CN202479042U - 高能离子光解氧化净化设备 - Google Patents

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胡宝宏
陈伟淡
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本实用新型涉及恶臭气体的净化去除技术,旨在提供一种高能离子光解氧化净化设备。该设备包括废气通道和新鲜空气通道,两个通道均接至用于气体混合的混合箱;新鲜空气通道中设置介质阻挡放电管,混合箱上设置净化后气体排放口;还包括设于新鲜空气通道外侧的离子加速装置和设于混合箱中的无极灯。本实用新型可作为中低浓度废气净化一次性设备;也可作为高浓度废气处理的中间配套设备,净化效率不低于98%。经济,安全,高效,便捷。处理过程污染物无任何电器接触,安全性高、使用寿命长。设备可以广泛应用于中低浓度的废气净化,能彻底解决污水处理厂除臭,污水泵站除臭问题。

Description

高能离子光解氧化净化设备
技术领域
[0001] 本实用新型涉及恶臭气体的净化去除技术,特别涉及一种高能离子光解氧化净化设备。
背景技术
[0002] 近年来,随着我国城镇化进程的加快,许多以前建立在城市郊区的污水处理厂和次中心的污水泵站,现在已经被居民小区包围,这些污水处理厂(污水泵站)产生的恶臭气体严重影响了周边居民和污水处理厂(污水泵站)职工的生活,因此,对污水处理厂(污水泵站)的恶臭气体的净化去除提出更高的要求。其中污水处理厂排放的废气浓度普遍比较高,污水泵站基本上是和生活区相连,运行中往往采用间歇性排放,导致废气聚集浓度很 高。纵观我国现阶段污水处理厂(污水泵站)恶臭物质的来源和处理现状如下:
[0003] 污水臭气的来源分为两类,第一类是从污水中直接挥发出来的,如排到市政管网中的工业废水和其它的有机溶剂挥发出来的恶臭气体;第二类是污水处理厂各个污水处理构筑物在进行生物反应过程中,由于微生物氧化的不完全,产生的各种挥发性的有机物和无机物。如污水处理厂的进水泵房、沉砂池、曝气池、污泥脱水机房及污泥浓缩池等构筑物。早在1988年,Frechen对德国的100家污水处理厂产生的恶臭物质进行过调查研究,发现恶臭物质产生的主要位置是在一些厌氧和缺氧构筑物的生物反应不完全而产生的,如在污泥处理部分的污泥浓缩和脱水过程,引起发臭的物质主要包括:含硫化合物如硫化氢、二氧化硫、硫醇、硫醚类等;含氮氧化物,如氨、胺类、吲哚类等;低脂肪酸,如乙酸、丙酸、异戊酸等,转氨酶产生的有机污染物和衍生物,挥发性污气体和大量由水汽夹带的污染物产生嗅觉。
[0004] 恶臭物质的控制方法有很多种,根据恶臭物质处理时机的不同可分为两种:一种是采取恶臭前端控制即主动控制,优化污水处理的工艺,例如加一些化学药剂,改变微生物的生活环境,在满足出水水质达标的情况下,抑制恶臭物质的广生;另外是在恶臭物质广生以后集中收集处理即被动控制,被动控制的方法有物理法、化学法、生物法以及一些新技术。
[0005] 物理法主要有掩蔽法、稀释法和吸附法。
[0006] (I)掩蔽法是利用芳香烃化合物的香味来掩盖或抵消恶臭,此方法治标不治本,只能让人们感觉不到臭味,而那些致臭物质仍然存在,还是会影响人们的身体健康;
[0007] (2)稀释法是将恶臭气体由烟囱向高空排放,经过大气的稀释,保证污水处理厂附近生活的居民不受恶臭的危害,但是此法受气候和地形的条件影响,烟囱的高度也受影响,污染物质还是会污染大气;
