CN110711485A - 一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，包括依照废气流向依次连通的碱液喷淋洗装置、脱水除雾装置、复合光催化装置、微生物降解装置、异味控制器与烟囱，所述碱液喷淋洗装置用于喷洒碱性液体，所述脱水除雾装置用于干燥废气，所述复合光催化装置用于除去废气中的挥发性有机化合物，所述微生物降解装置用于对废气进行降解，所述异味控制器用于除去分子量小且易挥发的分子，所述烟囱用于排放净化后的气体，还包括离心风机，该无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置能够有效除去废气中存在的H2S、NH3、甲硫醇、甲硫醚、硫化甲基、二硫化甲基及恶臭气体等污染物，废气处理效果好。

Description

一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置

技术领域

本发明涉及废气净化技术领域，尤其涉及一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置。

背景技术

在进行无菌原料药生产工作时将产生大量的废气，废气中含有大量的H2S、NH3、甲硫醇、甲硫醚、硫化甲基、二硫化甲基及恶臭气体等污染物。产生的废气污染大、排放量大、污染成分复杂多变，尤其是废气中恶臭成分容易对周围环境、厂区环境造成较大的污染，扰民现象难以避免。而针对无菌原料药生产工作时将产生大量的废气，目前国内一直采用干式中和法、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、燃烧法及冷凝法等方式进行处理，但采用上述方式无法很好除去废气中存在的二甲苯、非甲总烷及恶臭等污染物，废气处理效果差。

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一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，能够有效除去废气中存在的H2S、NH3、甲硫醇、甲硫醚、硫化甲基、二硫化甲基及恶臭气体等污染物，废气处理效果好。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，包括依照废气流向依次连通的碱液喷淋洗装置、脱水除雾装置、复合光催化装置、微生物降解装置、异味控制器与烟囱，所述碱液喷淋洗装置用于喷洒碱性液体，所述脱水除雾装置用于干燥废气，所述复合光催化装置用于除去废气中的挥发性有机化合物，所述微生物降解装置用于对废气进行降解，所述异味控制器用于除去分子量小且易挥发的分子，所述烟囱用于排放净化后的气体，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，所述碱液喷淋洗装置包括流洗池、填料层、喷淋头、水泵和水箱，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、淋头依次连通；所述流洗池与所述脱水除雾装置连通。

进一步地，所述脱水除雾装置为脱水除雾器，所述异味控制器为VP布气设备。

进一步地，所述复合光催化装置包括紫外线灯，所述紫外线灯的波长可为185nm、254nm或者365nm，所述离心风机采用中低压离心风机。

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：

本申请通过设置碱液喷淋洗装置、脱水除雾装置、复合光催化装置、微生物降解装置与异味控制器配合，以对废气进行多次处理，可以使得无菌原料药生产过程中产生的成分复杂的废气得到逐步地、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为本发明的一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置的结构示意图；

图2为本发明的一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置的流程图；

图3为本发明的一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置碱液喷淋洗装置的结构示意图。

图示：1、碱液喷淋洗装置；11、流洗池；12、填料层；13、喷淋头；14、水泵；15、水箱；2、脱水除雾装置；3、复合光催化装置；4、微生物降解装置；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。

如图1-3所示的一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，包括依照废气流向依次连通的碱液喷淋洗装置1、脱水除雾装置2、复合光催化装置3、微生物降解装置4、异味控制器5与烟囱7，碱液喷淋洗装置1用于喷洒碱性液体，脱水除雾装置2用于干燥废气，复合光催化装置3用于除去废气中的挥发性有机化合物，微生物降解装置4用于对废气进行降解，异味控制器5用于除去分子量小且易挥发的分子，烟囱7用于排放净化后的气体，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。

