CN109758889A - 一种白酒行业车间VOCs废气处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种白酒行业车间VOCs废气处理方法，属于环境保护技术领域。本发明针对白酒车间产生的有机废气进行设计，经过点对点集中收集、化学清洗、UV光催化氧化后经高空排放，车间内有机废气经过处理后，废气中VOCs总去除率可达到90％以上，其中，非甲烷总烃的排放浓度小于60mg/m3。化学清洗和光催化氧化技术的组合，大大简化了有机废气处理工艺，实现白酒车间内有机蒸气的高效清除，实现了VOCs达标排放的要求，且能耗低，操作简单，安全环保。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种白酒行业车间VOCs废气处理方法。
背景技术
VOCs是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。普通意义上的VOCs就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。本发明所涉及的VOCs有机废气为蒸锅蒸馏尾气，主要成分为蒸汽、醛、醇、酸、脂等挥发性有机物。
VOC有机废气的常用处理方法包括：热破坏法、膜分离法、变压吸附分离与净化技术、吸附法和热氧化法等。
其中热破坏法常用设备有催化燃烧、高/低温等离子燃烧等，此类设备适于高中浓度的可燃性挥发有机废气，但投资高、能耗高，催化燃烧及等离子燃烧存在安全风险大等问题。
膜分离技术的基础就是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜，该膜对有机废气较空气更易于渗透10－100倍，从而实现有机物的分离。适于高浓度、高价值的有机物回收，其设备费用较高。
变压吸附技术：吸附剂在一定压力下吸附有机物，当吸附剂吸附饱和后，通过压力变换来“释放”脱附的有机物。其特点是无污染物，回收效率高，可以回收反应性有机物。但是该技术操作费用较高，吸附需要加压，脱附需要减压，环保中应用较少。
吸附法主要有活性炭吸附箱、分子筛等，但易造成危废，且吸附剂更换频繁，维护费用高。
热氧化法常用设备有焚烧炉、地面火炬等。通过燃烧来消除有机物的，其操作温度高达700℃－1000℃，这样不可避免地具有高的燃料费用。
以上方法，均不同程度的存在投资高、能耗高、运行维护费用高、去除效率低等特点。
发明内容
本发明针对白酒车间产生的蒸馏VOCs废气，提供一种高效、安全、操作简便、能耗及成本低的废气处理方法，实现VOCs达标排放的要求。本发明所采用的技术方案是：
一种白酒行业车间VOCs废气处理方法，包括以下步骤：
(1)打开对应蒸锅上方集气罩顶部电动风阀，进行点对点针对性收集，将来自蒸锅的蒸馏有机废气经末端风机抽吸，通过集气罩及输送管道送入化学清洗塔；在抽吸的同时，通过轴流风机补充新风，破除密闭车间的负压状态；开启风机后，由于不断吸风，造成回收车间内负压，不利于后续废气收集，本发明通过增加新风补充系统，合理补充新鲜空气破除回收车间负压状态，根据末端风机风量选取补充新风量(补充新风量为末端风机风量的2/3为最佳)，使车间微负压同时不断补充新鲜空气，同时合理布置新风进风口，以多点对称布置为原则，使车间内新风流向有利于废气吸收；
(2)化学清洗塔中加入化学清洗剂，并与化学清洗塔底部喷淋循环水充分混合，有机废气进入化学清洗塔后，使用喷淋螺旋喷嘴，通过两层高密度喷淋，与废气进行充分的逆向接触吸收，有机废气经化学清洗塔处理后，水汽、酸性气体、颗粒物被充分吸收、净化；
(3)经过步骤(2)化学清洗塔处理后的气体进入UV光催化氧化反应器，UV光催化氧化反应器对有机废气进行协同分解氧化反应，使大分子有机气体降解转化成小分子化合物、水和二氧化碳；
(4)废气经化学清洗塔、UV光催化氧化反应器处理后，挥发性有机物含量降低至符合GB 16297-2017《大气污染物综合排放标准》相关要求，通过风机，经排气筒高空排放。
