CN111514743A - 一种处理恶臭气体的催化氧化系统 - Google Patents

一种处理恶臭气体的催化氧化系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种处理恶臭气体的催化氧化系统，包括依次气体管路连通的第一级电化学催化氧化塔、光催化氧化塔和第二级电化学催化氧化塔；第一级电化学催化氧化塔包括第一塔体和第一电化学反应单元，第一塔体内设置有第一催化反应单元、第一喷淋器和第一集液区域，第一催化反应单元包括第一催化剂填料层，第一电化学反应单元包括第一电解池，第一电解池与第一集液区域管路连通，第一电解池与第一喷淋器管路连通；光催化氧化塔包括第三塔体，第三塔体内设置有第三催化反应单元和紫外灯，第三催化反应单元包括第三催化剂填料层。本发明的处理恶臭气体的催化氧化系统实现了多类型恶臭气体中的多种污染物的协同降解，降低了成本，避免了二次污染。

Description

一种处理恶臭气体的催化氧化系统
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种处理恶臭气体的催化氧化系统。
背景技术
恶臭气体是一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。恶臭气体不仅有挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds)污染的一般特性，还具有被人嗅觉感知的特殊性。恶臭气体的嗅阈值极低，当浓度很低时仍能产生强烈令人不愉快的味道。据统计，目前已知有4000多种不同的恶臭物质，其中最常见的有十几种。按照化学组成可将恶臭气体进行分类：(1)含硫化合物 (如硫化氢、硫醚累、硫醇类等)；(2)含氮化合物(如氨、胺类、吲哚类、硝基化合物等)；(3)碳氢化合物(如烷烃、烯烃、芳香烃等)；(4)含氧类物质(如醇类、醛类、酚类、酮类、脂肪酸类等)；(5)烃类(如氯烃、氟氯烃、溴烃等)。恶臭气体主要来源于化工、石油炼制、制药、食品加工、畜禽养殖、污水处理、垃圾处理、喷涂行业等。恶臭气体不仅是产生大气污染(光化学烟雾、灰霾、臭氧)的诱因，还会对人体健康造成严重影响。
目前恶臭气体的处理方法有很多，传统方法包括：物理法(掩蔽法、稀释扩散法)、化学法(氧化法、吸收法、燃烧法)、吸附法、生物法等。其中，掩蔽法采用更强烈的芳香气味与臭气掺和，以掩蔽臭气使之能够被人接受，但恶臭成分并未被去除；燃烧法是将恶臭气体通过高温焚烧将恶臭气体氧化为二氧化碳和水，但燃烧法能耗高，且燃烧条件控制不当容易产生二次污染；生物法利用微生物作用将恶臭气体分解，但生物法存在需要添加药剂、养护困难等缺点；吸附法利用多孔吸附剂对恶臭气体进行吸附，但吸附剂需经常更换并容易造成二次污染。
由于恶臭气体的性质和来源不同，并且治理难度较大，采用以上几类传统的处理方法及相应的环保装置难以满足净化处理的经济要求，而且可能导致二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种处理恶臭气体的催化氧化系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种处理恶臭气体的催化氧化系统，所述催化氧化系统包括依次气体管路连通的第一级电化学催化氧化塔、光催化氧化塔和第二级电化学催化氧化塔；
所述第一级电化学催化氧化塔包括第一塔体和第一电化学反应单元，所述第一塔体内设置有第一催化反应单元、第一喷淋器和第一集液区域，所述第一喷淋器位于所述第一催化反应单元的上方，所述第一催化反应单元包括第一催化剂填料层，所述第一集液区域位于所述第一塔体的底部且位于所述第一催化反应单元的下方，所述第一电化学反应单元包括第一电解池，所述第一电解池与所述第一集液区域管路连通，所述第一电解池与所述第一喷淋器管路连通，所述第一级电化学催化氧化塔还设置有进气口和出气口，所述第一级电化学催化氧化塔的进气口位于所述第一催化反应单元的下方，所述第一级电化学催化氧化塔的出气口位于所述喷淋器的上方；
