RU2742273C1 - Method and device for cleaning air of harmful and odorous substances, uv-lamp and unit of sorption-catalytic backfill for implementation thereof - Google Patents
Method and device for cleaning air of harmful and odorous substances, uv-lamp and unit of sorption-catalytic backfill for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2742273C1 RU2742273C1 RU2019139268A RU2019139268A RU2742273C1 RU 2742273 C1 RU2742273 C1 RU 2742273C1 RU 2019139268 A RU2019139268 A RU 2019139268A RU 2019139268 A RU2019139268 A RU 2019139268A RU 2742273 C1 RU2742273 C1 RU 2742273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- sorption
- catalytic
- unit
- lamp
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 70
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229910000497 Amalgam Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004887 air purification Methods 0.000 claims description 69
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 32
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 23
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 21
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M potassium iodide Chemical compound [K+].[I-] NLKNQRATVPKPDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 5
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 claims description 4
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 4
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 3
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 16
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 15
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 15
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 15
- 238000001903 differential pulse voltammetry Methods 0.000 description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 8
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000007539 photo-oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K ferric hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Fe+3] MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000809 air pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100001243 air pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 150000002927 oxygen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
- A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
- A61L9/18—Radiation
- A61L9/20—Ultraviolet radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
- B01D45/18—Cleaning-out devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
- B01J4/02—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices for feeding measured, i.e. prescribed quantities of reagents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
- H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
- H01J61/72—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a main light-emitting filling of easily vaporisable metal vapour, e.g. mercury
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Изобретение относится к области каталитической и фотокаталитической очистки газов, преимущественно воздуха, от вредных и/или дурнопахнущих веществ (ДПВ) и может использоваться для очистки вентиляционных выбросов в коммунальном хозяйстве, на предприятиях химической и пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, а также в других сферах промышленности.The invention relates to the field of catalytic and photocatalytic purification of gases, mainly air, from harmful and / or foul-smelling substances (DPV) and can be used to purify ventilation emissions in municipal services, in chemical and food industries, in agriculture, as well as in other areas industry.
В связи с тем, что промышленные объекты, в результате деятельности которых образуются вредные и дурнопахнущие вещества (ДПВ), часто расположены вблизи населенных пунктов, создаваемые ими выбросы значительно ухудшают комфортность среды обитания человека и негативно влияют на его здоровье. С целью обеспечения надлежащего качества атмосферного воздуха на предприятиях используют специальные технологии, процессы или устройства для очистки газа от вредных и дурнопахнущих веществ, таких как сероводород, аммиак, формальдегид, фенол, органические кислоты, смеси природных меркаптанов и другие летучие органические соединения (ЛОС). В частности, в вентиляционных выбросах очистных сооружений и объектов канализации основными загрязняющими веществами являются сероводород, аммиак, смесь природных меркаптанов и другие летучие органические соединения.Due to the fact that industrial facilities, as a result of whose activity harmful and foul-smelling substances (WPV) are formed, are often located near settlements, the emissions they create significantly worsen the comfort of the human environment and negatively affect his health. In order to ensure the proper quality of atmospheric air, enterprises use special technologies, processes or devices for gas purification from harmful and foul-smelling substances, such as hydrogen sulfide, ammonia, formaldehyde, phenol, organic acids, mixtures of natural mercaptans and other volatile organic compounds (VOCs). In particular, in the ventilation emissions of treatment facilities and sewerage facilities, the main pollutants are hydrogen sulfide, ammonia, a mixture of natural mercaptans and other volatile organic compounds.
Одним из наиболее эффективных и экологически чистых способов удаления дурнопахнущих и вредных веществ является фотосорбционно-каталитический способ, который включает в себя фотоокисление ультрафиолетовым (УФ) излучением, каталитическое окисление и адсорбцию. При фотоокислении очищаемый газ облучается ультрафиолетовым излучением с длиной волны 100-280 нм, под действием которого в газе происходит фотолитическое разложение загрязняющих веществ, а также наработка активных химических частиц (ОН-радикалов, свободных радикалов кислорода, озона и других), которые реагируют с загрязняющими веществами непосредственно в газовой фазе. Далее частично очищенный газ подается на каталитически-сорбционную ступень, где происходит каталитическое доокисление загрязняющих веществ и перевод их в твердую фазу. Нелетучие продукты реакции адсорбируются в объеме сорбционно-каталитической засыпки. Указанный способ позволяет обеспечить высокую степень очистки для широкого спектра ДПВ (сероводород, меркаптаны, аммиак, летучие органические соединения и др.).One of the most effective and environmentally friendly methods for removing foul-smelling and harmful substances is the photosorption-catalytic method, which includes photo-oxidation by ultraviolet (UV) radiation, catalytic oxidation and adsorption. During photooxidation, the purified gas is irradiated with ultraviolet radiation with a wavelength of 100-280 nm, under the action of which photolytic decomposition of pollutants occurs in the gas, as well as the production of active chemical particles (OH radicals, free oxygen radicals, ozone and others) that react with pollutants substances directly in the gas phase. Further, the partially purified gas is fed to the catalytic-sorption stage, where the catalytic additional oxidation of pollutants takes place and their transfer to the solid phase. Non-volatile reaction products are adsorbed in the volume of the sorption-catalytic bed. This method provides a high degree of purification for a wide range of DPVs (hydrogen sulfide, mercaptans, ammonia, volatile organic compounds, etc.).
Типовое устройство для осуществления фотосорбционно-каталитического способа, как правило, содержит блок механической очистки воздуха, фотореактор, внутри которого установлены озонообразующие УФ лампы, блок с сорбционно-каталитической засыпкой и вентиляционный блок. Озонообразующие УФ лампы генерируют излучение в области УФ-С (длины волн 100-280 нм) с обязательным наличием вакуумного ультрафиолетового излучения (длины волн 100-200 нм) с целью образования озона и активных радикалов. В качестве источников излучения используются газоразрядные ртутные лампы низкого давления с длинами волн 184,9 нм и 253,7 нм.A typical device for carrying out the photosorption-catalytic method, as a rule, contains a mechanical air purification unit, a photoreactor, inside which ozone-forming UV lamps are installed, a unit with a sorption-catalytic filling and a ventilation unit. Ozone-forming UV lamps generate radiation in the UV-C region (wavelengths 100-280 nm) with the obligatory presence of vacuum ultraviolet radiation (wavelengths 100-200 nm) in order to form ozone and active radicals. Low-pressure gas-discharge mercury lamps with wavelengths of 184.9 nm and 253.7 nm are used as radiation sources.
Предшествующий уровень техникиPrior art
Известен реактор для фотоокисления, предназначенный для удаления загрязняющих воздух веществ с помощью актинического излучения, например УФ, в котором с помощью УФ излучения происходит окисление содержащихся в воздухе загрязнений. Для увеличения эффективности работы УФ излучения используется отражающее покрытие, расположенное на внутренних стенках реактора, выполненное, например, из политетрафторэтилена. Внутри реактора также могут использоваться практически прозрачные перегородки с нанесенным на них слоем фотокатализатора. Подобное устройство позволяет удалять сероводород из воздуха с концентрацией между 60 и 70 ppm при времени пребывания около 2 секунд.Known reactor for photo-oxidation, designed to remove air pollutants using actinic radiation, such as UV, in which, using UV radiation, oxidation of airborne contaminants occurs. To increase the efficiency of UV radiation, a reflective coating is used, located on the inner walls of the reactor, made, for example, of polytetrafluoroethylene. Almost transparent partitions with a photocatalyst layer deposited on them can also be used inside the reactor. Such a device can remove hydrogen sulfide from the air at a concentration of between 60 and 70 ppm with a residence time of about 2 seconds.
К недостаткам аналога можно отнести отсутствие каталитической ступени, что не позволяет удалить образуемый в процессе фотоокисления озон и предотвратить его выброс в атмосферу. Кроме того, использование отражающего покрытия увеличивает стоимость устройства и требует регулярной очистки поверхности от продуктов реакции, а отсутствие фильтрации воздуха перед УФ лампами приводит к их ускоренному загрязнению, что снижает эффективность очистки и сокращает ресурс работы устройства (Патент США №9415131, B01J 19/12, 2015 г.).The disadvantages of the analogue include the absence of a catalytic stage, which does not allow removing ozone formed during photooxidation and preventing its release into the atmosphere. In addition, the use of a reflective coating increases the cost of the device and requires regular cleaning of the surface from reaction products, and the lack of air filtration in front of the UV lamps leads to their accelerated contamination, which reduces the cleaning efficiency and shortens the device's service life (US Patent No. 9415131, B01J 19/12 , 2015).
Известно устройство ColdOx фирмы Centriar предназначенное для осуществления способа очистки воздуха фотосорбционно-каталитическим методом от дурнопахнущих веществ, образующихся в пищевой промышленности, при обработке сточной воды, твердого мусора и биогаза. Устройство используется для удаления сероводорода, летучих органических соединений (углеводороды, альдегиды, спирты, кетоны), аммиака, органического азота и меркаптанов («ColdOx»™ Energy efficient removal of VOC and odour», рекламные материалы фирмы CENTRIAIR (Швеция), www.centriair.com., 2018 г.).Known device ColdOx company Centriar designed to implement the method of air purification by the photosorption-catalytic method from the foul-smelling substances generated in the food industry, when processing waste water, solid waste and biogas. The device is used to remove hydrogen sulfide, volatile organic compounds (hydrocarbons, aldehydes, alcohols, ketones), ammonia, organic nitrogen and mercaptans ("ColdOx" ™ Energy efficient removal of VOC and odour ", advertising materials from CENTRIAIR (Sweden), www.centriair .com., 2018).
