CN203458963U

CN203458963U - 工业废气净化装置

Info

Publication number: CN203458963U
Application number: CN201320320835.6U
Authority: CN
Inventors: 韩志军; 杨军
Original assignee: Beijing Huachuanglangrun Environmental Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Huachuanglangrun Environmental Technology Co Ltd
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2023-06-05

Abstract

本实用新型涉及一种工业废气净化装置，包括：废气进气口（1）；包括相互隔离的第一箱体（8-1）和第二箱体（8-2）的箱体（8）；废气出气口（11）；其中，第二箱体（8-2）包括依次气路连通的等离子管（4），准分子高能紫外灯（5），光触媒滤网（6），以及紫外灯（7）；第一箱体（8-1）中包括分别与等离子管（4），准分子高能紫外灯（5），以及紫外灯（7）连接的电源和控制系统（2）。该废气净化装置具有结构简单、净化效果好、运行成本低、能耗低、应用范围广、无二次污染、高度自动化和使用周期长等有益效果。

Description

工业废气净化装置

技术领域

本实用新型涉及一种废气净化装置，具体而言，涉及一种净化工业废气、恶臭气体、异味气体中各种有毒有害气体的异味气体净化机。

背景技术

异味（主要是恶臭类）气体污染是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损害生活环境的气体物质。异味物质的成分很复杂，主要含有烃类化合物，如烷烃、烯烃等；含氮化合物，如氨、胺类等；含硫化合物，如硫化氢、硫醇类等；含氧有机物，如醇、酮、有机酸等。这些物质在污水处理厂的各个构筑物普遍存在。其中无机的主要是氨气和硫化氢等，很大一部分是挥发性有机化合物。它作为一种典型的环境公害已为世界各国所公认，不少发达国家将其作为一种单列公害进行研究，并专项立法实施防治。

在我国，随着近年来城市的飞速发展，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，现在周围都被各个小区包围着，这样污水处理厂和污水泵站产生的恶臭气体对人体会产生一些疾病，这样必然会影响到附近居住的居民的生活环境，同时也严重的影响着污水处理厂污水泵站工作的职工的身体健康，因此，污水处理厂污水泵站建设一套除臭系统是一件迫在眉睫的工程。由于我国污水处理技术以及运行管理等问题，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。因此迫切需要一种处理效率高，运行费用低，体积小，使用管理方便的除臭设备。

国外对恶臭污染的治理工作也开展较早，在日本及欧美的多个工业领域中，采用如固定床式活性炭吸附脱臭等技术已有一定历史。近年来，我国也开始重视对恶臭的监测与防治，制订了部分恶臭化合物的排放标准（GB 14554-93）和配套的分析方法。

常见的除臭方法有：物理法、燃烧法、化学氧化法、吸收法、吸附法和生物分解法等。由于臭气成分形成的复杂性和特殊性因此，现有技术所采用的单一的治理方法限制了除臭效果，很难达到比较理想的效果。同时，上述的方法或多或少存在着运行成本高，二次污染较为严重抽除臭启动周期长，效率低的问题。

目前市场上有些厂家采用UV法进行处理，但存在光强和能量不足，光波长范围较宽，光源寿命不长等缺陷；还有些厂家采用电晕放电、沿面放电及DBD等方式产生的等离子体进行氧化处理，但一般存在易燃和产生如NO_x等副产物等负面影响，沿面放电还存在接触面不足等问题。因此，需要开发一种成本低、效率高、污染小的工业除臭方法及装置以解决现有技术的不足。

实用新型内容

为了解决上述现有问题的不足之处，本实用新型提供了一种基于协同氧化法的工业废气净化装置。

为了达成上述目的，本实用新型提供的工业废气净化装置包括：

废气进气口（1）；箱体（8），包括相互隔离的第一箱体（8-1）和第二箱体（8-2）；废气出气口（11）；其中，所述第二箱体（8-2）包括：依次气路连通的等离子管（4），准分子高能紫外灯（5），光触媒滤网（6），以及紫外灯（7）；其中，所述第一箱体（8-1）包括：电源和控制系统（2），用于提供电源电压和控制开关，所述电源和控制系统（2）分别与等离子管（4），准分子高能紫外灯（5），以及紫外灯（7）连接。

