CN110898638A

CN110898638A - 一种VOCs复合降解方法

Info

Publication number: CN110898638A
Application number: CN201911242086.8A
Authority: CN
Inventors: 刘文军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2020-03-24

Abstract

本发明公开了一种VOCs复合降解方法，包括以下步骤：废气集中引流→臭氧分解→雾幕净化→负压引流→生物降解→排放检测→排放→降解废水循环回收。其优点是：将UV光解法、生物洗涤法、生物过滤法依次集合在一起，形成了综合的VOCs净化工艺，使废气中的VOCs先进行UV光解再用水雾洗涤，然后进行生物降解，大幅提升了VOCs的净化效果；充分利用臭氧的强氧化性将VOCs先进行气相降解，接着水雾洗涤进行液相降解，最后通过生物滤床进行微生物降解，VOCs净化效率大幅提升，确保废气达标排放；同时，科学利用水资源循环使用，复用率高，废水零排放，没有二次污染产生。

Description

一种VOCs复合降解方法

技术领域

本发明涉及一种废气处理设备，尤其涉及一种含挥发性有机物的废气处理环保设备。

背景技术

目前，在印刷、食品、塑料等工业生产过程中，不可避免地会产生大量的含有VOCs（挥发性有机物）等有害物质的废气，VOCs的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。而具致畸致癌性的多环芳烃是人体健康的重要杀手之一。目前净化废气中VOCs的方法主要有：UV光解法（紫外光光解法）、吸附法、燃烧法、洗涤法、生物过滤法和生物滴滤法，这些方法各有侧重，各有优点和缺点。现有技术中一般采用的VOCs净化技术基本是根据其所在场所VOCs的主要成分，采用其中一种单一的方法进行净化，从而综合性能存在不足，导致相应的设备在处理废气时，通用性能不理想，VOCs的成分稍有变化，就能导到净化效果不理想，而且，有的还会排放废水，存在二次污染排放的隐患。

发明内容

为解决现有VOCs的降解方法存在上述缺陷，本发明提供一种结构简单、拆装方便、携带方便的VOCs复合降解方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种VOCs复合降解方法，包括以下步骤：废气集中引流→臭氧分解→雾幕净化→负压引流→生物降解→排放检测→排放→降解废水循环回收；其特征是，各个步骤具体如下：

步骤（1）：废气集中引流，通过排风管道将含VOCs的废气引入到密闭的封闭空间内；

步骤（2）：臭氧分解，封闭空间内在废气的前进方向设有将空气中的氧气反应生成臭氧的臭氧发生装置；臭氧发生装置产生的臭氧将废气中的用于将VOCs进行分解，生成无害的化合物或可溶水的低分子化合物；

步骤（3）：雾幕净化，封闭空间内在废气的前进方向设有对光解后的废气进行净化的水雾净化室，水雾净化室内设有产生雾幕的净化喷雾装置，使废气中的水溶性成分和光解反应剩余的臭氧溶于水中；

步骤（4）：负压引流，在废气的前进方向设有为水雾净化室提供负压吸走废气的抽排离心风机，抽排离心风机的进气端与水雾净化室的上部连通；

步骤（5）：生物降解，在废气的前进方向设有生物降解腔室，生物降解腔室前端设有生物降解输入口、生物降解腔室后端设有生物降解排放口，生物降解输入口与抽排离心风机的出气端连通，生物降解腔室内设有对废气中未被臭氧分解的VOCs进一步进行细菌分解的生物降解装置、以及对生物降解装置进行喷雾的降解喷雾装置，降解喷雾装置将生物降解装置产生的水溶性小分子溶解解在水中；

步骤（6）：排放检测，生物降解排放口上设有排放管侧壁，排放管侧壁设有净化气排放监测口，净化气排放监测口上设有气体排放监测传感器；

步骤（7）：排放，排放管顶部侧壁设有横向设置的净化气排放口，生物降解后的废气从此处排放；

步骤（8）：降解废水循环回收，水雾净化室的底部设有收集喷淋净化产生的废水的废气净化水池；生物降解腔室的底部设有收集生物降解装置喷雾产生的废水的生物降解水池；生物降解水池的废水通过一台降解水循环水泵为净化喷雾装置供水，通过废气净化水池的水中的臭氧将溶解在水溶性VOCs进行再次分解；废气净化水池的废水通过一台富氧水循环水泵为降解喷雾装置供水，为生物降解装置提供净化后的含有臭氧的水；从而使水水雾净化室和生物降解腔室之间往复循环。