Устройство состоит из УФ реактора, в котором установлены озоногенерирующие УФ лампы, каталитического модуля и блока рекуперации с механической фильтрацией. В качестве катализатора используется активированный уголь. Замена угля производится каждые 3-4 месяца, при этом объем засыпки составляет 5,56 м3 активного угля на 10000 м3/ч.The device consists of a UV reactor with ozone-generating UV lamps, a catalytic module and a recuperation unit with mechanical filtration. Activated carbon is used as a catalyst. The coal is replaced every 3-4 months, while the backfill volume is 5.56 m 3 of active coal per 10,000 m 3 / h.
УФ реактор представляет собой камеру, внутри которой установлены 3 рамы по 10 ртутных озоногенерирующих УФ ламп с излучением в диапазонах длин волн 100-200 нм и 200-280 нм. Мощность потока излучения каждой лампы на длине волны 184,9 нм составляет 7 Вт, электрическая мощность 160 Вт. Лампы изготовлены из минерального кварца и установлены в кварцевых чехлах, выполненных также из минерального кварца. На расход воздуха 10000 м3/ч используется 3 модуля по 10 ламп. Удельная мощность УФ излучения на длине волны 184,9 нм составляет 21 Вт на 1000 м3/ч очищаемого воздуха. Лампы размещены параллельными рядами и ориентированы перпендикулярно потоку подаваемого в камеру воздуха. Количество УФ ламп в реакторе определяется исходя из производительности устройства. Устройство имеет систему промывки ламп капельного типа, подключаемую к магистральному водопроводу, которая позволяет удалять загрязнения с поверхности чехлов ламп.The UV reactor is a chamber, inside of which there are 3 frames of 10 mercury ozone-generating UV lamps with radiation in the wavelength ranges of 100-200 nm and 200-280 nm. The radiation power of each lamp at a wavelength of 184.9 nm is 7 W, the electric power is 160 W. The lamps are made of mineral quartz and are installed in quartz covers, also made of mineral quartz. For an air flow rate of 10,000 m 3 / h, 3 modules of 10 lamps are used. The specific power of UV radiation at a wavelength of 184.9 nm is 21 W per 1000 m 3 / h of cleaned air. The lamps are arranged in parallel rows and are oriented perpendicular to the flow of air supplied to the chamber. The number of UV lamps in the reactor is determined based on the performance of the device. The device has a drop-type lamp washing system connected to the main water supply, which allows you to remove dirt from the surface of the lamp covers.
Способ, реализуемый при использовании устройства, заключается в совместной обработке воздуха озоном и УФ-С излучением, при котором, в процессе фотолитического озонирования, нарабатываются кислородные радикалы, являющиеся сильнодействующим окислителем, который вступает в реакцию с молекулами токсичных примесей, разлагая их на экологически безопасные вещества, что позволяет удалить низкие концентрации загрязнений (70-90% для удаления меркаптанов, 40-60% удаления для летучих органических соединений). После обработки УФ-излучением, очищаемый воздух пропускают через камеру с катализатором, в качестве которого используют импрегнированный активированный уголь, на поверхности которого под действием ультрафиолетового излучения происходит доокисление и распад продуктов реакции окисления и нейтрализация озона. Активный уголь удаляет до 99,6% по запаху и до 98% по ДОС.The method implemented when using the device consists in the joint treatment of air with ozone and UV-C radiation, in which, in the process of photolytic ozonation, oxygen radicals are generated, which are a potent oxidant that reacts with molecules of toxic impurities, decomposing them into environmentally friendly substances to remove low concentrations of contaminants (70-90% for mercaptans, 40-60% for volatile organic compounds). After treatment with UV radiation, the purified air is passed through a chamber with a catalyst, which is impregnated activated carbon, on the surface of which, under the action of ultraviolet radiation, additional oxidation and decomposition of oxidation reaction products and ozone neutralization occur. Active carbon removes up to 99.6% by smell and up to 98% by DOS.
Известное устройство позволяет снизить запах более чем на 90% с минимальным энергопотреблением при концентрациях сероводорода в загрязненном воздухе около 5 ppm (7 мг/м3). При больших концентрациях на входе рекомендуется использовать дополнительный каталитический фильтр с засыпкой на основе гидроксида железа (III).The known device makes it possible to reduce odor by more than 90% with minimal energy consumption at hydrogen sulfide concentrations in the polluted air of about 5 ppm (7 mg / m 3 ). For high inlet concentrations, it is recommended to use an additional catalytic filter with iron (III) hydroxide backfill.
К основным недостаткам аналога относится:The main disadvantages of the analog include:
- раздельное расположение УФ реактора и камеры с катализатором, что требует дополнительных затрат на утепление при эксплуатации вне помещений;- separate location of the UV reactor and the chamber with the catalyst, which requires additional costs for insulation when operating outdoors;
- применение ртутных УФ ламп с малой мощностью УФ излучения и большим спадом УФ излучения в процессе работы, что требует увеличения их количества для обеспечения необходимой для реакции фотоокисления концентрации активных радикалов и озона;- the use of mercury UV lamps with a low power of UV radiation and a large drop in UV radiation during operation, which requires an increase in their number to ensure the concentration of active radicals and ozone necessary for the photooxidation reaction;
- необходимость подключения системы промывки ламп к магистральному водопроводу, что затрудняет эксплуатацию устройства вне помещения в зимний период времени.- the need to connect the lamp washing system to the main water supply, which makes it difficult to operate the device outside the premises in the winter.
- небольшой рабочий ресурс катализатора, требующий периодической замены активированного угля, а также трудоемкость его выгрузки и засыпки;- a small working resource of the catalyst, requiring periodic replacement of activated carbon, as well as the laboriousness of its unloading and filling;
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату решению является устройство NOX фирмы "Neutralox Umwelttechnik GmbH", предназначенная для очистки и удаления из воздуха ДПВ (сероводорода, аммиака, метана) фотосорбционно-каталитическим способом, выбранная в качестве прототипа заявленного изобретения, (https://www.neutralox.com/en/procedure/photoionisation, 2019 г.; Самаркин B.C. «Пожарная безопасность в технологии очистных сооружений ООО «Оренбург Водоканал» при использовании фотоионизирующей установки удаления запахов фирмы NEUTRALOX Umwelttechnik Gmbh»; Сборник материалов XXVII международной научно-практической конференции «Предупреждение. Спасение. Помощь», 2017 г., с. 95-99.).The closest solution in terms of technical essence and the achieved technical result is the NOX device of the company "Neutralox Umwelttechnik GmbH", designed to purify and remove DPA (hydrogen sulfide, ammonia, methane) from the air by the photosorption-catalytic method, selected as a prototype of the claimed invention, (https: //www.neutralox.com/en/procedure/photoionisation, 2019; Samarkin BC "Fire safety in the technology of treatment facilities of Orenburg Vodokanal LLC using a photoionizing odor removal unit from NEUTRALOX Umwelttechnik Gmbh"; Collection of materials XXVII international scientific practical conference "Prevention. Salvation. Help", 2017, pp. 95-99.).
Устройство состоит из блока удаления запаха, снабженного воздуховодами для соединения с вентиляционной системой и вытяжной трубой. Корпус блока удаления запаха изготовлен из нержавеющей стали. На корпусе имеются входной и выходной патрубки, которые, в зависимости от исполнения, могут быть на верхней или на боковых гранях корпуса, а также панель управления, герметично отделенная от корпуса. На входном патрубке установлен сетчатый фильтр. Внутренне пространство блока удаления запаха разделено перегородками на секции, в которых расположены воздушные фильтры карманного типа для механической очистки воздуха от мелкодисперсных примесей, камера УФ облучения, камера катализатора, камеры сбора катализатора (конденсации), камера конденсата.The device consists of an odor removal unit equipped with air ducts for connection to the ventilation system and an exhaust pipe. The body of the odor removal unit is made of stainless steel. The body has inlet and outlet nozzles, which, depending on the version, can be on the top or on the side edges of the body, as well as a control panel, hermetically separated from the body. A strainer is installed on the inlet pipe. The inner space of the odor removal unit is divided by partitions into sections, in which there are pocket-type air filters for mechanical cleaning of air from fine impurities, a UV irradiation chamber, a catalyst chamber, a catalyst collection (condensation) chamber, and a condensate chamber.
В камере УФ облучения установлены газоразрядные ртутные УФ лампы с длиной волны излучения 100-200 нм и 200-280 нм; Мощность излучения каждой лампы на длине волны 184,9 нм составляет 1,6 Вт, электрическая мощность 40 Вт. Лампы установлены в кассетах и расположены вертикально, поперек потока воздуха, в шахматном порядке, с расстоянием 10 см между ними. В каждой кассете установлено по 24 лампы длиной 500 или 1000 мм. Каждая лампа имеет чехол для поддержания оптимальной температуры работы ртутной лампы и расширения температурного диапазона очищаемого воздуха.Gas-discharge mercury UV lamps with a radiation wavelength of 100-200 nm and 200-280 nm are installed in the UV irradiation chamber; The radiation power of each lamp at a wavelength of 184.9 nm is 1.6 W, the electric power is 40 W. The lamps are installed in cassettes and are located vertically, across the air flow, in a checkerboard pattern, with a distance of 10 cm between them. Each cassette contains 24 lamps 500 or 1000 mm long. Each lamp has a cover to maintain the optimum temperature for the operation of the mercury lamp and expand the temperature range of the purified air.
На расход воздуха 4000 м3/ч используют 9 модулей по 24 лампы в каждом. Удельная мощность потока УФ излучения на длине волны 184,9 нм составляет 86 Вт на 1000 м3/ч очищаемого воздуха.For an air flow rate of 4000 m 3 / h, 9 modules with 24 lamps each are used. The specific power of the UV radiation flux at a wavelength of 184.9 nm is 86 W per 1000 m 3 / h of purified air.
