CN108619881A - 应用纳米微气泡的废气处理方法及其废气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种应用纳米微气泡的废气处理方法及其废气处理系统。所述方法包含下列步骤：输入废气至容置空间；使用预定水体于容置空间中产生包含纳米微气泡的预定水体，以使包含纳米微气泡的预定水体与废气进行分解与氧化处理，其中预定水体为纳米离子水、碱性水或电解水中的一种；驱使混合包含纳米微气泡的预定水体后的废气至旋流单元，以使混合包含纳米微气泡的预定水体后的废气在旋流单元中旋流；排出处理后的废气。本发明通过包含纳米微气泡的预定水体与废气进行混合，从而预定水体的纳米微气泡与废气可充分地进行空化效应和超临界水氧化，从而去除废气的例如二氧化硫、一氧化氮等氮氧化合物、挥发性有机化合物(VOC)、重金属等有害物质。

Description

应用纳米微气泡的废气处理方法及其废气处理系统
技术领域
本发明涉及废气处理的技术领域，特别是有关于一种于预定水体中产生纳米微气泡后，以对包含二氧化硫、一氧化氮等氮氧化物、挥发性有机化合物(VOC)或重金属等的废气进行处理，以去除废气中的污染物的应用纳米微气泡的废气处理方法及其废气处理系统。
背景技术
空气为人类生存所必须，然而，近年来日渐加剧的空气污染，却使得人类连呼吸都有危害健康的疑虑。空气污染一般是由工业制造、交通运输、燃料燃烧等活动的累积造成的，其中，工业制造所产生的废气为空气污染的主要因素，工业制造的过程产生废气属难以避免，而若将产生的废气进一步以废气处理装置净化，以去除内含的有毒物质，则可以减少其对空气污染的影响。
有鉴于此，有必要提供一种应用纳米微气泡的废气处理方法及其废气处理系统，以有效地解决废气污染的问题。
发明内容
有鉴于上述现有的问题，本发明的目的在于提供一种应用纳米微气泡的废气处理方法及其废气处理系统，用以解决现有技术中所面临的问题。
基于上述目的，本发明提供一种应用纳米微气泡的废气处理方法，其包含下列步骤：输入废气至容置空间；使用预定水体在所述容置空间中产生包含纳米微气泡的预定水体，以使包含纳米微气泡的预定水体与所述废气进行分解与氧化处理，其中预定水体为纳米离子水、碱性水或电解水中的一种；驱使混合包含纳米微气泡的预定水体后的废气至旋流单元，以使混合包含纳米微气泡的预定水体后的废气在旋流单元中旋流；以及排出处理后的废气。
优选地，所述方法还包括下列步骤：由容置空间的底部输入废气；以及在容置空间的顶部产生包含纳米微气泡的预定水体。
优选地，所述方法还包括下列步骤：在容置空间的底部喷洒雾状的预定水体，以与废气作用；以及使与废气作用后的预定水体排放至循环水系统。
优选地，所述方法还包括下列步骤：在容置空间的底部产生负离子。
基于上述目的，本发明另提供一种应用纳米微气泡废气处理系统，其包含入风口、纳米微气泡产生装置以及气流旋动装置。入风口配置以供应废气至容置空间。纳米微气泡产生装置设置于容置空间；纳米微气泡产生装置配置以供应预定水体，并使在预定水体产生纳米微气泡，进而包含纳米微气泡的预定水体与废气进行分解及氧化处理。气流旋动装置包含驱动单元及旋流单元；旋流单元连接容置空间，驱动单元介于旋流单元与容置空间之间，以接收混合包含纳米微气泡的预定水体后的废气。其中，所述预定水体为纳米离子水、碱性水或电解水中的一种；其中，预定水体纳米微气泡与废气进行空化效应和超临界水氧化，从而去除废气的有害物质。
优选地，纳米微气泡产生装置包含纳米微气泡产生器；纳米微气泡产生器设置于邻近容置空间顶部，以产生包含纳米微气泡的预定水体。
优选地，纳米微气泡产生器连接循环水系统，以获得所述预定水体。
优选地，纳米微气泡产生装置更包含雾化器，其设置于邻近容置空间底部，以使预定水体为成水雾状喷洒。
优选地，雾化器连接循环水系统。
优选地，纳米离子水应用纳米微气泡废气处理系统更包含负离子发生器，其设置于邻近容置空间底部，以产生负离子。
