空气净化池14。

酸/碱性气体中和装置II的出口通过管道与挥发性有机污染物吸收装置III的进口连通，挥发性有机污染物吸收装置III与湿式除尘装置I的构型基本相同，挥发性有机污染物吸收装置III的净化液为不挥发性有机溶剂，利用污染空气中挥发性有机污染物在净化液中的溶解度或化学特性的差异，使有害组分被吸收。挥发性有机污染物吸收装置III设有散粒体堆层34、挥发性有机污染物检测仪21，散粒体堆层4上部设有活性炭填料层20，进一步吸附残留的挥发性有机污染物。挥发性有机污染物检测仪21用于获取净化液中挥发性有机污染物VOCs的含量，当VOCs含量过高时，控制阀门23打开，净化液进入储液池24的废液室25，同时，水泵27开启，从储液池24的净化液室26抽取新鲜净化液至空气净化池22。

挥发性有机污染物吸收装置III的出口通过管道与出口通过管道的的进口连通，除湿装置IV内设有电冷凝板28，通过电冷凝板28可实现水气分离。除湿装置IV的出口连接空气质量在线监测系统V，经检测达到国家排放标准后，经引风机30，从净化空气出口32排出系统，若某些指标未达标，则空气质量在线监测系统V给出报警提示，操作人员再重新调试各处理单元的运行参数。除湿装置IV的底部设有冷凝水出口29，用于将冷凝水排出。

实施本发明时，首先对污染空气成分进行科学性的评估、分析。根据污染空气中粉尘和废气中污染物的种类及其含量选取适宜的净化液，调试各处理单元的运行参数。湿式除尘装置I的净化液可选用水或含阴离子表面活性剂的水溶液。当废气中以酸性气体氮氧化物、二氧化硫等为主时，酸/碱性气体中和装置II的净化液为生石灰、氢氧化钠等碱性溶液；当废气中以碱性气体为主时，酸/碱性气体中和装置II的净化液为醋酸、硫酸等酸性溶液。挥发性有机污染物吸收装置III的净化液采用不挥发性有机溶剂，以含苯废气为主时，采用亲水性有机溶剂N-甲酰吗啉NFM、甲醇及1-丁醇双混合物溶液、碱液等不同类型净化液，以烷烃类废气为主时，采用白油、微乳液、硬脂酸钠溶液等不同类型的净化液等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统，其特征在于：包括依次连通的湿式除尘装置（I）、酸/碱性气体中和装置（II）、挥发性有机污染物吸收装置（III）、除湿装置（IV）、及与除湿装置（IV）出口连接的空气质量在线监测系统（V）；所述湿式除尘装置（I）设有用于容置净化液的空气净化池（3），空气净化池（3）内设有散粒体堆层（4）、浊度感应装置（5）、微电流电解装置（6）；污染空气净化入口（1）位于散粒体堆层（4）下部，散粒体堆层（4）将空气和净化液充分剧烈混合，所述空气净化池（3）的底部设有漏斗形的沉积室（7），并通过可拆卸的挡板（8）相连，沉积室（7）的下部为储液池（9），储液池（9）通过隔板分隔成两个室，分别为净化液室（11）和废液室（12），净化液室（11）和空气净化池（3）通过水泵（10）进行自循环，废液室（12）与沉积室（7）连通，湿式除尘装置（I）的净化液为水或含阴离子表面活性剂的水溶液；酸/碱性气体中和装置（II）、挥发性有机污染物吸收装置（III）与湿式除尘装置（I）的构型基本相同，酸/碱性气体中和装置（II）的净化液为碱性或酸性液体，酸/碱性气体中和装置（II）中设有散粒体堆层（33）、pH指示计（13），挥发性有机污染物吸收装置（III）的净化液为不挥发性有机溶剂，挥发性有机污染物吸收装置（III）中设有散粒体堆层（34）、挥发性有机污染物检测仪（21），散粒体堆层（34）上部设有活性炭填料层（20），进一步吸附残留的挥发性有机污染物，除湿装置（IV）通过电冷凝板（28）实现水气分离，除湿装置（IV）的出口连接空气质量在线监测系统（V），经检测达到国家排放标准后，经引风机（30）排出系统，若某些指标未达标，则空气质量在线监测系统（V）给出报警提示，再重新调试各处理单元的运行参数。

2.根据权利要求1所述的消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统，其特征在于：引风机（30）作为空气吸入装置设置在净化系统的后端，并且在引风机（30）之前安装除湿装置（IV）。

3.根据权利要求1所述的消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统，其特征在于：空气净化池（3、14、22）内设置的散粒体堆层（4、33、34）可拆卸和清洗，散粒体堆层（4、33、34）将空气和净化液充分剧烈混合，将空气切割成100纳米以下的气泡，散粒体为玻璃珠或耐酸、碱腐蚀的导电材料。

4.根据权利要求1所述的消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统，其特征在于：湿式除尘装置（I）、酸/碱性气体中和装置（II）、挥发性有机污染物吸收装置（III）三个单元既相互独立又相互贯通。

5.根据权利要求1所述的消除粉尘和废气中多种污染物的多级组合湿式净化系统，其特征在于：以含苯废气为主时，不挥发性有机溶剂采用亲水性有机溶剂N-甲酰吗啉NFM、甲醇及1-丁醇双混合物溶液或碱液，以烷烃类废气为主时，不挥发性有机溶剂采用白油、微乳液或硬脂酸钠溶液。