Устройство оснащено приборами для анализа и контроля: датчиком для непрерывного контроля взрывоопасных газов и паров; датчиком расхода конденсата; дифференциальными реле давления для оценки уровня загрязнения фильтра; системой контроля наличия взрывоопасной концентрации метана в вентиляционных выбросах; анализаторами контроля содержания метана с системой автоматического отключения устройства без выключения вентилятора.The device is equipped with instruments for analysis and control: a sensor for continuous monitoring of explosive gases and vapors; condensate flow sensor; differential pressure switches to assess the level of filter contamination; a monitoring system for the presence of an explosive methane concentration in ventilation emissions; analyzers for monitoring the methane content with a system of automatic shutdown of the device without turning off the fan.
Способ очистки воздуха от ДПВ, реализуемы при помощи указанного устройства, заключается в том, что подаваемая на вход устройства по входной трубе газовоздушная смесь проходит предварительную механическую очистку от мелкодисперсных примесей в карманном фильтре для предотвращения загрязнения твердыми частицами УФ ламп и катализатора. Фильтр тонкой очистки оборудован дифференциальными реле давления для оценки уровня его загрязнения. Далее содержащая загрязняющие вещества газовоздушная смесь подвергается воздействию излучения УФ ламп с длинами волн 184,9 и 253,7 нм, одновременно нарабатывающих озон, соединения кислорода и активные радикалы, которые окисляют вредные соединения, разлагая их. Затем продукты реакции окисления, включая озон, поступают в камеру с катализатором, где происходит их доокисление, распад продуктов и нейтрализация озона. В качестве катализатора используется импрегнированный активированный уголь. Внизу устройства расположены камеры сбора катализатора (конденсации) и камера конденсата. Очищенный воздух удаляют через выхлопную трубу.The method for air purification from DPV, implemented using the specified device, consists in the fact that the gas-air mixture supplied to the device inlet through the inlet pipe undergoes preliminary mechanical cleaning from fine impurities in a pocket filter to prevent contamination of UV lamps and catalyst with solid particles. The fine filter is equipped with differential pressure switches to assess the level of contamination. Further, the air-gas mixture containing pollutants is exposed to radiation from UV lamps with wavelengths of 184.9 and 253.7 nm, which simultaneously produce ozone, oxygen compounds and active radicals that oxidize harmful compounds, decomposing them. Then the products of the oxidation reaction, including ozone, enter the chamber with the catalyst, where they are further oxidized, the products are decomposed, and the ozone is neutralized. Impregnated activated carbon is used as a catalyst. At the bottom of the device are the catalyst collection chambers (condensation) and the condensate chamber. The cleaned air is removed through the exhaust pipe.
К недостаткам прототипа изобретения можно отнести:The disadvantages of the prototype of the invention include:
- ограничение ДПВ, подлежащих удалению и узкий диапазон концентраций загрязняющих веществ;- limitation of WPV to be removed and a narrow range of concentrations of pollutants;
- применение ртутных УФ ламп с малой мощностью УФ излучения и большим спадом УФ излучения в процессе работы. Малая мощность УФ ламп требует увеличения их количества для обеспечения необходимой для реакции фотоокисления концентрации активных радикалов и озона;- the use of mercury UV lamps with low power of UV radiation and a large drop in UV radiation during operation. Low power of UV lamps requires an increase in their number to provide the concentration of active radicals and ozone necessary for the photooxidation reaction;
- сложная система прохождения воздуха в блоке удаления запахов, имеющая множество поворотов воздушного потока внутри корпуса и приводящая к существенным потерям напора;- a complex system of air passage in the odor removal unit, which has many turns of the air flow inside the housing and leads to significant head losses;
- неравномерность прохождения потока, способствующая образованию застойных зон;- uneven flow, contributing to the formation of stagnant zones;
- недостаточные габариты реактора и протяженность рабочей ламповой зоны, что приводит к неэффективности использования свободных радикалов, имеющим малое время жизни и, возникая в ограниченном пространстве непосредственно около лампы, реагируют между собой, в связи с чем их концентрация существенно уменьшается;- insufficient dimensions of the reactor and the length of the working lamp zone, which leads to ineffective use of free radicals, which have a short lifetime and, arising in a limited space directly near the lamp, react with each other, and therefore their concentration decreases significantly;
- близкое расположение рядов ламп не позволяет в полной мере использовать окислительные способности озона, обладающего большим временем жизни и небольшой скоростью реакции с ДПВ;- the close arrangement of the rows of lamps does not allow full use of the oxidizing ability of ozone, which has a long life time and a low reaction rate with DPV;
- отсутствие системы промывки УФ ламп или сложность организации процесса промывки;- lack of a washing system for UV lamps or the complexity of organizing the washing process;
- быстрое загрязнение угольного катализатора, которое может приводить к «проскоку» необработанного воздуха;- rapid contamination of the coal catalyst, which can lead to "slip" of untreated air;
- отсутствие возможности промывки угольного катализатора с целью восстановления его сорбционных свойств и необходимость в периодической замене угля, являющейся трудоемкой и дорогостоящей операцией;- the lack of the possibility of washing the coal catalyst in order to restore its sorption properties and the need for periodic replacement of coal, which is a laborious and expensive operation;
- затрудненная эксплуатация устройства при температурах окружающего воздуха ниже 10°С из-за снижения температуры холодной точки УФ ламп даже при использовании кварцевых чехлов;- difficult operation of the device at ambient temperatures below 10 ° C due to a decrease in the temperature of the cold point of UV lamps even when using quartz covers;
- сложность и неудобство технического обслуживания УФ ламп, промывки и замены каталитической засыпки;- the complexity and inconvenience of maintenance of UV lamps, washing and replacing the catalytic bed;
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке высокопроизводительного фотосорбционно-каталитического способа очистки воздуха, позволяющего осуществлять эффективную очистку воздуха от вредных и дурнопахнущих веществ с наименьшими затратами энергии и материалов.The problem to be solved by the invention is to develop a high-performance photosorption-catalytic method for air purification, which allows for effective air purification from harmful and foul-smelling substances with the least expenditure of energy and materials.
Технический результат от реализации предложенного способа состоит в повышении эффективности и производительности очистки воздуха, а также в увеличении типов подлежащих удалению загрязняющих веществ и расширении диапазона их концентраций.The technical result from the implementation of the proposed method consists in increasing the efficiency and productivity of air purification, as well as in increasing the types of pollutants to be removed and expanding the range of their concentrations.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе очистки воздуха от вредных и дурнопахнущих веществ, включающем в себя предварительную механическую очистку воздуха от мелкодисперсных частиц, воздействие на очищаемый воздуха УФ излучением в диапазоне длин волн 100-200 нм и 200-280 нм, последующее окисление на слое сорбционно-каталитической засыпки и удаление очищенного воздуха, согласно изобретению перед механической очисткой производят очистку воздуха от водяного аэрозоля, мощность удельного потока УФ излучения в диапазоне длин волн 100-200 составляет не менее 100 Вт на 1000 м3/ч очищаемого воздуха при времени воздействия на очищаемый воздух от 0,5 до 10 секунд и при времениThe specified technical result is achieved due to the fact that in the method of air purification from harmful and foul-smelling substances, including preliminary mechanical purification of air from fine particles, exposure of the purified air to UV radiation in the wavelength range 100-200 nm and 200-280 nm, subsequent oxidation on the bed of the sorption-catalytic backfill and removal of purified air, according to the invention, before mechanical cleaning, air is purified from water aerosol, the power of the specific UV radiation flux in the wavelength range 100-200 is at least 100 W per 1000 m 3 / h of purified air at a time of exposure to the cleaned air from 0.5 to 10 seconds and at a time
пребывания очищаемого воздуха на слое сорбционно-каталитической засыпки от 0,25 до 10 сек.the stay of the purified air on the layer of the sorption-catalytic filling from 0.25 to 10 sec.
Введение операции по дополнительному удалению водяного аэрозоля совместно с крупнодисперсионными частицами, производимое при помощи механических фильтров, предотвращает загрязнение ламп и повышение влажности сорбционно-каталитической засыпки, ухудшающей ее свойства.The introduction of an operation for the additional removal of water aerosol together with coarse particles, carried out with the help of mechanical filters, prevents pollution of the lamps and an increase in the moisture content of the sorption-catalytic filling, which worsens its properties.