如上所述，本发明的应用纳米微气泡的废气处理方法及其废气处理系统，利用例如纳米离子水、碱性水或电解水等预定水体中产生的纳米微气泡，并将其引入到废气处理系统内。预定水体的纳米微气泡与废气充分混合后，利用预定水体的微细水分子的清洁及渗透能力及纳米微气泡的空化效应引发的物理化学协同过程下，可将废气中的灰尘、重金属及有机污染物质(例如包含二氧化硫、一氧化氮等氮氧化物、挥发性有机化合物(VOC)等)包覆清洁，有效溶解于水体以利预定水体的纳米微气泡进行分解及氧化处理。本发明的应用纳米微气泡的废气处理方法及其废气处理系统中通过使用预定水体的纳米微气泡，不仅在水体中甚至在分散的过程持续不断的进行氧化分解洁净空气的作用，使其达到有效去除空气中有害物质的效果，符合安装当地对废气排放的处理标准。
附图说明
图1为应用纳米微气泡的废气处理方法的步骤图。
图2为本发明的应用纳米微气泡废气处理系统的第一实施例的示意性框图。
图3为本发明的应用纳米微气泡废气处理系统的第一实施例的系统示意图。
图4为本发明的应用纳米微气泡废气处理系统的第二实施例的示意性框图。
图5为本发明的应用纳米微气泡废气处理系统的第二实施例的系统示意图。
附图标记说明
100：应用纳米微气泡废气处理系统；
10：入风口；
11：废气引风柜；
20：纳米微气泡产生装置；
21：纳米微气泡产生器；
22：雾化器；
22’：负离子雾化器；
30：气流旋动装置；
31：驱动单元；
32：旋流单元；
40：容置空间；
50：循环水系统；
60：泵；
70：检测口；
S11～S14：步骤。
具体实施方式
为便于了解本发明的特征、内容与优点及其所能达成的效果，现将结合附图并以实施例的表达形式对本发明详细说明如下，而其中所使用的附图，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的附图的比例与配置关系解读、限制本发明于实际实施上的权利范围。
本发明的优点、特征以及达到的技术方法将参照例示性实施例及所附附图进行更详细地描述而更容易理解，且本发明或可以以不同形式来实现，故不应被理解为仅限于此处所陈述的实施例，相反地，对本技术领域的技术人员而言，所提供的实施例将使本公开更加透彻与全面且完整地传达本发明的范围，且本发明将仅为所附的权利要求所限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的指示或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”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，可以是两个组件内部的连通。对于本技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，其为本发明的应用纳米微气泡的废气处理方法的步骤图。如图1所示，本发明的应用纳米微气泡的废气处理方法，其包含下列步骤：(S11)输入废气至容置空间；(S12)使用预定水体于所述容置空间中产生包含纳米微气泡的预定水体，以使包含纳米微气泡的预定水体与所述废气进行分解与氧化处理，其中预定水体为纳米离子水、碱性水或电解水中的一种；(S13)驱使混合包含纳米微气泡的预定水体后的废气至旋流单元，以使混合包含纳米微气泡的预定水体后的废气在旋流单元中旋流；以及(S14)排出处理后的废气。
关于本发明的应用纳米微气泡的废气处理方法，将于后续的应用纳米微气泡废气处理系统作详细说明。
参照图2和图3，其为本发明的应用纳米微气泡废气处理系统的第一实施例的示意性框图及系统示意图。如图2和图3所示，本发明的应用纳米微气泡废气处理系统100包括入风口10、纳米微气泡产生装置20以及气流旋动装置30。
其中，入风口10连接会产生废气的设备或输送废气的管路，从而入风口10配置为供应废气至容置空间40。容置空间40可为例如筒体，入风口10可连接至废气引风柜11，接着再由容置空间40的底部进入容置空间40中。纳米微气泡产生装置20设置于容置空间40；纳米微气泡产生装置20配置为供应例如纳米离子水、碱性水或电解水中的一种的预定水体，当然地，纳米微气泡产生装置20亦可以配置为供应纳米离子水、碱性水或电解水的一种或多种的混合物，并将在预定水体中产生纳米微气泡，进而包含纳米微气泡的预定水体与废气可在容置空间40内进行混合。
