CN112957888A - 一种VOCs的净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种VOCs的净化方法,其包括以下步骤,a在生物反应器内培养驯化活性污泥,形成洗涤液;b向超声波雾化器中添加表面活性剂;c打开超声波雾化器,其产生的雾滴经吸收塔下部流入到吸收塔内;d VOCs气体由吸收塔下部通入吸收塔内部,超声波雾化器产生的雾滴先对VOCs气体进行捕集;e捕集后,VOCs气体在吸收塔自下而上流动,生物反应器中的洗涤液通过水泵送至吸收塔顶部的喷淋头,洗涤液由喷淋头自上而下喷淋,气液之间进行逆流接触对VOCs进行二次吸收;f经处理后的VOCs气体由吸收塔上部排出;反应后的洗涤液与雾滴从吸收塔底部流至生物反应器内。本发明方法处理效果好,净化效率高,安全且低能耗。

Description

一种VOCs的净化方法
技术领域
本发明属于环保技术领域,具体涉及一种VOCs的净化方法。
背景技术
近年来,随着工业企业的不断发展,废气的排放量、污染的产生量也随之上涨,其中VOCs是生成O3及PM2.5的前体物,并且对人体的心脏、肺、肝脏和神经系统等人体器官易产生危害,甚至引起致癌和致突变等不良后果,因对人类健康以及环境的巨大危害而备受关注。现有的常规VOCs废气处理技术包括传统的物理、化学、生物技术,这些技术研究较为成熟,其中一部分已经进过工程验证进入市场化运行,基本可以运用于工业生产废气的净化。但随着我国对环保工作越来越重视,单一的生物处理技术不能满足环保要求,并且处理的对象多为低浓度、易生物降解的VOCs,而针对高浓度、难降解VOCs的处理,仍是实际工程中亟待解决的问题。
在目前大气污染严重的情况下,需要探索更高效VOCs的治理方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种处理效果好,净化效率高,安全且低能耗的VOCs净化方法。
本发明采用的技术方案是:其包括以下步骤,
(a)在生物反应器内培养驯化活性污泥,形成洗涤液;
(b)向超声波雾化器中添加表面活性剂;
(c)打开超声波雾化器,其产生的雾滴经吸收塔下部流入到吸收塔内;
(d)VOCs气体由吸收塔下部通入吸收塔内部,超声波雾化器产生的雾滴先对VOCs气体进行捕集;
(e)捕集后,VOCs气体在吸收塔自下而上流动,生物反应器中的洗涤液通过水泵送至吸收塔顶部的喷淋头,洗涤液由喷淋头自上而下喷淋,气液之间进行逆流接触对VOCs进行二次吸收;
(f)经处理后的VOCs气体由吸收塔上部排出;反应后的洗涤液与雾滴从吸收塔底部流至生物反应器内。
进一步地,步骤(a)中,培养驯化活性污泥包括培养阶段和驯化阶段;
所述培养阶段为将活性污泥进行间歇曝气,培养温度维持在20~30℃,保持溶解氧DO为2~6mg/L,维持pH6~7,用葡萄糖为唯一碳源配制COD为250mg/L营养液,控制m(C):m(N):m(P)=100:5:1,并按照食微比F/M=0.7~0.8kg COD/(kgMLSS • day)每日投加培养。
进一步地,步骤(a)中,营养液为水溶液,其包括以下组分:葡萄糖0.3g/L、尿素0.05g/L、K2HPO40.15 g/L、MgSO4 0.23 g/L以及CaCl2 0.28 g/L。
进一步地,步骤(b)中,表面活性剂的浓度为1-2CMC。
进一步地,表面活性剂为吐温、曲拉通和皂角苷中的一种。
进一步地,步骤(d)中,VOCs气体的通气量为80~200L/h;VOCs气体温度为20~25℃;吸收塔内停留时间为22~53s。
进一步地,步骤(e)中,洗涤液喷淋量为20~40L/h。
进一步地,步骤(e)中,吸收塔中设置有3层填料层,VOCs气体从下到上流动依次经过3填料层后,由吸收塔上部排出。
