CN208449008U - 一种组合式有机废气净化及回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种组合式有机废气净化及回收装置，包括喷淋洗涤吸收系统、生物净化系统、光氧催化系统、活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统。有机废气净化过程中，喷淋洗涤吸收系统起到洗涤、吸收、降温作用；生物净化系统吸附有机废气的短碳链极性分子；有机废气在光氧催化系统中，有机废气中短碳链、低沸点的非极性有机污染物成分被有效氧化分解；在活性炭吸附及蒸汽脱附回收系统中，有机废气中长碳链、中高沸点的有污染物被具有巨大比表面积和丰富空隙结构的活性炭捕捉吸附。本实用新型可适用净化具有成分的复杂性和性质多样性的有机污染物，具有高效净化、环保节能的优点。

Description

一种组合式有机废气净化及回收装置

技术领域

本实用新型涉及有机废气环保治理领域，尤其涉及一种组合式有机废气净化及回收装置。

背景技术

有机废气污染物的组成成分复杂，当前有机废气治理领域中，在工程上使用的治理设备和技术过于单一，对于成分单一或性质接近的有机废气，采用针对性的治理设备和技术效果较为明显，但在实际工业生产过程中收集后排出的有机废气中的有机污染物具有成分的复杂性和性质多样性的特点，此时采用单一的设备和技术无法对有机废气进行有效的去除。

发明内容

本实用新型的目的在于克服及解决上述现有问题的不足，提供一种可适用净化具有成分的复杂性和性质多样性的有机污染物的组合式有机废气净化及回收装置。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型描述的一种组合式有机废气净化及回收装置，包括喷淋洗涤吸收系统、生物净化系统、光氧催化系统、活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统。

具体地，所述喷淋吸收系统，包含喷淋洗涤吸收塔、喷淋水泵、喷淋管、排水管、补水管。

具体地，所述喷淋洗涤吸收塔，设有下层喷淋填料、上层喷淋填料、除雾填料，所述的下层喷淋填料和上层喷淋填料的上方分别设有下层喷淋喷嘴和上层喷淋喷嘴。

具体地，所述生物净化系统，包含生物净化塔、喷淋水泵、喷淋管、排水管、补水管、营养液添加装置。

具体地，所述生物净化塔，设有洗涤填料、火山岩填料层、树皮生物质填料层、喷淋洗涤喷嘴。

具体地，所述营养液添加装置，设有营养液储液箱、营养液输送泵、营养液输送管、营养液喷淋喷嘴。

具体地，所述生物净化塔，设有PH仪表。

具体地，所述光氧催化系统的核心装置为光氧催化净化器，所述光氧催化净化器设置有过滤填料和多组紫外灯管。

具体地，所述活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统，包含有两个为一用一备的用于吸附有机污染物的活性炭吸附罐、净化风机、排气筒、蒸汽管路、冷凝器、汽水分离器、分层槽、溶剂槽、废水槽、干燥风机。

具体地，所述活性炭吸附罐，设有活性炭填料吸附床。

具体地，活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统使用高温蒸汽为脱附介质，高温蒸汽由蒸汽供气管提供。

具体地，活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统使用低温冷却水作为冷凝器的冷却介质，低温冷却水由冷却水供气管提供。

具体地，汽水分离器分离冷凝的液体和未冷凝的气体，未冷凝的气体回流至活性炭吸附罐重新吸附处理。

具体地，分层槽将有机溶剂和废水分层而分离，溶剂槽将有机溶剂收集后用于回收，废水槽将废水收集，活性炭吸附填料床经蒸汽脱附后使用干燥风干燥填料床中的水汽，干燥风由干燥风机提供。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、有机废气在喷淋洗涤吸收系统中，经喷淋水的洗涤、吸收、降温作用，废气中颗粒物粉尘被洗涤去除，易溶于水的有机污染物被水溶解吸收，高温废气温度得到降低。