Для увеличения эффективности очистки воздуха удельная мощность потока УФ излучения на длине волны 184,9 нм должна составлять не менее 100 Вт на 1000 м3/ч очищаемого воздуха, при времени воздействия от 0,5 до 10 секунд. При использовании УФ излучения в диапазоне длин волн 100-200 нм с мощностью потока более 100 Вт/м3 на 1000 м3/ч очищаемого воздуха концентрация активных частиц (особенно ОН-радикалов, НО2-радикалов и озона) в очищаемом воздухе возрастает. Повышение концентрации активных частиц приводит к тому, что химические реакции окисления начинают идти по каналам имеющим цепной характер. Например, для сероводорода основным становится канал окисления с участием ОН-радикала и НО2-радикала. При окислении молекулы сероводорода по данному каналу в качестве продукта реакции образуется еще два ОН-радикала, которые также участвуют в дальнейшем окислении примесей. Цепной характер реакции окисления позволяет значительно увеличить эффективность удаления вредных и дурнопахнущих веществ. Дальнейшее увеличение мощности потока УФ излучения в диапазоне длин волн 100-200 нм позволяет увеличить эффективность очистки воздуха, однако при этом возрастает доля каналов реакции активных частиц с продуктами окисления вредных и дурнопахнущих веществ (в частности, с диоксидом серы, образуемым при окислении сероводорода) и энергозатраты на очистку воздуха. Указанная выше мощность потока УФ излучения также обеспечивает генерацию достаточно количества активных частиц (особенно озона) для окисления примесей адсорбированных на сорбционно-каталитической засыпке, что обеспечивает возможность восстановления ее ресурса с помощью промывки и увеличивает ресурс ее работы.To increase the efficiency of air purification, the specific power of the UV radiation flux at a wavelength of 184.9 nm should be at least 100 W per 1000 m 3 / h of the cleaned air, with an exposure time of 0.5 to 10 seconds. When using UV radiation in the wavelength range of 100-200 nm with a flow power of more than 100 W / m 3 per 1000 m 3 / h of the purified air, the concentration of active particles (especially OH radicals, HO 2 radicals and ozone) in the purified air increases. An increase in the concentration of active particles leads to the fact that chemical oxidation reactions begin to proceed through channels having a chain character. For example, for hydrogen sulfide, the oxidation channel with the participation of the OH radical and the HO 2 radical becomes the main channel. When the hydrogen sulfide molecule is oxidized through this channel, two more OH radicals are formed as a reaction product, which also participate in the further oxidation of impurities. The chain nature of the oxidation reaction can significantly increase the efficiency of removing harmful and foul-smelling substances. A further increase in the power of the UV radiation flux in the wavelength range of 100-200 nm makes it possible to increase the efficiency of air purification, however, the proportion of reaction channels of active particles with the products of oxidation of harmful and foul-smelling substances (in particular, with sulfur dioxide formed during the oxidation of hydrogen sulfide) and energy consumption for air purification. The above power of the UV radiation flux also ensures the generation of a sufficient amount of active particles (especially ozone) for the oxidation of impurities adsorbed on the sorption-catalytic bed, which makes it possible to restore its resource by washing and increases its service life.
Обеспечение времени воздействия УФ излучения на очищаемый воздух более 0,5 секунды при сохранении указанной мощности удельного потока позволяет эффективно использовать озон, нарабатываемый при облучении очищаемого воздуха УФ излучением в диапазоне длин волн 100-200 нм. При таких временах воздействия УФ излучение с длинами волн в диапазоне 200-280 нм позволяет разлагать озон с получением О (1D) радикала, который активно окисляет содержащиеся в воздухе вредные и/или дурнопахнущие вещества, особенно летучие органические соединения (ЛОС). Дальнейшее увеличение времени воздействия позволяет увеличить эффективность очистки, но приводит к увеличению габаритных размеров устройства. Обеспечение времени пребывания свыше 10 секунд не целесообразно с практической точки зрения, поскольку небольшое увеличение эффективности при этом не компенсирует роста габаритных размеров устройства.Providing the time of exposure to UV radiation on the cleaned air for more than 0.5 seconds while maintaining the specified power of the specific flux makes it possible to effectively use the ozone generated by irradiating the cleaned air with UV radiation in the wavelength range of 100-200 nm. At these times of exposure, UV radiation with wavelengths in the range of 200-280 nm allows ozone to decompose to produce an O ( 1 D) radical, which actively oxidizes harmful and / or foul-smelling substances in the air, especially volatile organic compounds (VOCs). A further increase in the exposure time makes it possible to increase the cleaning efficiency, but leads to an increase in the overall dimensions of the device. Providing a residence time of more than 10 seconds is not practical from a practical point of view, since the small increase in efficiency does not compensate for the increase in the overall dimensions of the device.
Прохождение очищаемого воздуха через слой сорбционно-каталитической засыпки позволяет каталитически доокислить продукты реакции, и перевести их в твердую фазу. При этом находящийся в очищаемом воздухе озон также адсорбируется и реагирует с частично окисленными вредными и дурнопахнущими веществами или продуктами их распада на поверхности сорбента-катализатора. Обеспечение времени пребывания очищаемого воздуха на слое сорбционно-каталитической засыпки не менее 0,25 с позволяет адсорбировать весь имеющийся в очищаемом воздухе озон и не допустить его попадания в окружающую среду. Дальнейшее увеличение времени пребывания на слое сорбционно-каталитической засыпки позволяет уменьшить частоту обслуживания устройства. Увеличение времени пребывания очищаемого воздуха свыше 10 секунд практически нецелесообразно из-за возрастания аэродинамического сопротивления сорбционно-каталитического слоя и/или увеличения габаритных размеров устройства.The passage of the purified air through the bed of the sorption-catalytic filling allows catalytically additional oxidation of the reaction products and transfer them into the solid phase. In this case, the ozone in the purified air is also adsorbed and reacts with partially oxidized harmful and foul-smelling substances or products of their decomposition on the surface of the sorbent-catalyst. Ensuring the residence time of the purified air on the layer of the sorption-catalytic backfill of at least 0.25 s allows adsorbing all ozone in the purified air and preventing it from entering the environment. A further increase in the residence time on the bed of the sorption-catalytic bed makes it possible to reduce the frequency of device maintenance. An increase in the residence time of the purified air over 10 seconds is practically impractical due to an increase in the aerodynamic resistance of the sorption-catalytic layer and / or an increase in the overall dimensions of the device.
Предпочтительно, чтобы в качестве сорбционно-каталитической засыпки использовались пиролюзит и/или алюмосиликаты и/или активированный уголь и/или цеолиты как в чистом виде, так и в смеси друг с другом;It is preferable that pyrolusite and / or aluminosilicates and / or activated carbon and / or zeolites, both in pure form and in a mixture with each other, are used as the sorption-catalytic filling;
Дополнительно в состав сорбционно-каталитической засыпки возможно добавление йодида калия (KI), перманганата калия (KMnO4) и др. Выбор сорбционно-каталитической засыпки и добавок к ней, определяется составом загрязняющих веществ и диапазоном его концентраций в воздухе.Additionally, it is possible to add potassium iodide (KI), potassium permanganate (KMnO4), etc. to the composition of the sorption-catalytic filling. The choice of the sorption-catalytic filling and additives to it is determined by the composition of pollutants and the range of its concentrations in the air.
Также, с целью удаления загрязнений и восстановления свойств сорбционно-каталитической засыпки, периодически осуществляют промывку сорбционно-каталитической засыпки, что существенно продлевает ее ресурс и снижает расходы на материалы. Промывку осуществляют по показаниям датчиков, контролирующих степень ее загрязнения.Also, in order to remove contaminants and restore the properties of the sorption-catalytic backfill, the sorption-catalytic backfill is periodically washed, which significantly extends its resource and reduces the cost of materials. Flushing is carried out according to the readings of sensors that control the degree of its pollution.
Промывку сорбционно-каталитической засыпки осуществляют непосредственно в блоке сорбционно-каталитической засыпки.The washing of the sorption-catalytic bed is carried out directly in the block of the sorption-catalytic bed.
В зависимости от вида загрязнения и эффективности его удаления, промывку сорбционно-каталитической засыпки осуществляют водой и/или водным раствором щелочи и/или водным раствором карбонатов и/или их смесью.Depending on the type of contamination and the efficiency of its removal, the sorption-catalytic filling is washed with water and / or an aqueous solution of alkali and / or an aqueous solution of carbonates and / or their mixture.
Кроме того, целесообразно периодически осуществлять промывку УФ ламп, что необходимо для обеспечения требуемой мощности потока УФ излучения ламп в фотохимическом реакторе. Промывка производится от автономной системы установки и не требует подключения к магистральному водопроводу.In addition, it is advisable to periodically wash the UV lamps, which is necessary to ensure the required power of the UV radiation from the lamps in the photochemical reactor. Flushing is carried out from an autonomous installation system and does not require connection to the main water supply.
При необходимости очистки воздуха с повышенным содержанием вредных и/или дурнопахнущих веществ производится предварительное разбавление очищаемого воздуха атмосферным воздухом в пропорциях в диапазоне от 1:5 до 5:1. до достижения оптимальных для очистки в фотохимическом реакторе значений концентраций загрязняющих веществ. При низких температурах подаваемого воздуха атмосферный воздух подогревают до температуры свыше 2 С для предотвращения обмерзания системы каплеотделения блока механической очистки воздуха.If it is necessary to clean air with a high content of harmful and / or foul-smelling substances, the air being purified is pre-diluted with atmospheric air in proportions ranging from 1: 5 to 5: 1. until the concentration of pollutants is optimal for cleaning in the photochemical reactor. At low temperatures of the supplied air, atmospheric air is heated to a temperature above 2 C to prevent freezing of the droplet separation system of the mechanical air purification unit.
В случае высоких концентраций вредных и дурнопахнущих веществ, непосредственно перед воздействием на очищаемый воздух УФ облучением производят предварительную очистку воздуха биологическим, каталитическим или сорбционном способом. Для этой операции используются водяные и химические скрубберы, орошаемые биофильтры, сорбенты, катализаторы.In the case of high concentrations of harmful and foul-smelling substances, immediately before exposure to the purified air by UV irradiation, preliminary air purification is performed by a biological, catalytic or sorption method. For this operation, water and chemical scrubbers, irrigated biofilters, sorbents, and catalysts are used.
В качестве сорбционно-каталитической засыпки для предварительной очистки воздуха рекомендуется использовать алюмосиликаты и/или цеолиты и/или пиролюзит и/или оксид железа(III) и/или гидроксида железа(III) и/или активированный уголь как в чистом виде или в смеси друг с другом, или нанесенными на инертные носители. Выбор способа предварительной очистки и используемые для этого материалы определяют исходя из типа и состава удаляемого загрязняющего вещества.It is recommended to use aluminosilicates and / or zeolites and / or pyrolusite and / or iron (III) oxide and / or iron (III) hydroxide and / or activated carbon, either in pure form or in a mixture of each other, as a sorption-catalytic backfill for preliminary air purification. with a friend, or applied to inert media. The choice of pre-treatment method and the materials used for this are determined based on the type and composition of the pollutant to be removed.
