CN110694467A - 用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，包括按废气排放流向依次连通的用于喷淋除臭液的喷淋洗涤机构；用于干燥废气的脱水除雾机构；用于除去苯系物质的复合光催化机构；用于除去分子量小且易挥发分子的异味控制器；用于排放净化后的气体的烟囱；用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备还包括离心风机，离心风机用于抽吸气体以使被抽取的气体通过烟囱排放。通过喷淋洗涤机构、脱水除雾机构、复合光催化机构、异味控制器的逐步处理后，可以使得气体得到较好地净化，相比于现有技术中采用单一的净化设备或工艺进行净化，其能够对成分复杂的废气进行有效地净化。

Description

用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备
技术领域
本发明涉及生物制药废气净化设备技术领域，尤其涉及用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备。
背景技术
生物制药厂在进行生物制药的过程中，菌渣会产生大量的污染因子，如粉尘、颗粒物、有醇类、有机胺类、乙酸乙酯及恶臭气体等。废气的污染强度大、而且污染成分复杂多变，给厂区环境造成较大的污染。一般情况下，废气以固态、液态、气态三种形态存在，且更多以气态形式存在。为了对生物制药产生的废气进行净化，常用的技术主要有干式中和法、复合光催化、离子除臭法、吸收法、吸附法、微生物降解法、复合活性氧法、微量营养元素分解法、燃烧法及冷凝法等等。但是，面对成分复杂、浓度较高的废气，目前的净化装置未能够有效地对废气进行净化。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，其能够对成分复杂且浓度较高的废气进行净化。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，包括按废气排放流向依次连通的用于喷淋除臭液的喷淋洗涤机构；用于干燥废气的脱水除雾机构；用于除去苯系物质的复合光催化机构；用于除去分子量小且易挥发分子的异味控制器；用于排放净化后的气体的烟囱；所述用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备还包括离心风机，所述离心风机用于抽吸气体以使被抽取的气体通过烟囱排放。
进一步地，所述离心风机设于所述烟囱内；或者，所述离心风机设于所述异味控制器与所述烟囱之间且所述异味控制器、离心风机、烟囱按废气排放流向依次连通。
进一步地，所述喷淋洗涤机构包括流洗池、填料层、喷淋头、循环泵和水箱，所述填料层设于所述流洗池内，所述喷淋头设于所述填料层的上方，且所述流洗池、水箱、水泵、喷淋头依次连通；所述流洗池与所述脱水除雾机构连通。
进一步地，所述用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备还包括低温等离子机构，所述脱水除雾机构、低温等离子机构、所述复合光催化机构按废气排放流向依次连通；所述低温等离子机构用于除去苯系物质。
进一步地，所述脱水除雾机构为脱水除雾器；所述低温等离子机构为低温等离子设备；所述异味控制器为VP布气设备。
进一步地，所述复合光催化机构的紫外线的波长为185nm、254nm或者365nm。
进一步地，所述烟囱的高度等于或大于15m。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
通过喷淋洗涤机构、脱水除雾机构、复合光催化机构、异味控制器的逐步处理后，可以使得气体得到较好地净化，相比于现有技术中采用单一的净化设备或工艺进行净化，其能够对成分复杂的废气进行有效地净化。
附图说明
图1为本发明的用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备的结构示意图；
图2为图1所示的用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备的流程图；
图3为图1所示的喷淋洗涤机构的机构示意图。