步骤(1)集气罩边缘进风风速控制为2m/s；采用上部集气罩通风方式，废气流量取决于控制断面的流速。根据经验公式：
经验公式：Q＝k·L·H·Vx
式中L—罩口敞开面的周长，即集气罩周长，m；
H—罩口至污染源的距离，m(本发明控制在8m内)；
Vx—敞开断面处流速，即集气罩边缘进风风速，2m/s；
k—考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，常取1.4。
集气罩尺寸根据蒸锅尺寸来确定，按照蒸锅圆周长：集气罩圆周长＝1:1.2-1.5进行选择。
步骤(1)集气罩与蒸锅垂直距离控制在8m以内；如高度超过控制范围，可以加PVC垂帘调整，最终目的是使有机废气得到充分收集。
步骤(2)所述化学清洗剂为碱液，碱液与喷淋循环水混合后的pH控制在10-12；当pH低于10时，进行碱液补充，同时重新补加喷淋水。具体操作步骤为：停止喷淋循环泵运行，将化学清洗塔底部反应物排净，注入清水至合适液位高度(一般取600mm-800mm液位)。重新配置化学清洗剂，开启加药阀门，根据设计浓度剂量要求将碱液加入化学清洗塔(碱液与喷淋循环水混合后的pH控制在10-12)，使之与化学清洗塔底部循环水充分混合。
步骤(2)喷淋喷嘴设置于化学清洗塔1/2处和距离塔顶出口处20-30cm处。
步骤(2)化学清洗塔塔体直径＜1.5m，喷淋喷嘴为实心螺旋喷嘴，喷淋角度90°。
步骤(2)化学清洗塔塔体直径≥1.5m，喷淋喷嘴为实心螺旋喷嘴，喷淋角度120°。
步骤(2)喷淋喷嘴尺寸为1/4英寸或3/8英寸；喷淋喷嘴为实心螺旋喷嘴，溶液循环量按气液比10L/m3，。
步骤(2)喷淋喷嘴设置于化学清洗塔1/2处和距离塔顶出口处20-30cm处。
步骤(3)所述UV光催化氧化反应器包括布风板、过滤网、蜂窝铝催化剂极板、UV光氧灯管、灯管支架。反应器由布风组件、蜂窝铝催化剂极板、UV光氧灯管组成，蜂窝铝催化剂极板上包含催化剂，催化剂为TiO2。
UV光催化氧化反应器灯管数量需根据废气风量确定，一根紫外灯管配套处理250Nm3废气，详见附图3。利用高能UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。
UV+O2→O-+O*(活性氧)，O*+O2→O3(臭氧)
臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对有机气体及其它刺激性异味有较好的清除效果。高能紫外线光束及臭氧对有机(异味)气体进行协同分解氧化反应，使大分子有机气体降解转化成小分子化合物、水和二氧化碳，经上述反应器充分转化分解后，废气中有害物质及异味被大部分去除。
有益效果：本发明是针对白酒行业车间内有机废气而开发的，通过点对点收集、电动阀控制、补新风系统等解决了封闭空间废气回收问题；特别配置的化学清洗剂使得高效化学清洗塔处理效率高、安全、操作简便，实现了VOCs达标排放的要求。化学清洗和光催化氧化技术的组合，大大简化了有机废气处理工艺，实现白酒车间内有机蒸气的高效清除，降低能耗，安全环保。
附图说明
图1为本发明白酒行业车间VOCs废气处理设备布置图；
图2为本发明白酒行业车间VOCs废气的工作示意图；
图3为本发明UV光催化氧化反应器结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
一种白酒行业车间VOCs废气处理方法，包括以下步骤：
(1)本发明集气罩顶端安装有电动风阀，打开对应蒸锅上方集气罩顶部电动风阀，进行点对点针对性收集，将来自蒸锅的蒸馏有机废气经末端风机抽吸，通过集气罩及输送管道送入化学清洗塔；在抽吸的同时，通过轴流风机补充新风，破除密闭车间的负压状态；
