CN109894001A - 立式多层组合uv光解氧化循环有机废气处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，属于环保技术领域。采用模块化立式多层组合一体化结构，及时消除废气处理过程产生的水；针对UV‑C和UV‑D对有害成分光解作用机理和臭氧产生机理的不同特性，进行合理优化布局和配置，并进行废气循环处理。智能测控装置在保证废气处理速度的前提下，尽量减少UV灯管组的运行数量；采用高温加热彻底消除残余臭氧。有效提高系统的处理速度、效率和效果，极大降低维护工作量和运行成本，延长整个系统的使用寿命。同时，还具有结构简单、成本较低、生产安装方便、占地面积小、运行可靠、维修维护方便等优点。可广泛应用于有机废气净化处理的场合，有效提高环保效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机废气处理系统，特别是一种采用立式多层组合一体化结构、多循环处理方式、采用双波段UV、利用纳米催化对废气进行智能化自动控制的光解氧化有机废气处理系统。属于环保技术领域。
背景技术
目前在进行废气处理，尤其是有机废气处理中，UV光解氧化技术属于比较成熟和常用的技术。但是，也存在诸多的问题没有得到有效解决，如长时间运行后有机物容易糊住UV灯管组导致效能下降或失效、采用活性炭过滤寿命很短很快容易失效、UV灯管组产生的臭氧没有充分反应就直接排出造成二次污染、采用单线流程导致废气处理不彻底、难以控制废气的处理效率和效果等。从而使得采用UV光解氧化技术的废气处理系统普遍存在效率低、效果差、维护工作量大、运行成本高、使用寿命短等缺陷。
现有技术有采用循环流程进行处理的，例如中国专利“一种光氧催化废气处理装置（申请号：201611023003.2）”、中国专利“一种臭氧光解脱附活性炭废气净化装置（申请号：201710871765.3）”等，但是均未考虑循环风量和进气风量的自动控制和平衡问题，对臭氧含量变化和最后消除也未做考虑，因此难以达到理想的废气处理效果。
现有的采用双波段UV灯管进行光解氧化技术中，没有根据UV-C和UV-D对有害成分光解作用机理和臭氧产生机理的不同特性，进行合理优化布局，充分考虑废气处理量及其成分的变化，以及对臭氧产生和消耗进行平衡规划，并实现相应的智能自动控制，也未对延长UV灯管的寿命采取有效的控制措施。
现有的UV光解氧化废气处理装置一般为卧式结构，沿水平方向顺序安装，占地面积较大；或者为单层立式结构，废气的处理行程较短，影响处理效果。此外，在对有机废气进行光解和氧化过程中，会产生一定量的水，以凝结态和水汽的形式存在，不及时处理排出，会影响后续的吸附、光解和氧化效率及效果，以及造成UV灯管的糊管乃至影响寿命等问题。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，解决有机废气糊管、活性炭失效、消除臭氧残留、智能自动控制废气的处理效率和效果等一系列问题；采用模块化设计，构成立式多层组合一体化结构，并可及时消除废气处理过程产生的水，有效提高系统的处理速度、效率和效果，极大降低维护工作量和运行成本，延长UV灯管及整个系统的使用寿命。同时，还具有结构简单、成本较低、生产安装方便、占地面积小、运行可靠、维修维护方便等优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，包括预处理室（1）、混合氧化室（2）、光解氧化室（3）、催化光解氧化室（4）、循环光解氧化室（5）、垂直连接通道（6）、循环通道（7）、过滤网（8）、活性炭过滤器（9）、UV-D灯管组（10）、UV-C灯管组（11）、排气风机（12）、循环风机（13）、配电室（14）、柜体（15）。
光解氧化室（3）为多个，预处理室（1）、混合氧化室（2）、多个光解氧化室（3）、催化光解氧化室（4）依次首尾相连通。
预处理室（1）、混合氧化室（2）、多个光解氧化室（3）、催化光解氧化室（4）、循环光解氧化室（5）采用上下多层结构安装，相邻上下两层之间在两侧分别通过垂直连接通道（6）连通。
循环光解氧化室（5）的进气侧通过垂直连接通道（6）与最后一个光解氧化室（3）的出气侧连通，循环光解氧化室（5）的出气侧通过循环通道（7）与混合氧化室（2）的进气侧连通。