图中：1、喷淋洗涤机构；11、流洗池；12、填料层；13、喷淋头；14、水泵；15、水箱；2、脱水除雾机构；3、低温等离子机构；4、复合光催化机构；5、异味控制器；6、离心风机；7、烟囱。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1-图3示出了本发明一较佳实施例的用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，包括按废气排放流向(优选地通过管道)依次连通的用于喷淋除臭液的喷淋洗涤机构1；用于干燥废气的脱水除雾机构2；用于除去苯系物质、VOC及分解分子不稳定的成分的复合光催化机构4；用于除去分子量小(凡分子量小于500的分子称之为小分子)且易挥发分子的异味控制器5；用于排放净化后的气体的烟囱7；用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备还包括离心风机6，离心风机6用于抽吸气体以使被抽取的气体通过烟囱7排放。显然，各机构或设备之间，除了通过管道连接外，也可以通过接口直接连接在一起。
工作时，可以通过管道将生物制药的废气通入喷淋洗涤机构1内，通过喷淋洗涤机构1的喷淋(其中，可以在喷淋液内增加适量除臭液)，从而提高对废气中硫化氢、氨、酸性分子等的吸收率。优选地，除臭液采用New Bio-C植物提取液(但不限于该品种，而应当允许采用其他公知的除臭液)，在喷淋洗涤机构1内，臭味气体与New Bio-C植物提取液充分接触，空气中或水中的恶臭例粒子被New Bio-C植物提取液吸收并除去。经过喷淋洗涤后的废气，属于气液混合状态；为了避免影响下一个处理工段，需要对喷淋后的废气进行脱水除湿，因而将喷淋洗涤机构1接通脱水除雾机构2。进一步地，经过脱水后的废气，还存留有大量的苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃、VOCs等有机物，通过复合光催化机构4对废气进一步净化，可以去除苯系物质、VOC及分解分子不稳定的成分。经过复合光催化机构4处理后的废气，仍然存在异味的问题，通过异味控制器5进一步除臭之后，则可以通过烟囱7进行排放。而此时，废气内含有的污染环境的成分大幅度降低，污染气体排放浓度远远低于环保排放标准。
显然，通过喷淋洗涤机构1、脱水除雾机构2、复合光催化机构4、异味控制器5的逐步处理后，可以使得气体得到较好地净化，相比于现有技术中采用单一的净化设备或工艺进行净化，其能够对成分复杂的废气进行有效地净化。
其中，根据图2进行理解。
在喷淋洗涤机构1内：除臭液选择New Bio-C植物提取液时，在喷淋洗涤机构1内部，NEW BIO-C除臭液中含有脱臭粒子，脱臭粒子的表面不仅能有效地吸附空气中的异味分子，同时也促使吸附的异味分子的立体构型发生改变。脱臭粒子可以向臭气分子提供电子，加速与臭气分子发生反应；其表面能可以吸附空气中的臭气分子，并使臭气分子中的立体结构发生变化，变得不稳定；同时，吸附在脱臭粒子的表面的臭气分子也能与空气中的氧气发生反应。详细过程如下：
酸碱反应——如脱臭粒子中含有微量生物碱，它可以与硫化氢等酸性臭气分子反应。与一般酸碱反应不同的是，一般的碱是有毒的，不可食用的，不能生物降解的。而高纯度的植物提取液(即上述中本实施例优选的NEW BIO-C除臭液)能进行生物降解，无毒。
催化氧化反应——如硫化氢等酸性气体在一般情况下，不能与空气中的氧进行反应。但在植物提取液的催化用下，可以与空气中的氧气发生反应。以硫化氢的反应为例：
R-NH2+H2S→R-NH3++SH-
R-NH2+SH-+O2+H2O→R-NH3+SO4 2-+OH-
R-NH3++OH-→R-NH2+H2O
氧化还原反应——例如甲醛具有氧化性，在植物液中有的有效分子具有还原性。它们可以直接进行反应。与甲醛和氨的反应：
HR-NH2+HCHO→R-HN2+H-C＝CO2+H2O
R-NH2+NH3→R-NH2+N2+H2O
显然，喷淋洗涤机构1的主要作用是去除硫化氢、氨、及酸性分子。