进一步地,所述填料层由填料填充而成,所述填料为多面空心球,其材质为聚丙烯PP,直径为25mm,每层填料层高度为4-5cm。
本发明的有益效果是:
本发明将待处理的VOCs气体进入吸收塔,超声波雾化器产生的雾滴先对VOCs气体进行捕集后,VOCs气体在吸收塔内自下而上流动。然后洗涤液从吸收塔内自上而下喷淋,底部的气体上行,顶部的液体下行,气液之间进行逆流接触对VOCs进行二次吸收。经处理后的VOCs气体由吸收塔上部排出。
本发明通过超声波雾化表面活性剂进行强化吸收,通过气态污染物与超声波产生的雾滴形成气液之间的接触,便于进一步加强VOCs气体吸收。由于超声波雾化产生的雾滴小而均匀,所以气液之间比表面积增大,可以迅速与气体发生反应,同时超声波产生的雾滴雾化粒度细,质量较高,提高对气体的去除率,本发明将生物反应器和超声波雾化器与吸收塔结合,使用时,生化反应提前于吸收塔内进行,这大大强化吸收降解效果,提升装置处理能力。
本发明集合了超声波雾化表面活性剂和生物洗涤多级净化原理协同净化污染物,不但能克服高浓度VOCs(特别是疏水VOCs)处理难度大、运行不稳定的问题,还可以降低传质阻力,增加气液之间的接触面积,减少降解时间,无二次污染,增强处理效果以及提高净化效率。
附图说明
图1为本发明实施例4装置的正面结构示意图;
图2为本发明实施例4装置的侧面结构示意图;
图3为本发明实施例4装置的轴侧示意图。
图中:1.生物反应器,2.塔体,3.超声波雾化器,4.格栅网,5. 排气管,6.进气管,7.水泵,8.喷淋头,9.阀门,10.液体管道,11.液体流量计,12.气体流量计,13.喷雾管道,14.填料层,15.液体排放管。
具体实施方式
为了能更清楚地理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1
本发明提供了一种VOCs的净化方法,其包括以下步骤,
(a)在生物反应器内培养驯化活性污泥,形成洗涤液。
步骤(a)中,培养驯化活性污泥包括培养阶段和驯化阶段;
所述培养阶段为将活性污泥进行间歇曝气,培养温度维持在20~30℃,保持溶解氧DO2~6mg/L,维持pH=6,用葡萄糖为唯一碳源配制COD为250mg/L营养液,控制m(C):m(N):m(P)=100:5:1,并按照食微比F/M=0.7~0.8kg COD/(kgMLSS • day)每日投加培养;具体方法为,按F/M计算出投加营养液的体积,与生物反应器中活性污泥经30分钟沉淀后的上清液进行同等体积置换。培养时间为15-20天,以污泥沉降比(SV)、混合液悬浮固体浓度(MLSS)、污泥指数(SVI)和化学需氧量(COD)为参数,考察活性污泥生长情况。首先待以上参数趋于稳定,没有较大波动可认为终点。其次达到特定目标如需要多少MLSS,日去除COD多少,降解效率多少等,视处理VOCs的种类与浓度、目标去除率和其他要求而定。
所述驯化阶段为用待处理的污染物逐渐代替葡萄糖作为唯一碳源,其评价指标同培养阶段。本实施例中,由于步骤(d)通入的是甲苯浓度为500mg/m3的VOCs气体,所以在本实施例步骤(a)中待处理的污染物为以甲苯为主要污染物。具体方法为,向生物反应器中投放甲苯溶液,每两天增加一个体积梯度,逐步增加甲苯溶液体积得以取代葡萄糖,使微生物利用甲苯作为碳源。可利用摇瓶试验法监测顶空中污染物的质量浓度变化以表征活性污泥降解性能。视处理废气的种类、浓度和目标去除率而定。如被洗涤液吸收后液相中甲苯的浓度在下一次置换前可被降解达到要求排放的标准,则认为驯化完成。
步骤(a)中,营养液为水溶液,其包括以下组分:葡萄糖0.3g/L、尿素 0.05g/L、K2HPO40.15 g/L、MgSO4 0.23 g/L以及CaCl2 0.28 g/L。