进一步地，所述封闭空间为一个废气分解腔室，废气分解腔室的下部和水雾净化室的下部连通；废气分解腔室的顶部设有引进废气的预处理进气口；所述臭氧发生装置包括2组~5组从上到下均匀分布在废气分解腔室的废气光解单元；每组废气分解单元包括若干根能发出波长为254nm的紫外光的高能紫外灯管。

进一步地，所述臭氧发生装置还包括可供废气通过的废气分解网架，废气分解网架上涂设有促进空气中的氧气反应生成臭氧的纳米二氧化钛，废气分解网架的数量与废气光解单元的数量匹配对应，废气分解网架设置在废气光解单元的上方或下方。纳米二氧化钛作为空气中的氧气反应生成臭氧的光催化剂，可大幅加快空气中的氧气反应生成臭氧的速度，以满足废气流量的需求。

进一步地，所述废气净化水池设置在水雾净化室的底部，净化喷雾装置设置在废气净化水池的上方，净化喷雾装置包括若干排可在水雾净化室内喷洒雾幕的溶解雾化喷淋管、以及对废气进行过滤的废气过滤层；废气过滤层设置在废气净化水池的上方，溶解雾化喷淋管设置在废气过滤层的上方。

进一步地，所述步骤（3）中还包括除雾步骤，该除雾步骤对水雾净化室排出的废气的雾气进行清除，该除雾步骤通过在水雾净化室顶部设置由高孔率PU发泡球制成的除雾板实现。

进一步地，所述微生物降解装置包括若干前后并排设置在废气生物降解腔室内的微生物降解单元，每个微生物降解单元包括生物滤床，生物滤床表面覆盖有VOCs驯化生物膜，降解喷雾装置设置在生物滤床上方，降解喷雾装置包括若干排向生物滤床喷洒雾幕的降解雾化喷淋管。

进一步地，所述净化气排放口中设有防雨百叶窗。

在抽排离心风机的作用下，废气预处理车厢内产生负压，使废气从废气从预处理进气口引进，接着经水雾净化室，并由废气光解单元进行氧化分解成小分子，然后从废气分解腔室的下底进入到水雾净化室的下部，经过净化喷雾装置净化后从预处理出气口排出。

进一步地，在步骤（8）中：所述废气净化水池的废水通过一台富氧水循环水泵为降解喷雾装置供水时，富氧水循环水泵先将废气净化水池的废水抽到一个降解储水箱中，降解储水箱的高度位置高于降解雾化喷淋管所在的高度位置，前述的降解雾化喷淋管连接到降解储水箱，利用降解储水箱的自然水压在降解雾化喷淋管进行喷雾，最终由生物降解水池，让废气净化水池收集向生物降解水池的废水，形成正向流动，周而复始形成水的循环利用。

进一步地，在步骤（8）中：所述生物降解水池的废水通过一台降解水循环水泵为净化喷雾装置供水时，降解水循环水泵先将生物降解水池的废水抽到一个净化储水箱中，净化储水箱的高度位置高于溶解雾化喷淋管所在的高度位置，前述的溶解雾化喷淋管连接到净化储水箱，利用净化储水箱的自然水压在溶解雾化喷淋管进行喷雾，最终由废气净化水池收集，让生物降解水池的废水向废气净化水池中转移，形成逆向回流。

进一步地，所述排放管内设有电热网；在步骤（6）中，当系统通过气体排放监测传感器检测到排放不达标时，则接通电热网的电源，通过燃烧法清除剩余的VOCs。

前述臭氧发生装置中产生臭氧的原理如下，高能紫外灯管发出的波长为254nm的紫外光具有比较高能量的光子，纳米二氧化钛在高能量光子激发下价带电子发生跃迁，产生光生电子和空穴，光生空穴与空气中的水分子反应生成羟基自由基，而光生电子与空气中的氧反应生成氧负离子，即活性氧，因氧负离子所携正负电子不平衡而需与氧气分子结合，进而产生臭氧。臭氧的作用如下，由于臭氧具有非常强的氧化性能，此时生成的臭氧可裂解废气中的恶臭气体的分子键，如氨、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、二硫化碳和苯乙烯、硫化物、VOC类等的分子键，使废气中的高分子分子键被打断，与臭氧发生氧化反应生成无害的化合物或转为水溶性的低分子化合物，如水和二氧化碳等。