其中，在本实施例中，将以纳米离子水为例进行说明，但并不限于此，其仍适用于碱性水或电解水。
进一步来说，纳米离子水是一种透过电解法生成的清洁用水，优选地，纳米离子水的pH值介于8～14之间，而通过17O-核磁共振测量所得纳米离子水的半幅宽介于约45Hz至约70Hz之间。纳米离子水的分子经过电解法处理后，纳米离子水中分子的组成群体会重新组合成更微细的群体。其中，纳米离子水不含重金属、表面活性剂及有害化学物质，其对人体及环境无害，并具有良好的清洁效果。此外，纳米离子水的分子带有负电荷，而且具有微细的水分子，能够比一般液态水有效快速地捕捉、包围和渗透在物体表面、或空气中的二氧化硫、一氧化氮等氮氧化物、挥发性有机化合物(VOC)或重金属等废气污垢接口和表面(碱性水、电解水亦有此特性)。并且，纳米离子水能快速地把污垢乳化分解，其含有高密度氢氧根离子，具有能够瞬间消灭细菌或病菌(如：军团菌、大肠杆菌)的能力。
其中，纳米微气泡产生装置20包括纳米微气泡产生器21，纳米微气泡产生器21设置为邻近容置空间40的顶部，以将例如纳米离子水的预定水体，于其中产生纳米微气泡。此外，优选地，纳米微气泡产生装置20还可包括雾化器22。雾化器22设置为邻近容置空间40的底部，以使预定水体以水雾状喷洒。
因此，一方面，由容置空间40的底部输入的废气会在容置空间40中上升，而纳米微气泡产生装置20所产生包含纳米微气泡的预定水体会与废气混合。此时，例如纳米离子水的预定水体通过其特性，而能够以离子有效快速地捕捉、包围和渗透在废气中的二氧化硫、一氧化氮等氮氧化物、挥发性有机化合物(VOC)或重金属等废气污垢界面和表面，而纳米微气泡溃灭时，可瞬间产生5000K的高温和1800atm大气压力，进而在水中释放出大量的氢氧基、自由基，从而与捕捉到的有机气体发生机械剪切、热解断键、自由基氧化、超临界水氧化的物理化学反应、达到分解和去除废气中污染物质的作用。
另一方面，由于雾化器22在容置空间40的底部喷洒水雾状的预定水体。此时，预定水体与在废气中的有机废气和VOC等其他气体进行捕捉和接触，废气中污染物质可溶于预定水体中，并被引入如循环水系统50中。通过上述的方式，可以有效地达到分解和去除废气中污染物质的效果。
接下来，通过纳米微气泡产生器21产生时直径在10μm到数百nm之间大小的强气化性气泡；而这种气泡具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。进一步来说，包含纳米微气泡的预定水体的特性在于，其自身比表面积大，上升速度慢，自身增压溶解，表面带电负电荷，产生大量自由基等特性，从而呈现出能瞬时释放巨大能量、具有强氧化性等特性，能将污染物的一部分转化成二氧化碳及水，另一部分矿化成成颗粒状沉入水中，其特性为不燃烧、不溶解和不含毒性。
因此，本发明的应用纳米微气泡废气处理系统100，其利用预定水体中的纳米微气泡的空化效应，而使包含纳米微气泡的预定水体捕捉与包围有机废气并在机械剪切、热解、自由基氧化及超临界水氧化等的物理化学作用下，可将有机废气持续分解及气氧化。
另一方面，气流旋动装置30包括驱动单元31及旋流单元32。其中，旋流单元32可为具有旋流段的筒体，其连接在容置空间40之上，以接收混合包含纳米微气泡的预定水体后的废气。驱动单元31可为轴流风机，以驱使混合包含纳米微气泡的预定水体后的废气进入旋流单元32内。其中，包含纳米微气泡的预定水体与废气进行空化效应和超临界水氧化，从而去除废气的有害物质。
更进一步来说，将有机废气经管道从入风口10引入废气引风柜11以进入容置空间40内；接着，经过雾化器22，以增氧(包括或连接增氧装置)的方式并通过在高压水泵的作用下，通过雾化喷头形成大量水雾，从而对从入风口10进入的有机废气和VOC(挥发性有机化合物)等其他气体进行捕捉和接触，其中通过雾化器22的氧化性能补充处理有机废气所需要的氧原子；然后有机废气和VOC等其他气体与包含纳米微气泡的预定水体进行混合。
