CN108786386B - 一种实验室废气处理系统及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实验室废气处理系统及其处理方法，其技术方案要点是包括以及依次设置的进气单元、混合单元、吸附单元、无机处理单元、有机处理单元和动力单元，各单元通过管道连通，所述无机处理单元包括多个并联的第一溶液箱，第一溶液箱中均盛装有用于吸附废气中无机物的液体，每个第一溶液箱的进气端都设置有用于控制气路开闭的第二控制阀；所述有机处理单元包括多个并联的第二溶液箱，第二溶液箱均盛装有用于吸附废气中有机物的液体，每个第二溶液箱的进气端都设置有用于控制气路开闭的第三控制阀，达到了有效处理实验室废气中无机物和挥发性有机物voc的效果。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化领域，更具体地说，它涉及一种实验室废气处理系统及其处理方法。
背景技术
实验室废气对人体危害极大，必须要经过处理无害化之后才能够排放。现有公布号为CN107890774A的中国专利公开了一种实验室废气处理方法，包括如下步骤：a)控制废气中固体颗粒的含量：测定废气中固体颗粒的即时含量，如果固体颗粒的即时含量高于预设阀值，则减少实验室废气中固体颗粒的即时含量，直至固体颗粒的即时含量低于预设阀值；b)将经过符合固体颗粒含量的废气与含有微生物和粉末状生物吸附填料的洗涤水混合接触，处理后的废气经杀菌后排出；有效控制进入处理前的废气中的固体颗粒含量、保证废气吸附处理有效的实验室废气处理方法，解决了现有废气处理过程中吸附物质失效的问题。但是，上述方案仅仅针对颗粒物含量比较高的实验室废气给出了应对方案，但是实际的实验室废气中不仅包括颗粒物，更多的情况下包含了大量的无机物和有机物，上述专利中的方案无法应对这种实验室废气，该问题有待解决。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种实验室废气处理系统，其具有能够处理实验室废气中无机物和有机物的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种实验室废气处理系统，包括以及依次设置的进气单元、混合单元、吸附单元、无机处理单元、有机处理单元和动力单元，各单元通过管道连通，所述无机处理单元包括多个并联的第一溶液箱，第一溶液箱中均盛装有用于吸附废气中无机物的液体，每个第一溶液箱的进气端都设置有用于控制气路开闭的第二控制阀；所述有机处理单元包括多个并联的第二溶液箱，第二溶液箱均盛装有用于吸附废气中有机物的液体，每个第二溶液箱的进气端都设置有用于控制气路开闭的第三控制阀。
进一步地，所述进气单元包括并联设置的第一集气口、第二集气口和空压平衡口。
进一步地，所述混合单元包括设置在管道上的管道混合器以及通过三通管连接在管道上的臭氧发生器。
进一步地，所述吸附单元包括多个并联设置的第一吸附箱，每个第一吸附箱的进气端均设置有止回阀，每个第一吸附箱的出气端均设置有用于控制其气路开闭的第一控制阀。
进一步地，所述动力单元为设置在管道上的第一风机，实验室废气处理系统运行时，第一风机保持常开状态。
进一步地，所述第二溶液箱与第一风机之间设置有第二吸附箱，第二吸附箱与第一风机之间的管路上设置有voc检测器；第一风机的出气端设置有第四控制阀，并且第一风机与第四控制阀的管道上设置有回流至管道混合器进气端的回流管道，所述回流管道上设置有第五控制阀和第二辅助风机。
进一步地，所述第一溶液箱依次连通有第一中和反应箱、第二中和反应箱、存水箱、超滤膜过滤器、纳滤膜过滤器和反渗透装置，其中第一中和反应箱和第二中和反应箱进水端的管道上分别设置有第一pH检测器和第二pH检测器；反渗透装置的淡水口分别设置有出水管道和连通到第一溶液箱的回流管道。
进一步地，所述第二溶液箱连通有蒸发器，蒸发器上设置有与连通至第二溶液箱的回流管道，蒸发器中产生的气体通过与其连通的集气箱进行收集存储。