本申请工作时，废气在离心风机6的作用下被送入碱液喷淋洗装置1中，碱液喷淋洗装置1朝进入废气喷洒碱性液体，优先地，可采用氢氧化钠，氢氧化钠与废气中臭气分子发生气、液接触，使气相中之臭味成分转移至液相，并藉化学药剂(即氢氧化钠)与臭味成分之中和、氧化或其它化学反应去除臭味物质，从而除去废气中的H2S、NH3、甲硫醇、硫化甲基、二硫化甲基等溶于碱液的废气成分等；由于经碱液喷淋洗装置1处理后的废气，属于气液混合状态，为避免影响下一个处理工段，须经过脱水除雾装置2处理脱去气体中大部分的水汽，在脱水除雾装置2中由于废气上升的惯性作用，水汽与脱水层相碰撞而被附着在表面上，使得液滴越来越大，达到重力沉降，从而将气体中的絮状物拦截，脱去气体中的大部分水汽；脱水后的废气进入复合光催化装置3中，在复合光催化装置3中高能紫外灯光束的灯照射下光催化氧化，以迅速有效除去容易被分解和氧化的废气成份如苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃和VOCs等，且具有较好的消毒和除臭效果；经复合光催化装置3处理后的废气，被抽引至微生物降解装置4中，气体先导入预洗塔洗涤加湿，预洗后的废气均匀分布到生物过滤塔，经除尘及增湿后，进入生物滤床，废气中的污染物与微生物接触，被微生物捕获降解、氧化，使污染物分解为无害的CO2和H2O以及硫酸、硝酸等无机物，硫酸、硝酸等被硫杆菌、硝酸菌分解、氧化成无害物质。在废气浓度很低时，营养液循环箱中的营养液由循环泵送到生物填料床顶部，均匀的喷淋在生物填料上，供微生物吸取营养物质，生长繁殖；经前面多步处理后的废气，依然留下最大的臭味污染问题，废气将输送至异味控制器5中，对废气进行除臭，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。

本申请通过设置碱液喷淋洗装置1、脱水除雾装置2、复合光催化装置3、微生物降解装置4与异味控制器5配合，以对废气进行多次处理，可以使得无菌原料药生产过程中产生的成分复杂的废气得到逐步地、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。

更具体地，在碱液喷淋洗装置1内，碱液喷淋洗装置1朝给其喷洒碱性液体如NaOH溶液，以去除如NH3、H2S和硫醇类物质以及难分解的脂肪酸等。

用NaOH溶液做为喷淋液时，硫化氢与氨气都有较好的去除效果。两种物质均能溶于水，而且能发生反应。硫化氢是弱酸，在水中分级电离，氢硫酸是硫化氢气体的水溶液，是混合物，是易挥发的二元弱酸；而氨气极易溶于水溶液。

相关反应式如下：

H2S+H2O＝HS-+H3O+

HS-+H2O＝S2-+H3O+

NH3+H2O＝NH3·H2O

NaOH溶液对硫化氢有着较好的处理效果，其反应式如下：

H2S+2NaOH＝Na2S+H2O(H2S足量)

H2S+NaOH＝NaHS+H2O(H2S过量)

而在脱水除雾装置2内：带有雾沫的气体以一定速度上升通过喷淋洗涤层时，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，使雾沫形成较大的液滴沿着化学洗涤层流至两根丝的交接点。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。

分离气体中的雾沫，以改善操作条件，优化工艺指标，减少设备腐蚀，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。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，化学洗涤装置对粒径≥3-5um的雾沫，捕集效率达98％-99.8％。

在复合光催化装置3内：本申请中复合光催化装置3分为高效预处理段与复合光催化段，通常为一体式，这样能有效的减少占地面积和安装工作量。高效预处理段主要由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。

特定波长的紫外线灯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。

粗略的反应机理为：

H2S+O2、O2-、O2+→SO3+H2O

NH3+O2、O2-、O2+→NOx+H2O

VOCs+O2、O2-、O2+→SO3+CO2+H2O

此外除了现有的常规复合光催化装置3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，复合光催化装置3内的紫外光灯的波长为特定值：185nm、254nm或者365nm。