2、有机废气在生物净化系统中，短碳链极性分子被生长于填料表面的生物膜吸附吸收，生物膜中的微生物将有机污染物通过生化作用氧化分解。

3、有机废气在光氧催化系统中，有机废气在光氧催化系统中，高能紫外线光束与空气、TiO2反应产生臭氧、·OH(羟基自由基)高级氧化剂，有机废气中短碳链、低沸点的非极性有机污染物成分被有效氧化分解。

4、有机废气在活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统中，有机废气中长碳链、中高沸点的有污染物被具有巨大比表面积和丰富空隙结构的活性炭捕捉吸附，通过高温蒸汽对吸附饱和的活性炭进行再生脱附，活性炭再生脱附后经干燥重新投入使用，脱附后的高浓度有机污染物经低温冷却水和冷凝装置被冷凝为液体的有机溶剂，液体有机溶剂可重新回收用于工业生产。

附图说明

图1是本实用新型的有机废气净化流程示意图。

图2是本实用新型的喷淋洗涤吸收系统的结构示意图。

图3是本实用新型的生物净化系统的结构示意图。

图4是本实用新型的光氧催化系统的结构示意图。

图5是本实用新型的活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统的结构流程示意图。

图中标号所示为：

喷淋洗涤吸收系统1：喷淋洗涤吸收塔101；进风口102；出风口103；下层喷淋填料104；上层喷淋填料105；除雾填料106；下层喷淋喷嘴107；上层喷淋喷嘴108；废气进风管109；废气出风管110；手动球阀111；喷淋水泵112；止回阀113；手动球阀114；喷淋管115；下层喷淋支管116；上层喷淋支管117；排水管118；手动球阀119；溢流管120；循环水121；补水管122；机械补水浮球阀123。

生物净化系统2：生物净化塔201；进风口202；出风口203；洗涤填料204；火山岩填料层205；树皮生物质填料层206；废气进风管207；废气出风管208；喷淋洗涤喷嘴209；营养液喷淋喷嘴210；手动球阀211；喷淋水泵212；止回阀213；手动球阀214；喷淋管215；电动球阀216；营养液喷淋支管217；电动球阀218；喷淋洗涤支管219；排水管220；手动球阀221；溢流管222；喷淋液223；补水管224；机械补水浮球阀225； PH仪表226；营养液储液箱227；手动球阀228；营养液输送泵229；止回阀230；手动球阀231；营养液输液管232。

光氧催化系统3：光氧催化净化器301；进风口302；出风口303；过滤填料304；紫外灯管305；进风管306；进风管307。

活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统4：1#活性炭吸附罐401；1#进风口402；1#出风口403；1#干燥风进口404；1#蒸汽进口405；1#蒸汽出口 406；1#活性炭吸附填料床407；2#活性炭吸附罐408；2#进风口409；2# 出风口410；2#干燥风进口411；2#蒸汽进口412；2#蒸汽出口413；2#活性炭吸附填料床414；进风管415；1#进风管416；气动阀417；气动阀418；1#出风管419；2#进风管420；气动阀421；气动阀422；1#出风管423；出风管424；净化风机425；排气筒426；蒸汽供气管427；1#蒸汽供气支管428；气动阀429；气动阀430；1#蒸汽出汽管431；2#蒸汽供气支管432；气动阀433；气动阀434；2#蒸汽出汽管435；蒸汽出汽管436；冷凝器437；蒸汽入口438；蒸汽出口439；冷却水进口440；冷却水出口441；冷凝管 442；冷却水供水管443；冷却水回流管444；冷凝混合物料管445；汽水分离器446；气体出口447；冷凝液出口448；气体回流管449；冷凝液物料管450；分层槽451；有机溶剂452；废水453；废水排放管454；溶剂物料管455；溶剂槽456；手动球阀458；溶剂回用泵459；溶剂回用管460；废水物料管461；废水槽462；手动球阀464；溢流管465；排水管466；干燥风机467；干燥风管468；1#干燥风支管469；气动阀470；2#干燥风支管471；气动阀472。

