CN114558438A - 一种活性动态膜VOCs废气处理系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及VOCs废气处理技术领域，公开了一种活性动态膜VOCs废气处理系统，包括活性循环液中转槽、活性动态膜发生器和活性剂回收器，所述活性动态膜发生器的顶部的底部固定连接有连接管，所述连接管的右端固定连接在活性剂回收器左侧底端的连接口内，所述活性剂回收器的顶部固定连接在净化器排放筒的底部，所述活性剂回收器的内部从上至下依次设置有第一填料层、第二填料层和第三填料层。本发明中，活性循环液分布器和活性循环液管道形成的循环液喷淋装置，采用第一填料层、第二填料层和第三填料层与循环液喷淋装置间隔设置的方式一方面实现微小水滴的吸收以及活性药剂的有效回收，另一方面提高对废气中VOCs的去除效率。
Description
技术领域
本发明涉及VOCs废气处理技术领域，尤其涉及一种活性动态膜VOCs废气处理系统。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)通常指在常温下，沸点在260℃以下的各种有机化合物，主要由烷烃类、芳烃类、烯烃类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类和其他类有机化合物组成，在涂料生产、汽车涂装、有机合成等生产车间通常存在大量的VOCs，大多数挥发性有机物(VOCs)本身就是对人体有害的物质，有些还具有致癌性，代表性的有多环芳烃和亚硝胺等物质，有些具有诱导致癌性如卤代烃、芳香胺等物质，挥发性有机物(VOCs)是环境大气和室内空气污染的主要因素之一，因此对VOCs废气进行处理是保护环境的必要选择。
现有处理VOCs废气的方法有催化燃烧，吸附法等，催化燃烧法催化剂成本高，并且不可持续，适用于小流量的VOCs废气处理，吸附法中常用的吸附剂为固体吸附剂和水溶液吸附，固体吸附剂吸附量小，在大流量工业废气处理中需要经常更换，成本高，目前常用的是采用水溶液进行吸附。但是由于VOCs是有机物，通常不溶于水溶液，气体和水溶液之间的传质受到阻碍，因此采用水溶液吸附也存在吸附量小，吸附效率不高，甚至出现排放不达标的问题。
为了解决上述技术问题，本课题组研发设计了一种活性动态膜发生器，活性动态膜发生器为文丘里式气液混合器,在文丘里式气液混合器的喉管处设置气－液多相涡流发生器，该气－液多相涡流发生器包括长柄和伞帽，所述长柄的一端固定连接伞帽，长柄的另一端固定连接在喉管的内壁上，该多相涡流发生器有利于切割气体，同时在发生器下游方向形成涡流，强化气液相相互剪切，促进活性动态膜的发生。活性动态膜即水溶液雾化成细小水滴，水溶液中的活性药剂分散在水滴表面，水滴表面有较高的表面张力，促进活性药剂均匀分散中水滴表面，就形成了形成活性动态膜；活性动态膜促进了VOCs快速溶解于水滴表面的活性药剂中，进一步的被水溶液吸附，达到高效去除VOCs的目的；含有VOCs的废气经过活性动态膜吸附净化后可以达到排放的标准。借助废气通入的动能促进带有活性药剂的水溶液形成微小液滴，即形成活性动态膜，促进气液传质，从而提高了VOC的去除效率，但是上述活性动态膜发生器产生的微小液滴容易随气流带走，一方面会导致活性药剂的流失，导致处理成本增加；另外一方面，带有活性药剂的微小液滴外排到空气中，造成空气的污染。在工业生产中，对于微小液滴的处理通常采用工业干燥剂或者固定填料进行吸附处理，但是上述吸附处理同样会导致活性药剂的流失。另一方面不可以提高对废气中VOCs的去除效率，从而导致系统的运行效率降低，二是不能对活性动态膜VOCs废气处理系统中产生的废气进行处理，导致废气对环境造成污染以及对人体产生危害，并且不能实现循环有的循环使用，提高了废气处理的运行成本。