在微生物降解装置4中：微生物降解法是将待处理废/臭气在通过除臭系统生物填料的过程中，其中的异味分子扩散到生物填料表面形成的生物膜上，微生物把异味分子氧化分解，从而消除臭气污染。废/臭气经导入口先平流进入洗涤区(预处理段)，经前级水洗涤，在洗涤区完成了对废/臭气水的吸收、除尘及加湿的预处理。未清除的恶臭气体再进入生物滴滤床(生物滤池)过滤区，通过过滤层时，污染物从气相中转移到生物膜表面：

除臭过程主要分为以下几个阶段：

第一阶段：气—液扩散阶段，污染物通过填料气—液界面由气相转移到液相；

第二阶段：液—固扩散阶段，恶臭物质向微生物膜表面扩散—废气中的异味分子由液相扩散到生物填料的生物膜(固相)，污染物质被微生物吸附、吸收；

第三阶段：生物氧化阶段，微生物将恶臭物质氧化分解—生物填料表面形成的生物膜中的微生物把异味分子氧化，同时生物膜会引起氮或磷等营养物质及氧气的扩散和吸收。

通过上述三个阶段，利用微生物的代谢活动降解恶臭物质，将恶臭物质氧化为最终产物—含硫的恶臭物质被分解成S、SO32-和SO42-；含氮的恶臭物质被分解成NH4+、NO3-和NO2-；未含硫或氮的恶臭物质被分解成CO2和H2O，从而达到异味净化的目的。主要反应方程式如下：

此外，本申请中微生物降解装置4可采用现有装置外，也可采用申请号2018102702685的有机废气处理设备。

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。

优选地，所述离心风机6设于所述烟囱7内；或者，所述离心风机6设于所述异味控制器5与所述烟囱7之间且所述异味控制器5、离心风机6、烟囱7按废气排放流向依次连通。

具体地，碱液喷淋洗装置1包括流洗池11、填料层12、喷淋头13、水泵14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、淋头依次连通；流洗池11与脱水除雾装置2连通。可以理解，通过水泵14可以将水箱15内的氢氧化钠溶液抽取至喷淋头13进行循环地喷淋。显然，填料层12也是用于保证气体与液体充分接触、充分反应；因此，作为常规的选择，填料层12为气液传质介质。优选地通入填料层12内，当废气从填料层12内逐渐上升时，基本能够与喷淋头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即可。同理，该设置方式只是喷淋洗涤机构的其中一种设置方式；根据喷淋洗涤机构的工作原理，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，喷淋洗涤机构具备充分接触废气和与废气充分反应的功能。

优选地，离心风机6采用中低压离心风机6。

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 (6)

1.一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，其特征在于：包括依照废气流向依次连通的碱液喷淋洗装置、脱水除雾装置、复合光催化装置、微生物降解装置、异味控制器与烟囱，所述碱液喷淋洗装置用于喷洒碱性液体，所述脱水除雾装置用于干燥废气，所述复合光催化装置用于除去废气中的挥发性有机化合物，所述微生物降解装置用于对废气进行降解，所述异味控制器用于除去分子量小且易挥发的分子，所述烟囱用于排放净化后的气体，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所述的一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，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所述的一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，其特征在于：所述碱液喷淋洗装置包括流洗池、填料层、喷淋头、水泵和水箱，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、淋头依次连通；所述流洗池与所述脱水除雾装置连通。

4.如权利要求1所述的一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，其特征在于：所述脱水除雾装置为脱水除雾器，所述异味控制器为VP布气设备。

5.如权利要求1所述的一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，其特征在于：所述复合光催化装置包括紫外线灯，所述紫外线灯的波长可为185nm、254nm或者365nm，所述离心风机采用中低压离心风机。

6.如权利要求1所述的一种无菌原料药生产线污水处理站废气净化装置，其特征在于：所述烟囱的高度等于或大于15m。