CN107854984B

CN107854984B - 一种臭氧催化除臭装置及除臭方法

Info

Publication number: CN107854984B
Application number: CN201710979253.1A
Authority: CN
Inventors: 赵皓翰
Original assignee: Aws Environment Technologies Ltd
Current assignee: Aws Environment Technologies Ltd
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2037-10-19
Also published as: CN107854984A

Abstract

本发明公开了一种臭氧催化除臭装置，包括臭氧室、除臭室和灭菌室；臭氧室设置有空气进口和臭氧发生器；除臭室设置有臭气进口、光催化层、臭氧催化结构和至少一个紫外灯；光催化层设置在除臭室的内壁上；臭氧催化结构包括载体和设置在载体上的臭氧催化层；载体倾斜设置在除臭室内；紫外灯径向设置在除臭室内；灭菌室设置有至少一个喷雾器；臭氧室、除臭室和灭菌室依次连接。该臭氧催化除臭装置，结构简单，能够有效去除恶臭气体，处理效率高，效果明显。本发明还公开了一种臭氧催化除臭方法，包括臭氧发生步骤、除臭步骤和灭菌步骤，步骤少，流程简单，运行成本低。

Description

一种臭氧催化除臭装置及除臭方法

技术领域

本发明涉及恶臭气体处理技术领域，尤其涉及一种臭氧催化除臭装置及除臭方法。

背景技术

恶臭物质种类繁多，来源广泛，对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害，其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等还能使人体产生畸变、癌变。工业生产、市政污水、污泥处理及垃圾处置设施等是恶臭气体的主要来源。在污水处理过程中，恶臭气体主要产生在排污泵站、进水格栅、曝气沉沙池、初沉池等处；在污泥处理过程中，恶臭气体主要产生在污泥浓缩、脱水干化、转运等处；在垃圾处理过程中，恶臭气体主要产生在堆肥处理、填埋、焚烧、转运等处。此外，化学制药、橡胶塑料、油漆涂料、印染皮革、牲畜养殖和发酵制药等行业在生产过程中也会产生相应的恶臭气体。

如今，处理恶臭气体的技术百花齐放。其中，利用臭氧进行处理得到广泛的认可。臭氧是氧的高能态存在形式，无色，有特殊臭味，极不稳定，是一种强氧化剂。它在灭菌、去污、漂白、除臭、分解化学物质的过程中还原成氧气或生成水、二氧化碳，不产生二次污染。在自然界中，臭氧主要由雷电产生，它是天然的净化剂。

但是，现有基于臭氧的气体除臭装置存在以下缺陷：

(1)处理效率低，处理效果不明显；

(2)运行费用较高，成本高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种臭氧催化除臭装置，结构简单，能够有效去除恶臭气体，处理效率高，效果明显。

本发明的目的之二在于提供一种臭氧催化除臭方法，步骤少，流程简单，运行成本低。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种臭氧催化除臭装置，包括臭氧室、除臭室和灭菌室；所述臭氧室设置有空气进口和臭氧发生器；所述除臭室设置有臭气进口、光催化层、臭氧催化结构和至少一个紫外灯；所述光催化层设置在所述除臭室的内壁上；所述臭氧催化结构包括载体和设置在所述载体上的臭氧催化层；所述载体倾斜设置在所述除臭室内；所述紫外灯径向设置在所述除臭室内；所述灭菌室设置有至少一个喷雾器；所述臭氧室、所述除臭室和所述灭菌室依次连接。

进一步地，还包括气体混合器，所述气体混合器设置在所述臭氧室和所述除臭室之间；所述气体混合器设置有臭氧进口、臭气进口和混合气出口，所述混合气出口与所述除臭室连接。

进一步地，还包括过滤器；所述过滤器包括承装框体；所述承装框体包括上框体和下框体；所述上框体内设置有第一滤层；所述下框体内设置有第二滤层；所述上框体设置有空气进口和空气出口，所述上框体的空气出口与所述臭氧室的空气进口连接；所述下框体设置有臭气进口和臭气出口，所述下框体的臭气出口与所述除臭室的臭气进口连接。

进一步地，所述除臭室设置有排气管道；所述排气管道设置有达标排放口和带菌气体出口；所述达标排放口与外界连通；所述带菌气体出口与所述灭菌室连通。

进一步地，所述载体包括第一载体和第二载体；所述第一载体和所述第二载体交叉倾斜设置在所述除臭室内。

进一步地，所述光催化层为蜂窝状层，所述光催化剂为TiO₂催化剂；所述载体为蜂窝状载体，所述臭氧催化层为MnO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、Pt中的一种或任意组合。

进一步地，所述紫外灯的数量为两根，两根紫外灯分别径向设置在所述除臭室的进气端和出气端。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种臭氧催化除臭方法，包括：