由上可知，本发明具有如下的优点：将UV光解法、生物洗涤法、生物过滤法依次集合在一起，形成了综合的VOCs净化工艺，使废气中的VOCs先进行UV光解再用水雾洗涤，然后进行生物降解，大幅提升了VOCs的净化效果；充分利用臭氧的强氧化性将VOCs先进行气相降解，接着水雾洗涤进行液相降解，最后通过生物滤床进行微生物降解，VOCs净化效率大幅提升，确保废气达标排放；同时，科学利用水资源循环使用，复用率高，废水零排放，没有二次污染产生。

附图说明

图1为本发明优选的VOCs复合降解的工艺步骤图。

图2为本发明另一个优选的VOCs复合降解的工艺步骤图。

图3为本发明优选的VOCs综合降解的系统结构示意图，图中的大箭头为废气的流向，小箭头为水的流向。

图4为UV光解法、生物洗涤法对应的系统结构示意图。

附图标号说明：1-废气分解腔室，2-水雾净化室，3-抽排离心风机，4-生物降解腔室， 5-生物降解输入口， 6-生物降解排放口，7-净化气排放监测口，8-气体排放监测传感器，9-净化气排放口， 10-废气净化水池，11-生物降解水池，12-降解水循环水泵，13-富氧水循环水泵，14-高能紫外灯管，15-废气分解网架，16-溶解雾化喷淋管，17-废气过滤层，18-降解雾化喷淋管，19-除雾板，21-降解储水箱，22-净化储水箱，23-电热网，24-排放管，25-防雨百叶窗，30-排风管道。

具体实施方式

下面结合附图和优选的实施方式，对本发明及其有益技术效果进行进一步详细说明。其中，属于现有技术中普遍应用的技术特征，在以下的实施方式中不再赘述。

实施例1：

参见图1，本发明优选的实施VOCs复合降解方法，包括以下步骤：废气集中引流→臭氧分解→雾幕净化→负压引流→生物降解→排放检测→排放→降解废水循环回收；参见图3，各个步骤具体如下：

步骤S1：废气集中引流，通过排风管道30将含VOCs的废气引入到密闭的封闭空间内；

步骤S2：臭氧分解，封闭空间内在废气的前进方向设有将空气中的氧气反应生成臭氧的臭氧发生装置；臭氧发生装置产生的臭氧将废气中的用于将VOCs进行分解，生成无害的化合物或可溶水的低分子化合物；

步骤S3：雾幕净化，封闭空间内在废气的前进方向设有对光解后的废气进行净化的水雾净化室2，水雾净化室2内设有产生雾幕的净化喷雾装置，使废气中的水溶性成分和光解反应剩余的臭氧溶于水中；

步骤S4：负压引流，在废气的前进方向设有为水雾净化室2提供负压吸走废气的抽排离心风机3，抽排离心风机3的进气端与水雾净化室2的上部连通；

步骤S5：生物降解，在废气的前进方向设有生物降解腔室4，生物降解腔室4前端设有生物降解输入口5、生物降解腔室4后端设有生物降解排放口6，生物降解输入口5与抽排离心风机3的出气端连通，生物降解腔室4内设有对废气中未被臭氧分解的VOCs进一步进行细菌分解的生物降解装置、以及对生物降解装置进行喷雾的降解喷雾装置，降解喷雾装置将生物降解装置产生的水溶性小分子溶解解在水中；