本发明还提供了一种根据上述实验室废气处理系统的处理方法，具体步骤如下：实验室废气通过第一集气口和第二集气口进入到管道并与臭氧发生器所产生的臭氧在管道混合器中混合，混合后的废气进入到第一吸附箱中进行处理，维持至少一个第一控制阀处于开启状态；经过第一吸附箱处理的废气进入到第一溶液箱中进行吸收处理废气中的无机气体，维持至少一个第二控制阀处于开启状态；经过第一溶液箱处理的废气进入到第二溶液箱中再次进行吸收处理废气中的挥发性有机物voc，维持至少一个第三控制阀处于开启状态；经过第二溶液箱处理的废气进入到第二吸附箱进行处理，处理完毕后经voc检测器检测达标则直接排放，若不达标则关闭第四控制阀，开启第五控制阀和第二辅助风机将废气引导至管道混合器再次进行处理，并调整各集气口、空压平衡口、臭氧发生器功率以及第二辅助风机的功率来调整整个气路管道的气流压力以保证实验室废气处理系统的正常运行。
进一步地，第一溶液箱中盛装的水用于吸收废气中易溶于水的气体，吸收达到饱和状态后关闭第二控制阀，将第一溶液箱中的废水通过管道和泵输送至第一中和反应箱，并且通过第一pH检测器检测溶液的pH值以此来确定第一中和反应箱中的加药量，反应完毕后第一中和反应箱中的废水被水泵通过管道输送到第二中和反应箱中，管道上设置有第二pH检测器，如果pH不达标，则继续在第二中和反应箱中加入酸碱中和药剂进行中和反应，反应完毕后废水进入存水箱进行存储；如果pH值达标则无需加入药剂，废水经过第二中和反应箱直接泵入存水箱，存水箱中的废水依次经过超滤膜过滤器、纳滤膜过滤器和反渗透装置的处理后，回收反渗透装置中所产生的浓水，排放反渗透装置中所产生的淡水，或根据实际需要将淡水回流至第一溶液箱中重复使用；第二溶液箱盛装的煤油用于吸收废气中的挥发性有机物voc，当吸收达到饱和状态后关闭第三控制阀，将第二溶液箱中的废水通过管道和泵输送至蒸发器中，通过蒸发作用将挥发性有机物voc回收至集气箱中进行存储，蒸发器中的煤油则回流至第二溶液箱中重复使用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、实验室废气处理系统能够有效处理实验室废气中的无机物和挥发性有机物voc；
2、本系统开启后能够持续不断的处理实验室废气，处理效率高；
3、通过设定多重检测机制，保证排放达标；
4、第一溶液箱和第二溶液箱的液体均能够回流重复循环利用，具有节能环保的效果。
附图说明
图1为实验室废气的处理系统的流程示意图。
附图标记：1、第一集气口；2、第二集气口；3、空压平衡口；4、臭氧发生器；5、管道混合器；6、止回阀；7、第一吸附箱；8、第二控制阀；9、第一溶液箱；10、第三控制阀；11、第二溶液箱；12、第二吸附箱；13、第一风机；14、第四控制阀；15、第五控制阀；16、第二辅助风机；17、第一控制阀；18、第一中和反应箱；19、第二中和反应箱；20、存水箱；21、超滤膜过滤器；22、纳滤膜过滤器；23、反渗透装置；24、第一pH检测器；25、第二pH检测器；26、蒸发器；27、集气箱；28、voc检测器。
具体实施方式
本实施例为某实验室废气的处理方案，参照图1，具体如下。
第一集气口1是设置在实验室主操作台上的集气罩，由于所在区域一般为实验室废气产生的源头，根据实际情况可以在该集气罩上安装加强抽风的风机；第二集气口2是设置在实验室顶部的集气罩，用于收集扩散在整个实验室中的废气，一般不设置额外的风机；空压平衡口3设置在实验室外并通过管道与第一集气口1和第二集气口2并联到主管道中，用于平衡处理系统气流管路中的压力。
主管道上设置有管道混合器5，臭氧发生器4所产生的臭氧通过管道进入到主管道中并与主管道中的废气在管道混合器5中混合，混合后的气体进入到第一吸附箱7中进行吸附反应，并且同时臭氧对废气中的有机物和无机物进行氧化作用；第一吸附箱7设置成3个并联的箱体，并且每一个箱体的进口端和出口端都分别设置有止回阀6和第一控制阀17，为了保证混合气体能够充分的反应，第一吸附箱7中设置有活性炭，而且可以根据实际需要替换成经过MnO2或者T iO2改性的活性炭材料，其具有更加丰富的孔隙结构和较大的比表面积，为混合气体的反应提供了充足的空间，而且孔隙结构对废气中的有机物和无机物都具有较强的吸附能力，一定程度上净化废气；3个并联的第一吸附箱7在运行过程中要保持至少有一个第一控制阀17是打开状态,也即保持整个管道系统是通畅的,混合气体在第一吸附箱7中设置有停留时间为10-30秒,通过第一控制阀来控制上述停留时间的长短，同时止回阀6能够防止废气倒流而影响处理效果，上述第一吸附箱7整体的设置和运行方式保证了实验室在使用过程中该废气处理系统能够不间断的处理废气。
