CN109173699A - 一种用于净化石油废气的智能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于净化石油废气的智能装置，具体的，本发明提供的智能装置包括生物净化系统，所述智能装置用于净化石油工业废气。本发明提供的智能装置具有以下优势：适用不同成分、种类及浓度的石油工业废气，能够高效处理石油工业废气；设备简单、运行费用低、较少形成二次污染；通过生物滴滤净化装置串级运行可将高质量浓度的挥发性有机物废气含量降低至大气污染物综合排放标准以下；应用广泛，可应用于多种工业产业，所述工业产业包括石油化工行业、喷涂喷漆行业、油漆涂料生产加工行业、橡胶生产加工行业、印刷印染行业等。

Description

一种用于净化石油废气的智能装置
技术领域
本发明涉及石油机械领域，尤其涉及一种用于净化石油废气的智能装置。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)是石油化工行业所排放最为常见的气态污染物之一，对气候的变化，植物的生长和衰亡以及人类和所有动物的健康都有很大的影响。VOCs也是当前PM2.5、臭氧等城市大气污染物的重要前体污染物，削减VOCs排放是空气质量标准达标规划的重要途径之一。VOCs废气通常具有成分复杂，排放浓度变化大，不易溶于水、含酸或碱的特点而难以处理。
目前针对VOCs的常规方法及其不足之处如下：燃烧法，主要针对成分复杂的高浓度、小气量VOCs废气，其投资运行成本高、操作安全性差并且易产生二次污染；活性炭吸附法，适用于低浓度、大气量的VOCs废气，活性炭很容易吸附饱和，更换吸附剂的费用昂贵并且吸附饱和后的活性炭需作为一种危险废物处理；吸收法，适用于高浓度、温度低、溶解性好的VOCs废气，吸收剂需要回收，容易形成二次污染；冷凝法，针对高浓度、高沸点、小气量单组分的VOCs废气，其工艺复杂，对复杂组分及中等和高挥发性的组分回收率低。
生物法净化处理有机废气因为具有高效，低能耗，运行管理方便等特点成为目前处理挥发性有机废气的新兴方法，并且在欧洲和北美广泛用于工业中有机废气的去除，传统的生物法已经有了比较好的工业化应用，但是，传统的生物法同时也存在着诸多缺点，主要缺点是传统生物法工作运行不稳定(存在液泛、发泡、溢流、需要额外增湿，压降大等问题)。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于净化石油废气的智能装置。其具有可承受较大的污染负荷、抗冲击能力强、操作简单、条件易于控制、无二次污染等优点。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的首要目的是提供一种用于净化石油废气的智能装置。
为实现上述目的，本发明提供一种用于净化石油废气的智能装置，其特征在于，所述智能装置包括生物净化系统，所述智能装置用于净化石油工业废气。
进一步地，所述智能装置包括进气口(0)，与所述进气口(0)连接的进气泵(1)，与所述进气泵(1)连接的干式过滤器(2)，所述干式过滤器(2)用于连接第一电磁阀(3)，所述第一电磁阀(3)连接有第一转子流量计(4)，所述第一转子流量计(4)连接有生物净化系统，所述生物净化系统包括生物滴滤净化装置(5)，所述生物净化系统还包括营养液槽(7)，所述营养液槽(7)连接有蠕动泵(8)，所述蠕动泵(8)连接有第二电磁阀(9)，所述第二电磁阀(9)连接在所述生物滴滤净化装置(5)上，所述生物净化系统还包括循环水泵(10)，所述循环水泵(10)连接有循环液槽(11)，所述循环液槽(11)连接有第二转子流量计(12)，所述第二转子流量计(12)连接有第三电磁阀(13)，所述第三电磁阀(13)连接在所述生物滴滤净化装置(5)上，所述生物净化系统还包括pH值传感器(14)、温度传感器(15)、湿度传感器(16)、电热丝(17)、主控板(18)，所述pH值传感器(14)、温度传感器(15)、湿度传感器(16)、电热丝(17)均设置于生物滴率净化装置(5)上，所述用于净化有机废气的智能装置还包括第四电磁阀(19)，所述第四电磁阀(19)连接有排水泵(20)，所述排水泵(20)连接有进水管道(21)，所述生物净化系统连接有排风机(22)，所述排风机(22)连接有排风口(23)，所述生物滴滤净化装置(5)中设置有生物颗粒膜，所述生物颗粒膜的制备方法如下：