优选地，所述工业废气净化装置还包括同时与电源和控制系统（2）和所述废气出气口（11）相连接的风机（3）。

优选地，第一箱体（8-1）位于所述第二箱体（8-2）上方。

优选地，所述等离子管（4）的数量可以在1～100范围内，并且所述等离子管（4）相互之间为并联连接。

优选地，所述准分子高能紫外灯（5）的数量可以在1～300范围内，并且所述准分子高能紫外灯（5）相互之间为并联连接。

优选地，所述光触媒滤网（6）的数量可以在1～50范围内。

优选地，所述UVB紫外灯（7）的数量可以在1～50范围内，并且所述UVB紫外灯（7）相互之间为并联连接。

本实用新型首先利用等离子管产生的高能等离子体和臭氧，首先对废气进行裂解，可以使大分子中的不饱和键断裂从而使废气中的大分子被裂解成小分子或中间物质从而使在后续处理过程中更容易被氧化和去除；同时，通过使用准分子紫外灯(自制)，不仅解决了现有技术中光源寿命的问题，而且所提供的光源能量增强，光波范围范围窄，能量更强，同时利用紫外产生的强氧化性物质-臭氧，可以进一步光解并氧化废气中的分子。并且使用了光触媒催化滤网，这样，在光线作用下，进一步产生强烈催化降解功能，而且没有新的有害物质产生。另外引入了UVB紫外灯，消除气体中的臭氧、NO_X等残留成分；同时彻底破坏及改变微生物的DNA结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的，从而可以达到进一步净化空气的目的。可见，本发明的废气净化技术通过一系列的裂解、光解、氧化作用最终去除废气中的有害有机和无极气体而只产生无害的小分子物质，如CO₂、H₂O、N₂。

本实用新型将等离子管、准分子高能紫外灯、光触媒滤网以及UVB紫外灯四种不同类型的氧化装置（包括等离子体、O₃、VUV、光触媒等）综合在一起，不仅是几种氧化方式的组合，且相互能产生积极的正面影响，发生1+1+1+1>4的效果，这种作用即为协同氧化技术，也就是SOTs（synergism oxidation technologies）技术。与单一作用的氧化技术相比，不仅大大提高了氧化效率，而且不会造成二次污染。

同时本实用新型提供的废气处理装置还具有以下优点：

（1）适用范围广：

协同氧化适用性强，可针对多种有机物和无机污染物。适合在常温下将恶臭气体完全氧化成无毒无害的物质，满足处理高浓度、气量大、稳定性强的有毒有害气体。不仅适用于治理工业废气，例如：溶剂与涂料使用行业（印刷业、皮革鞣制业、皮鞋制造业、家具业、喷漆等）、精细化工行业（如制药、化工、日化、染料等）、食品加工业（淀粉厂、肉类制品等），烟草行业，还可应用于公共设施行业，例如垃圾焚烧厂、垃圾转运站、污水处理厂等产生的废气，同时亦可应用于农牧业中，例如，家禽养殖业、饲料厂、屠宰厂等

（2）运行费用低：

设备本体仅消耗电，且功率极低，折合每立方米恶臭气体处理功率仅0.5瓦。无须专人看守，无更换一般UV灯管等类似耗材，维护量少。

（3）高度自动化：

整个系统运行安全可靠，可根据需要灵活设定运行时间，真正实现无人值守，系统可根据进气情况（气量、浓度、成分等）自动调整运行参数，以最优的能耗比实现净化，满足达标排放。

（4）使用周期长：

在理论上，光源和催化剂的寿命是无限长的，实际使用中灯管的寿命可长达几年甚至十几年而无需更换，且光强不存在衰减的问题。这点是普通紫外灯管所无法比拟的。设备整体采用不锈钢制作，耐高温和腐蚀。

（5）无二次污染：

无须添加任何化学试剂，也不存在燃烧法的不完全反应造成二噁英、CO、NO问题，也克服了传统UV汞灯的二次污染，完全是一种绿色节能净化装置。

附图说明

图1为废气净化装置的结构示意图。

附图标记说明如下：

废气进气口1、电源和控制系统2、风机3、等离子管4、准分子高能紫外灯5、光触媒滤网6、UVB紫外灯7、箱体8、第一箱体8-1、第二箱体8-2、废气出气口11。

具体实施方式

为使审查员能进一步了解本实用新型的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的较佳实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。

