CN209714714U - 一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统，该系统包括：活性炭吸附系统和湿法催化氧化系统，其中所述活性炭吸附系统包括活性炭吸附罐、颗粒活性炭包、压差计和温度计，所述活性炭吸附罐内设有固定框，所述颗粒活性炭包装填于前述固定框内，所述压差计和温度计设于活性炭吸附罐的罐体上；所述湿法催化氧化系统包括湿法催化氧化塔和碱洗塔，本实用新型对处理低浓度、浓度波动较大的有机废气有较明显效果，系统运行连续稳定，废气中非甲烷总烃及恶臭持续稳定达标排放，系统操作方便，系统投资费用及运行费用较低。

Description

一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统

技术领域

本实用新型涉及废气吸收治理技术领域，尤其是涉及一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)是有机化合物主要部分，指在常温下饱和蒸汽压大于70pa，常压下沸点在260℃以内的有机化合物。VOCs 污染严重，与氮氧化物发生光化学反应，破坏臭氧层，引起人体致癌和动植物中毒。随着对VOCs污染的日益重视和环保法规的不断严格 VOCs的排放标准，治理其污染的问题也迫在眉睫。

当前对废气中VOCs的处理方法主要有两类：一类是回收法，另一类是消除法。回收法主要有活性炭吸附、变压吸附、冷凝法等技术，回收法是通过物理方法，用温度、压力、选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离VOCs的；消除法主要有热氧化、催化燃烧、集成技术等，消除法是通过化学反应，用热、催化剂等将有机物转变为CO2 和水。对低浓度、大风量有机废气的治理技术有蜂窝轮式浓缩系统、液体吸收法、生物处理法、固体膜分离净化法、光催化氧化技术等。

活性炭吸附是目前最广泛使用的回收技术，其原理是利用吸附剂的多孔结构，当与废气充分接触，利用活性炭所特有的吸附性能，使其非常容易达到吸收有机物的目的，废气得到净化，而排入大气。吸附剂的有效性主要取决于吸附VOCs的表面积，一般来说表面积越大吸附能力越大。吸附剂的吸附能力用吸附容量表征，活性炭吸附VOCs 的饱和吸附容量约20～40％wt，当活性炭吸附饱和后，可对饱和的炭床进行脱附再生，脱附后的高浓度废气可通过燃烧或冷凝回收而去除。

热氧化法就是在一定温度和有氧条件下，将VOCs燃烧分解为无害的二氧化碳和水的方法。燃烧法可用于各种有机化合物的分解，适当的温度和足够的滞留时间可使VOCs得到较完全的分解，通常氧化分解效率可到95％以上。热氧化法又分直燃式热氧化、蓄热式热氧化及催化氧化。

液体吸收法指的是通过吸收剂与有机废气接触，把有机废气中的有害分子转移到吸收剂中，从而实现分离有机废气的目的。这种处理方法是一种典型的物理化学作用过程。有机废气转移到吸收剂中后，采用解析方法把吸收剂中有害分子去除掉，然后回收，实现吸收剂的重复使用和利用。从作用原理的角度划分，此方法可分为化学方法和物理方法。物理方法是指利用物质之间相溶的原理，把水看作吸收剂，把有机废气中的有害分子去除掉，但是对于不溶于水的废气，比如苯，则只能通过化学方法清除，即通过有机废气与溶剂发生化学反应，然后予以去除。也可以将具有化学氧化性的吸收液洗涤VOCs气体，从而达到净化废气的目的。

现有技术中单一的活性炭吸附装置对VOCs废气治理的应用是有限的，吸附饱和后的活性炭需要脱附或更换，脱附无疑增加了设备成本投入，而定期更换活性炭则增加了VOCs废气治理的运行成本。

热氧化法在高温燃烧中产生了氮氧化物，它也为危险排放物，需要进一步治理；热氧化法不能处理卤化物，必须加后处理装置洗涤塔来处理酸性气体；热氧化法对进气浓度要求不能大于爆炸下限的25％；蓄热氧化无法处理氟化物，催化燃烧中催化剂易被重金属或颗粒“污染”而失去活性；同时热氧化法设备投资较高，而且处理低浓度废气需要消耗较多的燃料。

当液体吸收法用于废气中有机组分的回收时，由于工业废气中有机组分比较复杂，采用有机溶剂吸收后，溶剂中有机组分难以分离，溶剂难以再生，其回收效率较低，因此应用受到限制。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是处理大部分工作状态下，废气排放浓度较低(<100ppm)，极少情况下废气排放浓度很高(>500ppm)的有机废气。

为解决上述的技术问题，本实用新型技术方案提供一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统。

一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统，该系统包括：活性炭吸附系统和湿法催化氧化系统，其中，