在脱水除雾机构2内：当带有雾沫的气体以一定速度上升并通过脱水除雾机构2的化学洗涤层时，由于雾沫上升的惯性作用，雾沫与化学洗涤层相碰撞而被附着在化学洗涤层表面上。化学洗涤层表面上雾沫的扩散、雾沫的重力沉降。化学洗涤层的可润湿性、液体的表面张力及化学洗涤层的毛细管作用，使得液滴越来越大，直到聚集的液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从化学洗涤层上分离下落。气体通过化学洗涤装置后，基本上不含雾沫。可以理解，分离了气体中的雾沫后，改善了操作条件，优化工艺指标，避免设备腐蚀，延长设备使用寿命；增加处理量及回收有价值的物料，保护环境，减少大气污染等。其结构简单体积小，除尘脱水的效率高，阻力小，重量轻，安装、操作、维修方便。
显然，脱水除雾机构2的主要作用是将气体中的絮状物拦截，脱去气体中的大部分水汽。
作为更优的实施方式，用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备还包括低温等离子机构3，脱水除雾机构2、低温等离子机构3、复合光催化机构4按废气排放流向依次连通；低温等离子机构3用于除去苯系物质。其中，低温等离子机构3用于(即主要作用是)除去苯系物质、非甲烷总烃、VOC及分解分子不稳定的成分。其机理是：废气先经过低温等离子激发区，在电场的加速作用下，产生高能电子，当电子平均能量超过目标治理物分子化学键能时，分子键断裂，达到消除气态污染物的目的。
在复合光催化机构4内：复合光催化机构4分为高效预处理段与复合光催化段，通常为一体式，这样能有效地减少占地面积和安装工作量。高效预处理段主要由现有技术中常规的模块化的专业复合纤维组合而成，主要作用是对废气的各成份进行处理，以吸附去除废气中有害化学气体，降低后端处理的压力和提高废气处理效率。或者，除了现有的常规复合光催化机构4外，也可以参选专利申请号为CN201120149173.1的一体式复合光催化除臭装置；或者，还可以参选专利申请号为CN201720428147.X的一种一体式复合光催化除臭装置。特别地，在本实施例中，复合光催化机构4内的紫外光灯的波长为特定值：185nm、254nm或者365nm。在该三种特定值波长的作用下，能够作为光催化氧化的光能提供体，光催化剂纳米粒子在一定波长的紫外光线照射下才能受激发生成电子——空穴对，空穴分解催化剂。TiO2光催化氧化是活性羟基(·OH)和其他活性氧化类物质(·O2-，·OOH，H2O2)共同作用的结果。在TiO2表面生成的·OH基团反应活性很高，具有高于有机物中各类化学键能的反应能，加上·O2 -，·OOH，H2O2活性氧化类物质的协同作用，能迅速有效地分解有机物。其中，反应机理可以简单地概括为：
H2S+O2、O2-、O2+→SO3+H2O
NH3+O2、O2-、O2+→NOx+H2O
VOCs+O2、O2-、O2+→SO3+CO2+H2O
显然，复合光催化机构4的主要作用是除去废气中部分的苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃、VOCs等有机物。
其中，异味控制器5可以选用现有的常规异味控制器5，而为了提高净化效果，在本实施例中，异味控制器5选用Vaportek异味控制器5(即VP布气设备)，Vaportek脱臭膜片为主要除臭单元。因此，在异味控制器5内，通过VP除臭味粒子均匀分布于膜片表面，并利用空气对流动力带出而迅速消除臭味的同时，不会吸入外在的其它物质，永葆植物提取液的天然性。进入废气中的除臭微粒子可迅速主动捕捉空气中的臭味气体分子，并将臭味粒子包裹住。而常见的臭气分子大多为小分子有机物(酯类、醇类、芳烃类等)，同时也包括部分无机小分子如臭氧、氨、硫化氢、碳氢类等，它们通常在嗅觉细胞表面活性较高，刺激性较强，即使在各臭气成分浓度均达标排放的前提下，仍然具有极强的嗅觉污染能力，也就是具有通常所说的低污染浓度、高臭气强度的特性。Vaportek粒子为天然油性脱臭分子，该粒子通过分子间非极性相互作用与臭气分子发生非共价结合，从而大大稳定该类分子，降低其活性与刺激性。由于结合后比重的增加，通过沉降作用解决。此过程既不同于化学反应过程而生成第三种物质，也不同于掩盖作用，不会造成二次污染，可彻底去除臭味。
显然，异味控制器5主用作用是除去废气中分子量小，易挥发的分子。