开启风机后，由于不断吸风，造成回收车间内负压，不利于后续废气收集，根据末端风机风量选取补充新风量(补充新风量为末端风机风量的2/3为最佳)，使车间微负压同时不断补充新鲜空气；新风补充系统设置于车间中下部，利用轴流风机向密闭车间鼓风，形成上部集气罩吸风，下部轴流风机补充新风的格局，且抽风量大于补风量，使车间内部形成上升气流的常态，上升气流置换新风的同时又能利于废气收集；请参阅图1-2。
(2)化学清洗塔中加入化学清洗剂，并与化学清洗塔底部喷淋循环水充分混合，有机废气进入化学清洗塔后，使用喷淋螺旋喷嘴，通过两层高密度喷淋，与废气进行充分的逆向接触吸收，有机废气经化学清洗塔处理后，水汽、酸性气体、颗粒物被充分吸收、净化；化学清洗塔内反应产物排入厂内污水处理站处理；
(3)经过步骤(2)化学清洗塔处理后的气体进入UV光催化氧化反应器，UV光催化氧化反应器对有机废气进行协同分解氧化反应，使大分子有机气体降解转化成小分子化合物、水和二氧化碳；
(4)废气经化学清洗塔、UV光催化氧化反应器处理后，挥发性有机物含量降低至符合GB 16297-2017《大气污染物综合排放标准》相关要求，通过风机，经排气筒高空排放。
步骤(1)集气罩边缘进风风速控制为2m/s；本发明装置集气罩顶端安装电动风阀，利于点对点收集，且通过风阀开启程度来控制罩口风速，以便达到废气收集、节能最佳效果。采用上部集气罩通风方式，废气流量取决于控制断面的流速。根据经验公式：
经验公式：Q＝k·L·H·Vx
式中L—罩口敞开面的周长，即集气罩周长，m；
H—罩口至污染源的距离，m(本发明控制在8m内)；
Vx—敞开断面处流速，即集气罩边缘进风风速，2m/s；
k—考虑沿高度速度分布不均匀的安全系数，常取1.4。
集气罩尺寸根据蒸锅尺寸来确定，按照蒸锅圆周长：集气罩圆周长＝1:1.2-1.5进行选择。
步骤(1)集气罩与蒸锅垂直距离控制在8m以内；如高度超过控制范围，可以加PVC垂帘调整，最终目的是使有机废气得到充分收集。
步骤(2)所述化学清洗剂为碱液，碱液与喷淋循环水混合后的pH控制在10-12；当pH低于10时，进行碱液补充，同时重新补加喷淋水。具体操作步骤为：停止喷淋循环泵运行，将化学清洗塔底部反应物排净，注入清水至合适液位高度(一般取600mm-800mm液位)。重新配置化学清洗剂，开启加药阀门，根据设计浓度剂量要求将碱液加入化学清洗塔(碱液与喷淋循环水混合后的pH控制在10-12)，使之与化学清洗塔底部循环水充分混合。
步骤(2)喷淋喷嘴设置于化学清洗塔1/2处和距离塔顶出口处20-30cm处。
步骤(2)化学清洗塔塔体直径＜1.5m，喷淋喷嘴为实心螺旋喷嘴，喷淋角度90°。
步骤(2)化学清洗塔塔体直径≥1.5m，喷淋喷嘴为实心螺旋喷嘴，喷淋角度120°。
步骤(2)喷淋喷嘴尺寸为1/4英寸或3/8英寸；喷淋喷嘴为实心螺旋喷嘴，溶液循环量按气液比10L/m3。
步骤(2)喷淋喷嘴设置于化学清洗塔1/2处和距离塔顶出口处20-30cm处。
步骤(3)所述UV光催化氧化反应器包括布风板、过滤网、蜂窝铝催化剂极板、UV光氧灯管、灯管支架。反应器由布风组件、蜂窝铝催化剂极板、UV光氧灯管组成，蜂窝铝催化剂极板上包含催化剂，催化剂为TiO2。
UV光催化氧化反应器具体尺寸数量需根据废气风量及废气浓度确定，详见附图3。利用高能UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。
UV+O2→O-+O*(活性氧)，O*+O2→O3(臭氧)
臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对有机气体及其它刺激性异味有较好的清除效果。高能紫外线光束及臭氧对有机(异味)气体进行协同分解氧化反应，使大分子有机气体降解转化成小分子化合物、水和二氧化碳，经上述反应器充分转化分解后，废气中有害物质及异味被大部分去除。
废气经化学清洗塔、UV光催化氧化反应器处理后，挥发性有机物含量降低至符合GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》相关要求，通过风机，经排气筒高空排放。