所述活性炭吸附系统包括活性炭吸附罐、颗粒活性炭包、压差计和温度计，所述活性炭吸附罐内设有固定框，所述颗粒活性炭包装填于前述固定框内，所述压差计和温度计设于活性炭吸附罐的罐体上；

所述活性炭吸附罐和下述湿法催化氧化塔通过第一气体管道相连接；

所述湿法催化氧化系统包括湿法催化氧化塔和碱洗塔，所述湿法催化氧化塔和所述碱洗塔通过第二气体管道相连接；

所述湿法催化氧化塔包括催化氧化塔主体、加药装置、第一补水装置、补酸装置及第一排污装置，其中氧化液循环装置、加药装置、第一补水装置和补酸装置通过第一液体管道与氧化塔主体相连接；

所述碱洗塔包括碱洗塔主体、第二补水装置、补碱装置及第二排污装置，所述碱洗塔主体内设有含碱液体循环装置，所述含碱液体循环装置、第二补水装置、补碱装置及第二排污装置通过第二液体管道与碱洗塔主体相连接。

优选的，上述湿法催化氧化塔和碱洗塔内均还设有温度计、压力计、压差计和pH计，用以分别测量湿法催化氧化塔和碱洗塔内的温度、压力、压差和pH值。

优选的，前述加药装置包括双氧水储药箱和双氧水加药泵，所述双氧水加药泵的一端设置于双氧水储药箱内，用于投加复配药剂和双氧水氧化剂。

优选的，所述湿法催化氧化塔主体内设有氧化液循环装置，前述氧化液循环装置包括第一立式循环泵、第一不堵塞喷嘴、第一喷管和第一循环水箱，所述第一循环水箱设置于湿法催化氧化塔主体底部，所述第一立式循环泵一端设置于第一循环水箱内，另一端连接第一喷管，所述第一喷管末端设置有第一不堵塞喷嘴，所述第一不堵塞喷嘴采用螺旋喷嘴。

优选的，前述第一循环水箱上装有第一补水电磁阀和第一磁性翻板液位计，所述第一补水电磁阀与第一磁性翻板液位计电连接。

优选的，前述含碱液体循环装置包括第二立式循环泵、第二不堵塞喷嘴、第二喷管、第二循环水箱；所述第二不堵塞喷嘴采用螺旋喷嘴，所述第二循环水箱通过第二立式循环泵与第二喷管连接，所述第二喷管端部设有第二不堵塞喷嘴。

优选的，前述第二循环水箱上装有第二补水电磁阀和第二磁性翻板液位计，所述第二补水电磁阀与第二磁性翻板液位计电连接。

本实用新型技术方案的有益效果是：本实用新型对处理低浓度、浓度波动较大的有机废气有较明显效果，系统运行连续稳定，废气中非甲烷总烃及恶臭持续稳定达标排放，系统操作方便，系统投资费用及运行费用较低。

附图说明

图1为活性炭吸附与湿法氧化组合系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型由活性炭吸附系统100和湿法催化氧化系统组成，其中活性炭吸附系统100在流程上位于湿法催化氧化系统之前。

其中活性炭吸附系统100包含标准化活性炭吸附罐、颗粒活性炭包、压差计和温度计。颗粒活性炭包装填于标准化活性炭吸附罐内部的固定框内，压差计、温度计装载设于在标准化活性炭吸附罐的罐体上。

活性炭吸附系统100主要作用是平衡进入后续湿法催化氧化装置的废气浓度：当废气中VOCs浓度较高时，活性炭可吸附其中70％的VOCs，降低进入后续湿法催化氧化装置的废气浓度，避免后续湿法催化氧化装置的处理能力的过高要求；当废气中VOCs浓度较低时，吸附在活性炭中的VOCs可被气流部分缓慢的吹脱出来，避免后续湿法催化氧化装置的空转，充分利用后续装置的处理能力。与常规的活性炭吸附装置不同，本装置作为系统的预处理环节，是一种经济、节能、符合清洁生产理念的选择，可为后续装置有效、稳定运行提供保障，也不要求活性炭吸附饱和后需更换，可考虑两至三年更换一次。

在本实施例中，湿法催化氧化系统由湿法催化氧化塔系统200和碱洗塔系统组成300。

(1)湿法催化氧化塔系统200包含设备(例如：湿法催化氧化塔主体、立式循环泵1001、双氧水加药泵1004、加酸泵、稀硫酸储罐及双氧水储药箱1003)、仪表(例如：温度计、压力计、压差计、 pH计、液位计)及附属零件(例如：液体管道、管件及阀门)。其中湿法催化氧化塔主体包含循环水箱、催化竹炭填料、喷淋布管(含特制喷嘴)、除雾层及塔顶，湿法催化氧化塔主体采用12mm厚优质玻璃钢材质，具有优越的防腐性能。