臭氧发生步骤：空气进入所述臭氧室，在所述臭氧发生器的作用下生成臭氧；

除臭步骤：臭氧和臭气共同进入所述除臭室，在所述除臭室内进行催化氧化，生成半处理气体；

灭菌步骤：所述半处理气体进入所述灭菌室内，灭菌后，排放到外界。

进一步地，还包括气体混合步骤：臭氧和臭气共同进入气体混合器，混合后，进入所述除臭室内进行催化氧化。

进一步地，还包括过滤步骤：空气经过过滤后再进入臭氧室；臭气经过过滤后再进入除臭室。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明所提供的臭氧催化除臭装置，结构简单，臭气和臭氧在除臭室内进行催化氧化，紫外灯发出的紫外光可以直接裂解污染物，且负载在除臭室内壁的光催化层大大提供了裂解效率，使得污染物分解更加完全，同时产生的强氧化自由基和臭氧物质进一步氧化污染物，臭氧催化结构采取倾斜设置的方式，增加了污染物与催化剂的接触面积，能够提高分解效率；从除臭室内出来的气体已经在紫外灯和臭氧的作用下杀灭了部分菌体，但是，可能还会有部分顽强的菌体未杀灭，接着，这部分混合气体进入灭菌室，混合气体内含有一定量的残余臭氧，臭氧在灭菌室内进一步灭菌，由于灭菌室内设置有喷雾器，通过喷雾器调整灭菌室的湿度，使得灭菌效果最大化。灭菌室的湿度大，灭菌效果则较好，相对湿度小于45％时，臭氧对空气中悬浮微生物几乎没有杀灭作用，在60％时才逐渐增强，在95％时达到最大值。

(2)本发明所提供的臭氧催化除臭装置，紫外催化氧化、臭氧催化氧化和臭氧灭菌相互协同，净化效率高，污染物降解彻底，不会存在二次污染的问题，使用范围广泛，可应用于污水处理厂、垃圾厂、制药厂、炼油厂、化工厂、屠宰厂、养殖厂、饲料加工厂、造纸厂、印刷厂、塑料再生厂、实验室等恶臭气体的脱臭净化处理。

(3)本发明所提供的臭氧催化除臭方法，净化效率高，步骤少，流程简单，运行成本低。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的臭氧催化除臭装置的示意图。

图中：10、臭氧室；20、除臭室；21、光催化层；22、臭氧催化结构；23、紫外灯；30、灭菌室；31、喷雾器；40、气体混合器；50、过滤器；51、第一滤层；52、第二滤层。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，一种臭氧催化除臭装置，包括臭氧室10、除臭室20和灭菌室30；臭氧室10设置有空气进口和臭氧发生器；除臭室20设置有臭气进口、光催化层21、臭氧催化结构22和至少一个紫外灯23；光催化层21设置在除臭室20的内壁上；臭氧催化结构22包括载体和设置在载体上的臭氧催化层；载体倾斜设置在除臭室20内；紫外灯23径向设置在除臭室20内；灭菌室30设置有至少一个喷雾器31；臭氧室10、除臭室20和灭菌室30依次连接。

作为进一步的实施方式，还包括气体混合器40，气体混合器40设置在臭氧室10和除臭室20之间；气体混合器40设置有臭氧进口、臭气进口和混合气出口，混合气出口与除臭室20连接。气体混合器40能够使得臭氧和臭气充分均匀混合，使得两者在除臭室20内更大效率地进行催化氧化反应，最大化地裂解污染物和杀灭部分细菌。

作为进一步的实施方式，还包括过滤器50；过滤器50包括承装框体；承装框体包括上框体和下框体；上框体内设置有第一滤层51；下框体内设置有第二滤层52；上框体设置有空气进口和空气出口，上框体的空气出口与臭氧室10的空气进口连接；下框体设置有臭气进口和臭气出口，下框体的臭气出口与除臭室20的臭气进口连接。空气中多多少少会含有颗粒物的杂质，先对空气进行过滤，去除颗粒物等杂质，避免颗粒物等杂质进入臭氧室10内，以防对臭氧室10内的臭氧发生器造成破坏，延长臭氧发生器的使用寿命。