[0008] (3)吸附法是利用吸附剂吸收恶臭物质,此种方法都臭气的处理效率高,但是只适合低浓度的有机恶臭气体,还有吸附剂的价格昂贵,再生也比较困难。
[0009] 化学法除臭是利用化学药剂或化学方法与恶臭物质发生化学反应而达到除臭的目的。常用的化学法有湿法化学吸收法、化学氧化法、燃烧法、天然植物提取液喷淋技术等。[0010] (I)湿法吸收法是利用化学药剂(如NaOH,NaCl等)与一些无机致臭物质发生化学反应,从而达到除臭的目的,这种方法对致臭物质的去除效率高,操作灵活,反应速度快,但工艺流程比较复杂,运行费用比较高,用水量也很大,化学物质的再生费也很高,现在这种方式也较少使用。
[0011] (2)化学氧化法是利用强氧化剂氧化恶臭物质,达到除臭的目的,目前主要采用臭氧氧化,臭氧氧化技术由于臭氧量的不可控,出现臭氧剩余,导致二次污染。
[0012] 生物法又可以分为生物氧化技术和天然植物液除臭技术:
[0013] (I)生物氧化技术采用生物方法除臭:最终产物为C02,H20,不会产生二次污染。按过滤形式可具体分为四类:生物滤池、生物过滤器(土壤法、堆肥法、泥炭法)、填充塔型脱臭器(吸收型、吸附型)、生物洗涤器(曝气式、生物洗涤式)。生物氧化技术常用的形式为生物滤池。生物滤池法是把收集的臭气先经过加湿处理,再通过长满微生物的、湿润多孔的生物滤层,臭气物质被填料吸收,然后被微生物分解成二氧化碳和其他无机物,从而达到 除臭的目的。生物氧化除臭的能力取决于填料中的水分以及在滤池停留时间内臭气的相对湿度。因此生物氧化技术除臭要保证滤池中湿度恒定,需要将水量调节到水分吸收速度等于干燥速度平衡的状态。
[0014] (2)天然植物液除臭技术,天然植物液除臭技术是将一些特殊的天然植物提取液作为去除异味的工作液,配以先进的喷洒技术或喷雾技术,雾化分子均匀地分散在空气中,吸附空气中的异味分子,并发生分解、聚合、取代、置换等化学反应,促使异味分子改变原有的分子结构,使之失去臭味。反应的最后产物为无害的分子,如水、氧、氮等。在不同场合,不同的臭味源会产生不同的异味分子。因此,要选用有针对性的、不同的天然植物提取液达到除臭的目的。因为生物菌群的关系,生物法在北方寒冷地区难以成活,生物菌群的培养受多种因素的制约,在技术上存在一定的困难,另外生物法设备体积大,投资大,运行费用高,使用管理繁琐。
[0015] 高能离子净化技术基于电场离子化原理,在电场作用下,离子发生器产生大量的α粒子,α粒子与空气中的氧分子进行碰撞而形成正、负氧离子。正氧离子具有很强的氧化性,能在极短的时间内氧化、分解甲硫醇、氨、硫化氢等污染因子,最终生成二氧化碳和水等稳定无害的小分子。同时,氧离子能破坏空气中细菌的生存环境,降低室内细菌浓度,带电离子可以吸附大于自身重量几十倍的悬浮颗粒,靠自重沉降下来,从而清除空中悬浮胶体,达到净化空气的目的。所以高能离子净化技术主要依靠负氧离子的静电吸附沉降和正氧离子的氧化清洁空气,由于正氧离子的数量非常少,因此氧化能力非常有限,除臭的能力明显不足,根本不适合我国污水处理厂和污水泵站除臭的要求。因此迫切需要一种处理效率高、运行费用低、体积小、自动化程度高使用管理方便的净化除臭设备。
实用新型内容
[0016] 本实用新型要解决的问题是,克服现有技术中的不足,提一种高能离子光解氧化净化设备。
[0017] 为解决技术问题,本实用新型的解决方案是:
[0018] 提供一种高能离子光解氧化净化设备,包括废气通道和新鲜空气通道,两个通道均接至用于气体混合的混合箱;新鲜空气通道中设置介质阻挡放电管,混合箱上设置净化后气体排放口 ;还包括:设于新鲜空气通道外侧的离子加速装置和设于混合箱中的无极灯。
