CN109126421A - 一种处理高浓度VOCs气体的系统及其工作流程 - Google Patents

一种处理高浓度VOCs气体的系统及其工作流程 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处理高浓度VOCs气体的系统及其工作流程,包括臭氧发生器、微气泡发生器和反应器,所述臭氧发生器的进口与氧气瓶的出口相连通,臭氧发生器的出口与微气泡发生器相连通,微气泡发生器的出水/气口与反应器的底部相连通并且反应器采用密闭结构,反应器的顶端设置有尾气排放管。本发明以水为吸收/反应介质,通过微气泡发生装置产生臭氧/VOCs混合气体微气泡,在水介质中快速吸收和快速氧化去除VOCs气体,能够高效净化高浓度VOCs气体,处理过程无二次污染物产生;本发明为高浓度工业VOCs气体处理提供了新的可行技术。

Description

一种处理高浓度VOCs气体的系统及其工作流程
技术领域
本发明涉及VOCs气体处理领域,具体是一种处理高浓度VOCs气体的系统。
背景技术
工业源废气中排放的挥发性有机物(VOCs)不仅直接危害人体健康,还会促进城市光化学烟雾和霾的形成,影响区域大气环境质量,因此工业废气VOCs治理已成为大气污染防治领域的研究重点之一。目前,催化燃烧、吸附和生物处理是应用较多的VOCs处理技术。催化燃烧可以降低VOCs氧化分解时的温度,产生较少的氮氧化物,其装置容易保养,但是燃烧所用催化剂价格昂贵且易失活;吸附法处理VOCs气体可以达到零尾气排放,但只适用于小气量VOCs废气并且吸附剂再生成本较高;生物处理VOCs气体是一种无二次污染的处理技术,该技术设备简单、无需原材料、运行成本低,但是其所需设备体积大、处理负荷低且微生物活性受温度和湿度影响较大。
臭氧高级氧化技术在废水处理中已经获得广泛应用,是一种清洁的废水处理技术,几乎无二次污染。臭氧高级氧化技术强化产生羟基自由基,并利用其强氧化性,高效去除水中的有机污染物。由于传质速率、反应环境、反应速率、臭氧利用率及尾气处理的限制,传统臭氧高级氧化技术难以应用于VOCs气体处理,至今尚没有研发臭氧高级氧化处理VOCs气体技术。
微气泡技术为臭氧高级氧化技术应用于VOCs气体处理提供了可行性。微气泡通常是指直径小于50μm的微小气泡,其具有比表面积大、气泡内压力高、液相上升速率慢、气液接触时间长等优点,可以大大促进气相物质的气液传质速率和效率。同时,臭氧微气泡收缩和破裂过程产生羟基自由基(·OH),可以显著提高臭氧氧化能力,在液相中具有类催化效应,微气泡臭氧化能够实现接近100%的臭氧利用率,基于微气泡技术的臭氧高级氧化处理为高浓度工业VOCs气体处理提供了新的可能途径,但是目前尚未有此应用先例。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理高浓度VOCs气体的系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种处理高浓度VOCs气体的系统,包括臭氧发生器、微气泡发生器和反应器,所述臭氧发生器的进口与氧气瓶的出口相连通,臭氧发生器的出口与微气泡发生器相连通,微气泡发生器的出水/气口与反应器的底部相连通并且反应器采用密闭结构,反应器的顶端设置有尾气排放管。
作为本发明进一步的方案:臭氧发生器采用制氧机。
作为本发明进一步的方案:微气泡发生器采用OHR气液混合管发生器。
作为本发明进一步的方案:反应器的内部涂有防腐层并且反应器的内部设置有水介质。
所述处理高浓度VOCs气体的系统的工作流程,具体步骤如下:
步骤一,氧气瓶将氧气输送至臭氧发生器,臭氧发生器以氧气为气源产生臭氧气体,臭氧气体进入微气泡发生器产生臭氧微气泡;
步骤二,VOCs气体进入微气泡发生器,臭氧微气泡与VOCs气体混合产生臭氧/VOCs混合气体微气泡,臭氧/VOCs混合气体微气泡与循环的水介质混合后从底部进入反应器;