(b)向超声波雾化器中添加表面活性剂,表面活性剂的浓度为2CMC。表面活性剂为吐温。
(c)打开超声波雾化器,将雾化量调到450ml/h,其产生的雾滴经吸收塔下部流入到吸收塔内;超声波雾化器装置的参数为:加湿罐内径为270 mm、高度为280 mm, 超声波加湿高频振荡器高度为50 mm, 加湿罐中的液面高度为35 mm, 入口气体温度289.6 K, 入口相对湿度43%, 流量15.71 L/min, 加湿罐的压力196 kPa, 换能器251个, 功率35 W;已测得换能器25在标准大气压下, 温度为293 K, 相对湿度为50%时, 加湿量450 mL/h。
(d)甲苯浓度为500mg/m3的VOCs气体由吸收塔下部通入吸收塔内部,超声波雾化器产生的雾滴先对VOCs气体进行捕集。
步骤(d)中,VOCs气体的通气量为100L/h;VOCs气体温度为20°C;停留时间为42s。
(e)捕集后,VOCs气体在吸收塔自下而上流动,生物反应器中的洗涤液通过水泵送至吸收塔顶部的喷淋头,洗涤液由喷淋头自上而下喷淋,气液之间进行逆流接触对VOCs进行二次吸收。
步骤(e)中,洗涤液喷淋量为20L/h。
步骤(e)中,吸收塔中设置有3层填料层,VOCs气体从下到上流动依次经过各个填料层后,由吸收塔上部排出。
所述填料为多面空心球,其材质为聚丙烯PP制成的球状结构,直径为25mm,每层填料层高度为4-5cm。
(f)经处理后的VOCs气体由吸收塔上部排出;反应后的洗涤液与雾滴从吸收塔底部流至生物反应器内。对塔顶VOCs进行检测,甲苯的去除率为95%。
本发明在使用过程中,在步骤(a)中,生物反应器每天按照0.1L/L进行置换更新活性污泥总体积。即1L活性污泥中0.9L不变,0.1L被置换,以0.1L营养液换同体积的活性污泥上清液。其中,置换活性污泥时先经30分钟沉淀,待泥水分层后取上清液置换,以防止生物量流失。
实施例2
本发明提供了一种VOCs的净化方法,其包括以下步骤,
(a)在生物反应器内培养驯化活性污泥,形成洗涤液。
步骤(a)中,活性污泥培养阶段和驯化阶段同实施例1;
(b)向超声波雾化器中添加表面活性剂,表面活性剂的浓度为1.5CMC。表面活性剂为曲拉通。
(c)打开超声波雾化器,将雾化量调到450ml/h,其产生的雾滴经吸收塔下部流入到吸收塔内;
(d)含甲苯浓度为500mg/m3的VOCs气体由吸收塔下部通入吸收塔内部,超声波雾化器产生的雾滴先对VOCs气体进行捕集。
步骤(d)中,VOCs气体的通气量为200L/h;VOCs气体温度为23°C;停留时间为22s。
(e)捕集后,VOCs气体在吸收塔自下而上流动,生物反应器中的洗涤液通过水泵送至吸收塔顶部的喷淋头,洗涤液由喷淋头自上而下喷淋,气液之间进行逆流接触对VOCs进行二次吸收。
步骤(e)中,洗涤液喷淋量为40L/h。
步骤(e)中,吸收塔中设置有3层填料层,VOCs气体从下到上流动依次经过各个填料层后,由吸收塔上部排出。
所述填料为多面空心球,其材质为聚丙烯PP制成的球状结构,直径为25mm,每层填料层高度为4-5cm。
(f)经处理后的VOCs气体由吸收塔上部排出;反应后的洗涤液与雾滴从吸收塔底部流至生物反应器内。对塔顶VOCs进行检测,甲苯的去除率为93%。
本发明在使用过程中,在步骤(a)中,生物反应器每天按照0.1L/L进行置换更新活性污泥总体积。即1L活性污泥中0.9L不变,0.1L被置换,以0.1L营养液置换同体积的活性污泥上清液。其中,置换活性污泥时先经30分钟沉淀,待泥水分层后取上清液置换,以防止生物量流失。
实施例3
本发明提供了一种VOCs的净化方法,其包括以下步骤,
(a)在生物反应器内培养驯化活性污泥,形成洗涤液。