如图1所示，一种废气净化装置，包括：废气进气口（1）；箱体（8），包括相互隔离的第一箱体（8-1）和第二箱体（8-2）；废气出气口（11）；其中，第二箱体（8-2）包括：依次气路连通的等离子管（4），准分子高能紫外灯（5），光触媒滤网（6），以及紫外灯（7）；其中，第一箱体（8-1）包括：电源和控制系统（2），分别与等离子管（4），准分子高能紫外灯（5），以及紫外灯（7）连接；还包括同时与电源和控制系统（2）和所述废气出气口（11）相连接的风机（3）；第一箱体（8-1）位于所述第二箱体（8-2）上方；

其中，等离子管（4）的数量为1～100个并且等离子管（4）相互之间为并联连接（未显示），；准分子高能紫外灯（5）的数量为1～300个，并且准分子高能紫外灯（5）相互之间为并联连接（未显示）；光触媒滤网（6）的数量为0～50个；UVB紫外灯（7）的数量为0～50个，并且UVB紫外灯（7）相互之间为并联连接（未显示）。

当然，上述实施例仅仅是示例性的，其目的不在于限制。等离子管（4）的数量可以是1～100之间的任意整数值，准分子高能紫外灯（5）的数量可以是1～300之间的任意整数值，光触媒滤网（6）的数量可以是0～50之间的任意整数值，UVB紫外灯（7）的数量可以是0～50之间的任意整数值。

为了更好第理解本实用新型提供的废气处理装置，以下结合工艺流程进一步详细论述：

首先，废气源通过废气进气口（1）进入等离子管（4）中经过等离子体工艺段进行裂解。

其工作原理为：

1）、通过DBD技术，产生非平衡低温等离子体。等离子体含有大量电子、离子、分子、中性原子、激发态原子、光子和自由基，宏观上呈中性，但其表现出很高的化学活性。在气相化学过程中，恶臭气体分子在电场中携能电子的作用下，吸收了电子的能量被激发并部分离解，生产各种碎片自由基。在体系中含氧和水蒸汽的条件下，碎片自由基可以与各种污染物如HC、SO₂、H₂S、RSH、VOC等发生作用，不同的条件下能转化生成CO₂、H₂O、N₂、S等各种形态物质。

其主要反应式如下：

电场+电子→高能电子

活性基团+O₂→生成物+热

活性基团+活性基团→生成物+热

2）、臭氧氧化：

在电场中，空气中的O₂被高能电子电离产生臭氧，其反应式如下：

O₂+hv→2O (2)

O+O₂+M→O₃+M (3)

臭氧是一种强氧化剂，其氧化还原电位为2.07ev，仅次于氟和羟基，与有机物反应时，臭氧的氧化作用可导致不饱和的有机分子的破裂而发生臭氧分解。即臭氧分子在极性有机分子原来的双键位置上发生反应，把其分子分裂为两个羧酸类分子。臭氧化物的自发性分裂产生一个羧基化合物和带有酸性和碱性基团的两性离子，后者是不稳定的，可分解成酸和醛。再经过一系列的化学反应，最终分解成小分子化合物。

然后，处理后的废气进入准分子高能紫外灯（5）中，废气分子团被光量子能量进一步降解成小分子，提高了可氧化性。本准分子高能紫外灯可能量足以打破H₂S、NH₃、苯、二甲苯及大多数VOC的分子键，因此对上述气体均有去除作用。

其工作原理为：当污染物气体经过高能紫外灯的照射区域时，污染物气体直接吸收高能紫外灯辐射的光量子能量，产生光化学反应。气体分子由于吸收能量由基态被活化成激发态，当气体分子在从激发态回到基态时释放出能量，从而使气体分子开环和断裂等多种反应，降解变成小分子化合物，有的转变成CO₂、H₂O等低分子化合物；