为了解决上述技术存在的问题，本发明提供了一种活性动态膜VOCs废气处理系统及工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种活性动态膜VOCs废气处理系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种活性动态膜VOCs废气处理系统，包括活性循环液中转槽、活性动态膜发生器和活性剂回收器，所述活性动态膜发生器的顶部的底部固定连接有连接管，所述连接管的右端固定连接在活性剂回收器左侧底端的连接口内，所述活性剂回收器的顶部固定连接在净化器排放筒的底部，所述活性剂回收器的内部从上至下依次设置有第一填料层、第二填料层和第三填料层，所述第二填料层和第三填料层的上侧均设置有活性循环液管道，所述活性循环液管道的底部固定连接有多个活性循环液分布器，所述活性剂回收器的底部设置有活性循环液中转槽，所述活性循环液中转槽的顶部右侧固定连接有提升泵，所述提升泵的右侧出液口固定连接在输送管的一端，所述活性循环液中转槽的左侧底端固定连接有出液管，所述出液管的左端固定连接在活性循环液增压泵的进液口内，所述活性循环液增压泵的出液口固定连接在活性循环液管道的一端。
作为上述技术方案的进一步描述：所述第一填料层、第二填料层和第三填料层的底部均固定连接有气液分布器，所述气液分布器为网筛状。
作为上述技术方案的进一步描述：所述活性循环液管道的右端均固定连接在输送管的左侧。
作为上述技术方案的进一步描述：所述活性循环液中转槽的右侧上端后方设置有清水补充口，所述活性循环液中转槽的右侧下端前方设置有活性循环液排放口，所述活性循环液排放口和清水补充口的右端外径上均固定连接有连接法兰盘。
作为上述技术方案的进一步描述：所述净化器排放筒的顶部设置有防雨帽。
作为上述技术方案的进一步描述：所述活性剂回收器的前侧设置有多个入口。
作为上述技术方案的进一步描述：所述活性循环液管道的另一端固定连接在活性动态膜发生器的左侧顶端进液口。
作为上述技术方案的进一步描述：所述活性循环液管道设置为网状循环液管道，所述活性循环液分布器可选为雾化喷头、螺旋喷头、扇形喷头、多层穿孔管中的一种。
作为上述技术方案的进一步描述：所述活性剂回收器的下端通过活性水溶液水封方式与活性循环液中转槽的顶部相连。
作为上述技术方案的进一步描述：所述活性循环液分布器和活性循环液管道形成循环液喷淋装置，且循环液喷淋装置的喷淋方法为大流量的喷淋方式。
作为上述技术方案的进一步描述：所述活性动态膜发生器(2)为文丘里式气液混合器。
作为上述技术方案的进一步描述：所述文丘里式气液混合器的喉管处设置有气－液多相涡流发生器，所述气－液多相涡流发生器包括长柄和伞帽，所述长柄的一端固定连接伞帽，长柄的另一端固定连接在喉管的内壁上。
通过采用气－液多相涡流发生器的结构设置强化气流和水流的传质作用，气体和液体的接触更加频繁，产生活性动态膜的效率大大提高，还可以降低整个发生器的噪声，防止噪声污染，具有降噪的作用。
本发明还提供一种含有VOCs废气的处理工艺，上述的活性动态膜发生器进行净化处理。采用的水溶液为添加有活性药剂的水溶液，其中清水和活性药剂的用量比为100:10-1，活性药剂可以为环丁砜、石蜡油、环氧大豆油、表面活性剂中的一种或者多种，废气和水溶液的流量比为500-3000：1。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中，首先活性循环液分布器和活性循环液管道形成的循环液喷淋装置，循环液喷淋装置的喷淋方法为大流量的喷淋方式可以更加有效地回收微小液滴中的活性物质，和回收被填料层吸收的活性物质，通过在活性剂回收器内采用第一填料层、第二填料层和第三填料层与循环液喷淋装置间隔设置的方式，一方面实现微小水滴的吸收以及活性药剂的有效回收，另一方面还可以提高对废气中VOCs的去除效率，极大地提高了系统的运行效率，通过活性剂回收提升泵将活性循环液中转槽内的活性循环液输送到活性循环液分布器和活性循环液管道处进行喷淋，实现对活性动态膜发生器处理过的废气中的微小水滴的回收，以及对第二填料层和第三填料层的洗涤作用。
