CN109589784B - 一种寒冷地区VOCs处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种寒冷地区VOCs处理工艺，包括以下步骤：生物处理阶段：将废气通入生物处理单元中进行加热洗涤，并将洗涤之后的废气中的污染物溶解在水中，利用微生物将机污染物捕获、吸收，并通过微生物自身的代谢过程将有机污染物分解、转化为无害的化合物；深度处理阶段：将通过生物处理阶段处理后的废气在深度处理单元中依次通过吸附过滤、脱附解析和冷却干燥的深度处理，以除去生物处理阶段中无法去除的水溶性差的VOCs有机气体；排放阶段；将经过深度处理单元处理之后的达标气体通过排放烟囱进行排放。本发明提供的寒冷地区VOCs处理工艺,有效地解决了现有的VOCs处理工艺无法对寒冷地区的VOCs进行有效处理的问题。
Description
技术领域
本发明涉及废气技术领域，具体而言，涉及一种寒冷地区VOCs处理工艺。
背景技术
在我国，VOCs(volatile organic compounds)挥发性有机物，是指常温下饱和蒸汽压大于133.32Pa、常压下沸点在50～260℃以下的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。其危害是可以使人慢性中毒、损害肝脏和神经系统等各种慢性疾病，经研究发现，VOCs在空气中的颗粒物作用下经紫外线照射会产生PM2.5和臭氧，而PM2.5由于粒径小、面积大、活性强、易附带有毒有害物质，会造成肺癌等相关疾病。低空下的臭氧可以引起呼吸道炎症、损伤支气管等疾病。随着人们对VOCs危害认识的加强和《大气污染防治行动计划》、《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》等一系列环保法律法规的出台，VOCs治理已经成为了目前的主攻方向之一。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种寒冷地区VOCs处理工艺，旨在解决现有的VOCs处理工艺无法对寒冷地区的VOCs进行有效处理，且在处理过程中的成本投入和安全风险系数较高的问题。
本发明提出了一种寒冷地区VOCs处理工艺，生物处理阶段：将废气通入生物处理单元中进行加热洗涤，以除去所述废气中的颗粒物、油气及酸性气体，并将洗涤之后的所述废气中的污染物溶解在水中，利用微生物将所述污染物中的有机污染物捕获、吸收，并通过所述微生物自身的代谢过程将所述有机污染物分解、转化为无害的化合物；
深度处理阶段：将通过所述生物处理阶段处理后的所述废气在深度处理单元中依次通过吸附过滤、脱附解析和冷却干燥的深度处理，以除去所述生物处理阶段中无法去除的所述废气中水溶性差的VOCs有机气体；
排放阶段；将经过所述深度处理单元处理之后的达标气体通过排放烟囱进行排放。
进一步地，上述寒冷地区VOCs处理工艺中，还包括：再生尾气处理阶段，通过设置在所述生物处理单元与所述深度处理单元之间的再生尾气处理单元对所述深度处理阶段中经高温脱附气将吸附剂上吸附的有机物气化产生的混合气体进行冷却，以使所述混合气体冷却为液态，并对冷凝过程中产生的不凝气进行吸附处理。
进一步地，上述寒冷地区VOCs处理工艺中，所述生物处理单元包括：预洗涤段和高效生物段；其中，
所述预洗涤段用于对所述废气进行加热洗涤，以除去所述废气中的颗粒物、油气及酸性气体；
所述高效生物段用于将所述废气中的污染物溶解在水中，利用微生物将所述污染物中的有机污染物捕获、吸收，并通过所述微生物自身的代谢过程将所述有机污染物分解、转化为无害的化合物。
进一步地，上述寒冷地区VOCs处理工艺中，所述预洗涤段包括：第一循环水箱、与所述第一循环水箱相连的雾化喷嘴、填充在所述预洗涤段中的无机填料，以及用于对气体进行加热的气体升温装置。