步骤S6：排放检测，生物降解排放口6上设有排放管24侧壁，排放管24侧壁设有净化气排放监测口7，净化气排放监测口7上设有气体排放监测传感器8；

步骤S7：排放，排放管24顶部侧壁设有横向设置的净化气排放口9，生物降解后的废气从此处排放；

步骤S8：降解废水循环回收，水雾净化室2的底部设有收集喷淋净化产生的废水的废气净化水池10；生物降解腔室4的底部设有收集生物降解装置喷雾产生的废水的生物降解水池11；生物降解水池11的废水通过一台降解水循环水泵12为净化喷雾装置供水，通过废气净化水池10的水中的臭氧将溶解在水溶性VOCs进行再次分解；废气净化水池10的废水通过一台富氧水循环水泵13为降解喷雾装置供水，为生物降解装置提供净化后的含有臭氧的水；从而使水水雾净化室2和生物降解腔室4之间往复循环。

参见图4，优选地，所述封闭空间为一个废气分解腔室1，废气分解腔室1的下部和水雾净化室2的下部连通；废气分解腔室1的顶部设有引进废气的预处理进气口；所述臭氧发生装置包括3组从上到下均匀分布在废气分解腔室1的废气光解单元；每组废气分解单元包括3根能发出波长为254nm的紫外光的高能紫外灯管14。

参见图4，优选地，所述臭氧发生装置还包括可供废气通过的废气分解网架15，废气分解网架15上涂设有促进空气中的氧气反应生成臭氧的纳米二氧化钛，废气分解网架15的数量与废气光解单元的数量匹配对应，废气分解网架15设置在废气光解单元的上方或下方。

参见图4，优选地，所述废气净化水池10设置在水雾净化室2的底部，净化喷雾装置设置在废气净化水池10的上方，净化喷雾装置包括3排可在水雾净化室2内喷洒雾幕的溶解雾化喷淋管16、以及对废气进行过滤的废气过滤层17；废气过滤层17设置在废气净化水池10的上方，溶解雾化喷淋管16设置在废气过滤层17的上方。

优选地，所述微生物降解装置包括5~10个前后并排设置在废气生物降解腔室4内的微生物降解单元，每个微生物降解单元包括生物滤床，生物滤床表面覆盖有VOCs驯化生物膜，降解喷雾装置设置在生物滤床上方，降解喷雾装置包括若干排向生物滤床喷洒雾幕的降解雾化喷淋管18。

参见图1，优选地，所述净化气排放口9中设有防雨百叶窗25。

本实施例中，通过科学合理的安排，将UV光解法、洗涤法、生物过滤法三种方法集成在一起，形成了综合性处理方法，从而更有效地提高了VOCs的降解率，克服了单一方法存在的各种弊端。

实施例2：

参见图2，本实施例基本与实施例1相同，不同之处在于在本实施例中，为了清除废气中的雾气，在所述步骤S3中增加除雾措施；具体如下，

优选地，所述步骤S3中还包括除雾步骤，该除雾步骤对水雾净化室2排出的废气的雾气进行清除，该除雾步骤通过在水雾净化室2顶部设置由高孔率PU发泡球制成的除雾板19实现。

实施例3：

参见图1，本实施例基本与实施例2相同，不同之处在于在本实施例中，为了实现废水的零排放，进一步提高废水的利用的方便性，在步骤S8中增加储水的工艺；具体如下，优选地，在步骤S8中：所述废气净化水池10的废水通过一台富氧水循环水泵13为降解喷雾装置供水时，富氧水循环水泵13先将废气净化水池10的废水抽到一个降解储水箱21中，降解储水箱21的高度位置高于降解雾化喷淋管18所在的高度位置，前述的降解雾化喷淋管18连接到降解储水箱21，利用降解储水箱21的自然水压在降解雾化喷淋管18进行喷雾，最终由生物降解水池11，让废气净化水池10收集向生物降解水池11的废水，形成正向流动，周而复始形成水的循环利用。

参见图1，优选地，在步骤S8中：所述生物降解水池11的废水通过一台降解水循环水泵12为净化喷雾装置供水时，降解水循环水泵12先将生物降解水池11的废水抽到一个净化储水箱22中，净化储水箱22的高度位置高于溶解雾化喷淋管16所在的高度位置，前述的溶解雾化喷淋管16连接到净化储水箱22，利用净化储水箱22的自然水压在溶解雾化喷淋管16进行喷雾，最终由废气净化水池10收集，让生物降解水池11的废水向废气净化水池10中转移，形成逆向回流。