具体实施方式：

为加深本实用新型的理解，下面将结合实施案例和附图1-5对本实用新型作进一步详述。本实用新型可通过如下方式实施：

参照图1，本实用新型的一种组合式有机废气净化及回收装置，包括喷淋洗涤吸收系统1、生物净化系统2、光氧催化系统3、活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统4。

参照图2，废气从进风口102进入喷淋洗涤吸收塔101；废气从喷淋洗涤吸收塔101内部由下而上依次穿过下层喷淋填料104、上层喷淋填料105；循环水121经喷淋水泵112的抽力作用，经喷淋管115分布至下层喷淋支管116、上层喷淋支管117；喷淋水121经下层喷淋喷嘴107、上层喷淋喷嘴108由上而下喷射到下层喷淋填料104、上层喷淋填料105；喷淋水121 和废气逆向接触，废气中夹带的颗粒物粉尘被喷淋水121洗涤去除。

废气中易溶于水的有机污染物成分经喷淋水121洗涤的过程中被溶解吸收；带温度的废气经喷淋水121洗涤的过程中，发生热交换作用而得到降温；废气经处理后，经除雾填料106去除水雾后，经出风口103由废气出风管110排出。喷淋水121水位降低到一定限度后，机械补水浮球阀123 打开，液体水经补水管122补充入喷淋洗涤吸收塔101内；喷淋水121循环使用一定时限后，经排水管118、溢流管120排出。

参照图3，经喷淋洗涤吸收塔101处理后的废气，经废气进风管207 从进风口202进入生物净化塔201；废气由上而下穿透洗涤填料204；废气穿透洗涤填料204后，由下而上依次穿过火山岩填料层205、树皮生物质填料层206；喷淋液223经喷淋水泵212的抽力作用，经喷淋管215分布至经营养液喷淋支管217、喷淋洗涤支管219；喷淋液223经喷淋洗涤喷嘴209喷射至洗涤填料层204；喷淋液223经营养液喷淋喷嘴210喷洒至树皮生物质填料层206。

微生物菌种培养生长在火山岩填料层205、树皮生物质填料层206中，微生物菌种在填料表面形成生物膜；废气中的短碳链极性有机污染物成分扩散至生物膜上，微生物将短碳链极性有机污染物氧化分解；短碳链极性有机污染物通过填料气—液界面由气相转移到液相；短碳链极性有机污染物向微生物膜表面扩散，污染物分子由液相扩散转移到填料的生物膜上被微生物吸附、吸收；微生物膜中的微生物将有机污染物分子氧化，同时生物膜会引起氮或磷等营养物质及氧气的扩散和吸收。

生物净化塔201在运行一段时间后，需给微生物补充营养液；生物营养液储存在营养液储液箱227中，营养液经营养液输送泵229通过营养液输液管232送入生物净化塔201内的喷淋液223中；生物营养液为特殊配置，富含一定比例的碳、氮、磷营养物；生物净化塔201运行一定时间后，喷淋液223的酸碱值会降低，当PH仪表226显示酸碱值低于一定数值时，需要将喷淋液223排出，并通过机械补水浮球阀225和补水管224补充新鲜水。

处理后的废气经出风口203由废气出风管208排出；喷淋洗涤支管219 上的电动球阀218为常开设置；营养液喷淋支管217上的电动球阀216为常闭设置，设定时间内短暂开启后及时关闭。

参照图4，经生物净化塔201处理后的废气，经废气进风管306从进风口302进入光氧催化净化器301；废气穿过光氧净化器301前端设置的过滤填料304，废气中尚有夹带的少量颗粒物或水雾被截留去除；光氧催化专用TiO2催化剂均匀布置在光氧催化净化器301设备内部；光氧催化净化器301内设置多组紫外灯管305；废气中短碳链、低沸点的非极性有机污染物成分在光氧催化净化器301内经紫灯管305发射的一定波段的紫外光和TiO2催化剂的双重作用下被氧化分解去除，处理后的废气经出风口303 由废气出风管307排出。