预处理室（1）内部安装有过滤网（8），与混合氧化室（2）连通的第一个光解氧化室（3）入口侧安装有活性炭过滤器（9）。
多组光解氧化室（3）内部安装UV-D灯管组（10）和UV-C灯管组（11），催化光解氧化室（4）内部安装UV-C灯管组（11），循环光解氧化室（5）内部安装UV-D灯管组（10）。
排气风机（12）位于催化光解氧化室（4）出口侧，维持整个系统风道内部为负压状态。
循环风机（13）位于循环光解氧化室（5）和混合氧化室（2）之间，将循环光解氧化室（5）中的气体送入混合氧化室（2）内。
预处理室（1）、混合氧化室（2）、光解氧化室（3）、催化光解氧化室（4）、循环光解氧化室（5）采用相同外形尺寸和接口的模块化结构，与垂直连接通道（6）、循环通道（7）和配电室（14）封装在柜体（15）中，构成立式多层组合一体化结构，配电室（14）为系统各组件供电。
进一步地，所述的过滤网（8）、活性炭过滤器（9）、UV-D灯管组（10）、UV-C灯管组（11）均为抽屉式结构。
进一步地，所述的上下多层结构中，最下层为预处理室（1）和混合氧化室（2）。
进一步地，包括排污管道（16），预处理室（1）的底部与排污管道（16）相通；每个垂直连接通道（6）的入口位置均安装有过滤网（8），且底部与排污管道（16）相通。
进一步地，包括折流板（17），多个交错安装在混合氧化室（2）内部。
进一步地，包括纳米TiO2网（18），安装在催化光解氧化室（4）内部，与UV-C灯管组（11）配合使用。
进一步地，包括高温加热室（19），经排气风机（12）与催化光解氧化室（4）连通，废气经高温加热室（19）高温处理后排放。
进一步地，包括气体成分传感器（20）、压力传感器（21）和智能测控装置（22）；
气体成分传感器（20）安装在催化光解氧化室（4）的出口位置，实时采集废气中的有害成分含量和臭氧含量，送给智能测控装置（22）进行实时监测分析。
在智能测控装置（22）中设定臭氧含量合理阈值，当臭氧含量偏高时，逐渐关闭减少多个光解氧化室（3）中的UV-D灯管组（10）的运行数量，反之，逐渐开通增加多个光解氧化室（3）中的UV-D灯管组（10）的运行数量。
在智能测控装置（22）中设定有害成分含量合理阈值，当有害成分含量偏低时，逐渐关闭减少多个光解氧化室（3）中的UV-C灯管组（11）的运行数量、提高排气风机（12）转速、降低循环风机（13）转速，反之，逐渐开通增加多个光解氧化室（3）中的UV-C灯管组（11）的运行数量、降低排气风机（12）转速、提高循环风机（13）转速。
智能测控装置（22）进行自动实时控制的原则是，在保证所需的废气处理速度的前提下，尽量减少UV-D灯管组（10）和UV-C灯管组（11）的运行数量，且均衡多个UV-D灯管组（10）和多个UV-C灯管组（11）的运行时间，并使排放废气中的有害成分含量和臭氧含量保持在合理的阈值范围内。
压力传感器（21）安装在混合氧化室（2）内，实时采集混合氧化室（2）内部压力，送给智能测控装置（22），自动控制排气风机（12）和循环风机（13）转速，维持混合氧化室（2）内部为负压状态。
与现有技术相比较，本发明具有如下优点：
1、采用混合氧化室、多个光解氧化室和和循环光解氧化室实现循环处理过程，催化光解氧化室做排放前的最后处理，有效提高系统的处理效率和效果；同时针对UV-C和UV-D对有害成分光解作用机理和臭氧产生机理的不同特性，对UV-C灯管组和UV-D灯管组在各个处理室内分布进行了合理优化布局，在整个废气处理流程中规划了臭氧的产生和消耗的过程，既充分利用了臭氧、又可在最后阶段将其完全消除，解决了UV灯管组产生的臭氧没有充分反应就直接排出造成二次污染的问题。同时，还具有结构简单、成本较低、运行可靠、维修维护方便等优点。
2、将预处理室、混合氧化室、多个光解氧化室、催化光解氧化室、循环光解氧化室和高温加热室采用相同外形尺寸和接口的模块化结构，与垂直连接通道、循环通道和配电室封装在柜体中，构成立式多层组合一体化结构，并可根据需要调整层数和光解氧化室的数量，方便调整系统容量，优化提高处理效率和效果；且过滤网、活性炭过滤器、UV-D灯管组和UV-C灯管组均采用抽屉式结构，便于安装、维修、更换、清洗等，还具有生产安装方便、占地面积小、维修维护方便、运行成本低等优点。