进一步地，上述寒冷地区VOCs处理工艺中，所述高效生物段包括：第二循环水箱、与所述第二循环水箱相连的第二雾化喷嘴、填充在所述高效生物段中的生物填料，以及设置在所述生物处理单元出口处的除雾装置。
进一步地，上述寒冷地区VOCs处理工艺中，所述深度处理单元包括：气缸、若干与所述气缸相连的吸附器、干燥风机、与所述干燥风机相连的换热器以及填充在所述吸附器内部的吸附剂。
进一步地，上述寒冷地区VOCs处理工艺中，在所述深度处理阶段，当所述有机废气进入所述吸附器中时，在范德华力的作用下，所述有机废气被吸附到所述吸附剂的微孔之中直至其饱和，以完成所述吸附过滤处理。
进一步地，上述寒冷地区VOCs处理工艺中，在所述深度处理阶段，当所述吸附过滤完成之后，通过预设温度下的惰性气体或饱和蒸汽对所述吸附剂进行反向吹扫，将吸附在所述吸附剂上的有机物吹扫出所述深度理单元，以完成所述脱附解析处理。
进一步地，上述寒冷地区VOCs处理工艺中，在所述深度处理阶段，当所述脱附解析完成之后，通过大风量经过滤后的空气对所述吸附剂进行吹扫，带走所述吸附剂内的水分和温度，以完成所述冷却干燥处理。
进一步地，上述寒冷地区VOCs处理工艺中，所述再生尾气处理单元包括：用于对所述混合气体进行冷却的冷凝器、用于处理冷凝过程中产生的不凝气的不凝气处理装置、以及用于储存所述冷凝器冷凝的液体的凝析液储槽
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明提供的一种寒冷地区VOCs处理工艺，首先通过生物处理单元对废气进行加热洗涤，以除去废气中的颗粒物、油气及酸性气体，将洗涤之后的废气中的污染物溶解在水中，通过微生物将有机污染物捕获、吸收，并利用微生物自身的代谢过程将有机污染物分解、转化为无害的化合物；然后通过深度处理单元对生物处理阶段处理后的废气中依次进行吸附过滤处理、脱附解析处理和冷却干燥处理，以除去生物处理阶段中无法去除的废气中水溶性差的VOCs有机气体；最后将经过深度处理单元处理之后的达标气体通过排放烟囱进行排放，有效地解决了现有的VOCs处理工艺无法对寒冷地区的VOCs进行有效处理，且在处理过程中的成本投入和安全风险系数较高的问题。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的寒冷地区VOCs处理工艺的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参阅图1所示，为本发明实施例的寒冷地区VOCs处理工艺，其包括如下步骤：生物处理阶段、深度处理阶段以及排放阶段三个阶段。在使用的过程中，首先通过生物处理单元对废气进行加热洗涤，以除去废气中的颗粒物、油气及酸性气体，将洗涤之后的废气中的污染物溶解在水中，通过微生物将有机污染物捕获、吸收，并利用微生物自身的代谢过程将有机污染物分解、转化为无害的化合物；然后通过深度处理单元对生物处理阶段处理后的废气中依次进行吸附过滤处理、脱附解析处理和冷却干燥处理，以除去生物处理阶段中无法去除的废气中水溶性差的VOCs有机气体；最后将经过深度处理单元处理之后的达标气体通过排放烟囱进行排放，有效地解决了现有的VOCs处理工艺无法对寒冷地区的VOCs进行有效处理，且在处理过程中的成本投入和安全风险系数较高的问题。