步骤(a)中,活性污泥培养阶段和驯化阶段同实施案例1;
(b)向超声波雾化器中添加表面活性剂;
步骤(b)中,表面活性剂的浓度为1CMC。表面活性剂为皂角苷;
(c)打开超声波雾化器,将雾化量调到450ml/h,其产生的雾滴经吸收塔下部流入到吸收塔内;
(d)含甲苯浓度为500mg/m3的VOCs气体由吸收塔下部通入吸收塔内部,超声波雾化器产生的雾滴先对VOCs气体进行捕集。
步骤(d)中,VOCs气体的通气量为80L/h;VOCs气体温度为25°C;停留时间为53s。
(e)捕集后,VOCs气体在吸收塔自下而上流动,生物反应器中的洗涤液通过水泵送至吸收塔顶部的喷淋头,洗涤液由喷淋头自上而下喷淋,气液之间进行逆流接触对VOCs进行二次吸收。
步骤(e)中,洗涤液喷淋量为25L/h。
步骤(e)中,吸收塔中设置有若3填料层,VOCs气体从下到上流动依次经过各个填料层后,由吸收塔上部排出。
所述填料为多面空心球,其材质为聚丙烯PP制成的球状结构,直径为25mm,每层填料层高度为4-5cm。
(f)经处理后的VOCs气体由吸收塔上部排出;反应后的洗涤液与雾滴从吸收塔底部流至生物反应器内。对塔顶VOCs进行检测,甲苯的去除率为99%。
本发明在使用过程中,在步骤(a)中,生物反应器每天按照0.1L/L进行置换更新活性污泥总体积。
本发明实施例1-3示例性的给出了本发明的方法,本发明集合了超声波强化、表面活性剂和生物洗涤多级净化原理协同净化污染物,不但能克服高浓度VOCs(特别是疏水VOCs)处理难度大、运行不稳定等问题,还可以降低传质阻力,增加气液之间的接触面积,减少降解时间,无二次污染,增强处理效果以及提高净化效率等,提供一种在高效安全低能耗的基础上净化高浓度VOCs的生物净化废气的方法。
本发明在生物反应器的基础上,增加超声波雾化技术,利用雾化器将表面活性剂雾化成液滴形成冷雾,从而实现对气态污染物更加有效的强化吸收,进一步提高净化效率。在目前大气污染严重的情况下,该技术在处理VOCs方面提供了一条治理途径。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明设置了超声波雾化装置进行强化吸收,通过气态污染物与超声波产生的雾滴形成气液之间的接触,便于进一步加强VOCs气体吸收。由于超声波雾化产生的雾滴粒径都在10um以下,雾滴小而均匀,所以气液之间比表面积增大,可以迅速与气体发生反应,同时超声波产生的雾滴雾化粒度细,质量较高,提高对气体的去除率。
(2)超声波雾化相比于传统雾化方式,超声波雾化具有体积小、加湿强度大、加湿迅速、雾滴小而均匀、加湿效率高、费用低廉、设备简单、效果显著等优点。
(3)通过在超声波装置中添加表面活性剂,不但促进VOCs中疏水物质的溶解又能增加气体停留时间与接触面积,将生化反应提前于吸收塔内进行。这大大强化吸收降解效果,提升装置处理能力。
本发明不仅可满足科研院所开展生物净化VOCs的实验要求,而且还可以为环保部门进行大气污染治理提供方法。
实施例4
与实施例3相同,区别仅在于,VOCs中含甲苯浓度为1000mg/m3,其去除率为96%。
实施例5
与实施例4相同,区别仅在于,VOCs中含苯浓度为1000mg/m3,其去除率为99%。
实施例6
与实施例4相同,区别仅在于,VOCs中含苯乙烯浓度为1000mg/m3,其去除率为98%。
实施例7
与实施例4相同,区别仅在于,VOCs中含甲醇浓度为1000mg/m3,其去除率为100%。
实施例8
通过附图1-3的装置,对本发明方法进行说明。
如图1-3所示,本发明提供了一种VOCs净化装置,具体说是一种超声波雾化表面活性剂协同生物净化VOCs的装置,其包括生物反应器1、吸收塔、超声波雾化器3和喷淋装置。