3、多个处理室的分层配置，以及与垂直连接通道及其中安装的过滤网的配合使用，有利于水气分离，可有效消除处理流程中各段产生的水汽和凝结水，提高整个系统的吸附、光解和氧化效率及效果，消除UV灯管糊管现象，延长使用寿命。
4、刚进入的废气由预处理室进行废气预处理，消除固体颗粒和水蒸汽后，进入混合氧化室，在折流板的作用下与富含臭氧的循环废气充分混合氧化分解，然后再经活性炭过滤，使得有机废气中绝大多数的大颗粒被分解或吸附后，才与UV-D灯管组和UV-C灯管组接触，有效解决了糊管失效问题，提高了光解效率和系统效率，极大降低维护工作量和运行成本、延长了UV灯管组的使用寿命；同时，也极大减少了活性炭的吸附工作压力，有效延长活性炭的使用寿命。
5、系统流程的设计使得通过活性炭过滤器的废气中均含有臭氧，不断地对活性炭进行循环净化再生，大大减少了活性炭过滤器的维护频率、有效提高吸附和光解氧化效果、极大降低维护工作量和运行成本、延长了使用寿命。
6、采用气体成分传感器实时采集废气中的有害成分含量和臭氧含量，由智能测控装置进行自动控制，在保证所需的废气处理速度的前提下，尽量减少UV-D灯管组和UV-C灯管组的运行数量，并使排放废气中的有害成分含量和臭氧含量保持在合理的阈值范围内。有效提高系统的处理速度、效率和效果，解决了臭氧含量过高造成的二次污染问题，而且可尽量均衡各UV灯管组的运行时间，有效延长了UV-D灯管组和UV-C灯管组的使用寿命。
7、采用压力传感器结合智能测控装置自动控制排气风机和循环风机转速，维持整个系统内部为负压状态，防止了有害气体和臭氧的外泄。
8、采用高温加热室对催化光解氧化室处理后的气体进行高温加热，加速臭氧分解，有效消除了臭氧残留。
附图说明
图1：系统结构示意图。
图中：1-预处理室、2-混合氧化室、3-光解氧化室、4-催化光解氧化室、5-循环光解氧化室、6-垂直连接通道、7-循环通道、8-过滤网、9-活性炭过滤器、10-UV-D灯管组、11-UV-C灯管组、12-排气风机、13-循环风机、14-配电室、15-柜体、16-排污管道、17-折流板、18-纳米TiO2网、19-高温加热室、20-气体成分传感器、21-压力传感器、22-智能测控装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明：
如图1所示为系统结构示意图，所述的立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统包括预处理室（1）、混合氧化室（2）、光解氧化室（3）、催化光解氧化室（4）、循环光解氧化室（5）、垂直连接通道（6）、循环通道（7）、过滤网（8）、活性炭过滤器（9）、UV-D灯管组（10）、UV-C灯管组（11）、排气风机（12）、循环风机（13）、配电室（14）、柜体（15）、排污管道（16）、折流板（17）、纳米TiO2网（18）、高温加热室（19）、气体成分传感器（20）、压力传感器（21）、智能测控装置（22）。
图1中，需要净化处理的有机废气，一般还含有部分固体颗粒和水蒸汽，首先通入预处理室（1）进行预处理。过滤网（8）采用不锈钢金属过滤网，则有机废气中的固体颗粒大部分粘附到过滤网（8）上，水汽遇到过滤网（8）也会产生凝结，在重力作用下，凝结水携带固体颗粒下行经排污管道（16）排出，从而有效减轻了后续光解氧化处理过程的压力，且减少了对UV-D灯管组（10）和UV-C灯管组（11）的污染，提高了系统效率，延长了使用寿命。
图1中，过滤后的废气进入混合氧化室（2），在折流板（17）的作用下与循环光解氧化室（5）过来的富含臭氧的气体充分混合氧化，进入垂直连接通道（6）再经过滤网（8）过滤。预处理室（1）和混合氧化室（2）位于第一层，与第一个光解氧化室（3）通过垂直连接通道（6）连通，使得此时的垂直连接通道（6）起到类似汽液分离器的作用，有利于水和废气的分离；氧化过程中新产生的水不易上升，从垂直连接通道（6）底部进入排污管道（16），废气则上升进入第一个光解氧化室（3），经活性炭过滤器（7）吸附后，由UV-D灯管组（10）、UV-C灯管组（11）进行光解氧化处理。此时的废气含有臭氧，可对活性炭过滤器（7）起到不断地清洁活化再生作用。