2、本发明中，通过活性循环液中转槽可以实现活性循环溶液的废气处理，活性药剂的回收，废气的深度处理，并且通过出液管、活性循环液增压泵和活性循环液管道的配合使用，以及活性剂回收提升泵、输送管、活性循环液管道和活性循环液分布器的配合使用实现了循环液的循环使用处理，保持了循环液体系的稳定，极大地降低了废气处理的运行成本，通过活性循环液增压泵将活性循环液中转槽内的活性循环液输送到活性动态膜发生器内，活性循环液和废气进入活性动态膜发生器形成微小的水滴，形成活性动态膜，促进VOCs在活性循环液中的传质。
附图说明
图1为本发明提出的一种活性动态膜VOCs废气处理系统的结构示意图；
图2为本发明提出的一种活性动态膜VOCs废气处理系统的俯视图；
图3为本发明提出的一种活性动态膜VOCs废气处理系统的活性循环液分布器布置图；
图4为本发明提出的一种活性动态膜VOCs废气处理系统的活性循环液分布器示意图；
图5为本发明提出的一种活性动态膜VOCs废气处理系统的气流分布器示意图。
图例说明：
1、活性循环液中转槽；2、活性动态膜发生器；3、活性剂回收器；4、活性循环液增压泵；5、活性循环液排放口；6、清水补充口；7、提升泵；8、连接口；9、入口；10、第一填料层；11、气液分布器；12、活性循环液分布器；13、净化器排放筒；14、防雨帽；15、活性循环液管道；16、活性循环液管道；17、出液管；18、输送管；19、第二填料层；20、第三填料层；21、连接管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，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，可以是固定连接，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-5，本发明提供的一种实施例：一种活性动态膜VOCs处理系统，包括活性循环液中转槽1、活性动态膜发生器2和活性剂回收器3，活性动态膜发生器2的顶部的底部固定连接有连接管21，连接管21的右端固定连接在活性剂回收器3左侧底端的连接口8内，活性剂回收器3的顶部固定连接在净化器排放筒13的底部，活性剂回收器3的内部从上至下依次设置有第一填料层10、第二填料层19和第三填料层20，第二填料层19和第三填料层20的上侧均设置有活性循环液管道15，活性循环液管道15的底部固定连接有多个活性循环液分布器12，活性剂回收器3的底部设置有活性循环液中转槽1，活性循环液中转槽1的顶部右侧固定连接有活性剂回收提升泵7，活性剂回收提升泵7的右侧出液口固定连接在输送管18的一端，活性循环液中转槽1的左侧底端固定连接有出液管17，出液管17的左端固定连接在活性循环液增压泵4的进液口内，活性循环液增压泵4的出液口固定连接在活性循环液管道16的一端，活性循环液分布器12和活性循环液管道15形成的循环液喷淋装置，循环液喷淋装置的喷淋方法为大流量的喷淋方式可以更加有效地回收微小液滴中的活性物质，和回收被填料层吸收的活性物质，通过在活性剂回收器3内采用第一填料层10、第二填料层19和第三填料层20与循环液喷淋装置间隔设置的方式，一方面实现微小水滴的吸收以及活性药剂的有效回收，另一方面还可以提高对废气中VOCs的去除效率，极大地提高了系