步骤一、取铜绿色假单胞杆菌、枯草芽孢杆菌、桔黄假单胞菌、费氏丙酸杆菌、藤黄细球菌、沼泽红假单胞菌、潮汐滩菌，将上述菌种的保藏菌种复壮，经单菌株扩大培养获得单菌株培养液，将所述单菌株培养液进行离心浓缩，将单菌株浓缩液按照固定比例混合制成菌种混合物；
步骤二、制备固定剂，所述固定剂按以下质量份数制备：
将聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠溶于水中，加热至89-92℃，使其完全溶解成后，冷却至室温22-24℃，向其中加入150-180目煤基活性炭粉末、180-200目硅藻土粉末以及醋酸钠，混合并搅拌均匀获得固定剂；
步骤三、将所述固定剂与菌种混合物混合后，补充双蒸水至所需体积，搅拌均匀形成胶液，将所述胶液放置于喷雾装置中，加压喷雾形成生物颗粒微囊体，使所述生物颗粒微囊体自由降落到粉末床上，粉末床上放有二氧化硅粉、硼酸粉和/或石膏粉，其重量比为4∶1∶0.8，所述生物颗粒微囊体在粉末床上固定形成生物颗粒膜，和/或；
将所述胶液放在底部装有500个锐孔管的容器中，让所述胶液通过锐孔管自由落体或加压滴入粉末床上进行固定，通过振动筛分离矿物粉末，得到生物颗粒膜；
步骤四、所述生物颗粒膜作为固定生物填料设置在生物滴滤净化装置(5)中部。
更进一步地，随着有机废气进气浓度升高，所述智能装置可串级运行n个生物滴滤净化装置。
优选地，所述菌种复合物按下述重量百分比配制：铜绿色假单胞杆菌25％、枯草芽孢杆菌22％、桔黄假单胞菌5％、费氏丙酸杆菌10％、藤黄细球菌19％、沼泽红假单胞菌12％、潮汐滩菌7％。
进一步地，所述生物净化系统为智能控制化设备，包括生物滤滴净化装置(5)，所述进气泵(1)、循环水泵(10)、蠕动泵(8)、电热丝(17)均受控于智能主控板(18)，pH值传感器(14)、温度传感器(15)、湿度传感器(16)负责采集生物滤滴净化装置(5)内的环境数据并反馈给智能主控板(18)，主控板设置适宜温湿度及pH值，控制调节所述生物滤滴净化装置(5)的环境参数，所述生物滤滴净化装置(5)顶部设置有喷淋装置，中部为固定生物填料，底部为循环液，循环液包括硫酸铵、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、氯化镁、硫酸锌和去离子水，pH稳定在6～8，所述第二转子流量计(12)监控循环液的流速，循环液经过第三电磁阀(13)通过循环水泵(10)由底部循环水槽(11)输送到顶部的喷淋装置向下喷淋，所述生物滤滴净化装置(5)外部设有营养液槽(7)，经过第二电磁阀(9)由蠕动泵(8)加压到塔顶均匀向下喷淋，生物滴滤净化装置(5)内设置有pH传感器(14)，用于监控生物滴滤净化装置(5)内的pH值，并向主控板(18)反馈数据，控制蠕动泵(8)调节营养液的流速，调节生物滴滤净化装置(5)内的pH值，所述生物滴滤净化装置(5)内设置有湿度传感器(16)，用于监控生物滴滤净化装置(5)内的湿度，并向主控板(18)反馈数据，控制循环水泵(10)调节循环液的流速，调节生物滴滤净化装置(5)内的湿度，生物滴滤净化装置(5)内还设置有温度传感器(15)，用于监控生物滴滤净化装置(5)内的温度值，并向主控板(18)反馈数据，控制电热丝(17)的加热功率，用于调节生物滴滤净化装置(5)内的温度。
本发明具有以下明显有益效果：
1.适用不同成分、种类及浓度的石油工业废气，高效处理恶臭气体；
2.具有设备简单、运行费用低、较少形成二次污染等优点，尤其在处理低浓度、生物降解性好的气态污染物时更显其经济性；
3.通过生物滴滤净化装置串级运行可将高质量浓度的挥发性石油废气净化至满足大气污染物综合排放标准；
4.生物相浓度高，营养添加、滴滤净化装置温度、湿度以及pH值智能化调节，能有效地去除一些水溶性差、难生化降解的石油废气；
5.本发明应用广泛，可应用于多种工业，所述工业企业包括石油化工行业、喷涂喷漆行业、油漆涂料生产加工行业、橡胶生产加工行业、印刷印染行业等。
附图说明
图1是本发明提供的一种用于净化石油废气的智能装置；
图2是本发明提供的用于净化石油废气的智能装置的控制器控制示意图；