具体而言，所述生物处理阶段通过利用生物处理单元对废气依次进行预洗涤处理和高效生物处理；其中，在所述预洗涤过程中，通过喷淋洗涤降低废气中的颗粒物、油气及酸性气体等，同时当气体温度较低时通过温度传感器自动对气体进行加热。废气通过后置引风机的动力进入生物处理单元，引风机后置保证整个废气处理系统处于微负压，气体不外溢。废气从预洗涤段下方进入并经过内部组合填料向上，而洗涤液则从位于预洗涤段的上方的无堵塞大通量雾化喷嘴向下喷洒形成气液逆向流，使气液充分接触。本实施例中，预洗涤段主要包括：第一循环水箱、与所述第一循环水箱相连的雾化喷嘴、填充在所述预洗涤段中的无机填料，以及用于对气体进行加热的气体升温装置；其中，雾化喷嘴采用了无堵塞大通量雾化喷嘴，气体升温装置为气体自动加热装置。可以理解的是，本实施例中的预洗涤段具备了除尘、除油、除酸性气体和升温的多重功能，克服了因北方地区冬季寒冷导致气体温度较低而影响设备处理效果的因素。在所述高效生物处理过程中，使经预洗涤段处理后的废气从高效生物模块下方进入，并经过内部固体载体向上，利用高效生物段上方设置的无堵塞大通量雾化喷嘴向下喷洒形成气液逆向流，废气中的污染物首先同水接触并溶解(或混合)于水中，即由气膜扩散进入液膜；溶解(或混合)于液膜中的有机污染物在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜内，进而被其中的微生物捕获并吸收；进入微生物体内的污染物在其自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解，最终转化为无害的化合物。本实施例中，高效生物段主要包括：第二循环水箱、与所述第二循环水箱相连的第二雾化喷嘴、填充在所述高效生物段中的生物填料，以及设置在所述生物处理单元出口处的除雾装置；其中，第二雾化喷嘴可根据水的PH值实现自动排水和补水的功能，除雾装置能够防止喷淋液态水进入尾气，减少循环水的流失的同时提升了后续处理工段的处理效果；同时生物填料采用专利号为：ZL201220727916.3的复合型生物填料，该填料由有机和无机填料结合而成，能够为微生物提供营养源的同时，防止了填料的板结堵塞等问题。
具体而言，所述深度处理阶段主要针对生物处理单元无法去除的水溶性差的VOCs等有机气体进行处理。该阶段主要分吸附过滤、脱附解析和冷却干燥三个步骤。首先，有机废气进入吸附器，在范德华力的作用下，有机废气被吸附到吸附剂的微孔(10～30A)之中直至其饱和，吸附单元有备用设备，当其饱和后备用设备投入使用，饱和设备开始进行脱附解析的步骤。其次，脱附解析是利用一定温度下的惰性气体或者饱和蒸汽对吸附剂进行反向吹扫，将吸附在吸附剂上的有机物吹扫出来并进入再生尾气处理单元。最后，脱附解析后的设备进入干燥阶段，由于脱附完后吸附剂的温度和湿度都较大，不利于进行吸附，因此采用大风量的经过滤后的空气对吸附剂进行吹扫，利用气体带走吸附剂内的水分和温度，达到对吸附剂降温和干燥的目的以便回复其吸附性能。本阶段脱附过程吸附器温度应在100～110℃，温度太高说明装置运行不正常，超过高温设定值(120℃)报警停车；温度太低说明脱附气不足或流量太低，无法对吸附器进行有效脱附，装置报警停车。本实施例中，所述深度处理单元包括：气缸、若干与所述气缸相连的吸附器、干燥风机、与所述干燥风机相连的换热器以及填充在所述吸附器内部的吸附剂。可以理解的是，由于吸附剂每次干燥不可能百分之百干燥，因此脱附次数多后，吸附剂的吸附效率会下降，而换热器的极大地方便了利用热干燥空气对吸附剂进行深层干燥，定期提高吸附剂的吸附效率。
具体而言，所述排放阶段将经过所述深度处理单元处理之后的达标气体通过排放烟囱进行排放。
上述实施例中，还包括：再生尾气处理阶段。所述再生尾气处理阶段主要是通过设置在生物处理单元与深度处理单元之间的再生尾气处理单元对深度处理阶段中经高温脱附气将吸附剂上吸附的有机物气化产生的混合气体进行冷却，以使所述混合气体冷却为液态，并对冷凝过程中产生的不凝气进行吸附处理。本实施例中，该单元主要由冷凝器、气液分离器、不凝气处理装置以及凝析液储槽组成。其中，所述不凝气处理装置可以根据系统的气量大小进行选择性设置，对于气量小的系统设置颗粒活性炭吸附柱，对不凝气进行吸附，饱和后进行颗粒碳的更换；对于气量大的系统设置压缩机，将不凝气压缩成液体储存于压力罐内，定期进行外运燃烧等处理。可以理解的是，本实施例中通过不凝气处理装置的设置使系统真正实现了VOCs的达标处理。
