CN109046018A - 一种voc废气液相光催化处理系统及voc废气处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VOC废气液相光催化处理系统及VOC废气处理方法，包括氧化塔、加药装置，所述氧化塔包括进气口、排气口、多级的喷淋装置、多级的UV紫外光装置、及填充层，所述进气口设置在氧化塔的下部，所述排气口设置在氧化塔的顶部；所述喷淋装置包括喷嘴，所述喷淋装置和UV紫外光装置纵向间隔交错安装，所述填充层设置至少一级且安装在喷淋装置下方，所述填充层内设置有若干个鲍尔环；所述加药装置包括循环加药泵和药箱，所述循环加药泵与喷淋装置连接；利用羟基自由基药剂催化和UV紫外光光学氧化反应对VOC废气进行降解至无毒无味的气体排放，本使用新型经济合理、处理效果好、环境效益比较显著，且维护简便，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，具体而言，涉及一种VOC废气液相光催化处理系统及VOC废气处理方法。
背景技术
废气，是在工业生产、矿物燃料燃烧、垃圾和工业废物燃烧及汽车行驶过程中排出的气体。根据其产生过程可分为：工业有机废气、锅炉烟尘废气、工业酸碱废气、工业生产异味、工业有害细粒子及汽车尾气等。VOC是挥发性有机化合物(volatile organiccompound)的英文缩写，工业生产过程中产生的VOC废气越来越复杂，这些废气直接排放会对周围环境造成较大影响。企业面对严峻地环保政策、面对我们赖以生存的环境，为了更好地完善配合环保工作，改善员工工作环境，减少污染物排放，降低污染物对周边环境的影响，需要进一步做好废气收集和治理。
目前已有多种VOC治理方法，包括吸收法、吸附法、冷凝法、催化转化法、燃烧法、生物净化法、膜分离法，但每一种方法都存在不足之处，如安全性差、效率低、选择性高或产生二次污染等问题。因此，我们迫切需求一套安全、高效、无二次污染的VOC治理设施。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种安全、高效的VOC废气液相光催化处理系统及VOC废气处理方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种VOC废气液相光催化处理系统，包括氧化塔、加药装置，所述氧化塔包括进气口、排气口、多级的喷淋装置、多级的UV紫外光装置、及填充层，所述进气口设置在氧化塔的下部，所述排气口设置在氧化塔的顶部；所述喷淋装置包括喷嘴，所述喷淋装置和UV紫外光装置纵向间隔交错安装，所述填充层设置至少一级且安装在喷淋装置下方，所述填充层内设置有若干个鲍尔环；所述UV紫外光装置包括若干紫外灯管；所述加药装置包括循环加药泵和药箱，所述循环加药泵与喷淋装置连接。
作为上述技术方案的改进，在所述氧化塔的进气口前连接有洗涤塔，所述洗涤塔包括多级喷淋装置、填充层和加药装置，所述喷淋装置和循环加药泵连接，所述洗涤塔内不设有UV紫外光装置，所述氧化塔和洗涤塔之间设有离心风机，所述洗涤塔顶部设有脱水装置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述氧化塔的顶部设有脱水装置。
进一步，所述氧化塔内的喷淋装置和UV紫外光装置间隔交错安装，其中处于最下层的是UV紫外光装置。
进一步，所述氧化塔的排气口处设有引风机。
进一步，所述加药装置的药箱内存放药剂包括氧化剂、催化剂和酸性无机物。
进一步，所述加药装置还包括箱盖、药量控制器和滤网，所述药量控制器安装在药箱内且与循环加药泵连接。
一种VOC废气处理方法，至少包括以下步骤：
A：在加药装置中加入药剂，药剂包括氧化剂、催化剂和酸性无机物，氧化剂为双氧水，催化剂为硫酸亚铁，酸性无机物为硫酸或盐酸，且将药剂的PH调节为～，药剂中生成羟基自由基；
B：VOC废气从氧化塔的进气口进入，VOC废气在氧化塔内由下至上流动，且VOC废气通过填充层时被均匀分散且被减慢气流上升速度；
