CN109603486A - 一种有机废气吸附电解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种有机废气吸附电解的成套装置，所述装置包括前后依次连接的碳粉浆喷淋吸附和电解设备段、转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段以及碱液喷淋吸收设备段，且上述三个设备段均安装在由下部槽体和上部罩体组成的壳体中，其中所述碳粉浆喷淋吸附和电解设备段包括多组喷淋管、填料层和下部的第一电解槽；所述转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段包括多个蜂窝活性炭吸附转盘；所述碱液喷淋吸收设备段包括多组喷淋管、填料层和下部的收集槽。该装置用以解决现有有机废气收集、治理装置中的不足，将有机废气的吸收、吸附与介质电化学降解、再生有机结合，同时满足全流程运行稳定性、安全性、经济性和治理有效性的需求。
Description
技术领域
本发明涉及工业废气处理技术领域，具体涉及一种有机废气吸附电解装置。
背景技术
石化、涂装、印刷、橡胶等行业产生的有机废气中含有苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、丙酮、甲醛、甲醇等有机化合物，这些有害气体多数易燃、易爆，其大量排放不但对局部区域生态环境造成一定影响，而且对整个地球环境也会产生严重危害，是引起大气光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏的原因之一，目前已成为我们国家重点治理的大气污染源。
现有的有机废气治理装置主要有两类：一类是回收装置，另一类是消除装置。回收装置主要应用炭吸附、变压吸附、冷凝法及膜分离技术，回收装置是通过物理方法，用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等手段来分离有机污染物的。消除装置有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术；消除装置主要是通过化学或生化反应，用热、催化剂和微生物将有机物转变成为CO2和水。两者在有机废气治理方面存在不易连续稳定运行、易产生二次污染、初期投资大、运行成本高、对有机废气浓度和成份变化适应能力不强等问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种有机废气吸附电解的成套装置，用以解决现有有机废气收集、治理装置中的不足，将有机废气的吸收、吸附与介质电化学降解、再生有机结合，同时满足全流程运行稳定性、安全性、经济性和治理有效性的需求。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种有机废气吸附电解装置，所述装置包括前后依次连接的碳粉浆喷淋吸附和电解设备段、转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段以及碱液喷淋吸收设备段，且上述三个设备段均安装在由下部槽体和上部罩体组成的壳体中，其中
所述碳粉浆喷淋吸附和电解设备段包括上部罩体内前后排列的多组第一单元和下部的第一电解槽，每组第一单元包括前后依次排列的第一喷淋管和第一填料层；所述转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段包括上部罩体和下部的第二电解槽内前后排列的多个蜂窝活性炭吸附转盘，这些蜂窝活性炭吸附转盘由驱动轴穿过圆心串联并带动旋转，所述驱动轴至少从一侧壳体伸出；所述碱液喷淋吸收设备段包括上部罩体内前后排列的多组第二单元和下部的收集槽，每组第二单元包括前后依次排列的第二喷淋管和第二填料层。
进一步的，所述碳粉浆喷淋吸附和电解设备段还在最后一组第一单元后设有第一斜管除雾层；所述碱液喷淋吸收设备段还在最后一组第二单元后设有第二斜管除雾层；和/或所述转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段还在最后一个蜂窝活性炭吸附转盘后设有第三斜管除雾层。
所述斜管除雾层在与气流方向垂直的层面上设有多个斜管通孔，使得夹带液体的气相在通过斜管除雾层时，气相夹带的微小液滴在斜管内壁上碰撞、汇合，形成较大液滴，并顺着斜管内壁向下掉落到下部槽内，从而完成除雾作用。