统的运行效率，通过活性剂回收提升泵7将活性循环液中转槽1内的活性循环液输送到活性循环液分布器12和活性循环液管道15处进行喷淋，实现对活性动态膜发生器2处理过的废气中的微小水滴的回收，以及对第二填料层19和第三填料层20的洗涤作用，通过活性循环液中转槽1可以实现活性循环溶液的废气处理，活性药剂的回收，废气的深度处理，并且通过出液管17、活性循环液增压泵4和活性循环液管道16的配合使用，以及活性剂回收提升泵7、输送管18、活性循环液管道15和活性循环液分布器12的配合使用实现了循环液的循环使用处理，保持了循环液体系的稳定，极大地降低了废气处理的运行成本，通过活性循环液增压泵4将活性循环液中转槽1内的活性循环液输送到活性动态膜发生器2内，活性循环液和废气进入活性动态膜发生器2形成微小的水滴，形成活性动态膜，促进VOCs在活性循环液中的传质。
第一填料层10、第二填料层19和第三填料层20的底部均固定连接有气液分布器11，气液分布器11为网筛状，便于气体和液体的通过，活性循环液管道15的右端均固定连接在输送管18的左侧，便于输送活性循环液，活性循环液中转槽1的右侧上端后方设置有清水补充口6，便于活性循环液中转槽1水位不足时通过清水补充口6进行清水的补充，活性循环液中转槽1的右侧下端前方设置有活性循环液排放口5，活性循环液吸收饱和或者处理废气达不到排放标准时，活性循环液从活性循环液排放口5排出，便于进行下一步处理工艺处理，活性循环液排放口5和清水补充口6的右端外径上均固定连接有连接法兰盘，便于连接外部管道，净化器排放筒13的顶部设置有防雨帽14，防止雨水进入到净化器排放筒13中，活性剂回收器3的前侧设置有多个入口9，方便人员进行日常维护和检修，活性循环液管道16的另一端固定连接在活性动态膜发生器2的左侧顶端进液口，便于输送活性循环液进入活性动态膜发生器2内，活性循环液管道15设置为网状循环液管道，活性循环液分布器12可选为雾化喷头、螺旋喷头、扇形喷头、多层穿孔管中的一种，提高了洗涤效果，活性剂回收器3的下端通过活性水溶液水封方式与活性循环液中转槽1的顶部相连，避免废气泄露，提高密封性，活性循环液分布器12和活性循环液管道15形成循环液喷淋装置，且循环液喷淋装置的喷淋方法为大流量的喷淋方式，可以更加有效地回收微小液滴中的活性物质，和回收被填料层吸收的活性物质。
工作原理：废气从活性动态膜发生器2上端进入，在活性动态膜发生器2中形成微小的水滴，即活性动态膜，实现废气中VOCs在循环液中快速传质，带有微小水滴的气流在活性动态膜发生器2下端通过连接管21进入到活性剂回收器3，依次经过第三填料层20吸收，活性循环液分布器12和活性循环液管道15形成的循环液喷淋装置喷淋回收，第二填料层19吸收，循环液喷淋装置喷淋回收以及第一填料层10吸收后通过净化器排放筒13后外排到空气中，微小水滴一部分被第一填料层10、第二填料层19和第三填料层20吸收，一部分被活性循环液分布器12和活性循环液管道15形成的循环液喷淋装置喷淋回收，喷淋装置喷淋的活性循环液可以实现对第三填料层20、第二填料层19中吸收微小水滴累积的活性剂进行回收，有效地保证活性循环液体系的稳定，喷淋装置喷出的活性循环液还可以对气流中残存的VOCs进行净化处理，吸收有活性药剂的第二填料层19和第三填料层20也可以实现对气流中残存的VOCs进行有效的净化，进而进一步提高废气中VOCs的去除效率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种活性动态膜VOCs废气处理系统，包括活性循环液中转槽(1)、活性动态膜发生器(2)和活性剂回收器(3)，其特征在于：所述活性动态膜发生器(2)的底部固定连接有连接管(21)，所述连接管(21)的右端固定连接在