上述中，纳米微气泡产生装置20以扬程可达120米的多级式高压水泵为动力，通过纳米微气泡产生器21在预定水体中产生纳米级的微气泡。纳米离子水微气泡由于空化效应，在10-9秒时间内溃灭，瞬间产生5000K的高温和1800atm大气压力，进而在水中释放出大量的氢氧基、自由基，与捕捉到的有机气体发生机械剪切、热解、自由基氧化、超临界水氧化的物理化学反应，达到分解和去除废气中污染物质的效果。
接着，利用驱动单元31和旋流单元32，使得容置空间40内移动到旋流单元32的废气的气相和液相充分混合而形成气旋，由此增加有机废气与包含纳米微气泡的预定水体的接触，增加反应时间，进而提高有机废气处理效率。
最后，随着包含纳米微气泡的预定水体与有机废气持续的空化效应和超临界水氧化，从而将有机废气氧化为水、二氧化碳和氮气和重金属氧化物等其他无害小分子。废气经过处理后变为一般空气会在旋流单元32的上方排放。
当然地，纳米微气泡产生器21及雾化器22均连接到预定水体的循环水系统50，从而通过高压或低压的泵60而获得预定水体。此外，循环水系统50也可排放污染物被矿化形成颗粒状沉入水中的部分。另外，旋流单元32的上方的排气口处可设有检测口70，以检测废气处理的效率。
参照图4和图5，其为本发明的应用纳米微气泡废气处理系统的第二实施例的示意性框图及系统示意图。如图4和图5所示，本发明的应用纳米微气泡废气处理系统100同样地包括入风口10、纳米微气泡产生装置20以及气流旋动装置30，其大致上与前述的实施例类似，且相同组件的将以相同的符号表示，而其类似处在此便不再加以赘述。
本实施例与前述的实施例主要不同在于，纳米离子水应用纳米微气泡废气处理系统100还可包含负离子发生器，优选地其可与前述的实施例的雾化器22整合成为负离子雾化器22’，通过负离子雾化器22’的配置，以及低压的泵60的作用下，负离子雾化器22’喷出的水雾状的如纳米离子水的预定水体可为具有负氧离子的特性。由此，能更有效地对从入风口10进入的有机废气和VOC等其他气体进行捕捉和接触。
此外，容置空间40及纳米微气泡产生器21可视实际的需求而配置为多组，以更完善、更全面地对废气进行处理。
值得一提的是，在输入废气至容置空间40之前，还可包含旋风集尘系统。旋风集尘系统是利用含尘气流作旋转运动产生的离心力，将尘粒从气体中分离并沉积下来的装置。旋风集尘系统与其他除尘器相比，具有结构简单、无运动部件、造价便宜、除尘效率较高、维护管理方便以及适用面宽的特点，主要用于沉积5～10μm以上的非黏性、非纤维性的干燥尘粒。此外，在输入废气至容置空间40之前也可包括水洗冷却系统。水洗冷却系统由塔体、塔板、冷凝器组成，是进行粗分离的设备。水洗冷却系统用于预先将含有粉尘的混合气体分离，各组分不会发生反应，且产物应容易液化，粉尘等杂质不易液化或凝固。当混合气从洗涤塔中部通入洗涤塔，配合预定水体的循环清洗使杂质有效溶存于水中，产生预清洗及冷却效果。
也就是说，举例来说，厂区锅炉的废气会输送至厂区的脱硫塔中，接着再输送至旋风除尘系统，然后再输送至水洗冷却系统，最后输送至本发明的应用纳米微气泡废气处理系统进行处理以排放。
本发明在厂区内设置多个取样口，其中取样口1在输送至脱硫塔之前取样，取样口2在脱硫塔与旋风除尘系统之间取样，取样口3在旋风除尘系统与水洗冷却系统之间取样，取样口4在水洗冷却系统与应用纳米微气泡废气处理系统之间取样，取样口5在经过应用纳米微气泡废气处理系统之后取样，其取样的数据如下表所示：
其中，氮氧化物的参考标准及分析方法为HJ 693-2014《固定污染源废气氮氧化物的测定定电位电解法》；二氧化硫的参考标准及分析方法为HJ/T 57-2000《固定污染源排气中二氧化硫的测定定电位电解法》；颗粒物(即烟尘)的参考标准及分析方法为GB 5468-1991《锅炉烟尘测试方法》；汞及其化合物的参考标准及分析方法为原子荧光亮度法《空气和废气监测分析方法》2003年(第四版)5.3.7.2；烟气黑度的参考标准及分析方法为HJ/T398-2007《固体污染源排放烟气黑度的测定林格曼烟气黑度图法》。