所述光催化氧化塔包括第三塔体，所述第三塔体内设置有第三催化反应单元和紫外灯，所述第三催化反应单元包括第三催化剂填料层。
上述的处理恶臭气体的催化氧化系统通过首先喷淋器对恶臭气体进行处理后进行紫外光催化降解，光催化氧化塔在紫外光和催化剂的作用下能够在室温的条件下对恶臭气体进行氧化降解，上述的处理恶臭气体的催化氧化系统在喷淋液、催化剂和紫外光降解的协同作用下，实现多类型恶臭气体中的多种污染物的协同降解；上述的处理恶臭气体的催化氧化系统通过将第一电解池与第一集液区域管路连通，第一电解池与所述第一喷淋器管路连通，可以利用电解池电解降解喷淋液喷淋后吸附的污染物，使喷淋后的喷淋液净化重新输入喷淋器循环使用，降低了成本，避免了二次污染。
优选地，所述第二级电化学催化氧化塔包括第二塔体和第二电化学反应单元，所述第二塔体内设置有第二催化反应单元、第二喷淋器、第二集液区域和除雾器，所述第二喷淋器位于所述第二催化反应单元的上方，所述除雾器位于所述第二喷淋器的上方，所述第二催化反应单元包括第二催化剂填料层，所述第二集液区域位于所述第二塔体的底部且位于所述第二催化反应单元的下方，所述第二电化学反应单元包括第二电解池，所述第二电解池与所述第二集液区域管路连通，所述第二电解池与所述第二喷淋器管路连通，所述第二级电化学催化氧化塔还设置有进气口和出气口，所述第二级电化学催化氧化塔的进气口位于所述第二催化反应单元的下方，所述第二级电化学催化氧化塔的出气口位于所述除雾器的上方。
上述的处理恶臭气体的催化氧化系统通过依次气体管路连通的第一级电化学催化氧化塔、光催化氧化塔和第二级电化学催化氧化塔，在紫外光降解后，再次进行电化学催化氧化塔处理，提高了处理效率。
优选地，所述第一电解池通过水泵与所述第一集液区域管路连通，所述第一电解池通过水泵与所述第一喷淋器管路连通，所述第二电解池通过水泵与所述第二集液区域管路连通，所述第二电解池通过水泵与所述第二喷淋器管路连通。
优选地，所述第一电化学反应单元还包括第一正电极板、第一负电极板和第一电源，所述第一正电极板、第一负电极板设置于所述第一电解池中，所述第一电源与所述第一正电极板和第一负电极板电连接，所述第一电解池中盛放有电解液，所述第二电化学反应单元还包括第二正电极板、第二负电极板和第二电源，所述第二正电极板、第二负电极板设置于所述第二电解池中，所述第二电源与所述第二正电极板和第二负电极板电连接，所述第二电解池中盛放有电解液。
上述的处理恶臭气体的催化氧化系统通过设置在电解池中的正电极板、负电极板与电源构成的电路和电解液对输入电解池中的喷淋液进行电解，除去喷淋液中吸附的恶臭气体。
优选地，所述电解液为Fenton试剂。
优选地，所述第一电源和第二电源为数控可调直流电源。
优选地，所述第一正电极板和第二正电极板为钛板，所述第一负电极板和第二负电极板为石墨材料。
优选地，所述第一塔体内设置有至少两个第一催化反应单元、和至少两个第一喷淋器，所述第一喷淋器和第一催化反应单元在所述第一塔体内上下交替分布；
所述第二塔体内设置有至少两个第二催化反应单元、和至少两个第二喷淋器，所述第二喷淋器和第二催化反应单元在所述第二塔体内上下交替分布。
上述的处理恶臭气体的催化氧化系统通过设置多组催化反应单元和喷淋器，提高了对恶臭气体的降解效率。
优选地，所述第三塔体内设置有至少两组第三催化反应单元、和至少三组紫外灯，所述紫外灯和第三催化反应单元交替分布。
上述的处理恶臭气体的催化氧化系统通过设置多组催化反应单元和紫外灯管，提高了对恶臭气体的降解效率。
优选地，所述第一塔体内还设置有第一滤网，所述第一滤网位于所述第一级电化学催化氧化塔的进气口的上方且位于所述第一催化反应单元的下方；