经过第一吸附箱7处理的废气进入到第一溶液箱9中，第一溶液箱9中盛装的水用于吸收废气中易溶于水的气体，包括NH3、HC l、HBr、H I、SO2、C l2和NO2，第一溶液箱9中吸收达到饱和状态后关闭设置在其进气端的第二控制阀8，将第一溶液箱9中的废水通过管道和泵进入第一中和反应箱18中，并且通过设置在管道上的第一pH检测器24检测溶液的pH值来确定第一中和反应箱18中的加药量，所加的药剂为氧化钙、碳酸钠或者氢氧化钠这些常规的酸碱中和药剂。反应完毕后第一中和反应箱18中的废水经过管道被水泵输送到第二中和反应箱19中，该管道上设置有第二pH检测器25，如果pH不达标，则继续在第二中和反应箱19中加入酸碱中和药剂进行中和反应，反应完毕后废水进入存水箱20进行存储；如果pH值达标则无需加入药剂，废水经过第二中和反应箱19直接泵入存水箱20。存水箱20中的废水依次经过超滤膜过滤器、纳滤膜过滤器和反渗透装置的处理后，回收反渗透装置中所产生的浓水，排放反渗透装置中所产生的淡水，根据实际需要可将淡水回流至第一溶液箱9中重复使用。为了保证实验室在使用过程中该废气处理系统能够不间断的处理废气，整个气路管道必须保持通畅，因此一共设置了三个并联的第一溶液箱9，每一个第一溶液箱9均连通到第一中和反应箱18(图中未示出，为使附图简洁明了仅示出一个第一溶液箱9与第一中和反应箱18连通)。在处理过程中，至少保持一个第一溶液箱9处于吸收废气的状态，当某个第一溶液箱9吸收饱和时，关闭与该第一溶液箱9相对应的第二控制阀8，然后按照上述处理废水的方法对第一溶液箱9中的废水进行处理，处理完毕后第一溶液箱9重新补水并开启相应的第二控制阀8投入使用。
经过第一溶液箱9处理的废气通过管道进入第二溶液箱11，第二溶液箱11盛装的煤油用于吸收废气中的挥发性有机物voc，当吸收达到饱和状态后关闭设置在第二溶液箱11进气端的第三控制阀10，将第二溶液箱11中的废水通过管道和泵输送至蒸发器26中，通过蒸发作用将挥发性有机物voc回收至集气箱27中进行存储，蒸发器中的煤油则回流至第二溶液箱11中重复使用。同样为了保证实验室在使用过程中该废气处理系统能够不间断的处理废气，整个气路管道必须保持通畅，一共设置了三个并联的第二溶液箱11，每一个第二溶液箱11均连通到蒸发器26(图中未示出，为使附图简洁明了仅示出一个第一溶液箱9与第一中和反应箱18连通)。在处理过程中，至少保持一个第二溶液箱11处于吸收废气的状态，当某个第二溶液箱11吸收饱和时，关闭与第二溶液箱11相对应的第三控制阀10，然后按照上述处理方法对挥发性有机物voc进行处理，将煤油回流至第二溶液箱11并开启相应的第三控制阀10投入使用。将集气箱中的废气进行燃烧处理或者其他无害化处理。
经过第二溶液箱11处理的废气在进入第二吸附箱12中进行吸附处理后通过排放管道排出至室外，第二吸附箱12中设置有活性炭填料，在排放管道上第二吸附箱12的出气端依次设置有voc检测器28、第一风机13和第四控制阀14，其中第一风机13为整个废气处理系统的气路管道提供动力源、而voc检测器28则用于检测经过第二吸附箱12处理后的气体中的voc含量，如果voc含量达标则打开第四控制阀将气体排放至室外，如果不达标则通过回流管道回流至管道混合器5的进气端重新进行处理，该回流管道通过三通管连接在第一风机13与第四控制阀14之间的管道上，并且以该三通管为起点回流管道上依次设置有第五控制阀15和第二辅助风机16。当第二吸附箱12排放的气体中voc达标时，则关闭第五控制阀和第二辅助风机16，开启第四控制阀14；当第二吸附箱12排放的气体中voc未达标时，则关闭第四控制阀14并开启第五控制阀和第二辅助风机16，并调整各集气口、空压平衡口、臭氧发生器功率以及第二辅助风机的功率来调整整个气路管道的气流压力以保证废气处理系统的正常运行。
另外，在保持其他条件不变的情况下，还可以根据实验室废气的类型的不同，根据实际需要将臭氧发生器替换成离子发生器以改善进气空气质量；或者在臭氧发生器的出气端的管路上接入离子发生器与各反应单元协同作用，能够进一步促进系统对实验室废气的净化效果。
Claims (1)