所述吸收塔包括塔体2,设置在所述塔体2上部的排气管5,设置在塔体2下部的进气管6,所述塔体2的底部与生物反应器1连通,所述塔体2的底部通过液体排放管15与生物反应器1连接。
所述喷淋装置包括设置在所述生物反应器1内的水泵7和设置在塔体2顶部且与所述水泵7连通的喷淋头8,所述喷淋头8用于向塔体2内部从上向下喷淋洗涤液,所述洗涤液为水泵7从生物反应器1内抽取的液体。
所述超声波雾化器3与塔体2的下部连接。所述塔体2的下部通过喷雾管道13与超声波雾化器3连接。超声波雾化器3的超声波雾化产生的雾滴粒径都在10um以下,雾滴小而均匀,所以气液之间比表面积增大,可以迅速与气体发生反应,同时超声波产生的雾滴雾化粒度细,质量较高,提高对气体的去除率。
所述吸收塔的塔体2内设置有格栅网4和若干个填料层14,所述填料层14位于格栅网4的下方。
本实施例中,填料层14为三个,该填料采用的是聚丙烯填料,填料的结构是多面空心球,直径为25mm。
所述液体排放管15上设置有阀门9。
所述进气管6上设置有气体流量计12。
所述水泵7和喷淋头8之间通过液体管道10连接。
所述液体管道10上设置有液体流量计11。
本实施例中,超声波雾化器3内部结构包括加湿罐和超声波加湿高频振荡器,超声波雾化器装置的参数为:加湿罐内径为270 mm、高度为280 mm, 超声波加湿高频振荡器高度为50 mm, 加湿罐中的液面高度为35 mm, 入口气体温度289.6 K, 入口相对湿度43%,流量15.71 L/min, 加湿罐的压力196 kPa, 换能器251个, 功率35 W;已测得换能器25在标准大气压下, 温度为293 K, 相对湿度为50%时, 加湿量450 mL/h。
本发明将生物反应器和超声波雾化器与吸收塔结合,大大强化吸收降解效果,提升处理能力。
本发明使用前,生物反应器1内为培养驯化好的活性污泥,从生物反应器1抽取的用于喷淋的洗涤液是活性污泥及其上清液,超声波雾化器3中添加表面活性剂,本实施例中所述表面活性剂为吐温、曲拉通和皂角苷中的一种,控制其浓度1-2CMC。本发明使用时,首先在超声波雾化器3中加入已配好的表面活性剂溶液,打开超声波雾化器3,超声波雾化器3产生的雾滴经喷雾管道13流入到塔体2内,然后将待处理的VOCs废气由塔体2的进气管6通入,超声波雾化器3产生的雾滴先对VOCs气体进行捕集后,VOCs气体在塔体2中自下而上流动。然后打开水泵7,生物反应器1内的洗涤液在水泵7的抽取作用下,从喷淋头8喷出,由于喷淋头8设置在塔体2的顶部,洗涤液从塔体2内自上而下喷淋,底部的气体上行,顶部的液体下行,气液之间进行逆流接触对VOCs进行二次吸收。气流从下到上流动的过程经过三层填料层,洗涤液与雾化液滴一同通过液体排放管15流至生物反应器1内。处理后的VOCs废气由排气管5排出。
本发明的超声波雾化装置即超声波雾化器3进行强化吸收,通过气态污染物与超声波产生的雾滴形成气液之间的接触,便于进一步加强VOCs气体吸收。由于超声波雾化产生的雾滴粒径都在10um以下,雾滴小而均匀,所以气液之间比表面积增大,可以迅速与气体发生反应,同时超声波产生的雾滴雾化粒度细,质量较高,提高对气体的去除率。并且通过在超声波装置中增加表面活性剂,不但促进VOCs中疏水物质的溶解又增加气体停留时间与接触面积,将生化反应提前于吸收塔内进行。这大大强化吸收降解效果,提升装置处理能力。
本发明集合了超声波雾化表面活性剂和生物洗涤多级净化原理协同净化污染物,在延续传统生物处理技术的优点基础上,不但能克服高浓度VOCs(特别是疏水VOCs)处理难度大、运行不稳定等问题,还可以降低传质阻力,增加气液之间的接触面积,减少降解时间,无二次污染,增强处理效果以及提高净化效率等,提供一种在高效安全低能耗的基础上净化高浓度疏水性VOCs的生物净化废气的装置。