所述第二塔体内还设置有第二滤网，所述第二滤网位于所述第二级电化学催化氧化塔的进气口的上方且位于所述第二催化反应单元的下方。
上述的处理恶臭气体的催化氧化系统可以通过第一滤网、第二滤网过滤一些细小颗粒，防止喷淋器和催化剂填料层堵塞。
优选地，所述第一催化反应单元还包括第一上多孔隔板和第一下多孔隔板，所述第一催化剂填料层设置于所述第一上多孔隔板和第一下多孔隔板之间；
所述第二催化反应单元还包括第二上多孔隔板和第二下多孔隔板，所述第二催化剂填料层设置于所述第二上多孔隔板和第二下多孔隔板之间；
所述第三催化反应单元还包括第三上多孔隔板和第三下多孔隔板，所述第三催化剂填料层设置于所述第三上多孔隔板和第三下多孔隔板之间。
优选地，所述第一下多孔隔板和第二下多孔隔板的孔径小于所述第一催化剂填料层、第二催化剂填料层的填料粒径。
上述的处理恶臭气体的催化氧化系统通过将催化剂填料层填充于上、下隔板之间，通过将上、下隔板固定并压紧形成催化剂填料层，有利于喷淋液与催化剂协同降解的进行，有利于提高紫外光催化降解效率。
优选地，所述第三催化剂填料层包括负载二氧化钛催化剂的金属网；
所述第一催化剂填料层的填料为负载催化剂的多孔载体，所述多孔载体负载的催化剂为贵金属催化剂和/或过渡金属氧化物催化剂；
所述第二催化剂填料层的填料为负载催化剂的多孔载体，所述多孔载体负载的催化剂为贵金属催化剂和/或过渡金属氧化物催化剂。
优选地，所述贵金属催化剂和/或过渡金属氧化物催化剂包括Au、Ag、Pd、 Co、Ir、Fe、Pt、Rh、Mn、Ni及其相应氧化物。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种处理恶臭气体的催化氧化系统，本发明的处理恶臭气体的催化氧化系统利用含强氧化性自由基的喷淋液、催化剂、紫外光，对恶臭气体中的污染物进行彻底地氧化降解，可以高效处理多类型恶臭气体；本发明的处理恶臭气体的催化氧化系统对喷淋后的喷淋液进行收集，并且输入电解池通过电解反应能够使其在系统内部达到自净化，而后输入喷淋器循环使用化吸收污染物的氧化吸收，喷淋液的循环自净化功能降低了处理恶臭气体时产生二次污染的风险以及频繁更换喷淋液的成本。
附图说明
图1为本发明实施例的处理恶臭气体的催化氧化系统的结构示意图。
其中，1、第一级电化学催化氧化塔，11、第一塔体，111、第一级电化学催化氧化塔的进气口，12、第一喷淋器，13、第一催化反应单元，14、第一滤网， 15、第一集液区域，16、水泵，17、第一电化学反应单元，171、第一正电极板，172、第一电解池，173、第一负电极板，174、第一电源，2、光催化氧化塔， 22、紫外灯，23、第三催化反应单元，3、第二级电化学催化氧化塔，311、第二级电化学催化氧化塔的出气口，32、第二喷淋器，33、第二催化反应单元，34、第二滤网，35、第二集液区域，36、水泵，37、第二电化学反应单元，371、第二正电极板，372、第二电解池，373、第二负电极板，374、第二电源，38、除雾器。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明实施例的一种处理恶臭气体的催化氧化系统，如图1所示，所述催化氧化系统包括依次气体管路连通的第一级电化学催化氧化塔1、光催化氧化塔2和第二级电化学催化氧化塔3；
所述第一级电化学催化氧化塔1包括第一塔体11和第一电化学反应单元 17，所述第一塔体11内设置有第一催化反应单元13、第一喷淋器12和第一集液区域15，所述第一喷淋器12位于所述第一催化反应单元13的上方，所述第一催化反应单元13包括第一催化剂填料层132，所述第一集液区域15位于所述第一塔体11的底部且位于所述第一催化反应单元13的下方，所述第一电化学反应单元17包括第一电解池172，所述第一电解池172与所述第一集液区域15 管路连通，所述第一电解池172与所述第一喷淋器12管路连通，所述第一级电化学催化氧化塔1还设置有进气口111和出气口，所述第一级电化学催化氧化塔的进气口11位于所述第一催化反应单元13的下方，所述第一级电化学催化氧化塔的出气口位于所述喷淋器12的上方；