作为进一步的实施方式，除臭室20设置有排气管道；排气管道设置有达标排放口和带菌气体出口；达标排放口与外界连通；带菌气体出口与灭菌室30连通。采取这样的设置，有利于对臭气进行分类处理，如果需要处理的臭气不含有细菌，则关闭带菌气体出口，从除臭室20里出来的气体经过达标排放口直接排放到外界，当然，也可以关闭灭菌室30内的喷雾器31，气体经过灭菌室后再排放到外界，但是此时的灭菌室30仅是气体流通的过道，不起灭菌效果。如果需要处理的臭气含有细菌，则关闭达标排放口，从除臭室20里出来的气体进入灭菌室30，喷雾器31开启以调节灭菌室内的湿度，使得灭菌效率最大化。如果臭气需要灭菌，则进入除臭室20内的臭氧量应该计算在内，使得混合气体排出除臭室20时，混合气体中的臭氧量足以灭菌，且不会过量，充分利用臭氧，避免臭氧资源浪费。

作为进一步的实施方式，载体包括第一载体和第二载体；第一载体和第二载体交叉倾斜设置在除臭室20内。采取这样的设置方式，在处理过程中，臭气会前后两次经过臭氧催化剂，使得臭气与臭氧催化剂的接触面积最大化，提高净化效率。

作为进一步的实施方式，光催化层21为蜂窝状层，光催化剂为TiO₂催化剂；载体为蜂窝状载体，臭氧催化层为MnO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、Pt中的一种或任意组合。蜂窝状设置，加大污染物与催化剂的接触面积，组合式催化剂，适用于更多类型的污染物，提高净化效率。

作为进一步的实施方式，紫外灯23的数量为两根，两根紫外灯23分别径向设置在除臭室20的进气端和出气端。两根紫外灯23一前一后同时发射紫外光，确保整个除臭室20内都充满紫外光，避免死角，臭气无处可逃。

本发明实施例所提供的臭氧催化除臭装置，结构简单，臭气和臭氧在除臭室20内进行催化氧化，紫外灯23发出的紫外光可以直接裂解污染物，且负载在除臭室20内壁的光催化层大大提供了裂解效率，使得污染物分解更加完全，同时产生的强氧化自由基和臭氧物质进一步氧化污染物，臭氧催化结构22采取倾斜设置的方式，增加了污染物与催化剂的接触面积，能够提高分解效率；从除臭室20内出来的气体已经在紫外灯23和臭氧的作用下杀灭了部分菌体，但是，可能还会有部分顽强的菌体未杀灭，接着，这部分混合气体进入灭菌室30，混合气体内含有一定量的残余臭氧，臭氧在灭菌室30内进一步灭菌，由于灭菌室内设置有喷雾器31，通过喷雾器31调整灭菌室的湿度，使得灭菌效果最大化。灭菌室30的湿度大，灭菌效果则较好，相对湿度小于45％时，臭氧对空气中悬浮微生物几乎没有杀灭作用，在60％时才逐渐增强，在95％时达到最大值。

本发明实施例所提供的臭氧催化除臭装置，紫外催化氧化、臭氧催化氧化和臭氧灭菌相互协同，净化效率高，污染物降解彻底，不会存在二次污染的问题，使用范围广泛，可应用于污水处理厂、垃圾厂、制药厂、炼油厂、化工厂、屠宰厂、养殖厂、饲料加工厂、造纸厂、印刷厂、塑料再生厂、实验室等恶臭气体的脱臭净化处理。

一种臭氧催化除臭方法，包括：

臭氧发生步骤：空气进入臭氧室10，在臭氧发生器的作用下生成臭氧；

除臭步骤：臭氧和臭气共同进入除臭室20，在除臭室20内进行催化氧化，生成半处理气体；

灭菌步骤：半处理气体进入灭菌室30内，灭菌后，排放到外界。

作为进一步的实施方式，还包括气体混合步骤：臭氧和臭气共同进入气体混合器40，混合后，进入除臭室20内进行催化氧化。

作为进一步的实施方式，还包括过滤步骤：空气经过过滤后再进入臭氧室10；臭气经过过滤后再进入除臭室20。

以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。

实施例1

一种臭氧催化除臭方法，包括：

臭氧发生步骤：空气经过过滤器，流经第一滤层后，再进入臭氧室，过滤后的空气在臭氧发生器的作用下生成臭氧；

臭气过滤步骤：臭气经过过滤器，流经第二滤层后，去除臭气中的颗粒物等杂质，避免对除臭室内的蜂窝状催化剂造成堵塞；臭气中的恶臭成分包括臭气氨、三甲胺、硫化氢，且臭气中含有金黄葡萄菌和大肠杆菌；

混合步骤：臭氧和过滤后的臭气共同进入气体混合器，混合后，进入除臭室；

除臭步骤：臭氧和臭气在除臭室内进行催化氧化，生成半处理气体；除臭室的进气端和出气端均径向设置有紫外灯；除臭室的内壁涂覆有TiO₂催化剂，臭氧催化层为TiO₂和Al₂O₃的组合；