C：在进行步骤B的同时开启喷淋装置、循环加药泵，药剂通过喷嘴在氧化塔内喷洒与VOC废气进行混合，VOC废气在羟基自由基的氧化作用下氧化成二氧化碳和水，通过排气口排出；
D：在进行步骤C的同时开启UV紫外光装置，UV紫外光装置对VOC废气进行氧化分解成二氧化碳和水，通过排气口排出。
作为上述技术方案的改进，在氧化塔的进气口前连接有洗涤塔，所述洗涤塔包括多级喷淋装置、填充层和加药装置，所述喷淋装置和循环加药泵连接，所述洗涤塔内不设有UV紫外光装置，所述氧化塔和洗涤塔之间设有离心风机；VOC废气先在洗涤塔内进行一次氧化，再通过离心风机的作用流动到氧化塔内进行二次氧化。
作为上述技术方案的进一步改进，在氧化塔和洗涤塔的顶部设有脱水装置，VOC废气从洗涤塔进入到氧化塔前进行一次脱水处理，气体最后从氧化塔的排气口排出前进行二次脱水处理。
本发明的有益效果是：一种VOC废气液相光催化处理系统及VOC废气处理方法，包括氧化塔、加药装置，所述氧化塔包括进气口、排气口、多级的喷淋装置、多级的UV紫外光装置、及填充层，所述进气口设置在氧化塔的下部，所述排气口设置在氧化塔的顶部；所述喷淋装置包括喷嘴，所述喷淋装置和UV紫外光装置纵向间隔交错安装，所述填充层设置至少一级且安装在喷淋装置下方，所述填充层内设置有若干个鲍尔环；所述加药装置包括循环加药泵和药箱，所述循环加药泵与喷淋装置连接；利用羟基自由基药剂催化和UV紫外光光学氧化反应对VOC废气进行降解至无毒无味的气体排放，本使用新型经济合理、处理效果好、环境效益比较显著，且维护简便，具有广泛的应用前景。
附图说明
以下结合附图和实例作进一步说明。
图1是本发明的氧化塔1结构示意图；
图2是本发明的UV紫外灯管41安装方式俯视示意图；
图3是本发明的氧化塔1和洗涤塔6连接结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图1，一种VOC废气液相光催化处理系统，包括氧化塔1、加药装置2，所述氧化塔1包括进气口11、排气口12、多级的喷淋装置3、多级的UV紫外光装置4、及填充层5，所述进气口11设置在氧化塔1的下部，所述排气口12设置在氧化塔1的顶部；所述喷淋装置3包括喷嘴31，所述喷淋装置3和UV紫外光装置4纵向间隔交错安装，所述填充层5设置至少一级且安装在喷淋装置3下方，所述填充层5内设置有若干个鲍尔环51；所述UV紫外光装置4包括若干紫外灯管41；所述加药装置2包括循环加药泵和药箱，所述循环加药泵与喷淋装置3连接。
VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compound)的英文缩写，VOC废气中最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等，优选的，在药箱中加入的药剂主要为氧化剂、催化剂和酸性无机物，其中氧化剂为双氧水，所述催化剂为硫酸亚铁，酸性无机物为盐酸或硫酸，VOC废气从氧化塔1的进气口11进入，从氧化塔1的塔底上升，至少有一级的填充层5安装在喷淋装置3和UV紫外光装置4安装位置的最下方，即VOC废气上升至喷淋装置3和UV紫外光装置4的安装位置前必通过一级填充层5，VOC废气在填充层5中被鲍尔环51分散形成均匀的气流，同时填充层5使VOC废气的气流上升速度减慢，喷淋装置3喷洒的药剂往下喷洒，药剂与VOC废气形成对流，与VOC废气充分接触降解；喷淋装置3与UV紫外光装置4共同作用将VOC废气进行降解净化；本实施例中，氧化塔1内设至四级UV紫外光装置4和三级喷淋装置3，UV紫外光装置4和喷淋装置3交错间隔安装，即实现塔内多层分段式降解，UV紫外光装置4的紫外光不仅有氧化作用，同时还会加速VOC废气中的物质分解，VOC废气越往上升浓度越低，最终降解到标准排放浓度后从排气口12排至外环境中；塔内喷洒的药剂落到塔底后会回流至加药装置2中被循环利用。