其中：进气口(0)，进气泵(1)，干式过滤器(2)，第一电磁阀(3)，第一转子流量计(4)，生物滴滤净化装置(5)，生物滴滤净化装置(6)，营养液槽(7)，蠕动泵(8)，第二电磁阀(9)，循环水泵(10)，循环液槽(11)，第二转子流量计(12)，第三电磁阀(13)，pH值传感器(14)，温度传感器(15)，湿度传感器(16)，电热丝(17)，主控板(18)，第四电磁阀(19)，排水泵(20)，进水管道(21)，排风机(22)，排风口(23)。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
如图1所示，本发明所述用于净化石油废气的智能装置主要包括进气口0，与进气口0连接的进气泵1，与进气泵1连接的干式过滤器2，所述干式过滤器2用于连接第一电磁阀3，所述第一电磁阀3连接有第一转子流量计4，所述第一转子流量计4连接有生物净化系统，所述生物净化系统包括生物滴滤净化装置5，根据实际情况，所述生物净化系统还可根据需要在生物滴率净化装置5上串级连接生物滴滤净化装置6，所述生物净化系统还包括营养液槽7，所述营养液槽7连接有蠕动泵8，所述蠕动泵8连接有第二电磁阀9，所述第二电磁阀9连接在所述生物滴滤净化装置5上，所述生物净化系统还包括循环水泵10，所述循环水泵10连接有循环液槽11，所述循环液槽11连接有第二转子流量计12，所述第二转子流量计12连接有第三电磁阀13，所述第三电磁阀13连接在所述生物滴滤净化装置5上，所述生物净化系统还包括pH值传感器14、温度传感器15、湿度传感器16、电热丝17、主控板18，所述智能生物净化挥发性有机物废气的装置还包括第四电磁阀19，所述第四电磁阀19连接有排水泵20，所述排水泵20连接有进水管道21，所述生物净化系统连接有排风机22，所述排风机22连接有排风口23。
实施例2：
本发明提供的生物滴滤净化装置中设置有生物菌膜，所述生物菌膜的制备方法如下：取铜绿色假单胞杆菌(Pseudomonas aeruginasa)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、桔黄假单胞菌(Pseudomonasaurantiaca)、费氏丙酸杆菌(Propionibacteriumfreudennreichii)、藤黄细球菌(Micrococcus luteus)、沼泽红假单胞菌(Rhodopseudanonaspalustris)、潮汐滩菌(Aestuariimicrobium kwangyangense)，上述菌株购自菌种保藏中心或商业购买，将上述菌种的保藏菌种采用划线接种的方法在LB平板培养基上，于30℃培养18小时，使菌种复壮，并形成单菌落。经单菌株扩大培养，将单菌株培养液进行离心浓缩，将浓缩液按下述重量百分比配混合制成菌种混合物：
将菌种混合物与固定剂混合，菌种混合物与固定剂质量比例为2:1，固定剂按以下质量份数制备，制备方法如下：
将聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠溶于水中，加热至89-92℃，使其完全溶解成后，冷却至室温22-24℃，向其中加入150-180目煤基活性炭粉末、180-200目硅藻土粉末以及醋酸钠，混合并搅拌均匀获得固定剂。
步骤三、将所述固定剂与菌种混合物混合后，补充双蒸水至所需体积，搅拌均匀形成胶液，将所述胶液放置于喷雾装置中，加压喷雾形成生物颗粒微囊体，使所述生物颗粒微囊体自由降落到粉末床上，粉末床上放有二氧化硅粉、硼酸粉和/或石膏粉，其重量比为4∶1∶0.8，所述生物颗粒微囊体在粉末床上固定形成生物颗粒膜。
将所述胶液放在底部装有500个锐孔管的容器中，让所述胶液通过锐孔管自由落体或加压滴入粉末床上进行固定，通过振动筛分离矿物粉末，得到生物颗粒膜；所述生物颗粒膜作为固定生物填料设置在生物滴滤净化装置5中部。
实施例3：
所述智能生物净化挥发性有机物废气的装置在净化VOCs气体时，气体走向为：VOCs废气被进气口收集，收集后由进气泵将废气输送到干式过滤器中进行过滤，干式过滤器设置于进气口排风主管道和生物滴滤净化装置之间，可用于除去粉尘，使VOCs废气的颗粒浓度降低到15mg/m3以下；第一转子流量计监控进气口的挥发性有机物废气的流速，然后通过第一电磁阀输送到生物滴滤净化装置中，本实施例中所述第一生物滴滤净化装置串级运行一个第二生物滴滤净化装置，根据实际情况，还可串级运行n个生物滴滤净化装置，生物滴滤净化装置中设置有固定生物填料，可以通过生化反应将小分子有害物质分解为CO2和H2O，处理后的净化气体经排风机输出给排气筒进行高空排放。生物滴滤净化装置下方设置有生物滤池，生物滤池产生的剩余污泥经第四电磁阀由排水泵排入到排水管道配套的水处理设备进行处理。