活性剂回收器(3)左侧底端的连接口(8)，所述活性剂回收器(3)的内部从上至下依次设置有第一填料层(10)、第二填料层(19)和第三填料层(20)，所述第二填料层(19)和第三填料层(20)的上侧均设置有活性循环液喷淋装置，所述活性液喷淋装置包括活性循环液喷淋管道(15)和固定连接在活性循环液喷淋管道(15)上的多个活性循环液分布器(12)，所述活性剂回收器(3)的底部设置有活性循环液中转槽(1)，所述活性循环液中转槽(1)的顶部右侧连接提升泵(7)，所述提升泵(7)和活性循环液喷淋管道(15)通过输送管(18)相连，所述活性循环液中转槽(1)的左侧底端固定连接有出液管(17)，所述出液管(17)的左端固定连接在活性循环液增压泵(4)的进液口，所述活性循环液增压泵(4)的出液口固定连接活性循环液管道(16)，活性循环液管道(16)另一端和活性动态膜发生器进水口相连；所述提升泵(7)将活性循环液中转槽中的活性循环液输送到循环液喷淋装置进行喷淋，实现对第二填料层(19)和第三填料层(20)处理过的废气中的微小水滴的回收和洗涤；所述活性循环液增压泵(4)将将活性循环液中转槽中的活性循环液输送到活性动态膜发生器，活性循环液和废气进入活性动态膜发生器形成微小的水滴，形成活性动态膜，促进VOC在活性循环液中的传质。
2.根据权利要求1所述的一种活性动态膜VOCs废气处理系统，其特征在于：所述第一填料层(10)、第二填料层(19)和第三填料层(20)的底部均固定连接有气液分布器(11)，所述气液分布器(11)为网筛状。
3.根据权利要求1所述的一种活性动态膜VOCs废气处理系统，其特征在于：所述活性循环液中转槽(1)的右侧上端后方设置有清水补充口(6)，所述活性循环液中转槽(1)的右侧下端前方设置有活性循环液排放口(5)，所述活性循环液排放口(5)和清水补充口(6)的右端外径上均固定连接有连接法兰盘。
4.根据权利要求1所述的一种活性动态膜VOCs废气处理系统，其特征在于：所述活性剂回收器(3)在各填料层之间的侧壁上设置人孔(9)，上述人孔方便人员对活性剂进行日常维护和检修。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种活性动态膜VOCs废气处理系统，其特征在于：所述活性循环液管道(15)为网状循环液管道，所述活性循环液分布器(12)可选为雾化喷头、螺旋喷头、扇形喷头、多层穿孔管中的一种。
6.根据权利要求1-4任一所述的一种活性动态膜VOCs废气处理系统，其特征在于：所述活性剂回收器(3)的下端通过活性水溶液水封方式与活性循环液中转槽(1)的顶部相连。
7.根据权利要求1-4任一所述的一种活性动态膜VOCs废气处理系统，其特征在于：所述活性动态膜发生器(2)为文丘里式气液混合器。
8.根据权利要求1-4任一所述的一种活性动态膜VOCs废气处理系统，其特征在于：所述文丘里式气液混合器的喉管处设置有气－液多相涡流发生器，所述气－液多相涡流发生器包括长柄和伞帽，所述长柄的一端固定连接伞帽，长柄的另一端固定连接在喉管的内壁上。
9.一种含有VOCs废气废气的处理工艺，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的一种活性动态膜VOCs废气处理系统进行净化处理。
10.根据权利要求9所述的一种含有VOCs废气的处理工艺，其特征在于，采用的水溶液为添加有活性药剂的水溶液，其中清水和活性药剂的用量比为100:10-1，活性药剂可以为环丁砜、石蜡油、环氧大豆油、表面活性剂中的一种或者多种，废气和水溶液的流量比为500-3000：1。
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