所述光催化氧化塔2包括第三塔体21，所述第三塔体内设置有第三催化反应单元23和紫外灯22，所述第三催化反应单元包括第三催化剂填料层。
进一步地，所述第二级电化学催化氧化塔3包括第二塔体31和第二电化学反应单元37，所述第二塔体31内设置有第二催化反应单元33、第二喷淋器32、第二集液区域35和除雾器38，所述第二喷淋器32位于所述第二催化反应单元 33的上方，所述除雾器38位于所述第二喷淋器32的上方，所述第二催化反应单元33包括第二催化剂填料层332，所述第二集液区域35位于所述第二塔体 31的底部且位于所述第二催化反应单元33的下方，所述第二电化学反应单元 33包括第二电解池37，所述第二电解池37与所述第二集液区域35管路连通，所述第二电解池37与所述第二喷淋器32管路连通，所述第二级电化学催化氧化塔3还设置有进气口和出气口311，所述第二级电化学催化氧化塔的进气口位于所述第二催化反应单元的下方，所述第二级电化学催化氧化塔的出气口311 位于所述除雾器38的上方。通过依次气体管路连通的第一级电化学催化氧化塔、光催化氧化塔和第二级电化学催化氧化塔，在电化学催化氧化塔处理后进行紫外光降解处理，紫外光降解后，再次进行电化学催化氧化塔处理，提高了处理效率。
进一步地，所述第一电解池172通过水泵16与所述第一集液区域15管路连通，所述第一电解池172通过水泵16与所述第一喷淋器12管路连通，所述第二电解池372通过水泵36与所述第二集液区域35管路连通，所述第二电解池372通过水泵36与所述第二喷淋器32管路连通。
进一步地，所述第一电化学反应单元17还包括第一正电极板171、第一负电极板173和第一电源174，所述第一正电极板171、第一负电极板173设置于所述第一电解池172中，所述第一电源174与所述第一正电极板171和第一负电极板172电连接，所述第一电解池172中盛放有电解液，所述第二电化学反应单元37还包括第二正电极板371、第二负电极板373和第二电源374，所述第二正电极板371、第二负电极板373设置于所述第二电解池372中，所述第二电源374与所述第二正电极板371和第二负电极板373电连接，所述第二电解池372中盛放有电解液。处理恶臭气体的催化氧化系统通过设置在电解池中的正电极板、负电极板与电源构成的电路和电解液对输入电解池中的喷淋液进行电解，除去喷淋液中吸附的恶臭气体。
进一步地，所述电解液为Fenton试剂。
进一步地，所述第一电源和第二电源为数控可调直流电源。
进一步地，所第一正电极板和第二正电极板为钛板，所述第一负电极板和第二负电极板为石墨材料。
进一步地，所述第一塔体内设置有至少两个第一催化反应单元、和至少两个第一喷淋器，所述第一喷淋器和第一催化反应单元在所述第一塔体内上下交替分布；
所述第二塔体内设置有至少两个第二催化反应单元、和至少两个第二喷淋器，所述第二喷淋器和第二催化反应单元在所述第二塔体内上下交替分布。处理恶臭气体的催化氧化系统通过设置多组催化反应单元和喷淋器，提高了对恶臭气体的降解效率。
进一步地，第三塔体内设置有至少两组第三催化反应单元、和至少三组紫外灯，所述紫外灯和第三催化反应单元交替分布。处理恶臭气体的催化氧化系统通过设置多组催化反应单元和紫外灯管，提高了对恶臭气体的降解效率。
进一步地，所述第一塔体11内还设置有第一滤网14，所述第一滤网14位于所述第一级电化学催化氧化塔的进气口11的上方且位于所述第一催化反应单元13的下方；