接着，进入光触媒滤网（6）中，在紫外线和臭氧的作用下产生强烈的催化降解作用，能有效的除去空气中的一氧化碳、氮氧化物、碳氢化物、醛类、苯类等有害气体和异味，而且能将它们分解成无害的CO2和H₂O，而且还具有杀菌功能。

该技术的核心为三相催化氧化，由风机引入本体内的空气(气相)，一定波长的紫外光波（光相），和固定在载体上的催化剂（固相）。在光催化氧化反应中，通过紫外光照射在纳米光催化剂上产生电子空穴对，与空气中的水分子（H₂O）和氧气（O₂）反应生成氧化性很活泼的羟基自由基（OH-）和超氧离子自由基（O₂-、O-）。能够把各种有机无机恶臭气体如醛类、苯类、氨类、氮氧化物、硫化物以及其它 VOC类有机物和无机物在光催化氧化的作用下还原成二氧化（CO₂）、水（H₂O）以及其它无毒无害物质，由于在光催化氧化反应过程中无任何添加剂，所以不会产生二次污染。

其中所进行的光化学反应有：

空穴反应：

H₂O+h⁺→·OH+H⁺ （1）

OH^-+h⁺→·OH

电子反应：

O₂+e^-→·O^- ₂

H₂O+·O^- ₂→·OOH+OH^-

2·OOH→O₂+H₂O₂

·OOH+H₂O+e^-→OH^-+H₂O₂

H₂O₂+e^-→·OH+OH^-

Organ+HO·+O₂→CO₂+H₂O+其他产物

Mⁿ⁺(金属离子)+ne^-→M

实验证明，根据气体成分不同，选择性加入（CuO、Al₂O₃、BaTiO₃、Al₂O₃+Pd、TiO₂）等催化剂可大大提高苯类物质的转化率，具有很好的协同作用。本公司采用的专有催化剂具有低光性和广适性，极大地提高了气体降解效率。

最后，处理后的废气进入紫外灯（7），通过其产生的紫外线可以消除气体中的臭氧、NOX等残留成分；同时彻底破坏及改变微生物的DNA结构，使细菌当即死亡或不能繁殖后代，达到杀菌的目的。

同时，在该装置中配备风机用来抽取气体，保证装置内部为负压，使待处理废气进入装置本体，并在处理后经管道进行高空排放。

总上所述，该废气净化装置具有结构简单、净化效果好、运行成本低、能耗低、应用范围广、无二次污染、高度自动化和使用周期长等效果。

需要声明的是，上述实用新型内容及具体实施方式意在证明本实用新型所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在本实用新型的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本实用新型的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims

1.一种工业废气净化装置，其特征在于，所述工业废气净化装置包括：

废气进气口（1）；

箱体（8），包括相互隔离的第一箱体（8-1）和第二箱体（8-2）；

废气出气口（11）；

其中，所述第二箱体（8-2）包括：依次气路连通的等离子管（4），准分子高能紫外灯（5），光触媒滤网（6），以及紫外灯（7）；

其中，所述第一箱体（8-1）包括：电源和控制系统（2），用于提供电源电压和控制开关，所述电源和控制系统（2）分别与等离子管（4），准分子高能紫外灯（5），以及紫外灯（7）连接。

2.根据权利要求1所述的工业废气净化装置，其特征在于，所述工业废气净化装置还包括同时与电源和控制系统（2）和所述废气出气口（11）相连接的风机（3）。

3.根据权利要求1所述的工业废气净化装置，其特征在于，所述第一箱体（8-1）位于所述第二箱体（8-2）上方。

4.根据权利要求1或2所述的工业废气净化装置，其特征在于，所述等离子管（4）的数量可以在1～100范围内，并且所述等离子管（4）相互之间为并联连接。

5.根据权利要求1或2所述的工业废气净化装置，其特征在于，所述准分子高能紫外灯（5）的数量可以在1～300范围内，并且所述准分子高能紫外灯（5）相互之间为并联连接。

6.根据权利要求1或2所述的工业废气净化装置，其特征在于，所述光触媒滤网（6）的数量可以在1～50范围内。

7.根据权利要求1或2所述的工业废气净化装置，其特征在于，所述紫外灯（7）的数量可以在1～50范围内，并且所述紫外灯（7）相互之间为并联连接。