步骤三,臭氧/VOCs混合气体微气泡在反应器内与循环的水介质混合接触,进行VOCs快速吸收和快速氧化反应,通过臭氧微气泡类催化效应产生羟基自由基,强化氧化去除水介质中吸收的VOCs,尾气由反应器顶部的尾气排放管排出。
作为本发明进一步的方案:臭氧微气泡与VOCs气体的质量之比为1-1.2:1。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明采用微气泡臭氧化处理高浓度VOCs气体,充分利用微气泡高效传质效应与微气泡臭氧化快速高效氧化效应,高效净化高浓度VOCs气体,具有处理设备简单易操作、反应条件温和、运行稳定、处理效率高、处理能耗低等技术优势;VOCs气体去除率和臭氧利用率均在99%以上,反应介质水中的无累积有机物,可以长期使用或直接排放。
附图说明
图1为处理高浓度VOCs气体的系统的结构示意图。
其中:1-氧气瓶,2-臭氧发生器,3-微气泡发生器,4-反应器,5-VOCs气体。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种处理高浓度VOCs气体的系统,包括臭氧发生器2、微气泡发生器3和反应器4,所述臭氧发生器2的进口与氧气瓶1的出口相连通,臭氧发生器2的出口与微气泡发生器3相连通,微气泡发生器3的出水/气口与反应器4的底部相连通并且反应器4采用密闭结构,反应器4的顶端设置有尾气排放管。臭氧发生器2采用制氧机。
所述处理高浓度VOCs气体的系统的工作流程,具体步骤如下:
步骤一,氧气瓶将氧气输送至臭氧发生器,臭氧发生器以氧气为气源产生臭氧气体,臭氧气体进入微气泡发生器产生臭氧微气泡;
步骤二,VOCs气体进入微气泡发生器,臭氧微气泡与VOCs气体混合产生臭氧/VOCs混合气体微气泡,臭氧微气泡与VOCs气体的质量之比为1:1,臭氧/VOCs混合气体微气泡与循环的水介质混合后从底部进入反应器;
步骤三,臭氧/VOCs混合气体微气泡在反应器内与循环的水介质混合接触,进行VOCs快速吸收和快速氧化反应,通过臭氧微气泡类催化效应产生羟基自由基,强化氧化去除水介质中吸收的VOCs,尾气由反应器顶部的尾气排放管排出。
实施例2
一种处理高浓度VOCs气体的系统,包括臭氧发生器2、微气泡发生器3和反应器4,所述臭氧发生器2的进口与氧气瓶1的出口相连通,臭氧发生器2的出口与微气泡发生器3相连通,微气泡发生器3的出水/气口与反应器4的底部相连通并且反应器4采用密闭结构,反应器4的顶端设置有尾气排放管。微气泡发生器3采用OHR气液混合管发生器。
所述处理高浓度VOCs气体的系统的工作流程,具体步骤如下:
步骤一,氧气瓶将氧气输送至臭氧发生器,臭氧发生器以氧气为气源产生臭氧气体,臭氧气体进入微气泡发生器产生臭氧微气泡;
步骤二,VOCs气体进入微气泡发生器,臭氧微气泡与VOCs气体混合产生臭氧/VOCs混合气体微气泡,臭氧微气泡与VOCs气体的质量之比为1.2:1,臭氧/VOCs混合气体微气泡与循环的水介质混合后从底部进入反应器;
步骤三,臭氧/VOCs混合气体微气泡在反应器内与循环的水介质混合接触,进行VOCs快速吸收和快速氧化反应,通过臭氧微气泡类催化效应产生羟基自由基,强化氧化去除水介质中吸收的VOCs,尾气由反应器顶部的尾气排放管排出。
实施例3
一种处理高浓度VOCs气体的系统,包括臭氧发生器2、微气泡发生器3和反应器4,所述臭氧发生器2的进口与氧气瓶1的出口相连通,臭氧发生器2的出口与微气泡发生器3相连通,微气泡发生器3的出水/气口与反应器4的底部相连通并且反应器4采用密闭结构,反应器4的顶端设置有尾气排放管。反应器4的内部涂有防腐层并且反应器4的内部设置有水介质。
所述处理高浓度VOCs气体的系统的工作流程,具体步骤如下:
步骤一,氧气瓶将氧气输送至臭氧发生器,臭氧发生器以氧气为气源产生臭氧气体,臭氧气体进入微气泡发生器产生臭氧微气泡;