由上表可知，本发明经由实验证实，其在氮氧化物的部分应可达到85～95％的去除率，在二氧化硫的部分应可达到83～93％的去除率，在悬浮粒子PM2.5的部分应可达到64～74％的去除率，汞及其化合物的部分应可达到88～95％的去除率。
综上所述，本发明的应用纳米微气泡的废气处理方法及其废气处理系统，其配合特殊选用的预定水体，以应用于纳米微气泡降解VOC气体处理的方式，结合预定水体的特性和纳米微气泡的优点，将预定水体生成包含有纳米微气泡的预定水体，应用效果能比以一般水生成的纳米水微气泡更显著。此外，将之结合应用在废气处理系统内，能更有效地去除废气中的二氧化硫、一氧化氮等氮氧化合物、尘埃、悬浮粒子PM2.5、有害物质、重金属、病菌和VOC(挥发性有机化合物)。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，而不能由此限定本发明的专利的保护范围，凡是依本发明所公开的精神所作的同等变化或修改，仍应包括在本发明的专利的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用纳米微气泡的废气处理方法，其特征在于，所述方法包含下列步骤：
输入废气至容置空间；
使用预定水体在所述容置空间中产生包含纳米微气泡的所述预定水体，以使包含纳米微气泡的所述预定水体与所述废气进行分解与氧化处理，其中所述预定水体为纳米离子水、碱性水或电解水中的一种；
驱使混合包含纳米微气泡的所述预定水体的所述废气至旋流单元，以使混合包含纳米微气泡的所述预定水体后的所述废气在所述旋流单元中旋流；以及
排出处理后的废气。
2.所述如权利要求1所述的应用纳米微气泡的废气处理方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
由所述容置空间的底部输入所述废气；以及
在所述容置空间的顶部产生包含纳米微气泡的所述预定水体。
3.如权利要求2所述的应用纳米微气泡的废气处理方法，其特征在于，所述方法包含下列步骤：
在所述容置空间的底部喷洒雾状的所述预定水体，以与所述废气作用；以及
使与所述废气作用后的所述预定水体排放至循环水系统。
4.如权利要求2所述的应用纳米微气泡的废气处理方法，其特征在于，所述包含下列步骤：
在容置空间的底部产生负离子。
5.一种应用纳米微气泡废气处理系统，其特征在于，所述系统包含：
入风口，配置为供应废气至容置空间；
纳米微气泡产生装置，设置在所述容置空间，所述纳米微气泡产生装置配置以供应预定水体，并使所述预定水体中产生纳米微气泡，包含纳米微气泡的所述预定水体与所述废气进行分解及氧化处理；以及
气流旋动装置，包含驱动单元及旋流单元，所述旋流单元连接所述容置空间，所述驱动单元介于所述旋流单元与所述容置空间之间，以接收混合包含纳米微气泡的所述预定水体后的所述废气；
其中，所述预定水体为纳米离子水、碱性水或电解水中的一种；
其中，包含纳米微气泡的所述预定水体与所述废气进行空化效应和超临界水氧化，从而去除所述废气的有害物质。
6.如权利要求5所述的应用纳米微气泡废气处理系统，其特征在于，其中所述纳米微气泡产生装置包括纳米微气泡产生器，所述纳米微气泡产生器设置为邻近所述容置空间顶部，以在所述预定水体中产生纳米微气泡。
7.如权利要求6所述的应用纳米微气泡废气处理系统，其特征在于，其中所述纳米微气泡产生器连接循环水系统，以获得所述预定水体。
8.如权利要求6所述的应用纳米微气泡废气处理系统，其特征在于，其中所述纳米微气泡产生装置还包括雾化器，所述雾化器设置为邻近所述容置空间底部，以使所述预定水体呈水雾状喷洒。
9.如权利要求8所述的应用纳米微气泡废气处理系统，其特征在于，所述雾化器连接循环水系统。
10.如权利要求5所述的应用纳米微气泡废气处理系统，其特征在于，所述系统还包括负离子发生器，所述负离子发生器设置为邻近所述容置空间底部，以产生负离子。
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