在本实施例中，湿法催化氧化系统通过特制喷嘴，将吸收氧化液 (以水为主，混配有氧化剂)呈发散雾化状喷入催化竹炭填料床，在填料床液体、气体、固体三相充分接触，通过液体吸收和催化氧化作用将气体中异味物质吸收或氧化。催化填料床填充有多种介质的固体催化剂，该催化剂能有效促进有机物的氧化和分解，加速反应过程。吸收了有机污染物后的氧化液则排至循环水箱，在此经氧化剂进一步氧化后，转化为无害物质，吸收氧化液由立式循环泵1001抽送至湿法催化氧化塔喷淋布管循环使用，净化后的气体经过除雾层除去水雾后由塔顶排出。

在本实施例中，湿法催化氧化系统的技术特点如下所述。

a)由于氧化剂利用充分，用量少。

b)催化氧化性强，在复相催化剂的存在下可与大多数污染物发生反应。

c)催化氧化塔内的填料无需更换，节约成本。

d)催化氧化技术具有较好的广谱性，处理范围比较广泛，较适合成分复杂的废气治理。

在本实施例中，湿法催化氧化塔系统200又包括氧化液循环系统、加药系统、补水系统、补酸系统及排污系统。

a)加药、氧化液循环系统

加药系统用于投加复配药剂和双氧水氧化剂，加药系统设置自动联锁装置，自动开启及关停。

氧化液循环系统由循环泵、不堵塞喷嘴、喷管、循环水箱组成。循环喷淋系统设计时充分考虑到了布水的均匀及水体污染颗粒的存在。采用不易堵塞、拆装方便的螺旋喷嘴。循环水箱的药液通过循环泵、喷管、不堵塞喷嘴、再到循环水箱，实现了药液的不间断循环运行。

b)补水系统

湿法催化氧化塔循环水箱上装有补水电磁阀和磁性翻板液位计。补水电磁阀受磁性翻板液位计控制，当液位处于低位时，液位计给补水电磁阀信号，补水电磁阀打开，向循环水箱补水。当液位恢复液位时，液位计给补水电磁阀信号，补水电磁阀关闭，停止补水。

c)补酸系统

复配氧化剂在pH＝3～4环境下具有强的氧化性，湿法催化氧化塔水箱配置pH检测仪，当pH值偏高时，补加稀硫酸；当pH值恢复低值时，停止补酸。

d)排污系统

湿法催化氧化塔运行一段时间后，会产生少量废液，废液可通过排污泵直接排放，也可经过预处理后排入厂区污水处理系统调节池内。

(2)碱洗系统包含设备(例如：碱洗塔主体、立式循环泵1001、加碱泵1005及碱液储罐1006)、仪表(例如：温度计、压力计、压差计、pH计、液位计)及附属零件(例如：液体管道、管件及阀门)。其中碱洗塔主体含循环水箱、竹炭填料、喷淋布管(含特制喷嘴)、除雾层及塔顶，碱洗塔主体采用8mm厚优质玻璃钢材质，具有较好的防腐性能。

在本实施例中，碱洗系统通过特制喷嘴，将吸收循环液(以水为主，混配有碱液)呈发散雾化状喷入竹炭填料床，在填料床液体、气体、固体三相充分接触，通过液体吸收和中和作用将经过湿法催化氧化后气体中所含小分子酸性物质吸收。填料床填充竹炭填料，该竹炭填料具有延长停留时间，提高废气去除率的作用。吸收了废气中酸性组分的液体排至循环水箱，循环液由立式循环泵1001抽送至碱洗塔喷淋布管循环使用，净化后的气体经过除雾层除去水雾后由塔顶通过引风机1002从排气筒1007排出排出。

在本实施例中，碱洗塔系统300又包括含碱液体循环系统、补水系统、补碱系统及排污系统。

a)含碱液体循环系统

含碱液体循环系统由循环泵、不堵塞喷嘴、喷管、循环水箱组成。循环喷淋系统设计时充分考虑到了布水的均匀及水体污染颗粒的存在。采用不易堵塞、拆装方便的螺旋喷嘴。循环水箱的液体通过循环泵、喷管、不堵塞喷嘴、再到循环水箱，实现了液体的不间断循环运行。

b)补水系统

碱洗塔循环水箱上装有补水电磁阀和磁性翻板液位计。补水电磁阀受磁性翻板液位计控制，当液位处于低位时，液位计给补水电磁阀信号，补水电磁阀打开，向循环水箱补水。当液位恢复液位时，液位计给补水电磁阀信号，补水电磁阀关闭，停止补水。