本发明系统未开启前，进行车间内气体采样。白酒车间VOCs主要以无组织排放为主，于满负荷生产条件下采集车间内部的大气样品，样品收集于预先抽真空的3.2L内表面硅烷化专用不锈钢采样罐内，采样时间为1h，使用采样机匀速采样。
开启处理系统，待系统稳定运行后，采集排气筒气体样品。
VOCs样品分析参照美国EPA推荐的TO-15分析方法。利用预浓缩仪(Entech7100)-气相色谱质谱仪(Agilent 7890A-5975C)分析系统。对VOCs化合物进行定性定量分析。
本实施例车间内有机废气经过处理后，废气中VOCs总去除率可达到90％以上，其中，非甲烷总烃的排放浓度小于60mg/m3。
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将来自蒸锅的蒸馏有机废气经末端风机抽吸，通过集气罩及输送管道送入化学清洗塔；在抽吸的同时，通过轴流风机补充新风，破除密闭车间的负压状态；
(2)化学清洗塔中加入化学清洗剂，并与化学清洗塔底部喷淋循环水充分混合，有机废气进入化学清洗塔后，使用喷淋螺旋喷嘴，通过两层高密度喷淋，与废气进行充分的逆向接触吸收，有机废气经化学清洗塔处理后，水汽、酸性气体、颗粒物被充分吸收、净化；
(3)经过步骤(2)化学清洗塔处理后的气体进入UV光催化氧化反应器，UV光催化氧化反应器对有机废气进行协同分解氧化反应，使大分子有机气体降解转化成小分子化合物、水和二氧化碳；
(4)经过步骤(2)化学清洗塔和步骤(3)UV光催化氧化反应器处理后的气体，挥发性有机物含量降低，符合排放要求后，通过风机，经排气筒高空排放。
2.根据权利要求1所述白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，步骤(1)集气罩边缘进风风速控制为2m/s。
3.根据权利要求1所述白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，步骤(1)集气罩与蒸锅垂直距离控制在8m以内。
4.根据权利要求1所述白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，步骤(2)所述化学清洗剂为碱液，碱液与喷淋循环水混合后的pH控制在10-12；当pH低于10时，进行碱液补充，同时补加喷淋循环水。
5.根据权利要求1所述白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，步骤(2)喷淋喷嘴设置于化学清洗塔1/2处和距离塔顶出口处20-30cm处。
6.根据权利要求1所述白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，步骤(2)喷淋喷嘴尺寸为1/4英寸或3/8英寸。
7.根据权利要求1所述白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，步骤(2)化学清洗塔塔体直径＜1.5m，喷淋喷嘴为实心螺旋喷嘴，喷淋角度90°。
8.根据权利要求1所述白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，步骤(2)化学清洗塔塔体直径≥1.5m，喷淋喷嘴为实心螺旋喷嘴，喷淋角度120°。
9.根据权利要求1所述白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，步骤(3)所述UV光催化氧化反应器包括布风板、过滤网、蜂窝铝催化剂极板、UV光氧灯管、灯管支架。
10.根据权利要求8所述白酒行业车间VOCs废气处理方法，其特征在于，蜂窝铝催化剂极板上包含催化剂，催化剂为TiO2。
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