所述第二塔体31内还设置有第二滤网34，所述第二滤网34位于所述第二级电化学催化氧化塔的进气口的上方且位于所述第二催化反应单元33的下方。处理恶臭气体的催化氧化系统可以通过第一滤网、第二滤网过滤一些细小颗粒，防止喷淋器和催化剂填料层堵塞。
进一步地，所述第一催化反应单元13还包括第一上多孔隔板131和第一下多孔隔板133，所述第一催化剂填料层132设置于所述第一上多孔隔板131和第一下多孔隔板133之间；
所述第二催化反应单元33还包括第二上多孔隔板331和第二下多孔隔板 333，所述第二催化剂填料层332设置于所述第二上多孔隔板331和第二下多孔隔板333之间；
所述第三催化反应单元还包括第三上多孔隔板和第三下多孔隔板，所述第三催化剂填料层设置于所述第三上多孔隔板和第三下多孔隔板之间。
进一步地，所述第一下多孔隔板和第二下多孔隔板的孔径小于所述第一催化剂填料层、第二催化剂填料层的填料粒径。处理恶臭气体的催化氧化系统通过将催化剂填料层填充于上、下隔板之间，通过将上、下隔板固定并压紧形成催化剂填料层，有利于喷淋液与催化剂协同降解的进行，有利于提高紫外光催化降解效率。
进一步地，所述第三催化剂填料层包括负载二氧化钛催化剂的金属网；
所述第一催化剂填料层的填料为负载催化剂的多孔载体，所述多孔载体负载的催化剂为贵金属催化剂和/或过渡金属氧化物催化剂；
所述第二催化剂填料层的填料为负载催化剂的多孔载体，所述多孔载体负载的催化剂为贵金属催化剂和/或过渡金属氧化物催化剂。
进一步地，所述贵金属催化剂和/或过渡金属氧化物催化剂包括Au、Ag、 Pd、Co、Ir、Fe、Pt、Rh、Mn、Ni及其相应氧化物。
本实施例的处理恶臭气体的催化氧化系统通过首先喷淋器对恶臭气体进行处理后进行紫外光催化降解，光催化氧化塔在紫外光和催化剂的作用下能够在室温的条件下对恶臭气体进行氧化降解，本实施例的处理恶臭气体的催化氧化系统在喷淋液、催化剂和紫外光降解的协同作用下，实现多类型恶臭气体中的多种污染物的协同降解；本实施例的处理恶臭气体的催化氧化系统通过将第一电解池与第一集液区域管路连通，第一电解池与所述第一喷淋器管路连通，可以利用电解池电解降解喷淋液喷淋后吸附的污染物，使喷淋后的喷淋液净化重新输入喷淋器循环使用，降低了成本，避免了二次污染。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述催化氧化系统包括依次气体管路连通的第一级电化学催化氧化塔、光催化氧化塔和第二级电化学催化氧化塔；
所述第一级电化学催化氧化塔包括第一塔体和第一电化学反应单元，所述第一塔体内设置有第一催化反应单元、第一喷淋器和第一集液区域，所述第一喷淋器位于所述第一催化反应单元的上方，所述第一催化反应单元包括第一催化剂填料层，所述第一集液区域位于所述第一塔体的底部且位于所述第一催化反应单元的下方，所述第一电化学反应单元包括第一电解池，所述第一电解池与所述第一集液区域管路连通，所述第一电解池与所述第一喷淋器管路连通，所述第一级电化学催化氧化塔还设置有进气口和出气口，所述第一级电化学催化氧化塔的进气口位于所述第一催化反应单元的下方，所述第一级电化学催化氧化塔的出气口位于所述喷淋器的上方；
所述光催化氧化塔包括第三塔体，所述第三塔体内设置有第三催化反应单元和紫外灯，所述第三催化反应单元包括第三催化剂填料层。
2.根据权利要求1所述的处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述第二级电化学催化氧化塔包括第二塔体和第二电化学反应单元，所述第二塔体内设置有第二催化反应单元、第二喷淋器、第二集液区域和除雾器，所述第二喷淋器位于所述第二催化反应单元的上方，所述除雾器位于所述第二喷淋器的上方，所述第二催化反应单元包括第二催化剂填料层，所述第二集液区域位于所述第二塔体的底部且位于所述第二催化反应单元的下方，所述第二电化学反应单元包括第二电解池，所述第二电解池与所述第二集液区域管路连通，所述第二电解池与所述第二喷淋器管路连通，所述第二级电化学催化氧化塔还设置有进气口和出气口，所述第二级电化学催化氧化塔的进气口位于所述第二催化反应单元的下方，所述第二级电化学催化氧化塔的出气口位于所述除雾器的上方。