c)补碱系统

碱洗塔水箱配置pH检测仪，当pH值偏低时，补加碱液；当pH 值恢复高值时，停止补碱。

d)排污系统

碱洗塔运行一段时间后，会产生少量废液，废液可通过排污泵直接排放，也可经过预处理后排入厂区污水处理系统调节池内。

本实用新型为活性炭吸附与湿法氧化组合治理技术，与现有的 VOCs治理技术相比有几点区别。首先，本实用新型的活性炭吸附系统100是作为预处理装置存在的，其主要作用就是削峰(VOCs浓度波峰)、填谷(废气中VOCs浓度低的波谷)，无需频繁更换活性炭；而现有的过滤棉预处理装置，没有吸附有机物的作用，也没有起到稳定湿法氧化系统进气浓度的作用。其次，本实用新型采用复配氧化剂氧化废气中有机组分，其中复配氧化剂为双氧水、FeSO₄的混合物， FeSO₄起催化作用，双氧水在酸性条件和FeSO₄催化下能产生·OH，·OH具有强的氧化性，能氧化大部分的有机物，与现有的次氯酸钠湿法氧化相比，氧化更彻底，氧化范围更广。再者，本实用新型湿法催化氧化塔和碱洗塔采用竹炭填料，与现有的PP花环填料相比，竹炭填料具有吸附有机物，延长有机物的停留时间，提高有机物的去除效率的优点。最后，本实用新型的加药、循环、补水、排污、洗塔全过程自动联锁控制，一键启停，与现有半自动控制相比，自动化程度更高，人员操作更方便。

本实施例中的活性炭吸附系统100，又称活性炭缓冲床，主要作用是平衡进入后续湿法催化氧化装置的废气浓度；

本实施例中的复配氧化剂为双氧水与FeSO₄的混合物，酸性条件下产生的·OH具有强氧化性，能氧化大部分有机物；

本实施例中的竹炭填料：具有吸附VOCs作用，将VOCs截留在填料上与氧化剂接触反应而去除VOCs；

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统，其特征在于该系统包括：活性炭吸附系统和湿法催化氧化系统，其中，

所述活性炭吸附系统包括活性炭吸附罐、颗粒活性炭包、压差计和温度计，所述活性炭吸附罐内设有固定框，所述颗粒活性炭包装填于前述固定框内，所述压差计和温度计固定在活性炭吸附罐的罐体上；

所述活性炭吸附罐和下述湿法催化氧化塔通过第一气体管道相连接；

所述湿法催化氧化系统包括湿法催化氧化塔和碱洗塔，所述湿法催化氧化塔和所述碱洗塔通过第二气体管道相连接；

所述湿法催化氧化塔包括催化氧化塔主体、加药装置、第一补水装置、补酸装置及第一排污装置，其中氧化液循环装置、加药装置、第一补水装置和补酸装置通过第一液体管道与氧化塔主体相连接；

所述碱洗塔包括碱洗塔主体、第二补水装置、补碱装置及第二排污装置，所述碱洗塔主体内设有含碱液体循环装置，所述含碱液体循环装置、第二补水装置、补碱装置及第二排污装置通过第二液体管道与碱洗塔主体相连接。

2.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统，其特征在于：上述湿法催化氧化塔和碱洗塔内均还设有温度计、压力计、压差计和pH计，用以分别测量湿法催化氧化塔和碱洗塔内的温度、压力、压差和pH值。

3.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统，其特征在于：前述加药装置包括双氧水储药箱和双氧水加药泵，所述双氧水加药泵的一端设置于双氧水储药箱内，用于投加复配药剂和双氧水氧化剂。

4.根据权利要求1所述的一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统，其特征在于：所述湿法催化氧化塔主体内设有氧化液循环装置，前述氧化液循环装置包括第一立式循环泵、第一不堵塞喷嘴、第一喷管和第一循环水箱，所述第一循环水箱设置于湿法催化氧化塔主体底部，所述第一立式循环泵一端设置于第一循环水箱内，另一端连接第一喷管，所述第一喷管末端设置有第一不堵塞喷嘴，所述第一不堵塞喷嘴采用螺旋喷嘴。

5.据权利要求4所述的一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统，其特征在于：前述第一循环水箱上装有第一补水电磁阀和第一磁性翻板液位计，所述第一补水电磁阀与第一磁性翻板液位计电连接。

6.据权利要求1所述的一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统，其特征在于：前述含碱液体循环装置包括第二立式循环泵、第二不堵塞喷嘴、第二喷管、第二循环水箱；所述第二不堵塞喷嘴采用螺旋喷嘴，所述第二循环水箱通过第二立式循环泵与第二喷管连接，所述第二喷管端部设有第二不堵塞喷嘴。

7.据权利要求6所述的一种活性炭吸附与湿法氧化组合系统，其特征在于：前述第二循环水箱上装有第二补水电磁阀和第二磁性翻板液位计，所述第二补水电磁阀与第二磁性翻板液位计电连接。