[0019] 作为一种改进,所述无极灯与离子加速装置具有相互对应的安装位置,且无极灯以离子加速装置作为激发辉光的能量源。
[0020] 作为一种改进,所述介质阻挡放电管通过电缆依次连接变压器和变频器。
[0021] 作为一种改进,在所述新鲜空气通道的末端设置离心风机。
[0022] 作为一种改进,所述混合箱分为前置混合箱和后置混合箱;无极灯设于前置混合箱中;后直混合箱中设芽孔板。
[0023] 与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
[0024] (I)本实用新型的设备可作为中低浓度废气净化一次性设备;也可作为高浓度废 气处理的中间配套设备,净化效率不低于98%。经济,安全,高效,便捷。
[0025] (2)本实用新型的处理过程遵循由弱到强,分级净化。在装配处理恶臭废气时,可以根据废气的摩尔浓度,控制臭氧的发生量,同时根据民用和工业的要求设计无极灯的数量和产臭氧能力,保障并且防止臭氧剩余排放。
[0026] (3)本实用新型可以普遍应用于全国的污水处理厂和泵站,克服了生物技术的各种条件制约,解决了高能离子只能处理极低浓度的技术难题,同时避免了臭氧氧化和化学技术的二次污染问题。
[0027] (4)成套设备采用不锈钢和石英玻璃组件,耐腐性好,处理过程污染物无任何电器接触,安全性高、使用寿命长。设备可以广泛应用于中低浓度的废气净化,能彻底解决污水处理厂除臭,污水泵站除臭问题。
附图说明
[0028] 图I为本实用新型中装置的结构示意图。
[0029] 图中的附图标记为:1变频器;2高压变压器;3介质阻挡放电管;4离心风机;5离子加速装置;6无极灯;7穿孔板;8新鲜空气入口 ;9高能离子出口 ; 10废气入口 ; 11净化后气体排放口 ;12前置混合箱;13后置混合箱。
具体实施方式
[0030] 参考附图,下面将对本实用新型实施方法进行详细描述。
[0031] 本实用新型中的高能离子光解氧化净化设备,包括废气通道和新鲜空气通道,两个通道均接至用于气体混合的混合箱;新鲜空气通道与混合箱相接处即为高能离子出口
9。新鲜空气通道外侧设离子加速装置5,在高能离子出口 9之前的新鲜空气通道中设置离心风机4。新鲜空气通道中设置介质阻挡放电管3,介质阻挡放电管3通过电缆依次连接高压变压器2和变频器I。
[0032] 混合箱分为前置混合箱12和后置混合箱13 ;前置混合箱12中设置无极灯6,无极灯6与离子加速装置5具有相互对应的安装位置,该安装位置使得无极灯6能够以离子加速装置5作为激发辉光的能量源。后置混合箱13中设穿孔板7,后置混合箱13上设净化后气体排放口 11。
[0033] 本实用新型的使用方法如下:在离心风机4的作用下,新鲜空气自新鲜空气入口 8进入新鲜空气通道中,在介质阻挡放电管3作用下形成带电离子。经离子加速装置5加速后的带电离子经高能离子出口 9进入前置混合箱12,与经废气入口 10引入的待处理废气进行混合。在前置混合箱12中,无极灯6发射紫外线对废气中的有机物质进行光解作用。净化处理后的经后置混合箱13排出。