图1中，光解氧化室（3）位于第二层和第三层，每层安装2个，共有4个，可根据需要调整层数和光解氧化室（3）的数量，以方便调整系统容量，优化提高处理效率和效果。废气经最后一个光解氧化室（3）进入垂直连接通道（6）后，上行分成两路，一路进入循环光解氧化室（5），由UV-D灯管组（10）光解氧化，并补充臭氧含量，经循环通道（7）在循环风机（13）的作用下回送到混合氧化室（2）中，另一路进入催化光解氧化室（4）。
图1中，进入催化光解氧化室（4）的废气已经是经过循环、混合、氧化、光解、吸附等多次处理的，有害成分已经很少，且其中含有的少量臭氧，经活性炭过滤器（7）吸附后，还可对活性炭过滤器（7）起到不断地清洁活化再生作用。UV-C灯管组（11）采用C波段紫外线，基本不产生新的臭氧，而且废气中能够粘附UV-C灯管组（11）的成分在前面的过程中基本处理完毕，在纳米TiO2网（18）的催化作用下，对废气做最后的催化光解氧化，以达到最佳的处理效果。
图1中，排气风机（12）将催化光解氧化室（4）处理完毕的废气送入高温加热室（19），加速臭氧分解，消除臭氧残留，将达到排放标准的废气排出。优先采用电加热方式，一般需要加热到200℃以上为宜。
图1中，气体成分传感器（20）安装在催化光解氧化室（4）的出口位置，实时采集废气中的有害成分含量和臭氧含量，送给智能测控装置（22）进行实时监测分析。
在智能测控装置（22）中设定臭氧含量合理阈值，当臭氧含量偏高时，逐渐关闭减少多个光解氧化室（3）中的UV-D灯管组（10）的运行数量，反之，逐渐开通增加多个光解氧化室（3）中的UV-D灯管组（10）的运行数量。
在智能测控装置（22）中设定有害成分含量合理阈值，当有害成分含量偏低时，逐渐关闭减少多个光解氧化室（3）中的UV-C灯管组（11）的运行数量、提高排气风机（12）转速、降低循环风机（13）转速，反之，逐渐开通增加多个光解氧化室（3）中的UV-C灯管组（11）的运行数量、降低排气风机（12）转速、提高循环风机（13）转速。
智能测控装置（22）进行自动实时控制的原则是，在保证所需的废气处理速度的前提下，尽量减少UV-D灯管组（10）和UV-C灯管组（11）的运行数量，并使排放废气中的有害成分含量和臭氧含量保持在合理的阈值范围内。
这种控制方式可以在保证所需的废气处理速度的前提下，尽量减少UV-D灯管组和UV-C灯管组的运行数量，并使排放废气中的有害成分含量和臭氧含量保持在合理的阈值范围内。有效提高系统的处理速度、效率和效果，解决了臭氧含量过高造成的二次污染问题，而且可尽量均衡各UV灯管组的运行时间，有效延长了UV-D灯管组和UV-C灯管组的使用寿命。
图1中，压力传感器（21）安装在混合氧化室（2）内，实时采集混合氧化室（2）内部压力，送给智能测控装置（22），自动控制排气风机（12）和循环风机（13）转速，维持混合氧化室（2）内部为负压状态。由于混合氧化室（2）内部为整个系统的压力最高点，从而自动维持整个系统内部为负压状态，防止了有害气体和臭氧的外泄。
以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，其特征在于：包括预处理室（1）、混合氧化室（2）、光解氧化室（3）、催化光解氧化室（4）、循环光解氧化室（5）、垂直连接通道（6）、循环通道（7）、过滤网（8）、活性炭过滤器（9）、UV-D灯管组（10）、UV-C灯管组（11）、排气风机（12）、循环风机（13）、配电室（14）、柜体（15）；
光解氧化室（3）为多个，预处理室（1）、混合氧化室（2）、多个光解氧化室（3）、催化光解氧化室（4）依次首尾相连通；
预处理室（1）、混合氧化室（2）、多个光解氧化室（3）、催化光解氧化室（4）、循环光解氧化室（5）采用上下多层结构安装，相邻上下两层之间在两侧分别通过垂直连接通道（6）连通；
循环光解氧化室（5）的进气侧通过垂直连接通道（6）与最后一个光解氧化室（3）的出气侧连通，循环光解氧化室（5）的出气侧通过循环通道（7）与混合氧化室（2）的进气侧连通；