Также изобретение решает задачу по созданию устройства для осуществления предложенного способа очистки воздуха от вредных веществ и ДПВ, а также УФ лампы и блока сорбционно-каталитической засыпки, как элементов конструкции устройства.Also, the invention solves the problem of creating a device for implementing the proposed method for cleaning air from harmful substances and DPV, as well as a UV lamp and a sorption-catalytic filling unit as structural elements of the device.
Технический результат, достигаемый в результате реализации устройства, заключается в увеличении допустимых входных концентраций вредных и дурнопахнущих веществ в очищаемом воздухе, увеличении ресурса работы, снижении эксплуатационных затрат, улучшении удобства монтажа и обслуживания, повышении надежности и безопасности конструкции.The technical result achieved as a result of the implementation of the device consists in increasing the permissible input concentrations of harmful and foul-smelling substances in the purified air, increasing the service life, reducing operating costs, improving the ease of installation and maintenance, and increasing the reliability and safety of the structure.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для очистки воздуха от вредных и дурнопахнущих веществ, включающем блок очистки воздуха, снабженный воздуховодами для входа и выхода воздуха, внутри корпуса которого расположены блок механической очистки воздуха, содержащий фильтр механической очистки от мелкодисперсных примесей, фотохимический реактор, в котором в качестве источника излучения установлены газоразрядные УФ лампы с излучением в диапазонах длин волны 100-200 нм и 200-280 нм; блок сорбционно-каталитической засыпки, датчики контроля, электрически связанные с блоком управления. Согласно изобретению блок механической очистки воздуха дополнительно содержит фильтр механического удаления водяного аэрозоля, на входе потока воздуха в фотохимический реактор установлена выравнивающая воздушный поток решетка, в качестве источника УФ излучения используются амальгамные газоразрядные УФ лампы с током разряда не менее 1А, а фотохимический реактор оснащен автономной автоматической системой промывки УФ ламп.The specified technical result is achieved by the fact that in a device for air purification from harmful and foul-smelling substances, including an air purification unit, equipped with air ducts for air inlet and outlet, inside the body of which there is a mechanical air purification unit containing a mechanical purification filter from finely dispersed impurities, a photochemical reactor in which gas-discharge UV lamps with radiation in the wavelength ranges of 100-200 nm and 200-280 nm are installed as a radiation source; unit of sorption-catalytic filling, control sensors, electrically connected to the control unit. According to the invention, the mechanical air purification unit additionally contains a filter for mechanical removal of water aerosol, a grating equalizing the air flow is installed at the air flow inlet to the photochemical reactor, amalgam gas-discharge UV lamps with a discharge current of at least 1A are used as a source of UV radiation, and the photochemical reactor is equipped with an autonomous automatic UV lamp washing system.
Устройство включает блок механической очистки, в котором после фильтра механической очистки для удаления крупнодисперсионных частиц дополнительно установлен фильтр механического удаления водяного аэрозоля, что предотвращает загрязнение ламп и повышение влажности сорбционно-каталитической засыпки, ухудшающей ее свойства.The device includes a mechanical cleaning unit, in which, after a mechanical cleaning filter to remove coarse particles, a filter for mechanical removal of water aerosol is additionally installed, which prevents pollution of the lamps and an increase in the moisture content of the sorption-catalytic filling, which worsens its properties.
Выравнивающая решетка предназначена для равномерного распределения потока обрабатываемого воздуха по поперечному сечению корпуса блока удаления запаха и предотвращения образования застойных зон;The leveling grate is designed to evenly distribute the processed air flow over the cross-section of the odor removal unit body and prevent the formation of stagnant zones;
Использование амальгамных УФ ламп позволяет увеличить удельную мощность УФ излучения и эффективность фотохимического реактора при снижении их количества. Достижение требуемого удельного потока мощности УФ излучения с использованием ртутных УФ ламп низкого давления с практической точки зрения затруднительно в связи с необходимость использовать большое количество таких ламп, что приведет к росту аэродинамического сопротивления фотохимического реактора, значительным потерям УФ излучения из-за затенения ламп друг друга, а также необходимости использования большого количества ламповых кабелей. Использование специальных амальгам и тока разряда не менее 1А позволяет обеспечить оптимальное давление ртути в разряде при обдуве воздухом в диапазоне температур от +2°С до +40°С даже при отсутствии защитного кварцевого чехла. Отказ от защитного кварцевого чехла позволяет снизить потери УФ излучения при прохождении через чехол.The use of amalgam UV lamps makes it possible to increase the specific power of UV radiation and the efficiency of the photochemical reactor while reducing their number. Achieving the required specific power flux of UV radiation using low-pressure mercury UV lamps is difficult from a practical point of view due to the need to use a large number of such lamps, which will lead to an increase in the aerodynamic resistance of the photochemical reactor, significant losses of UV radiation due to the shading of each other's lamps. and the need to use a large number of lamp cables. The use of special amalgams and a discharge current of at least 1A allows to ensure the optimal pressure of mercury in the discharge when blowing with air in the temperature range from + 2 ° C to + 40 ° C, even in the absence of a protective quartz cover. The rejection of the protective quartz cover allows you to reduce the loss of UV radiation when passing through the cover.
Система автоматической промывки УФ ламп предназначена для периодической промывки УФ ламп, установленных внутри фотохимического реактора, с целью поддержания требуемой удельной мощности УФ излучения.The automatic UV lamp washing system is designed for periodic washing of UV lamps installed inside the photochemical reactor in order to maintain the required specific power of UV radiation.
Система промывки УФ ламп выполнена автономной и не требует подключения к магистральному водоснабжению.The UV lamp washing system is self-contained and does not require connection to the main water supply.
Кроме того, система промывки УФ ламп включает устройство для подогрева промывочной жидкости, что обеспечивает возможность проведения промывки при отрицательных температурах окружающего воздуха.In addition, the UV lamp washing system includes a device for heating the washing liquid, which makes it possible to perform washing at negative ambient temperatures.
Дополнительно система промывки УФ ламп оснащена датчиком контроля температуры воды и датчиком уровня воды. Датчик уровня воды, установленный в верхней части емкости для промывки УФ ламп, предназначен для формирования аварийного сигнала при низком уровне воды в емкости, сигнализирующем о необходимости срочного долива воды в емкость.Additionally, the UV lamp washing system is equipped with a water temperature control sensor and a water level sensor. The water level sensor, installed in the upper part of the tank for washing UV lamps, is designed to generate an alarm signal when the water level in the tank is low, signaling the need to urgently add water to the tank.
Устройство также имеет общую систему дренажа, предназначенную для отвода конденсата из блока механической очистки воздуха, фотохимического реактора и блока сорбционно-каталитической засыпки.The device also has a common drainage system designed to remove condensate from the mechanical air purification unit, photochemical reactor and sorption-catalytic filling unit.
Для обеспечения работы устройства при отрицательных температурах окружающего воздуха система дренажа может быть выполнена с подогревом, в том числе с автоматическим.To ensure the operation of the device at negative ambient temperatures, the drainage system can be performed with heating, including automatic.
На случай очистки воздуха с повышенным содержанием вредных веществ и ДПВ в состав устройства может быть включен блок предварительной очистки воздуха, осуществляемой химическим, биологическим, каталитическим и/или сорбционным способом.In the case of air purification with a high content of harmful substances and DPV, the device can include a pre-purification unit for air, carried out by a chemical, biological, catalytic and / or sorption method.
В других случаях очистки воздуха с повышенным содержанием вредных веществ и ДПВ, перед фотохимическим реактором устанавливается система разбавления очищаемого воздуха атмосферным воздухом. При необходимости система разбавления оснащается подогревом атмосферного воздуха для предотвращения обмерзания системы каплеотделения.In other cases of air purification with a high content of harmful substances and DPV, a system for diluting the purified air with atmospheric air is installed in front of the photochemical reactor. If necessary, the dilution system is equipped with heating of atmospheric air to prevent freezing of the droplet separation system.
Для более эффективной очистки воздуха устройство может включать иметь несколько дополнительных ступеней очистки, в качестве которых могут использоваться, по крайней мере, один или несколько фотохимических реакторов, и/или блоков сорбционно-каталитической засыпки, и/или сорбционных блоков.For more efficient air purification, the device may include several additional purification stages, which can be at least one or more photochemical reactors, and / or blocks of sorption-catalytic filling, and / or sorption blocks.
С целью энергосбережения мощность УФ ламп может регулироваться автоматически в зависимости от показаний датчиков концентрации вредных и дурнопахнущих веществ, на входе в блок очистки воздуха.In order to save energy, the power of the UV lamps can be adjusted automatically depending on the readings of the sensors for the concentration of harmful and foul-smelling substances at the entrance to the air purification unit.
Для упрощения технического обслуживания устройства, установленные в фотохимическом реакторе УФ лампы, могут быть снабжены индивидуальными датчиками неисправности.To facilitate maintenance, the UV lamps installed in the photochemical reactor can be fitted with individual fault sensors.
Для контроля степени загрязнения механических фильтров блока предварительной очистки воздуха и сорбционно-каталитической засыпки используют дифференциальные манометры.Differential pressure gauges are used to control the degree of contamination of mechanical filters of the air pre-cleaning unit and sorption-catalytic filling.
Устройство имеет систему аварийного отключения.The device has an emergency shutdown system.