步骤二,VOCs气体进入微气泡发生器,臭氧微气泡与VOCs气体混合产生臭氧/VOCs混合气体微气泡,臭氧微气泡与VOCs气体的质量之比为1.1:1,臭氧/VOCs混合气体微气泡与循环的水介质混合后从底部进入反应器;
步骤三,臭氧/VOCs混合气体微气泡在反应器内与循环的水介质混合接触,进行VOCs快速吸收和快速氧化反应,通过臭氧微气泡类催化效应产生羟基自由基,强化氧化去除水介质中吸收的VOCs,尾气由反应器顶部的尾气排放管排出。
本发明的工作原理是:本产品中反应器4内的水介质可反复使用。本发明采用水介质微气泡臭氧化处理VOCs气体5技术,及其在高浓度VOCs气体5处理中的应用,采用基于OHR气液混合管的微气泡发生器3,产生臭氧和VOCs混合气体微气泡。臭氧和VOCs混合气体微气泡在反应器4(水为吸收和氧化反应介质)进行快速吸收和快速氧化反应,高效净化高浓度VOCs气体。
在优化的臭氧投加量和VOCs气体处理量比例下,尾气中VOCs气体浓度和臭氧浓度均接近0,VOCs气体处理率和臭氧利用率接近100%。
本发明中微气泡发生器3采用OHR气液混合管技术,该技术具有寿命长、免维护、性能稳定、适宜大规模应用等优点,臭氧气体和VOCs气体5按照适宜的流量和浓度在微气泡发生器3内产生混合气体微气泡。反应器4为密闭容器,内部含有水介质,可在反应器4和微气泡发生器3之间循环,并长期使用;反应器4顶部设有尾气排气管。
本发明采用微气泡臭氧化处理高浓度VOCs气体5,微气泡技术优势,强化传质吸收,并利用臭氧微气泡类催化效应增强氧化能力,从而快速吸收和氧化去除VOCs气体5,VOCs气体5去除率可达到99%以上,具有处理设备简单易操作、反应条件温和、处理效率高、处理能耗低等技术优势。
采用本发明实施例3的结构和方法处理高浓度甲苯废气,甲苯废气浓度约为11500mg/m3,属于高浓度VOCs废气。长期稳定运行中,微气泡臭氧化处理后尾气中平均甲苯浓度降100mg/m3左右,去除率达到99%以上,臭氧投加量/甲苯去除量之比为1.1。处理后反应介质水中的甲苯含量极低,不影响反应介质的长期使用。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种处理高浓度VOCs气体的系统,其特征在于,包括臭氧发生器、微气泡发生器和反应器,所述臭氧发生器的进口与氧气瓶的出口相连通,臭氧发生器的出口与微气泡发生器相连通,微气泡发生器的出水/气口与反应器的底部相连通并且反应器采用密闭结构,反应器的顶端设置有尾气排放管。
2.根据权利要求1所述的处理高浓度VOCs气体的系统,其特征在于,所述臭氧发生器采用制氧机。
3.根据权利要求1或2所述的处理高浓度VOCs气体的系统,其特征在于,所述微气泡发生器采用OHR气液混合管发生器。
4.根据权利要求1所述的处理高浓度VOCs气体的系统,其特征在于,所述反应器的内部涂有防腐层并且反应器的内部设置有水介质。
5.一种如权利要求1-4任一所述的处理高浓度VOCs气体的系统的工作流程,其特征在于,具体步骤如下:
步骤一,氧气瓶将氧气输送至臭氧发生器,臭氧发生器以氧气为气源产生臭氧气体,臭氧气体进入微气泡发生器产生臭氧微气泡;
步骤二,VOCs气体进入微气泡发生器,臭氧微气泡与VOCs气体混合产生臭氧/VOCs混合气体微气泡,臭氧/VOCs混合气体微气泡与循环的水介质混合后从底部进入反应器;
步骤三,臭氧/VOCs混合气体微气泡在反应器内与循环的水介质混合接触,强化氧化去除水介质中吸收的VOCs,尾气由反应器顶部的尾气排放管排出。
6.根据权利要求5所述的处理高浓度VOCs气体的系统的工作流程,其特征在于,所述臭氧微气泡与VOCs气体的质量之比为1-1.2:1。
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