[0034] 本实用新型中,通过利用高能离子加速技术能以亿倍的量级提升离子的运动速率,在单位体积内高能离子浓度(次)超过发射的初始阶段,在中距离保持并提高离子除臭的效率,同时提高高能离子除臭对复杂条件的抗干扰能力。用大空间微波激发无极灯产生高强紫外线,光子能量超过1100kJ/mol,(传统紫外线光子能力小于880kJ/mol), 185nm,176nm, 173nm, 154nm波长的紫外线在光谱中达到14% (传统紫外线185nm以下光谱小于7%),电子能量达到13eV,能迅速撕裂污染物,光解能力是目前工业紫外线灯的5-8倍,高能离子带正电荷的氧分子团将在第一时间被裂解,成为活氧(臭氧),臭氧发生量是同功率紫外线灯的3倍。
[0035] 本实用新型的创新技术点:
[0036] I、变频高能离子除臭技术
[0037] 采用介质阻挡花冠放电技术,在空气湿度小于40%时,I米范围离子浓度大于160万。在离子加速装置作用下离子浓度高达270万,采用双介质放电,尤其是正离子数量大大提高,氧化除臭能力显著增强。变频加高压变压器的电源组合,克服了传统模块电源负载承压输出能力不足的问题,极大提高了设备的实用性和处理能力。
[0038] 2、高能离子加速技术
[0039] 高能离子脱离发射管后,离子的动能逐渐减弱,和污染物撞击机率明显减少,撞击 速度明显降低,失去净化能力。高能离子加速技术采用高频(2540KHZ)振荡技术,能以亿倍的量级提升离子的运动速率,在单位体积内高能离子浓度(次)超过发射的初始阶段,在中距离保持并提高离子除臭的效率,同时提高了高能离子除臭对复杂条件的抗干扰能力。
[0040] 3、微波无极灯紫外线光解技术
[0041] 应用大空间微波激发无极灯产生高强紫外线,光子能量超过1100kJ/mol(传统紫外线光子能力小于880kJ/mol)。185nm, 176nm, 173nm, 154nm波长的紫外线在光谱中达到14% (传统紫外线185nm以下光谱小于7% ),电子能量达到13eV,能迅速撕裂污染物,光解能力是目前工业紫外线灯的5-8倍,高能离子带正电荷的氧分子团将在第一时间被裂解,成为活氧(臭氧),臭氧发生量是同功率紫外线灯的3倍。在装配处理恶臭废气时,可以根据废气的摩尔浓度,控制臭氧的发生量,同时根据民用和工业的要求设计无极灯的数量和产臭氧能力,保障并且防止臭氧剩余排放。同时大量的氧气分子被裂解,生成臭氧,在第二混合装置进一步和残留污染物反应。
[0042] 本实用新型不是高能离子除臭技术和光解氧化技术的机械组合,而是以高能离子加速技术为中枢,微波场既是前驱高能离子的加速机构又是大空间无极灯辉光的能源。
[0043] 本实用新型的经济性:以10000mg/m3污水处理厂废气为例,采用生物技术投资成本超过100万元,(365天)年运行费用高达24万元。而高能离子光解氧化除臭技术投资成本低于40万元,运行费用7万元。

Claims (5)

1. 一种高能离子光解氧化净化设备,包括废气通道和新鲜空气通道,两个通道均接至用于气体混合的混合箱;新鲜空气通道中设置介质阻挡放电管,混合箱上设置净化后气体排放口 ;其特征在于,还包括:设于新鲜空气通道外侧的离子加速装置和设于混合箱中的无极灯。
2.根据权利要求I所述的设备,其特征在于,所述无极灯与离子加速装置具有相互对应的安装位置,且无极灯以离子加速装置作为激发辉光的能量源。
3.根据权利要求I或2所述的设备,其特征在于,所述介质阻挡放电管通过电缆依次连接变压器和变频器。
4.根据权利要求I或2所述的设备,其特征在于,在所述新鲜空气通道的末端设置离心风机。
5.根据权利要求I或2所述的设备,其特征在于,所述混合箱分为前置混合箱和后置混合箱;无极灯设于前置混合箱中;后置混合箱中设穿孔板。
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