В блоке механической очистки воздуха установлены датчики концентрации метана и/или сероводорода и/или других загрязняющих веществ, электрически связанные с системой аварийного отключения устройства.In the mechanical air cleaning unit, there are sensors for the concentration of methane and / or hydrogen sulfide and / or other pollutants, electrically connected to the emergency shutdown system of the device.
В блоке сорбционно-каталитической засыпки установлены датчики температуры, предназначенные для контроля состояния засыпки, и электрически связанные с системой аварийного отключения.Temperature sensors are installed in the sorption-catalytic backfill block, designed to monitor the state of the backfill, and are electrically connected to the emergency shutdown system.
Кроме того, после блока предварительной очистки и/или блока сорбционно-каталитической засыпки установлены датчики и/или других вредных веществ и ДПВ.In addition, after the pre-treatment unit and / or the sorption-catalytic filling unit, sensors and / or other harmful substances and DPV are installed.
В корпусе блока удаления запаха выполнены технологические люки и двери для удобства технического обслуживания и электрических подключений ламп, промывки и замены каталитической засыпки.Technological hatches and doors are made in the body of the odor removal unit for the convenience of maintenance and electrical connections of lamps, flushing and replacement of the catalytic bed.
Технологические люки и двери снабжены аварийными датчиками, сигнализирующими об открытии и электрически связанными с системой аварийного отключения устройства.Technological hatches and doors are equipped with emergency sensors that signal the opening and are electrically connected to the emergency shutdown system of the device.
Для снижения уровня шума вентилятор установлен в корпусе блока очистки воздуха.To reduce the noise level, the fan is installed in the air purification unit housing.
При необходимости корпус блока очистки воздуха может быть выполнен во взрывобезопасном исполнении. В качестве источника УФ излучения в диапазонах длин волн 100-200 нм и 200-280 нм в устройстве, предназначенной для осуществления фотосорбционно-каталитического способа очистки воздуха, используется амальгамная газоразрядная УФ лампа, состоящая из цилиндрической герметичной газоразрядной колбы, выполненной из кварца, на концах которой, установлены герметично уплотненные электроды. Согласно изобретению, концы лампы длиной до 500 мм выполнены из кварца, имеющего пропускание менее 1% на длине волны 184,9 нм на толщину стенки колбы.If necessary, the housing of the air purification unit can be made in an explosion-proof design. An amalgam gas-discharge UV lamp is used as a source of UV radiation in the wavelength ranges of 100-200 nm and 200-280 nm in a device designed for the photosorption-catalytic method of air purification, consisting of a cylindrical sealed gas discharge flask made of quartz at the ends which, hermetically sealed electrodes are installed. According to the invention, the ends of the lamp up to 500 mm long are made of quartz having a transmission of less than 1% at a wavelength of 184.9 nm per bulb wall thickness.
Предпочтительно, чтобы зона излучения колбы лампы была выполнена из синтетического кварца.It is preferred that the radiation area of the lamp bulb is made of synthetic quartz.
На концы лампы длиной до 500 мм может быть нанесен слой краски, устойчивой к УФ излучению, которая позволяет дополнительно защитить от вредного воздействия УФ излучения резиновые уплотнения и провода лампы.The ends of the lamp up to 500 mm long can be coated with UV-resistant paint, which additionally protects the rubber seals and lamp wires from the harmful effects of UV radiation.
Кроме того концы ламп длиной до 500 мм могут быть выполнены из кварца, имеющего пропускание менее 15% на длине волны 253,7 нм на толщину стенки колбы без нанесения слоя краски.In addition, the ends of lamps up to 500 mm long can be made of quartz having a transmission of less than 15% at a wavelength of 253.7 nm per bulb wall thickness without applying a paint layer.
Изготовление концов ламп из допированного кварца, не пропускающего излучения на длине волны 184,9 нм и использование стойкой к УФ краски для их покрытия, или же из допированного кварца с коэффициентом пропускания на длине волны 253,7 нм менее 15% без покраски, обеспечивает защиту герметичных ламповых уплотнений от фотохимического разрушения и предотвращает выход УФ излучения из вентиляционных решеток люков обслуживания. Герметичная конструкция ламповых уплотнений, отделяющих зону подключения электрических контактов от фотохимического реактора, позволяет отказаться от использования кварцевого чехла, что увеличивает выход УФ излучения, уменьшает его спад в процессе работы и уменьшает стоимость устройства.Manufacturing of lamp ends from doped quartz that does not transmit radiation at a wavelength of 184.9 nm and the use of UV-resistant paint for their coating, or from doped quartz with a transmittance at a wavelength of 253.7 nm of less than 15% without painting, provides protection hermetic lamp seals against photochemical destruction and prevents UV radiation from escaping from the ventilation grilles of the service hatches. The hermetically sealed design of the lamp seals separating the connection area of the electrical contacts from the photochemical reactor eliminates the use of a quartz sheath, which increases the UV radiation output, reduces its decay during operation and reduces the cost of the device.
Конструктивным элементом устройства является блок сорбционно-каталитической засыпки, представляющий собой емкость с перфорированными стенками. Согласно изобретению блок выполнен в виде каркаса со съемными бортами, внутри которого друг над другом установлены лотки для размещения засыпки, имеющие сетчатое дно. Предложенная конструкция блока обеспечивает легкую и удобную загрузку и выгрузку сорбционно-каталитической засыпки, а также осуществление промывки засыпки непосредственно по месту, что существенно облегчает эксплуатацию и техническое обслуживание устройства, а также продлевает ресурс засыпки и экономит затраты на осуществление способа.The structural element of the device is the unit of sorption-catalytic filling, which is a container with perforated walls. According to the invention, the block is made in the form of a frame with removable sides, inside of which trays for placing backfill are installed above each other, having a mesh bottom. The proposed design of the block provides easy and convenient loading and unloading of the sorption-catalytic backfill, as well as washing the backfill directly on site, which greatly facilitates the operation and maintenance of the device, as well as extends the resource of the backfill and saves the cost of implementing the method.
Описание чертежейDescription of drawings
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вид сверху блока очистки воздуха; на фиг.2 - блок механической очистки воздуха; на фиг.3 - фотохимический реактор; на фиг.4 - УФ лампа; на фиг.5 - система промывки ламп; на фиг.6 - блок сорбционно-каталитической засыпки.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a top view of the air purification unit; figure 2 - block of mechanical air purification; figure 3 is a photochemical reactor; figure 4 - UV lamp; figure 5 - lamp washing system; Fig. 6 - block of sorption-catalytic filling.
Устройство состоит из блока 1 очистки воздуха, в который подлежащий очистке воздух поступает и удаляется через входной и выходной воздуховоды 2,3 соответственно.The device consists of an air purification unit 1, into which the air to be purified enters and is removed through the inlet and
Внутри корпуса 4 блока очистки воздуха расположены блок 5 механической очистки воздуха, датчик 6 концентрации метана, датчики 7 вредных и/или дурнопахнущих веществ, выравнивающая решетка 8, фотохимический реактор 9; блок 10 сорбционно-каталитической засыпки, машинное отделение 11, в котором установлена автономная автоматическая система 12 промывки УФ ламп; блок управления 13, дифференциальные манометры 14 для контроля степени загрязненности засыпки и вытяжной вентилятор 15. На корпусе блока очистки воздуха установлен пульт 16 управления. В корпусе блока очистки воздуха выполняются технологические люки 17 и двери 18, оснащенные датчиками открывания и общая система дренажа 19, предназначенная для отвода конденсата и промывочной жидкости и может быть оснащена подогревом.Inside the housing 4 of the air purification unit, there are a mechanical
При необходимости очистки входящего воздуха с повышенным содержанием вредных веществ и/или ДПВ может использоваться блок 20 предварительной очистки воздуха, который может устанавливаться как внутри блока очистки воздуха, так отдельно. В других случаях перед блоком механической очистки устанавливается блок 21 разбавления очищаемого воздуха атмосферным воздухом и при необходимости оснащается подогревом атмосферного воздуха.If it is necessary to clean the incoming air with a high content of harmful substances and / or DPV, a preliminary
Для более эффективной доочистки воздуха в блок очистки воздуха после блока сорбционно-каталитической засыпки может быть установлен дополнительный фотохимический реактор 22 и/или дополнительный блок 23 сорбционно-каталитической и/или сорбционной засыпки.For more effective air purification, an additional
Блок механической очистки воздуха (фиг.2) представляет собой каркас 24, на котором последовательно установлены фильтр 25 механического удаления водяного аэрозоля, а затем фильтр 26 механической очистки от мелкодисперсных частиц.The mechanical air purification unit (Fig. 2) is a
В фотохимическом реакторе (фиг.3) установлены амальгамные газоразрядные УФ лампы 27 с излучением в диапазонах длин волн 100-200 нм и 200-280 нм, над которыми расположены лейки 28 для промывки ламп. В амальгамной газоразрядной УФ лампе, показанной на фиг.4, зона излучения 29 может быть выполнена из минерального или синтетического кварца, а концы 30 лампы, в которых установлены герметично уплотненные электроды 31, выполнены из кварца, имеющего пропускание менее 1% на длине волны 184,9 нм на толщину стенки колбы и покрыты слоем 32 краски, устойчивой к УФ излучению.In the photochemical reactor (figure 3) installed amalgam gas-