显然可以得出的是，本发明的一种寒冷地区VOCs处理工艺，通过多种处理工艺及设备的有效结合及创新，大大提升了寒冷地区VOCs治理系统的经济性、全面性，安全性和稳定性，其主要特点体现在：
1)本集成工艺主要适合于气量大浓度相对较低的VOCs治理项目，相比TO、RTO等燃烧工艺具有投资低、运行安全等特点；
2)本集成工艺的最大特点是考虑了寒冷地区的气候特点设置了气体升温装置、使用了公司现有专利生物填料、无堵塞大通量雾化喷嘴、生化单元出口除雾装置和不凝气的处置装置等，工艺具有工艺流程简洁，处理效率高、运行成本低、无二次污染等优点。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种寒冷地区VOCs处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：生物处理阶段：将废气通入生物处理单元中进行加热洗涤，以除去所述废气中的颗粒物、油气及酸性气体，并将洗涤之后的所述废气中的污染物溶解在水中，利用微生物将所述污染物中的有机污染物捕获、吸收，并通过所述微生物自身的代谢过程将所述有机污染物分解、转化为无害的化合物；深度处理阶段：将通过所述生物处理阶段处理后的所述废气在深度处理单元中依次通过吸附过滤、脱附解析和冷却干燥的深度处理，以除去所述生物处理阶段中无法去除的所述废气中水溶性差的VOCs有机气体；排放阶段： 将经过所述深度处理单元处理之后的达标气体通过排放烟囱进行排放；
其中，还包括：再生尾气处理阶段，通过设置在所述生物处理单元与所述深度处理单元之间的再生尾气处理单元对所述深度处理阶段中经高温脱附气将吸附剂上吸附的有机物气化产生的混合气体进行冷却，以使所述混合气体冷却为液态，并对冷凝过程中产生的不凝气进行吸附处理；
所述生物处理单元包括：预洗涤段和高效生物段；其中，所述预洗涤段用于对所述废气进行加热洗涤，以除去所述废气中的颗粒物、油气及酸性气体；所述高效生物段用于将所述废气中的污染物溶解在水中，利用微生物将所述污染物中的有机污染物捕获、吸收，并通过所述微生物自身的代谢过程将所述有机污染物分解、转化为无害的化合物；
所述预洗涤段包括：第一循环水箱、与所述第一循环水箱相连的雾化喷嘴、填充在所述预洗涤段中的无机填料，以及用于对气体进行加热的气体升温装置；
所述高效生物段包括：第二循环水箱、与所述第二循环水箱相连的第二雾化喷嘴、填充在所述高效生物段中的生物填料，以及设置在所述生物处理单元出口处的除雾装置；
所述深度处理单元包括：气缸、若干与所述气缸相连的吸附器、干燥风机、与所述干燥风机相连的换热器以及填充在所述吸附器内部的吸附剂；
在所述深度处理阶段，当有机废气进入所述吸附器中时，在范德华力的作用下，所述有机废气被吸附到所述吸附剂的微孔之中直至其饱和，以完成所述吸附过滤处理；
在所述深度处理阶段，当所述吸附过滤完成之后，通过预设温度下的惰性气体或饱和蒸汽对所述吸附剂进行反向吹扫，将吸附在所述吸附剂上的有机物吹扫出所述深度理单元，以完成所述脱附解析处理；
在所述深度处理阶段，当所述脱附解析完成之后，通过大风量经过滤后的空气对所述吸附剂进行吹扫，带走所述吸附剂内的水分和温度，以完成所述冷却干燥处理。
2.根据权利要求1所述的寒冷地区VOCs处理工艺，其特征在于，所述再生尾气处理单元包括：用于对所述混合气体进行冷却的冷凝器、用于处理冷凝过程中产生的不凝气的不凝气处理装置、以及用于储存所述冷凝器冷凝的液体的凝析液储槽。
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