参照图1和图2，氧化塔1的横截面设为圆形，优选的，每级所述UV紫外光装置4分为两层紫外灯管41，两层的紫外灯管41相互平行且上下错位安装，以配合塔的形状，同时使得每级的UV紫外光装置4照射全覆盖到该区域的VOC废气，保证降解效果和效率。
参照图3，在所述氧化塔1的进气口11前连接有洗涤塔6，所述洗涤塔6包括多级喷淋装置3、填充层5和加药装置2，所述喷淋装置3和循环加药泵连接，所述洗涤塔6内不设有UV紫外光装置4，所述氧化塔1和洗涤塔6之间设有离心风机7，所述洗涤塔6顶部设有脱水装置8，所述脱水装置8优选为除雾器；VOC废气在进入氧化塔1前先通过洗涤塔6，在洗涤塔6中VOC废气先被进行一次降解后才进入氧化塔1中，在洗涤塔6中将VOC废气浓度降低，并且将VOC废气中的尘粒等大颗粒物质吸收；脱水装置8将一次降解后的VOC废气中的液滴吸收，一方面稳定VOC废气的浓度，另一方面液滴带有酸性，避免液滴对洗涤塔6和氧化塔1之间管道和离心风机7的腐蚀，提高设备的使用寿命。
所述氧化塔1的顶部设有脱水装置8，将气体中的液滴吸收后才排放到环境中，避免气体中带有的液体对环境进行二次污染。
所述氧化塔1内的喷淋装置3和UV紫外光装置4间隔交错安装，其中处于最下层的是UV紫外光装置4，由于喷淋装置3向下喷洒药剂，最下层的UV紫外光装置4下方也有药剂与VOC废气进行反应，故最下层的UV紫外光装置4与落下的药剂也能共同作用。
优选的，所述氧化塔1的排气口12处设有引风机9，促进气体的流动方向。
所述加药装置2还包括箱盖、药量控制器和滤网，所述药量控制器安装在药箱内且与循环加药泵连接，由于塔内的药剂循环使用，长时间使用后药剂中会存在许多杂质，通过箱盖观察药箱内部情况，滤网则用于过滤杂质，所述药量控制器包括浮球液位计或压力计，通过检测药箱内的药剂存量控制循环加药泵的工作。
一种VOC废气处理方法，至少包括以下步骤：
A：在加药装置2中加入药剂，药剂包括氧化剂、催化剂和酸性无机物，氧化剂为双氧水，催化剂为硫酸亚铁，酸性无机物为硫酸或盐酸，且将药剂的PH调节为3～5，药剂中生成羟基自由基；
B：VOC废气从氧化塔1的进气口11进入，VOC废气在氧化塔1内由下至上流动，且VOC废气通过填充层5时被均匀分散且被减慢气流上升速度；
C：在进行步骤B的同时开启喷淋装置3、循环加药泵，药剂通过喷嘴31在氧化塔1内喷洒与VOC废气进行混合，VOC废气在羟基自由基的氧化作用下氧化成二氧化碳和水，通过排气口12排出；
D：在进行步骤C的同时开启UV紫外光装置4，UV紫外光装置4对VOC废气进行氧化分解成二氧化碳和水，通过排气口12排出。
优选的，在氧化塔1的进气口11前连接有洗涤塔6，所述洗涤塔6包括多级喷淋装置3、填充层5和加药装置2，所述喷淋装置3和循环加药泵连接，所述洗涤塔6内不设有UV紫外光装置4，所述氧化塔1和洗涤塔6之间设有离心风机7；VOC废气先在洗涤塔6内进行一次氧化，再通过离心风机7的作用流动到氧化塔1内进行二次氧化。
在氧化塔1和洗涤塔6的顶部设有脱水装置8，VOC废气从洗涤塔6进入到氧化塔1前进行一次脱水处理，气体最后从氧化塔1的排气口12排出前进行二次脱水处理。
羟基自由基药剂催化和UV紫外光光学氧化的VOC废气处理方法完成高效氧化，适用于难氧化和有毒有机物的治理。该方法通过使用氧化剂和催化剂的化学反应，产生强氧化性的羟基自由基，其相对电极电位2.8Ev，具有极强的氧化性，仅次于自然界中的氟。利用该羟基自由基氧化降解VOC废气，具有快速、无二次污染的特点。该反应过程包括游离基反应和光氧化反应，在游离基反应中，氧化剂在催化剂作用下产生羟基自由基，接着引入UV紫外光作用，在光-氧化反应中，不但产生更多羟基自由基参与氧化裂解VOC，UV光还会加速VOC、无机硫磷化合物等的裂解。VOC在羟基自由基的强氧化作用下，被快速氧化为中间产物，然后迅速生成二氧化碳和水。该过程中催化剂的添加使羟基自由基的活化能大大降低、废气特征吸收UV紫外光的引入，使废气有害组分迅速从基态转换为激发态，甚至直接裂开废气分子的化学键，大大提高了氧化试剂的氧化效率，其利用率、反应速率和处理效果明显优于普通氧化法。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种VOC废气液相光催化处理系统，其特征在于：包括氧化塔(1)、加药装置(2)，所述氧化塔(1)包括进气口(11)、排气口(12)、多级的喷淋装置(3)、多级的UV紫外光装置(4)、及填充层(5)，所述进气口(11)设置在氧化塔(1)的下部，所述排气口(12)设置在氧化塔(1)的顶部；