进一步的，每个所述第一单元还在第一喷淋管和第一填料层之间设有第一导流板；每个所述第二单元还在第二喷淋管和第二填料层之间设有第二导流板；以及第一个蜂窝活性炭吸附转盘之前还设有第三导流板。所述导流板用于填充填料层/吸附转盘与罩体之间的空隙，防止有机废气在罩体内短流，从而影响吸附和过滤效果。
进一步的，所述第一电解槽、第二电解槽和收集槽为方形槽，外部依次连接，内部相互独立；所述上部罩体在上述三个设备段处内部贯通，其横截面为半圆形，罩体前端连接进气管，罩体后端连接排放管。
上述第一电解槽、第二电解槽和收集槽内部独立设置，可以根据有机废气吸附电解的不同阶段以及喷淋液和电解液的不同种类分别适配并独立运行，也可根据上述三个设备段内部组件的数量、尺寸等变化而灵活配置，实现模块化管理。上部罩体在上述三个设备段处内部贯通，连同前端的进气管和后端的排放管，形成有机废气的完整气路，上述喷淋管、填料层、导流板、蜂窝活性炭吸附转盘、斜管除雾层的形状与罩体形状相适配，以使有机废气基本上通过上述组件。经过上述三个设备段的完整处理，将符合排放标准的气体进行排放。
进一步的，所述第一电解槽内设有并均布第一三维填充电极床，所述第二电解槽内设有并均布第二三维电极床；所述第二三维电极床的阴极和阳极还均匀分布在所述多个蜂窝活性炭吸附转盘之间。所述第二电解槽内阴阳极间距刚好满足蜂窝活性炭吸附转盘通过，并在电化学作用下实现活性炭再生。电解槽中均布的三维填充电极床能加速有机物的电解过程，提高再生效果。电极床阴阳极采用涂层钛网，表面涂层依据析氯、析氧等工作环境需要定制。
进一步的，所述第一电解槽、第二电解槽和收集槽底部还分别设有第一液体出口、第三液体出口和第二液体出口，用于连接液体循环泵和/或超声波发生器；所述液体循环泵的出口与所述喷淋管和/或电解槽的循环搅拌管的入口对接。所述液体循环泵用于循环每个设备段内的液体工质；所述超声波发生器用于向液体工质中传入超声波，以提高液体工质中有机物的电解过程，加速电解液流过孔隙，提高吸附介质再生效果。
进一步的，所述上部罩体和下部槽体对接处采用密封垫密封；所述导流板相对于之后的填料层或蜂窝活性炭吸附转盘径向凸出5-10cm；且所述导流板与之后的填料层或蜂窝活性炭吸附转盘的间距为1cm。
每段控制废气流向的罩体与下半部槽体对接处采用密封垫密封，减少漏风；每段填料层或转盘迎风面一侧安装背向驱动轴凸出5～10cm的导流板，且导流板距离填料层或转盘间距1cm左右，防止废气沿罩体壁间隙短流、未能有效吸附。
碱液喷淋吸收设备段为去除前几段喷淋和电解过程可能产生的酸性气体，进一步通过碱液喷淋吸收，经斜管除雾层收集随气流吹走的细小水滴并流回底部收集槽。
进一步的，所述驱动轴伸出壳体一侧还连接有传动系统；所述第一电解槽和第二电解槽还连接有电解液监控系统和自动加药系统。所述传动系统用于连接动力装置，用于提供动力带动驱动轴转动，进一步带动蜂窝活性炭吸附转盘在壳体内转动。驱动轴可两端贯穿壳体，在外部电机和传动系统带动下可调转速。所述电解液监控系统和自动加药系统用于实时监控第一电解槽和第二电解槽中电解液的状态，并在电解液不足时向上述电解槽中自动补充电解液。
进一步的，所述蜂窝活性炭吸附转盘的厚度为3-5cm，数量为2-5个。在一个实施方案中，所述蜂窝活性炭吸附转盘的转速为2-10转/天。
3～5cm蜂窝活性炭固定在厚圆饼状转盘支架内，支架可随驱动轴转动使蜂窝活性炭吸附转盘交替进入下部第二电解槽中电解再生，然后返回上部继续吸收有机废气。可根据需要设计2～5组蜂窝活性炭吸附转盘，孔隙朝向气流方向，该部分阻力小、吸附容量大；吸附转盘转速2～10转/天可调，使吸附有机废气后的活性炭在电解液中有足够长的再生时间，确保再生充分；第二电解槽阴阳极板间距刚好允许吸附转盘通过，电解槽配套喷淋液循环泵和超声波发生器等辅助设施，促进液体在蜂窝活性炭孔隙内传质、再生；电解液中导电盐的种类、添加量、pH以及电流强度、超声波强度等参数可根据试验确定优化，集中控制。
进一步的，所述第一喷淋管中的喷淋液包括由粉末活性炭配制成的可喷淋活性炭浆，同时添加氯化钠、硫酸亚铁、双氧水和/或硫酸。上述喷淋液采用孔隙结构发达、比表面积大、吸附性能强的粉末活性炭配制成可喷淋活性炭浆，同时添加氯化钠、硫酸亚铁、双氧水、硫酸等提高废水导电性，产生活性自由基加速活性炭粉吸附有机物分解和炭粉再生；电解槽配套喷淋液循环泵和超声波发生器等辅助设施促进液体在活性炭粉孔隙内传质；活性炭浆、导电盐的种类、添加量、pH以及电流强度、喷淋强度等参数可根据处理废气种类试验确定，集中控制添加。
本发明实施例具有如下优点：