3.根据权利要求2所述的处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述第一电化学反应单元还包括第一正电极板、第一负电极板和第一电源，所述第一正电极板、第一负电极板设置于所述第一电解池中，所述第一电源与所述第一正电极板和第一负电极板电连接，所述第一电解池中盛放有电解液，所述第二电化学反应单元还包括第二正电极板、第二负电极板和第二电源，所述第二正电极板、第二负电极板设置于所述第二电解池中，所述第二电源与所述第二正电极板和第二负电极板电连接，所述第二电解池中盛放有电解液。
4.根据权利要求3所述的处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述第一正电极板和第二正电极板为钛板，所述第一负电极板和第二负电极板为石墨材料。
5.根据权利要求2所述的处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述第一塔体内设置有至少两个第一催化反应单元、和至少两个第一喷淋器，所述第一喷淋器和第一催化反应单元在所述第一塔体内上下交替分布；
所述第二塔体内设置有至少两个第二催化反应单元、和至少两个第二喷淋器，所述第二喷淋器和第二催化反应单元在所述第二塔体内上下交替分布。
6.根据权利要求2所述的处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述第三塔体内设置有至少两组第三催化反应单元、和至少三组紫外灯，所述紫外灯和第三催化反应单元交替分布。
7.根据权利要求2所述的处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述第一塔体内还设置有第一滤网，所述第一滤网位于所述第一级电化学催化氧化塔的进气口的上方且位于所述第一催化反应单元的下方；
所述第二塔体内还设置有第二滤网，所述第二滤网位于所述第二级电化学催化氧化塔的进气口的上方且位于所述第二催化反应单元的下方。
8.根据权利要求2所述的处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述第一催化反应单元还包括第一上多孔隔板和第一下多孔隔板，所述第一催化剂填料层设置于所述第一上多孔隔板和第一下多孔隔板之间；
所述第二催化反应单元还包括第二上多孔隔板和第二下多孔隔板，所述第二催化剂填料层设置于所述第二上多孔隔板和第二下多孔隔板之间；
所述第三催化反应单元还包括第三上多孔隔板和第三下多孔隔板，所述第三催化剂填料层设置于所述第三上多孔隔板和第三下多孔隔板之间。
9.根据权利要求2所述的处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述第三催化剂填料层包括负载二氧化钛催化剂的金属网；
所述第一催化剂填料层的填料为负载催化剂的多孔载体，所述多孔载体负载的催化剂为贵金属催化剂和/或过渡金属氧化物催化剂；
所述第二催化剂填料层的填料为负载催化剂的多孔载体，所述多孔载体负载的催化剂为贵金属催化剂和/或过渡金属氧化物催化剂。
10.根据权利要求9所述的处理恶臭气体的催化氧化系统，其特征在于，所述贵金属催化剂和/或过渡金属氧化物催化剂包括Au、Ag、Pd、Co、Ir、Fe、Pt、Rh、Mn、Ni及其相应氧化物。
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