1.一种实验室废气处理系统的处理方法，所述实验室废气处理系统包括依次设置的进气单元、混合单元、吸附单元、无机处理单元、有机处理单元和动力单元，各单元通过管道连通，其特征在于：所述无机处理单元包括多个并联的第一溶液箱(9)，第一溶液箱(9)中均盛装有用于吸附废气中无机物的液体，每个第一溶液箱(9)的进气端都设置有用于控制气路开闭的第二控制阀(8)；所述有机处理单元包括多个并联的第二溶液箱(11)，第二溶液箱(11)均盛装有用于吸附废气中有机物的液体，每个第二溶液箱(11)的进气端都设置有用于控制气路开闭的第三控制阀(10)；
所述进气单元包括并联设置的第一集气口(1)、第二集气口(2)和空压平衡口(3)；
所述混合单元包括设置在管道上的管道混合器(5)以及通过三通管连接在管道上的臭氧发生器(4)；
所述吸附单元包括多个并联设置的第一吸附箱(7)，每个第一吸附箱(7)的进气端均设置有止回阀(6)，每个第一吸附箱(7)的出气端均设置有用于控制其气路开闭的第一控制阀(17)；
所述动力单元为设置在管道上的第一风机(13)，实验室废气处理系统运行时，第一风机(13)保持常开状态；
所述第二溶液箱(11)与第一风机(13)之间设置有第二吸附箱(12)，第二吸附箱(12)与第一风机(13)之间的管路上设置有VOC检测器(28)；第一风机(13)的出气端设置有第四控制阀(14)，并且第一风机(13)与第四控制阀(14)的管道上设置有回流至管道混合器(5)进气端的回流管道，所述回流管道上设置有第五控制阀(15)和第二辅助风机(16)；
所述第一溶液箱(9)依次连通有第一中和反应箱(18)、第二中和反应箱(19)、存水箱(20)、超滤膜过滤器(21)、纳滤膜过滤器(22)和反渗透装置(23)，其中第一中和反应箱(18)和第二中和反应箱(19)进水端的管道上分别设置有第一pH检测器(24)和第二pH检测器(25)；反渗透装置的淡水口分别设置有出水管道和连通到第一溶液箱(9)的回流管道；
所述第二溶液箱(11)连通有蒸发器(26)，蒸发器(26)上设置有与连通至第二溶液箱(11)的回流管道，蒸发器(26)中产生的气体通过与其连通的集气箱(27)进行收集存储；
所述处理方法包括实验室废气通过第一集气口(1)和第二集气口(2)进入到管道并与臭氧发生器(4)所产生的臭氧在管道混合器(5)中混合，混合后的废气进入到第一吸附箱(7)中进行处理，维持至少一个第一控制阀(17)处于开启状态；经过第一吸附箱(7)处理的废气进入到第一溶液箱(9)中进行吸收处理废气中的无机气体，维持至少一个第二控制阀(8)处于开启状态；经过第一溶液箱(9)处理的废气进入到第二溶液箱(11)中再次进行吸收处理废气中的挥发性有机物VOC，维持至少一个第三控制阀(10)处于开启状态；经过第二溶液箱(11)处理的废气进入到第二吸附箱(12)进行处理，处理完毕后经VOC检测器检测达标则直接排放，若不达标则关闭第四控制阀，开启第五控制阀(15)和第二辅助风机(16)将废气引导至管道混合器(5)再次进行处理，并调整各集气口、空压平衡口(3)、臭氧发生器(4)功率以及第二辅助风机(16)的功率来调整整个气路管道的气流压力以保证实验室废气处理系统的正常运行；
第一溶液箱(9)中盛装的水用于吸收废气中易溶于水的气体，吸收达到饱和状态后关闭第二控制阀(8)，将第一溶液箱(9)中的废水通过管道和泵输送至第一中和反应箱(18)，并且通过第一pH检测器(24)检测溶液的pH值以此来确定第一中和反应箱(18)中的加药量，反应完毕后第一中和反应箱(18)中的废水被水泵通过管道输送到第二中和反应箱(19)中，管道上设置有第二pH检测器(25)，如果pH不达标，则继续在第二中和反应箱(19)中加入酸碱中和药剂进行中和反应，反应完毕后废水进入存水箱(20)进行存储；如果pH值达标则无需加入药剂，废水经过第二中和反应箱(19)直接泵入存水箱(20)，存水箱(20)中的废水依次经过超滤膜过滤器(21)、纳滤膜过滤器(22)和反渗透装置(23)的处理后，回收反渗透装置(23)中所产生的浓水，排放反渗透装置(23)中所产生的淡水，或根据实际需要将淡水回流至第一溶液箱(9)中重复使用；第二溶液箱(11)盛装的煤油用于吸收废气中的挥发性有机物VOC，当吸收达到饱和状态后关闭第三控制阀(10)，将第二溶液箱(11)中的废水通过管道和泵输送至蒸发器(26)中，通过蒸发作用将挥发性有机物VOC回收至集气箱(27)中进行存储，蒸发器(26)中的煤油则回流至第二溶液箱(11)中重复使用。
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