灭菌步骤：开启灭菌室的喷雾器，调节灭菌室的湿度至85％，半处理气体进入灭菌室内，灭菌后，排放到外界。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于：臭气没有经过过滤器而直接进入气体混合器，调整灭菌室的湿度至55％；除臭室内臭氧催化剂为MnO₂；臭气中的恶臭成分包括：硫化氢、甲硫醇、二甲二硫，且臭气中含有金黄葡萄菌和白色念珠菌。

其它与具体实施例1相同。

实施例3

实施例3与实施例1的不同之处在于：臭氧和过滤后的臭气没有经过气体混合器，而是直接进入除臭室；除臭室内臭氧催化剂为Al₂O₃和Fe₂O₃的组合；臭气中的恶臭成分包括：臭气氨、二硫化碳、苯乙烯。

其它与具体实施例1相同。

效果评价及性能检测

1、净化效率和除臭效果评测

基于上述实施例1～3的处理流程，分别利用常规测试方法对处理前和处理后，臭气中的臭气氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯的含量进行测试，计算臭气净化率。此外，也分别利用常规测试方法对臭气处理前和处理后时金黄葡萄菌、大肠杆菌和白色念珠菌的含量进行测试，计算灭菌效率。测试结果见下表1。

表1实施例1～3的臭氧催化除臭方法的臭气净化率和灭菌率记录表

从表1中的记录可得，实施例1-3的臭氧催化除臭方法能够高效对臭气进行净化和对细菌进行杀灭，特别是实施例1，臭气净化效率和灭菌率最高，为最佳实施例。

在处理过程中，紫外线光束与空气、TiO2反应产生的臭氧、·OH，进而对恶臭气体进行协同分解氧化反应，同时大分子恶臭气体在紫外线作用下使其链结构断裂，使恶臭气体物质转化为无臭味的小分子化合物或者完全矿化，生成水和CO₂。臭氧是高级氧化剂，既可以氧化分解有机物和无机物，臭气氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯都可以与臭氧发生反应，在臭氧的作用下，这些恶臭气体由大分子物质被分解为小分子物质，直至矿化。此外，臭氧可杀灭细菌繁殖体和芽胞、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种臭氧催化除臭装置，其特征在于：包括臭氧室、除臭室和灭菌室；

所述臭氧室设置有空气进口和臭氧发生器；

所述除臭室设置有臭气进口、光催化层、臭氧催化结构和至少一个紫外灯；所述光催化层设置在所述除臭室的内壁上；所述臭氧催化结构包括载体和设置在所述载体上的臭氧催化层；所述载体倾斜设置在所述除臭室内；所述紫外灯径向设置在所述除臭室内；

所述灭菌室设置有至少一个喷雾器；

所述臭氧室、所述除臭室和所述灭菌室依次连接；

所述载体包括第一载体和第二载体；所述第一载体和所述第二载体交叉倾斜设置在所述除臭室内。

2.如权利要求1所述的臭氧催化除臭装置，其特征在于：还包括气体混合器，所述气体混合器设置在所述臭氧室和所述除臭室之间；所述气体混合器设置有臭氧进口、臭气进口和混合气出口，所述混合气出口与所述除臭室连接。

3.如权利要求1所述的臭氧催化除臭装置，其特征在于：还包括过滤器；所述过滤器包括承装框体；所述承装框体包括上框体和下框体；所述上框体内设置有第一滤层；所述下框体内设置有第二滤层；所述上框体设置有空气进口和空气出口，所述上框体的空气出口与所述臭氧室的空气进口连接；所述下框体设置有臭气进口和臭气出口，所述下框体的臭气出口与所述除臭室的臭气进口连接。

4.如权利要求1所述的臭氧催化除臭装置，其特征在于：所述除臭室设置有排气管道；所述排气管道设置有达标排放口和带菌气体出口；所述达标排放口与外界连通；所述带菌气体出口与所述灭菌室连通。

5.如权利要求1所述的臭氧催化除臭装置，其特征在于：所述光催化层为蜂窝状层，光催化剂为TiO₂催化剂；所述载体为蜂窝状载体，所述臭氧催化层为MnO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、Pt中的一种或任意组合。

6.如权利要求1-5任一项所述的臭氧催化除臭装置，其特征在于：所述紫外灯的数量为两根，两根紫外灯分别径向设置在所述除臭室的进气端和出气端。

7.一种如权利要求1所述的臭氧催化除臭装置的除臭方法，其特征在于包括：

8.如权利要求7所述的除臭方法，其特征在于，还包括气体混合步骤：臭氧和臭气共同进入气体混合器，混合后，进入所述除臭室内进行催化氧化。

9.如权利要求7所述的除臭方法，其特征在于，还包括过滤步骤：空气经过过滤后再进入臭氧室；臭气经过过滤后再进入除臭室。