在以TiO2为催化剂的光氧催化净化器301内，高能紫外线光束与空气、 TiO2反应产生的臭氧、·OH(羟基自由基)对有机气体进行协同分解氧化反应，同时，部分大分子有机污染物在紫外线作用下使其链结构断裂，使有机气体物质转化为无害味的小分子化合物或者完全矿化，生成水和CO2。利用高能紫外线光束，使空气中产生大量的自由电子，这些电子大部分能被氧气所获得，形成负氧离子(O3－)，负氧离子不稳定，失去一个电子而变成活性氧(臭氧)。紫外光束与纳米级TiO2的作用产生·OH(羟基自由基)，溶于水中的臭氧也可产生·OH；活性氧(臭氧)和·OH(羟基自由基)作为高级氧化剂，可有效氧化分解废气和含有的短碳链、低沸点的非极性有机污染物成分。

参照图5，经光氧催化净化器301处理后的废气，通过废气进风管415、 1#进风管416、2#进风管420后，分别由1#进风口402进入1#活性炭吸附罐401、2#进风口409进入2#活性炭吸附罐408；1#活性炭吸附罐401和 2#活性炭吸附罐408为一用一备配置，当1#活性炭吸附罐401投入使用时， 2#活性炭吸附罐408处于停机或脱附再生过程，反之亦然；废气进入1#活性炭吸附罐401，废气中的有机污染物被1#活性炭吸附填料床407中吸附截留；活性炭填料具有巨大的比表面积和丰富的空隙结构，当活性炭与废气有机污染物接触时，将有机污染物吸附于活性炭的细孔结构中；处理后的废气经1#出风口403由废气1#出风管419排出；最终处理后的废气通过出风管424经净化风机425由排气筒426高空排入大气中。

1#活性炭吸附填料床407吸附饱和后，活性炭需经再生脱附后才能重新投入使用；1#活性炭吸附罐401进行再生脱附时，气动阀417和气动阀 418关闭，气动阀429和气动阀430开启，切换2#活性炭吸附罐408投入使用。

用于再生脱附的高温蒸汽经过蒸汽供气管427输入，经1#蒸汽供气支管428进入1#活性炭吸附罐401；再生脱附后含有高浓度有机污染物的高温蒸汽通过1#蒸汽出气管431经蒸汽出气管436由蒸汽入口438进入冷凝器437；冷凝器437中设有多组冷凝管442，低温冷却水由冷却水供水管 443输入，经冷却水进口440进入冷凝器437；含有高浓度有机污染物的高温蒸汽同冷却水在冷凝管442内外流动，间接接触过程中产生热传导效应，含有高浓度有机污染物的高温蒸汽温度降低而使得有机污染物和蒸汽冷凝为液体有机溶剂和液态水；冷却水冷却高温蒸汽后，由冷却水出口441经冷却水回流管444排出。

冷凝后的液体有机溶剂和液态水混合物经冷凝液出口439排出，流经冷凝混合物料管445后进入汽水分离器446；在汽水分离器446中，未冷凝的气体经气体出口447由气体回流管449汇入进风管415后再次进行处理；混合溶液由汽水分离器446下部的冷凝液出口448排出，流经冷凝液物料管450后进入分层槽451；有机溶剂452密度小于废水453密度，有机溶剂452浮于废水453上方而产生分层；分层槽451上层的有机溶剂452 经溶剂物料管455流入溶剂槽456，冷凝后收集的有机溶剂452可经溶剂回用泵459经溶剂回用管460送回生产区域重新投入使用；分层槽451下层的废水453经废水排放管454流入废水槽462，废水槽462收集的废水 453由排水管466排至废水处理设施处进行最终处理。

蒸汽再生脱附过程完成后，由于1#活性炭吸附填料床407处于湿润的状态，活性炭处于浸水湿润状态时对有机污染物的吸附性能急剧下降，此时需要对1#活性炭吸附填料床407进行干燥；气动阀418和气动阀470打开，干燥风机467开启，干燥风经干燥风管468由1#干燥风支管469进入 1#活性炭吸附罐；干燥风将1#活性炭吸附填料床407中的水汽吹干，干燥风经1#出风口403通过净化风机425的抽排作用排出；1#活性炭吸附填料床407干燥后，气动阀418和气动阀470关闭，干燥风机467停机。