1、该装置采用活性炭浆吸附电解+转轮活性炭吸附电解再生+碱吸收等组合措施实现有机废气经济、稳定、高效治理。
2、各段长度、溶液参数、喷淋强度、电流参数等可依据有机废气的浓度和成份变化调整，具备模块化安装的能力。
3、结构科学，设置合理，对于石化、涂装、印刷、橡胶等行业产生的有机废气可有效去除各种有机化合物。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的有机废气吸附电解装置的结构示意图。
其中附图标记为：
1、进气管；2、罩体；3、第一喷淋管；3’、第二喷淋管；4、第一导流板；4’、第二导流板；4”、第三导流板；5、第一填料层；5’、第二填料层；6、第一斜管除雾层；6’、第二斜管除雾层；7、蜂窝活性炭吸附转盘；8、排放管；9、驱动轴；10、第一三维填充电极床；10”、第二三维电极床；11、第一液体出口；11’、第二液体出口；11”、第三液体出口；12、槽体。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
如图1所示，显示了为本发明一个实施例提供的有机废气吸附电解装置的结构示意图。
该装置包括碳粉浆喷淋吸附和电解设备段(3、4、5、6)；转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段(4”、7)；碱液喷淋吸收设备段(3’、4’、5’、6’)；驱动轴9；控制废气流向的罩体2、槽体12、进气管1、排放管8、电解液监控系统(未示出)、自动加药系统(未示出)等。有机废气从进气管1进入吸附电解装置，经过碳粉浆喷淋吸附和电解设备段时与喷淋管3喷嘴喷出的细小液滴状吸附介质在半圆形填料层5中发生混合吸附，有机废气从气相转移至液相实现第一次吸收；随废气夹带到填料层5后的液滴遇到第一斜管除雾层6时碰撞在表面凝聚成大液滴并流回该段槽体12(第一电解槽)；在第一电解槽中第一三维填充电极床10为三维电极组成，阴阳极板采用钛网涂层电极，中间填充有利于提高电解效率的填料，有利于活性自由基的产生，提高炭粉吸附的有机物降解和吸附能力再生；另外，第一电解槽通过第一液体出口11连接配套喷淋液循环泵(未示出)和超声波发生器等辅助设施(未示出)保证喷淋液流量和电解槽内的液体循环流量，加速自由基、有机物等在固液相之间的传质过程，提高电解效率。
经炭浆喷淋吸附后的有机废气进入转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段，3～5cm厚蜂窝活性炭固定在圆饼状支架内构成蜂窝活性炭吸附转盘7，有机废气经过时被蜂窝活性炭吸附转盘7内装填的蜂窝活性炭吸附，吸附了有机废气的转盘7在驱动轴9的作用下缓慢转入下部槽体12(第二电解槽)中，第二电解槽的第二三维电极床10”中钛网涂层的阴阳极板刚好位于转盘7两侧，在超声配合下电解过程中产生的活性自由基快速通过活性炭内的空洞和表面吸附通道，实现有机物的降解和活性炭再生，再生后的蜂窝活性炭在驱动轴9的作用下缓慢转动返回上部罩体2内吸收有机废气，根据需要设计2～5组蜂窝活性炭吸附转盘7，孔隙朝向气流方向，该部分阻力小、吸附容量大；吸附转盘7转速2～10转/天可调，使吸附有机废气后的活性炭在电解液中有足够的再生时间，确保再生充分；该段下半部分第二三维电极床10”阴阳极板间距刚好允许转盘7通过，第二电解槽通过第三液体出口11”连接配套电解液循环泵和超声波发生器等辅助设施，促进液体在蜂窝活性炭孔隙内传质、再生；电解液中导电盐的种类、添加量、pH值、以及电流强度、超声波强度等参数可根据试验确定优化，集中控制。
最后废气经碱液喷淋吸收设备段通过第二喷淋管3’和第二填料层5’使碱性吸收液与废气充分接触流回槽体12(收集槽)，实现前两段产生酸雾和部分可溶性有机废气的吸收，最终实现有机废气的达标排放，配合第二斜管除雾层6’减少药液流失。
设备各段长度、溶液参数、喷淋强度、电流参数等可依据有机废气的浓度和成份变化调整，具备模块化安装的能力。驱动蜂窝活性炭吸附转盘7的驱动轴9两端贯穿壳体，在外部电机和传动系统带动下可调转速。每段控制废气流向的罩体2与下半部槽体12对接处采用密封垫密封，减少漏风；每段填料层5或转盘7迎风面一侧安装背向驱动轴7相对于其后的填料层5或转盘7凸出5～10cm的导流板4、4’、4”，且与其后的填料层5或转盘7距离1cm左右，防止废气沿罩壁间隙短流、未能有效吸附。