所述的生物滴滤净化装置中气体停留时间为30～120s，优选地，所述的生物滴滤净化装置中气体停留时间为60s，有利于快速、高效地去除有机废气中的有机污染物。VOCs气体质量浓度为0.747～3.760mg/L，气体流量范围为300～1300L/h，运行期间营养液的循环量控制在40～60mL/min，pH值控制在7～8，实验温度30±2℃，优选地，VOCs气体质量浓度为2.417mg/L，气体流量范围为768L/h，运行期间营养液的循环量控制在50mL/min，pH值控制在7.5，实验温度31.2℃，所述VOCs气体包括但不限于苯及苯系物、非甲烷总烃、酯类、醚类、酮类、醇类、醛类等，绝大多数是由C、H、O构成的可挥发性有机物。其中有的伴有浓烈的刺激气味，有的对皮肤有腐蚀、有的具有毒性、有的能致癌。
实施例4：
如图2所示，所述生物净化系统为智能控制化设备，包括生物滤滴净化装置5，所述进气泵1、循环水泵10、蠕动泵8、电热丝17均受控于智能主控板18；pH值传感器14、温度传感器15、湿度传感器16负责采集生物滤滴净化装置5内的环境数据并反馈给智能主控板18。
所述生物滤滴净化装置5顶部设置有喷淋装置，中部为固定生物填料，底部为循环液，循环液包括硫酸铵、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、氯化镁、硫酸锌和去离子水，pH稳定在6～8。第二转子流量计12监控循环液的流速。循环液经过第三电磁阀13通过循环水泵10由底部循环水槽11输送到顶部的喷淋装置向下喷淋。
所述生物滤滴净化装置5外部设有营养液槽7，经过第二电磁阀9由蠕动泵8加压到塔顶均匀向下喷淋，生物滴滤净化装置5内设置有pH传感器14，用于监控生物滴滤净化装置5内的pH值，并向主控板18反馈数据，控制蠕动泵8调节营养液的流速，调节生物滴滤净化装置5内的pH值。
所述生物滴滤净化装置5内设置有湿度传感器16，用于监控生物滴滤净化装置5内的湿度，并向主控板18反馈数据，控制循环水泵10调节循环液的流速，调节生物滴滤净化装置5内的湿度；生物滴滤净化装置5内还设置有温度传感器15，用于监控生物滴滤净化装置5内的温度值，并向主控板18反馈数据，控制电热丝17的加热功率，用于调节生物滴滤净化装置5内的温度。
实施例5：
废气净化效率取决于气体停留时间(EBRT)和废气进气浓度综合作用，可以推论废气进气质量浓度小于600mg/m3时，只要EBRT达到30s时，本生物滴滤净化装置的净化效率可达到90％以上，此时，生物滴滤净化装置的出口浓度满足大气污染物综合排放标准甲苯的最高允许质量浓度为60mg/m3的要求。
当挥发性有机物废气进气质量浓度处于600-1300mg/m3时，单纯依靠增加气体在物滴滤净化装置内的停留时间，如EBRT达到50～60S时，生物滴滤器的净化效率达到90％，尚不能将生物滴滤净化装置的挥发性有机物废气出口浓度降至满足大气污染物综合排放标准的60mg/m3要求。因此，需通过生物滴滤净化装置串级运行来达到排放标准的要求。
实施例6：
生物滴滤器中的pH值一般处于7-8时处理效果最合适，pH值过低会降低生物活性，试验证明当pH值低于3.8时，对甲苯和H2S的去除率迅速下降。生物滴滤净化装置运行过程中易产生酸和/或碱性代谢物的污染，使微生物处于酸性环境，在一定程度上反应产生的废物会堵塞填料池。本装置通过pH传感器监控滴滤净化装置内的pH值，并向主控板反馈数据，控制蠕动泵调节营养液的流速，通过向营养液中添加缓冲物来调节pH值，将pH值控制在7.5±0.5之内，并因此将废气处理效率提高了5-10％。
所述的无碳营养液包括硫酸铵、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠、氯化镁、硫酸锌和去离子水。无碳营养液还包括一些微量元素，如铁、铜、钙等。其中，磷酸氢二钾、磷酸二氢钠能够调节pH值，有利于将无碳营养液的pH稳定在7～8。该无碳营养液能为生物菌膜较充分地提供营养物质，使得菌膜更好地处理有机废气中的有机污染物。