本发明提高吸收净化效率和实际应用范围,在生物反应器的基础上,增加超声波雾化技术,利用超声波将表面活性剂雾化成液滴形成冷雾,从而实现对气态污染物更加有效的强化吸收,进一步提高净化效率。在目前大气污染严重的情况下,本发明装置在处理VOCs方面提供了一条新的治理途径。
本发明不仅可满足科研院所开展生物净化VOCs的实验要求,用于生物净化VOCs技术的处理潜力与机理探究,而且还可以为环保部门进行大气污染治理提供方法。
对比例1
与实施例3相同,区别仅在于,步骤(b)中的表面活性剂改用自来水。
甲苯的去除率为90%。
对比例2
与实施例3相同,区别仅在于,步骤(b)去掉表面活性剂和超声波雾化器。
甲苯的去除率为88%。
对比例3
与实施例3相同,区别仅在于,步骤(b)中的表面活性剂选用十二烷基苯磺酸钠(SDBS),浓度为1.5CMC。
甲苯的去除率为79%。
(1)本发明主要为处理难溶于水的有机化合物提供指导方法,更可去除其它易溶VOCs废气。除甲苯之外,苯、苯乙烯等芳香族化合物废气去除效率也均达到理想效果。对于易溶于水的VOCs如甲醇等,其去除能力与效率更高。理论上讲,只要活性污泥提前被目标污染物驯化良好即可处理。
(2)对比例1为了凸显表面活性剂具有明显优势,用自来水雾化作为对比,并且对比例2中为了凸显超声波雾化表面活性剂具有明显优势,去掉表面活性剂和超声波雾化器。实验得出增加超声波雾化表面活性剂去除效果明显提升,去除效率最高达到99%。在对比例3中,应用阴离子表面活性剂,因其生物毒性较非离子表面活性剂大,从而毒害活性污泥中微生物,因此去除率显著降低。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式,故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰,均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (9)

1.一种VOCs的净化方法,其特征在于,其包括以下步骤,
(a)在生物反应器内培养驯化活性污泥,形成洗涤液;
(b)向超声波雾化器中添加表面活性剂;
(c)打开超声波雾化器,其产生的雾滴经吸收塔下部流入到吸收塔内;
(d)VOCs气体由吸收塔下部通入吸收塔内部,超声波雾化器产生的雾滴先对VOCs气体进行捕集;
(e)捕集后,VOCs气体在吸收塔自下而上流动,生物反应器中的洗涤液通过水泵送至吸收塔顶部的喷淋头,洗涤液由喷淋头自上而下喷淋,气液之间进行逆流接触对VOCs进行二次吸收;
(f)经处理后的VOCs气体由吸收塔上部排出;反应后的洗涤液与雾滴从吸收塔底部流至生物反应器内。
2.根据权利要求1所述的一种VOCs的净化方法,其特征在于,步骤(a)中,培养驯化活性污泥包括培养阶段和驯化阶段;
所述培养阶段为将活性污泥进行间歇曝气,培养温度维持在20~30℃,保持溶解氧DO为2~6mg/L,维持pH6~7,用葡萄糖为唯一碳源配制COD为250mg/L营养液,控制m(C):m(N):m(P)=100:5:1,并按照食微比F/M=0.7~0.8kg COD/(kgMLSS • day)每日投加培养。
3.根据权利要求2所述的一种VOCs的净化方法,其特征在于,步骤(a)中,营养液为水溶液,其包括以下组分:葡萄糖0.3g/L、尿素 0.05g/L、K2HPO40.15 g/L、MgSO4 0.23 g/L以及CaCl2 0.28 g/L。
4.根据权利要求1所述的一种VOCs的净化方法,其特征在于,步骤(b)中,表面活性剂的浓度为1-2CMC。