所述喷淋装置(3)包括喷嘴(31)，所述喷淋装置(3)和UV紫外光装置(4)纵向间隔交错安装，所述填充层(5)设置至少一级且安装在喷淋装置(3)下方，所述填充层(5)内设置有若干个鲍尔环(51)；所述UV紫外光装置(4)包括若干紫外灯管(41)；所述加药装置(2)包括循环加药泵和药箱，所述循环加药泵与喷淋装置(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种VOC废气液相光催化处理系统，其特征在于：在所述氧化塔(1)的进气口(11)前连接有洗涤塔(6)，所述洗涤塔(6)包括多级喷淋装置(3)、填充层(5)和加药装置(2)，所述喷淋装置(3)和循环加药泵连接，所述洗涤塔(6)内不设有UV紫外光装置(4)，所述氧化塔(1)和洗涤塔(6)之间设有离心风机(7)，所述洗涤塔(6)顶部设有脱水装置(8)。
3.根据权利要求1所述的一种VOC废气液相光催化处理系统，其特征在于：所述氧化塔(1)的顶部设有脱水装置(8)。
4.根据权利要求1所述的一种VOC废气液相光催化处理系统，其特征在于：所述氧化塔(1)内的喷淋装置(3)和UV紫外光装置(4)间隔交错安装，其中处于最下层的是UV紫外光装置(4)。
5.根据权利要求1所述的一种VOC废气液相光催化处理系统，其特征在于：所述氧化塔(1)的排气口(12)处设有引风机(9)。
6.根据权利要求1或2所述的一种VOC废气液相光催化处理系统，其特征在于：所述加药装置(2)的药箱内存放药剂包括氧化剂、催化剂和酸性无机物。
7.根据权利要求1所述的一种VOC废气液相光催化处理系统，其特征在于：所述加药装置(2)还包括箱盖、药量控制器和滤网，所述药量控制器安装在药箱内且与循环加药泵连接。
8.一种利用权利要求1所述的一种VOC废气液相光催化处理系统的VOC废气处理方法，至少包括以下步骤：
A：在加药装置(2)中加入药剂，药剂包括氧化剂、催化剂和酸性无机物，氧化剂为双氧水，催化剂为硫酸亚铁，酸性无机物为硫酸或盐酸，且将药剂的PH调节为3～5，药剂中生成羟基自由基；
B：VOC废气从氧化塔(1)的进气口(11)进入，VOC废气在氧化塔(1)内由下至上流动，且VOC废气通过填充层(5)时被均匀分散且被减慢气流上升速度；
C：在进行步骤B的同时开启喷淋装置(3)、循环加药泵，药剂通过喷嘴(31)在氧化塔(1)内喷洒与VOC废气进行混合，VOC废气在羟基自由基的氧化作用下氧化成二氧化碳和水，通过排气口(12)排出；
D：在进行步骤C的同时开启UV紫外光装置(4)，UV紫外光装置(4)对VOC废气进行氧化分解成二氧化碳和水，通过排气口(12)排出。
9.根据权利要求8所述的一种VOC废气处理方法，其特征在于：在氧化塔(1)的进气口(11)前连接有洗涤塔(6)，所述洗涤塔(6)包括多级喷淋装置(3)、填充层(5)和加药装置(2)，所述喷淋装置(3)和循环加药泵连接，所述洗涤塔(6)内不设有UV紫外光装置(4)，所述氧化塔(1)和洗涤塔(6)之间设有离心风机(7)；VOC废气先在洗涤塔(6)内进行一次氧化，再通过离心风机(7)的作用流动到氧化塔(1)内进行二次氧化。
10.根据权利要求9所述的一种VOC废气处理方法，其特征在于：在氧化塔(1)和洗涤塔(6)的顶部设有脱水装置(8)，VOC废气从洗涤塔(6)进入到氧化塔(1)前进行一次脱水处理，气体最后从氧化塔(1)的排气口(12)排出前进行二次脱水处理。
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