Система промывки ламп (фиг.5) представляет собой емкость 33 для промывочной жидкости с установленным внутри насосом, выход которого подключен к патрубку 34. К патрубку подключается соединительный шлаг, другой конец которого подключается к лейкам промывки ламп. В емкость устанавливается устройство 35 для подогрева промывочной жидкости, датчик 36 контроля температуры воды и датчик 37 уровня воды. Блок сорбционно-каталитической засыпки (согласно фиг.6) представляет собой каркас 38 со съемными бортами 39, внутри которого друг над другом установлены лотки 40 для размещения засыпки, имеющие сетчатое дно. Над лотками установлены датчики 41 температуры засыпки. Засыпка может размещаться как непосредственно в лотки, так и с использованием перемещаемых ящиков или кассет, вставляемых внутрь лотка.The lamp washing system (Fig. 5) is a
В блоке управления размещаются индивидуальные датчики неисправности ламп, система автоматической регулировки ламп, электрически связанная с датчиками концентрации вредных и/или дурнопахнущих веществ и система аварийного отключения устройства электрически связанная с датчиком 6 концентрации метана, датчиками 7 вредных и/или дурнопахнущих веществ, датчиками 41 температуры сорбционно-каталитической засыпки и датчиками открывания технологических люков и дверей.The control unit accommodates individual lamp malfunction sensors, an automatic lamp control system, electrically connected to sensors for the concentration of harmful and / or foul-smelling substances and an emergency shutdown system of the device electrically connected to a
Способ осуществляется следующим образом. Загрязненный воздух подают в блок 1 очистки воздуха через входной воздуховод 2, а затем в блок 5 механической очистки воздуха, где воздух очищается от водяного аэрозоля и от мелкодисперсных частиц. Далее воздух подают в фотохимический реактор 9, где на него воздействуют УФ излучением в диапазоне длин волн 100-200 нм и 200-280 нм с мощностью удельного потока УФ излучения не менее 100 Вт на 1000 м3/ч очищаемого воздуха в течение от 0,5 до 10 секунд в зависимости от удаляемых веществ, степени загрязнения и требуемой степени очистки. Под воздействием УФ излучения происходит фотолитическое разложение загрязняющих веществ, а также наработка активных химических частиц (ОН-радикалов, свободных радикалов кислорода, озона и других), которые окисляют с загрязняющие вещества. Далее воздух подают в блок 10 сорбционно-каталитической засыпки, где на поверхности катализатора происходит каталитическое доокисление загрязняющих веществ и перевод их в твердую фазу. Нелетучие продукты реакции адсорбируются в объеме сорбционно-каталитической засыпки. Далее очищенный воздух с помощью вытяжного вентилятора 15 удаляют из блока очистки воздуха через выходной воздуховод 3.The method is carried out as follows. The contaminated air is fed to the air purification unit 1 through the
По мере загрязнения сорбционно-каталитической засыпки производят ее промывку непосредственно в лотках 40 блока 10 сорбционно-каталитической засыпки. Промывочная жидкость при этом удаляется через сетчатое дно лотка и попадает в систему 19 дренажа. Промывка УФ ламп осуществляется автоматически по мере их загрязнения и согласно заданному расписанию. Для этого промывочная жидкость из емкости 33 с помощью насоса подается по соединительным шлангам на лейки 28, после чего стекает в систему 19 дренажа блока очистки воздуха.As the sorption-catalytic backfill is contaminated, it is washed directly in the
При повышенном содержании вредных и/или дурнопахнущих веществ очищаемый воздух сначала разбавляют атмосферным воздухом в пропорциях в диапазоне от 1:5 до 5:1 в блоке 21 разбавления очищаемого воздуха для достижения концентрации вредных и дурнопахнущих веществ, допустимой для дальнейшего окисления. При необходимости атмосферный воздух подогревают до температуры свыше +2°С для предотвращения обмерзания блока 5 механической очистки воздуха.With an increased content of harmful and / or foul-smelling substances, the purified air is first diluted with atmospheric air in proportions ranging from 1: 5 to 5: 1 in the purified
В случае высоких концентраций вредных и дурнопахнущих веществ, перед подачей воздуха в блок механической очистки осуществляют предварительную очистку воздуха химическим, биологическим, каталитическим или сорбционным способом в блоке 20 предварительной очистки воздуха.In the case of high concentrations of harmful and foul-smelling substances, before air is supplied to the mechanical cleaning unit, preliminary air purification is carried out by chemical, biological, catalytic or sorption methods in the preliminary
Примеры реализации изобретенияExamples of implementation of the invention
Пример 1:Example 1:
Устройство по очистке воздуха предназначено для очистки вентиляционных выбросов очистных сооружений канализации от мелкодисперсных примесей и для снижения в воздухе концентраций дурнопахнущих веществ (сероводород, аммиак, фенол, ЛОС).The air purification device is designed to clean the ventilation emissions of sewage treatment plants from fine impurities and to reduce the concentration of foul-smelling substances (hydrogen sulfide, ammonia, phenol, VOCs) in the air.
Средняя концентрация сероводорода в поступающем на очистку воздухе составляет до 50 мг/м3, аммиак - 1 мг/м3, фенол - до 0,5 мг/м3, летучие органические соединения - до 100 мг/м3. Расход очищаемого воздуха, проходящего через устройство, составляет 12000 м3/ч.The average concentration of hydrogen sulfide in the air supplied for cleaning is up to 50 mg / m 3 , ammonia - 1 mg / m 3 , phenol - up to 0.5 mg / m 3 , volatile organic compounds - up to 100 mg / m 3 . The flow rate of the purified air passing through the device is 12000 m 3 / h.
Температура очищаемого воздуха изменяется в диапазоне от +5°С до +40°С.The temperature of the cleaned air varies in the range from + 5 ° С to + 40 ° С.
Блок 1 очистки воздуха включает в себя блок 5 механической очистки воздуха, фотохимический реактор 9, блок 10 сорбционно-каталитической засыпки, а также машинное отделение 11. По причине высоких концентраций дурнопахнущих веществ в очищаемом воздухе и с целью увеличения эффективность очистки устройство снабжено дополнительными фотохимическим реактором 22 и блоком 23 сорбционно-каталитической засыпки. Габаритные размеры блока очистки составляют 12100×2450×2890 мм. Корпус выполнен из нержавеющей стали. Степень пыле - и влагозащищенности частей комплекса, не контактирующих с обрабатываемым воздухом IP 54/ IP 55. Степень пыле - и влагозащищенности частей комплекса, контактирующих с обрабатываемым воздухом IP 65.The air purification unit 1 includes a mechanical
Очищаемый воздух поступает в блок механической очистки воздуха, проходит фильтр механического удаления водяного аэрозоля (каплеотделитель) и далее подается на фильтр грубой очистки (плоский фильтр G4). В блоке механической очистки установлены датчики 6,7 метана и сероводорода, подключенные к системе аварийного отключения. Перепад давления на фильтрах и сорбционно-каталитической засыпке контролируется двумя дифференциальными манометрами 14.The cleaned air enters the mechanical air purification unit, passes the filter for mechanical removal of water aerosol (droplet separator) and then goes to the coarse filter (flat filter G4). In the mechanical treatment unit, 6.7 sensors for methane and hydrogen sulfide are installed, connected to an emergency shutdown system. The pressure drop across the filters and the sorption-catalytic bed is controlled by two differential pressure gauges 14.
Каждый фотохимический реактор имеет габаритные размеры 1100×2200×2100 мм, которые позволяют обеспечить время пребывания очищаемого воздуха 1,5 секунд. В качестве источников УФ излучения в каждом фотохимическом реакторе установлены газоразрядные амальгамные озоногенерирующие УФ лампы 27 низкого давления, зоны излучения которых изготовлены из синтетического кварца длиной 1900 мм, а концы длиной 50 мм - из допированного минерального кварца и покрыты алюминиевой краской. Диаметр лампы 28 мм. Расстояние между осями ламп составляет 200 мм. Электрическая мощность каждой лампы 620 Вт, мощность потока излучения на длине волны 184,9 нм 60 Вт, на длине волны 253,7 нм - 200 Вт. Промывка ламп с помощью автоматической автономной системы 12 промывки осуществляется ежедневно. Время автономной работы системы промывки без долива воды составляет 1 месяц.Each photochemical reactor has overall dimensions of 1100 × 2200 × 2100 mm, which ensure the residence time of the purified air of 1.5 seconds. As sources of UV radiation in each photochemical reactor, low-pressure gas-discharge amalgam ozone-generating
В качестве сорбционно-каталитической засыпки используется активированный уголь импрегнированный иодидом калия. Масс засыпки в каждом блоке составляет 1200 кг. Сорбционно-каталитическая засыпка расположена на четырех лотках с высотой слоя засыпки 150 мм в каждом. Время пребывания воздуха на слое сорбционно-каталитической засыпки составляет 0,65 секунды.As a sorption-catalytic filling, activated carbon impregnated with potassium iodide is used. Backfill weight in each block is 1200 kg. The sorption-catalytic bed is located on four trays with a bed height of 150 mm in each. The residence time of air on the bed of the sorption-catalytic bed is 0.65 seconds.
В каждом фотохимическом реакторе устройства используются 20 газоразрядных амальгамных озоногенерирующих УФ лампы с указанными выше параметрами. Мощность потока УФ излучения на длине волны 184,9 нм составляет 100 Вт на 1000 м3/ч очищаемого воздуха в каждом фотохимическом реакторе. При таких параметрах в каждом фотохимическом реакторе происходит очистка воздуха с эффективностью не менее 65% по сероводороду, не менее 55% по аммиаку и фенолу, и не менее 60% по ЛОС. Дальнейшее доокисление происходит в блоках сорбционно-каталитической засыпки и суммарная эффективность очистки воздуха устройством составляет не менее 99%, от аммиака - не менее 99%, от фенола - не менее 98%, от ЛОС - не менее 97%.Each photochemical reactor of the device uses 20 gas-discharge amalgam ozone-generating UV lamps with the above parameters. The power of the UV radiation flux at a wavelength of 184.9 nm is 100 W per 1000 m 3 / h of purified air in each photochemical reactor. With these parameters, air is purified in each photochemical reactor with an efficiency of at least 65% for hydrogen sulfide, at least 55% for ammonia and phenol, and at least 60% for VOC. Further additional oxidation takes place in the blocks of the sorption-catalytic filling and the total efficiency of air purification by the device is not less than 99%, from ammonia - not less than 99%, from phenol - not less than 98%, from VOC - not less than 97%.