预处理室（1）内部安装有过滤网（8），与混合氧化室（2）连通的第一个光解氧化室（3）入口侧安装有活性炭过滤器（9）；
多组光解氧化室（3）内部安装UV-D灯管组（10）和UV-C灯管组（11），催化光解氧化室（4）内部安装UV-C灯管组（11），循环光解氧化室（5）内部安装UV-D灯管组（10）；
排气风机（12）位于催化光解氧化室（4）出口侧，维持整个系统风道内部为负压状态；
循环风机（13）位于循环光解氧化室（5）和混合氧化室（2）之间，将循环光解氧化室（5）中的气体送入混合氧化室（2）内；
预处理室（1）、混合氧化室（2）、光解氧化室（3）、催化光解氧化室（4）、循环光解氧化室（5）采用相同外形尺寸和接口的模块化结构，与垂直连接通道（6）、循环通道（7）和配电室（14）封装在柜体（15）中，构成立式多层组合一体化结构，配电室（14）为系统各组件供电。
2.根据权利要求1所述的立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，其特征在于：所述的过滤网（8）、活性炭过滤器（9）、UV-D灯管组（10）、UV-C灯管组（11）均为抽屉式结构。
3.根据权利要求1所述的立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，其特征在于：所述的上下多层结构中，最下层为预处理室（1）和混合氧化室（2）。
4.根据权利要求1所述的立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，其特征在于：包括排污管道（16），预处理室（1）的底部与排污管道（16）相通；每个垂直连接通道（6）的入口位置均安装有过滤网（8），且底部与排污管道（16）相通。
5.根据权利要求1所述的立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，其特征在于：包括折流板（17），多个交错安装在混合氧化室（2）内部。
6.根据权利要求1所述的立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，其特征在于：包括纳米TiO2网（18），安装在催化光解氧化室（4）内部，与UV-C灯管组（11）配合使用。
7.根据权利要求1所述的立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，其特征在于：包括高温加热室（19），经排气风机（12）与催化光解氧化室（4）连通，废气经高温加热室（19）高温处理后排放。
8.根据权利要求1所述的立式多层组合UV光解氧化循环有机废气处理系统，其特征在于：包括气体成分传感器（20）、压力传感器（21）和智能测控装置（22）；
气体成分传感器（20）安装在催化光解氧化室（4）的出口位置，实时采集废气中的有害成分含量和臭氧含量，送给智能测控装置（22）进行实时监测分析；
在智能测控装置（22）中设定臭氧含量合理阈值，当臭氧含量偏高时，逐渐关闭减少多个光解氧化室（3）中的UV-D灯管组（10）的运行数量，反之，逐渐开通增加多个光解氧化室（3）中的UV-D灯管组（10）的运行数量；
在智能测控装置（22）中设定有害成分含量合理阈值，当有害成分含量偏低时，逐渐关闭减少多个光解氧化室（3）中的UV-C灯管组（11）的运行数量、提高排气风机（12）转速、降低循环风机（13）转速，反之，逐渐开通增加多个光解氧化室（3）中的UV-C灯管组（11）的运行数量、降低排气风机（12）转速、提高循环风机（13）转速；
智能测控装置（22）进行自动实时控制的原则是，在保证所需的废气处理速度的前提下，尽量减少UV-D灯管组（10）和UV-C灯管组（11）的运行数量，且均衡多个UV-D灯管组（10）和多个UV-C灯管组（11）的运行时间，并使排放废气中的有害成分含量和臭氧含量保持在合理的阈值范围内；
压力传感器（21）安装在混合氧化室（2）内，实时采集混合氧化室（2）内部压力，送给智能测控装置（22），自动控制排气风机（12）和循环风机（13）转速，维持混合氧化室（2）内部为负压状态。
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