实施例4：

参见图1，本实施例基本与实施例3相同，不同之处在于在本实施例中，为了进一步提高VOCs的净化效果，在步骤S6中增加燃烧净化的工艺；具体如下，优选地，在所述排放管24内设置电热网23；在步骤（6）中，当系统通过气体排放监测传感器8检测到排放不达标时，则接通电热网23的电源，通过燃烧法清除剩余的VOCs。

根据上述说明书及具体实施例并不对本发明构成任何限制，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变形，也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种VOCs复合降解方法，包括以下步骤：废气集中引流→臭氧分解→雾幕净化→负压引流→生物降解→排放检测→排放→降解废水循环回收；其特征是，各个步骤具体如下：

2.如权利要求1所述的VOCs复合降解方法，其特征是：所述封闭空间为一个废气分解腔室，废气分解腔室的下部和水雾净化室的下部连通；废气分解腔室的顶部设有引进废气的预处理进气口；所述臭氧发生装置包括2组~5组从上到下均匀分布在废气分解腔室的废气光解单元；每组废气分解单元包括若干根能发出波长为254nm的紫外光的高能紫外灯管。

3.如权利要求2所述的VOCs复合降解方法，其特征是：所述臭氧发生装置还包括可供废气通过的废气分解网架，废气分解网架上涂设有促进空气中的氧气反应生成臭氧的纳米二氧化钛，废气分解网架的数量与废气光解单元的数量匹配对应，废气分解网架设置在废气光解单元的上方或下方。

4.如权利要求3所述的VOCs复合降解方法，其特征是：所述废气净化水池设置在水雾净化室的底部，净化喷雾装置设置在废气净化水池的上方，净化喷雾装置包括若干排可在水雾净化室内喷洒雾幕的溶解雾化喷淋管、以及对废气进行过滤的废气过滤层；废气过滤层设置在废气净化水池的上方，溶解雾化喷淋管设置在废气过滤层的上方。

5.如权利要求4所述的VOCs复合降解方法，其特征是：所述步骤（3）中还包括除雾步骤（3-1），该除雾步骤对水雾净化室排出的废气的雾气进行清除，该除雾步骤通过在水雾净化室顶部设置由高孔率PU发泡球制成的除雾板实现。

6.如权利要求1~5任一项所述的VOCs复合降解方法，其特征是：所述微生物降解装置包括若干前后并排设置在废气生物降解腔室内的微生物降解单元，每个微生物降解单元包括生物滤床，生物滤床表面覆盖有VOCs驯化生物膜，降解喷雾装置设置在生物滤床上方，降解喷雾装置包括若干排向生物滤床喷洒雾幕的降解雾化喷淋管。

7.如权利要求6所述的VOCs复合降解方法，其特征是：所述净化气排放口中设有防雨百叶窗。

8.如权利要求7所述的VOCs复合降解方法，其特征是：在步骤（8）中：所述废气净化水池的废水通过一台富氧水循环水泵为降解喷雾装置供水时，富氧水循环水泵先将废气净化水池的废水抽到一个降解储水箱中，降解储水箱的高度位置高于降解雾化喷淋管所在的高度位置，前述的降解雾化喷淋管连接到降解储水箱，利用降解储水箱的自然水压在降解雾化喷淋管进行喷雾，最终由生物降解水池，让废气净化水池收集向生物降解水池的废水，形成正向流动，周而复始形成水的循环利用。

9.如权利要求8所述的VOCs复合降解方法，其特征是：在步骤（8）中：所述生物降解水池的废水通过一台降解水循环水泵为净化喷雾装置供水时，降解水循环水泵先将生物降解水池的废水抽到一个净化储水箱中，净化储水箱的高度位置高于溶解雾化喷淋管所在的高度位置，前述的溶解雾化喷淋管连接到净化储水箱，利用净化储水箱的自然水压在溶解雾化喷淋管进行喷雾，最终由废气净化水池收集，让生物降解水池的废水向废气净化水池中转移，形成逆向回流。

10.如权利要求9所述的VOCs复合降解方法，其特征是：所述排放管内设有电热网；在步骤（6）中，当系统通过气体排放监测传感器检测到排放不达标时，则接通电热网的电源，通过燃烧法清除剩余的VOCs。