本发明采用的活性炭浆喷淋吸附介质不限活性炭粉成分，粒径大小满足喷淋、吸附需求的活性氧化铝粉、沸石粉等无机吸附介质也可以使用；其他常用适用于液液交换的吸收塔也适用于本发明。活性炭浆喷淋吸附溶液中添加的药剂不限于氯化钠、硫酸亚铁、双氧水、硫酸等，根据试验确定可以提高氧化再生效率的成分均可考虑。转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段的电解液中添加的药剂不限于氯化钠、硫酸亚铁、双氧水、硫酸等；吸附介质也不限于蜂窝活性炭，其它低风阻、理化性质稳定的多孔吸附介质也可用于转盘填料。同时，本发明为提高电解槽效能采用强化措施不限于超声强化，也可使用或增加微波等强化。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种有机废气吸附电解装置，其特征在于，所述装置包括前后依次连接的碳粉浆喷淋吸附和电解设备段、转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段以及碱液喷淋吸收设备段，且上述三个设备段均安装在由下部槽体和上部罩体组成的壳体中，其中
所述碳粉浆喷淋吸附和电解设备段包括上部罩体内前后排列的多组第一单元和下部的第一电解槽，每组第一单元包括前后依次排列的第一喷淋管和第一填料层；所述转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段包括上部罩体和下部的第二电解槽内前后排列的多个蜂窝活性炭吸附转盘，这些蜂窝活性炭吸附转盘由驱动轴穿过圆心串联并带动旋转，所述驱动轴至少从一侧壳体伸出；所述碱液喷淋吸收设备段包括上部罩体内前后排列的多组第二单元和下部的收集槽，每组第二单元包括前后依次排列的第二喷淋管和第二填料层。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述碳粉浆喷淋吸附和电解设备段还在最后一组第一单元后设有第一斜管除雾层；所述碱液喷淋吸收设备段还在最后一组第二单元后设有第二斜管除雾层；和/或所述转轮蜂窝活性炭吸附和电解设备段还在最后一个蜂窝活性炭吸附转盘后设有第三斜管除雾层。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，每个所述第一单元还在第一喷淋管和第一填料层之间设有第一导流板；每个所述第二单元还在第二喷淋管和第二填料层之间设有第二导流板；以及第一个蜂窝活性炭吸附转盘之前还设有第三导流板。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述上部罩体和下部槽体对接处采用密封垫密封；所述导流板相对于之后的填料层或蜂窝活性炭吸附转盘径向凸出5-10cm；且所述导流板与之后的填料层或蜂窝活性炭吸附转盘的间距为1cm。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一电解槽、第二电解槽和收集槽为方形槽，外部依次连接，内部相互独立；所述上部罩体在上述三个设备段处内部贯通，其横截面为半圆形，罩体前端连接进气管，罩体后端连接排放管。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一电解槽内设有并均布第一三维填充电极床，所述第二电解槽内设有并均布第二三维电极床；所述第二三维电极床的阴极和阳极还均匀分布在所述多个蜂窝活性炭吸附转盘之间。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一电解槽、第二电解槽和收集槽底部还分别设有第一液体出口、第三液体出口和第二液体出口，用于连接液体循环泵和/或超声波发生器；所述液体循环泵的出口与所述喷淋管和/或电解槽内循环搅拌管的入口对接。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动轴伸出壳体一侧还连接有传动系统；所述第一电解槽和第二电解槽还连接有电解液监控系统和自动加药系统。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述蜂窝活性炭吸附转盘的厚度为3-5cm，数量为2-5个，转速为2-10转/天。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一喷淋管中的喷淋液包括由粉末活性炭配制成的可喷淋活性炭浆，同时添加氯化钠、硫酸亚铁、双氧水和/或硫酸。
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