实施例7：
生物滴滤器填料还应有较好的持水性，以保持生物滴滤器正常运行所需的液体循环，以及提供微生物生长的湿度环境，在运行过程中对湿度的控制是非常严格的，否则微生物的降解能力就会受到很大的影响。故应使填料的湿度环境控制在一个最适值，可以提高VOCs在滴滤器中的扩散，减少气体迁移阻力。本装置通过湿度传感器，用于监控生物滴滤净化装置内的湿度，并向主控板反馈数据，控制循环水泵调节循环液的流速，调节生物滴滤净化装置内的湿度，将净化装置的湿度控制在75-82％之间，优选的为82％，并因此将废气处理效率提高了5-10％。
实施例8：
由生物滴滤器的净化机理可知生物滴滤净化装置净化VOCs是一个扩散和生化反应的综合过程，温度是影响微生物的重要因子，适宜的培养温度使微生物以最快的生长速率生长，过高或过低的温度均会降低代谢速率及生长速率。一般生物处理工业废水时保持温度在25-35℃，适宜温度在30℃左右，本装置利用温度传感器监控生物滴滤净化装置内的温度值，并向主控板反馈数据，控制电热丝的加热功率，将生物滴滤净化装置内的温度控制在30±2℃，并因此将废气处理效率提高了5％左右。
实施例9：
本发明提供的用于净化石油废气的智能装置对于难溶于水或微溶于水的气体如甲苯，循环液液体流速可控制在较低值如1.0m/h或间隙性0m/h。此时生物滴滤净化装置刚刚由循环滴滤转为停止喷淋，填料生物膜仍然处于潮湿状态，系统中微生物仍然能保持高活性，生物滴滤器对甲苯的去除效率最高，可达到92％以上。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种用于净化石油废气的智能装置，其特征在于，所述智能装置包括生物净化系统，所述智能装置用于净化石油工业废气。
2.根据权利要求1所述的智能装置，其特征在于，所述智能装置包括进气口(0)，与所述进气口(0)连接的进气泵(1)，与所述进气泵(1)连接的干式过滤器(2)，所述干式过滤器(2)用于连接第一电磁阀(3)，所述第一电磁阀(3)连接有第一转子流量计(4)，所述第一转子流量计(4)连接有生物净化系统，所述生物净化系统包括生物滴滤净化装置(5)，所述生物净化系统还包括营养液槽(7)，所述营养液槽(7)连接有蠕动泵(8)，所述蠕动泵(8)连接有第二电磁阀(9)，所述第二电磁阀(9)连接在所述生物滴滤净化装置(5)上，所述生物净化系统还包括循环水泵(10)，所述循环水泵(10)连接有循环液槽(11)，所述循环液槽(11)连接有第二转子流量计(12)，所述第二转子流量计(12)连接有第三电磁阀(13)，所述第三电磁阀(13)连接在所述生物滴滤净化装置(5)上。
3.根据权利要求1或2任一所述的智能装置，其特征在于，所述生物净化系统还包括pH值传感器(14)、温度传感器(15)、湿度传感器(16)、电热丝(17)、主控板(18)，所述pH值传感器(14)、温度传感器(15)、湿度传感器(16)、电热丝(17)均设置于生物滴率净化装置(5)上，所述用于净化有机废气的智能装置还包括第四电磁阀(19)，所述第四电磁阀(19)连接有排水泵(20)，所述排水泵(20)连接有进水管道(21)，所述生物净化系统连接有排风机(22)，所述排风机(22)连接有排风口(23)。
4.根据权利要求1-3任一所述的智能装置，其特征在于，所述生物滴滤净化装置(5)中设置有生物颗粒膜。
5.根据权利要求1-4任一所述的智能装置，其特征在于，随着有机废气进气浓度升高，所述智能装置可串级运行n个生物滴滤净化装置。
6.根据权利要求1-5任一所述的智能装置，其特征在于，所述生物颗粒膜包括细菌菌种复合物。
7.根据权利要求6所述的智能装置，其特征在于，所述生物净化系统为智能控制化设备，包括生物滤滴净化装置(5)，所述进气泵(1)、循环水泵(10)、蠕动泵(8)、电热丝(17)均受控于智能主控板(18)，pH值传感器(14)、温度传感器(15)、湿度传感器(16)负责采集生物滤滴净化装置(5)内的环境数据并反馈给智能主控板(18)，主控板设置适宜温湿度及pH值，控制调节所述生物滤滴净化装置(5)的环境参数。
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