综上所述，经过本用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备处理后，从烟囱7排出的废气能够远远低于环保排放标准。
优选地，离心风机6设于烟囱7内；或者，离心风机6设于异味控制器5与烟囱7之间且异味控制器5、离心风机6、烟囱7按废气排放流向依次连通。通过离心风机6的作用能够将废气引流至高空排放，即可以适当地增加烟囱7的高度。
参见图3，优选地，喷淋洗涤机构1包括流洗池11、填料层12、喷淋头13、循环泵和水箱15，填料层12设于流洗池11内，喷淋头13设于填料层12的上方，且流洗池11、水箱15、水泵14、喷淋头13依次连通；流洗池11与脱水除雾机构2连通。可以理解，通过水泵14可以循环地将水箱15的除臭液抽取至喷淋头13进行喷淋。显然，填料层12用于保证气体与喷淋液充分接触、充分反应；因此，作为常规的选择，填料层12为气液传质介质。当废气通入至流洗池11内时，优选地将废气直接引入填料层12内，当废气从填料层12内逐渐上升时，基本能够被与喷淋头13的喷淋液充分接触和反应；再从流洗池11的上部位通入脱水除雾机构2即可。显然，该设置方式只是喷淋洗涤机构1的其中一种设置方式；根据喷淋洗涤机构1的工作原理，可以采取现有的常规喷淋设备，以对废气进行喷淋；当然，相比常规的喷淋设备，本喷淋洗涤机构1具备充分接触废气和与废气充分反应的功能。
优选地，脱水除雾机构2为脱水除雾器；低温等离子机构3为低温等离子设备。显然，除上述设置方式外；本实施例中，优选地将喷淋洗涤机构1、脱水除雾机构2、低温等离子机构3、复合光催化机构4整合成一体式设备，这样能有效的减少占地面积和安装工作量。
优选地，烟囱7的高度等于或大于15m。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，其特征在于：包括按废气排放流向依次连通的用于喷淋除臭液的喷淋洗涤机构；用于干燥废气的脱水除雾机构；用于除去苯系物质的复合光催化机构；用于除去分子量小且易挥发分子的异味控制器；用于排放净化后的气体的烟囱；所述用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备还包括离心风机，所述离心风机用于抽吸气体以使被抽取的气体通过烟囱排放。
2.如权利要求1所述的用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，其特征在于：所述离心风机设于所述烟囱内；或者，所述离心风机设于所述异味控制器与所述烟囱之间且所述异味控制器、离心风机、烟囱按废气排放流向依次连通。
3.如权利要求1所述的用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，其特征在于：所述喷淋洗涤机构包括流洗池、填料层、喷淋头、循环泵和水箱，所述填料层设于所述流洗池内，所述喷淋头设于所述填料层的上方，且所述流洗池、水箱、水泵、喷淋头依次连通；所述流洗池与所述脱水除雾机构连通。
4.如权利要求3所述的用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，其特征在于：所述用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备还包括低温等离子机构，所述脱水除雾机构、低温等离子机构、所述复合光催化机构按废气排放流向依次连通；所述低温等离子机构用于除去苯系物质。
5.如权利要求4所述的用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，其特征在于：所述脱水除雾机构为脱水除雾器；所述低温等离子机构为低温等离子设备；所述异味控制器为VP布气设备。
6.如权利要求1所述的用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，其特征在于：所述复合光催化机构的紫外线的波长为185nm、254nm或者365nm。
7.如权利要求1所述的用于处理生物制药菌渣产生废气的净化设备，其特征在于：所述烟囱的高度等于或大于15m。
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