5.根据权利要求1所述的一种VOCs的净化方法,其特征在于,表面活性剂为吐温、曲拉通和皂角苷中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种VOCs的净化方法,其特征在于,步骤(d)中,VOCs气体的通气量为80~200L/h;VOCs气体温度为20~25℃;吸收塔内停留时间为22~53s。
7.根据权利要求1所述的一种VOCs的净化方法,其特征在于,步骤(e)中,洗涤液喷淋量为20~40L/h。
8.根据权利要求1所述的一种VOCs的净化方法,其特征在于,步骤(e)中,吸收塔中设置有3层填料层,VOCs气体从下到上流动依次经过3填料层后,由吸收塔上部排出。
9.根据权利要求8所述的一种VOCs的净化方法,其特征在于,所述填料层由填料填充而成,所述填料为多面空心球,其材质为聚丙烯PP,直径为25mm,每层填料层高度为4-5cm。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4857198A (en) * 1988-07-29 1989-08-15 Zimpro/Passavant Inc. Process for treatment of water containing volatile and toxic compounds
CN102580520A (zh) * 2012-01-20 2012-07-18 浙江大学 一种处理有机废气的生物滴滤装置及方法
CN105107339A (zh) * 2015-08-03 2015-12-02 东莞市环境科学研究所 一种处理有机废气的方法及装置
CN206138979U (zh) * 2016-09-18 2017-05-03 广东智环创新环境科技有限公司 一种大风量低浓度有机废气处理装置
CN207628211U (zh) * 2017-09-22 2018-07-20 广东工业大学 一种有机废气处理的微萃取回流式生物喷淋滤塔
CN110237696A (zh) * 2019-06-12 2019-09-17 河北科技大学 一种生物净化废气的方法
CN210814702U (zh) * 2019-07-25 2020-06-23 上海碧州环保能源科技有限公司 一种生物洗涤废气处理装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4857198A (en) * 1988-07-29 1989-08-15 Zimpro/Passavant Inc. Process for treatment of water containing volatile and toxic compounds
CN102580520A (zh) * 2012-01-20 2012-07-18 浙江大学 一种处理有机废气的生物滴滤装置及方法
CN105107339A (zh) * 2015-08-03 2015-12-02 东莞市环境科学研究所 一种处理有机废气的方法及装置
CN206138979U (zh) * 2016-09-18 2017-05-03 广东智环创新环境科技有限公司 一种大风量低浓度有机废气处理装置
CN207628211U (zh) * 2017-09-22 2018-07-20 广东工业大学 一种有机废气处理的微萃取回流式生物喷淋滤塔
CN110237696A (zh) * 2019-06-12 2019-09-17 河北科技大学 一种生物净化废气的方法
CN210814702U (zh) * 2019-07-25 2020-06-23 上海碧州环保能源科技有限公司 一种生物洗涤废气处理装置

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