1#活性炭吸附罐401和2#活性炭吸附罐408依上述过程依次切换投入使用。

因此，总括本实用新型之有机废气净化及回收包括以下步骤：

步骤一：有机废气在喷淋洗涤吸收系统1中，经喷淋水的洗涤、吸收、降温作用，废气中颗粒物粉尘被洗涤去除，易溶于水的有机污染物被水溶解吸收，高温废气温度得到降低；

步骤二：有机废气在生物净化系统2中，短碳链极性分子有机污染物被生长于填料表面的生物膜吸附，生物膜中的微生物将有机污染物生化氧化分解；

步骤三：有机废气在光氧催化系统3中，高能紫外线光束与空气、TiO2 反应产生臭氧和·OH(羟基自由基)高级氧化剂，有机废气中短碳链、低沸点的非极性有机污染物成分被有效氧化分解；

步骤四：有机废气在活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统4中，有机废气中长碳链、中高沸点的有污染物被具有巨大比表面积和丰富空隙结构的活性炭捕捉吸附，通过高温蒸汽对吸附饱和的活性炭进行再生脱附，活性炭再生脱附后经干燥重新投入使用，脱附后的高浓度有机污染物经低温冷却水和冷凝装置被冷凝为液体的有机溶剂，液体有机溶剂可重新回收用于工业生产。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种组合式有机废气净化及回收装置，其特征在于：包括喷淋洗涤吸收系统(1)、生物净化系统(2)、光氧催化系统(3)、活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统(4)；所述的喷淋洗涤吸收系统(1)设置有喷淋洗涤吸收塔(101)，所述的喷淋洗涤吸收塔(101)设有下层喷淋填料(104)、上层喷淋填料(105)、除雾填料(106)；所述的生物净化系统(2)设置有生物净化塔(201)和营养液添加装置，所述的生物净化塔(201)设有洗涤填料(204)、火山岩填料层(205)和树皮生物质填料层(206)和喷淋洗涤喷嘴(209)；所述光氧催化系统(3)核心装置为光氧催化净化器(301)，所述光氧催化净化器(301)设置有过滤填料(304)和多组紫外灯管(305)。

2.根据权利要求1所述的一种组合式有机废气净化及回收装置，其特征在于：所述的下层喷淋填料(104)和上层喷淋填料(105)的上方分别设有下层喷淋喷嘴(107)和上层喷淋喷嘴(108)。

3.根据权利要求1所述的一种组合式有机废气净化及回收装置，其特征在于：所述的营养液添加装置设有营养液储液箱(227)、营养液输送泵(229)、营养液喷淋喷嘴(210)。

4.根据权利要求1所述的一种组合式有机废气净化及回收装置，其特征在于：所述的活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统(4)设置有两个为一用一备的用于吸附有机污染物的活性炭吸附罐、冷凝器(437)、以及汽水分离器(446)，所述的汽水分离器(446)分离冷凝的液体和未冷凝的气体，未冷凝的气体回流至活性炭吸附罐重新吸附处理。

5.根据权利要求4所述的一种组合式有机废气净化及回收装置，其特征在于：所述活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统(4)设置有用于提供高温蒸汽为脱附介质的蒸汽供气管(427)，以及提供低温冷却水作为冷凝器(437)的冷却介质的冷却水供气管(443)。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种组合式有机废气净化及回收装置，其特征在于：活性炭吸附及蒸汽脱附冷凝回收系统(4)设有将有机溶剂(452)和废水(453)分层而分离的分层槽(451)，将有机溶剂(452)收集后用于回收的溶剂槽(456)，以及将废水(453)收集的废水槽(462)。

7.根据权利要求4或5所述的一种组合式有机废气净化及回收装置，其特征在于：两个所述的活性炭吸附罐连接有干燥风机(467)，所述的干燥风机(467)用于提供干燥风干燥活性炭吸附罐内部的活性炭吸附填料床。