При использовании в том же устройстве 16 газоразрядных амальгамных озоногенерирующих УФ ламп мощность потока УФ излучения на длине волны 184,9 нм в каждом фотохимическом реакторе составляет 80 Вт на 1000 м3/ч и эффективность очистки воздуха существенно снижается и лежит в диапазоне 35-40% по указанным выше вредным и дурнопахнущим веществам. Таким образом, снижение мощности УФ излучения на 20% снижает эффективность очистки воздуха в фотохимическом реакторе более чем в 1,5 раза.When 16 gas-discharge amalgam ozone-generating UV lamps are used in the same device, the power of the UV radiation at a wavelength of 184.9 nm in each photochemical reactor is 80 W per 1000 m 3 / h and the air purification efficiency is significantly reduced and lies in the range of 35-40% for the above harmful and foul-smelling substances. Thus, a 20% decrease in the UV radiation power reduces the efficiency of air purification in a photochemical reactor by more than 1.5 times.
При снижении эффективности очистки до 95% по любому из ДПВ осуществлялась промывка сорбционно-каталитической засыпки 1% раствором кальцинированной соды, после чего эффективность очистки воздуха восстанавливалась до первоначального уровня.With a decrease in the cleaning efficiency to 95% for any of the DPV, the sorption-catalytic filling was washed with a 1% solution of soda ash, after which the air cleaning efficiency was restored to the initial level.
Промывка осуществлялась непосредственно в блоке, без выгрузки самой сорбционно-каталитической засыпки.Washing was carried out directly in the block, without unloading the sorption-catalytic filling itself.
Пример 2:Example 2:
Устройство по очистке воздуха предназначено для очистки вентиляционных выбросов приемной камеры очистных сооружений канализации от мелкодисперсных примесей и для снижения в воздухе концентраций дурнопахнущих веществ (сероводород, ЛОС).The air purification device is designed to clean the ventilation emissions of the intake chamber of the sewage treatment plant from fine impurities and to reduce the concentration of foul-smelling substances (hydrogen sulfide, VOCs) in the air.
Среднесуточная концентрация сероводорода в поступающем на очистку воздухе составляет до 150 мг/м3, летучие органические соединения - до 300 мг/м3. Расход очищаемого воздуха, проходящего через устройство, составляет 5000 м /ч. Температура очищаемого воздуха изменяется в диапазоне от +5°С до +40°С.The average daily concentration of hydrogen sulfide in the air supplied for cleaning is up to 150 mg / m 3 , volatile organic compounds - up to 300 mg / m 3 . The flow rate of the cleaned air passing through the device is 5000 m3 / h. The temperature of the cleaned air varies in the range from + 5 ° С to + 40 ° С.
Блок 1 очистки воздуха включает в себя блок 20 предварительной очистки воздуха, блок 5 механической очистки воздуха, фотохимический реактор 9, блок 10 сорбционно-каталитической засыпки, а также машинное отделение 11. Габаритные размеры блока очистки составляют 12100×2450×2890 мм. Корпус выполнен из нержавеющей стали. Степень пыле- и влагозащищенности частей комплекса, не контактирующих с обрабатываемым воздухом IP 54/ IP 55. Степень пыле - и влагозащищенности частей комплекса, контактирующих с обрабатываемым воздухом IP 65.The air purification unit 1 includes a preliminary
Очищаемый воздух поступает в блок предварительной очистки воздуха, далее в блок механической очистки воздуха, проходит фильтр механического удаления водяного аэрозоля (каплеотделитель) и далее подается на фильтр грубой очистки (плоский фильтр G4). В блоке механической очистки установлены датчики 6,7 метана и сероводорода, подключенные к системе аварийного отключения. Перепад давления на фильтрах и сорбционно-каталитической засыпке контролируется двумя дифференциальными манометрами 14.The cleaned air enters the air pre-cleaning unit, then into the mechanical air purification unit, passes the filter for mechanical removal of water aerosol (droplet separator) and then goes to the coarse filter (flat filter G4). In the mechanical treatment unit, 6.7 sensors for methane and hydrogen sulfide are installed, connected to an emergency shutdown system. The pressure drop across the filters and the sorption-catalytic bed is controlled by two differential pressure gauges 14.
Фотохимический реактор имеет габаритные размеры 1100×2200×2100 мм, которые позволяют обеспечить время пребывания очищаемого воздуха 3,7 секунд. В качестве источников УФ излучения в каждом фотохимическом реакторе установлены 12 газоразрядных амальгамных озоногенерирующих УФ ламп низкого давления, зоны излучения которых изготовлены из синтетического кварца длиной 1900 мм, а концы длиной 50 мм - из допированного минерального кварца и покрыты алюминиевой краской. Диаметр лампы 28 мм. Электрическая мощность каждой лампы 620 Вт, мощность потока излучения на длине волны 184,9 нм 60 Вт, на длине волны 253,7 нм - 200 Вт.Удельная мощность потока УФ излучения на длине волны 184,9 нм в фотохимическом реакторе составляет 144 Вт на 1000 м3/ч. Промывка ламп с помощью автоматической автономной системы промывки осуществляется раз в три дня. Время автономной работы системы промывки без долива воды составляет 2 месяца.The photochemical reactor has overall dimensions of 1100 × 2200 × 2100 mm, which make it possible to provide a residence time of the purified air of 3.7 seconds. As sources of UV radiation in each photochemical reactor, 12 low-pressure gas-discharge amalgam ozone-generating UV lamps are installed, the radiation zones of which are made of synthetic quartz 1900 mm long, and the ends 50 mm long are made of doped mineral quartz and are coated with aluminum paint.
В качестве сорбционно-каталитической засыпки используется активированный уголь импрегнированный йодидом калия. Масса засыпки составляет 1000 кг. Сорбционно-каталитическая засыпка расположена на четырех лотках с высотой слоя засыпки 300 мм в каждом. Время пребывания воздуха на слое сорбционно-каталитической засыпки составляет 1,3 с. Activated carbon impregnated with potassium iodide is used as a sorption-catalytic filling. Backfill weight is 1000 kg. The sorption catalytic bed is located on four trays with a bed height of 300 mm in each. The residence time of the air on the bed of the sorption-catalytic backfill is 1.3 s.
В качестве сорбционно-каталитической засыпки для предварительной очистки воздуха используется засыпка на основе гидроксида железа (III) или нанесенного на пористый носитель на основе гипса. Масса засыпки 800 кг. Засыпка расположена на четырех лотках, высота лотка 300 мм.As a sorption-catalytic backfill for preliminary air purification, a backfill based on iron (III) hydroxide or applied to a porous carrier based on gypsum is used. Backfill weight 800 kg. The filling is located on four trays, the height of the tray is 300 mm.
Устройство обеспечивает эффективность очистки воздуха от сероводорода не менее 97%, от ЛОС - не менее 95%.The device ensures the efficiency of air purification from hydrogen sulfide at least 97%, from VOC - at least 95%.
Таким образом, применение указанного способа и устройства для его реализации, а также предложенных УФ ламп позволяет повысить производительность и эффективность очистки, расширить диапазон типов и концентраций загрязняющих веществ, увеличить ресурс сорбционно-каталитической засыпки и снизить материальные затраты, а также упростить эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования.Thus, the use of this method and device for its implementation, as well as the proposed UV lamps, can increase the productivity and efficiency of cleaning, expand the range of types and concentrations of pollutants, increase the resource of the sorption-catalytic filling and reduce material costs, as well as simplify operation and maintenance. equipment.
Claims (37)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019139268A RU2742273C1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Method and device for cleaning air of harmful and odorous substances, uv-lamp and unit of sorption-catalytic backfill for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019139268A RU2742273C1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Method and device for cleaning air of harmful and odorous substances, uv-lamp and unit of sorption-catalytic backfill for implementation thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2742273C1 true RU2742273C1 (en) | 2021-02-04 |
Family
ID=74554866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019139268A RU2742273C1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Method and device for cleaning air of harmful and odorous substances, uv-lamp and unit of sorption-catalytic backfill for implementation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2742273C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU209286U1 (en) * | 2021-11-16 | 2022-03-14 | Людмила Владимировна Матвеенко | Air recirculator ultraviolet bactericidal |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2121629C1 (en) * | 1993-12-22 | 1998-11-10 | Клеан А/С | Room air cleaning device |
| RU2540427C2 (en) * | 2009-03-24 | 2015-02-10 | Трай-Эир Дивелопментс Лимитед | Perfected device and method of air cleaning |
| US20180021470A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Lg Electronics Inc. | Ultraviolet sterilization lamp, ultraviolet sterilization module, and air conditioner including ultraviolet sterilization module |
| CN110040818A (en) * | 2019-05-17 | 2019-07-23 | 浙江工业大学 | Utilize the technique of silk gum in 201 × 7 ion exchange resin recycling filature industrial wastewater |
-
2019
- 2019-12-03 RU RU2019139268A patent/RU2742273C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2121629C1 (en) * | 1993-12-22 | 1998-11-10 | Клеан А/С | Room air cleaning device |
| RU2540427C2 (en) * | 2009-03-24 | 2015-02-10 | Трай-Эир Дивелопментс Лимитед | Perfected device and method of air cleaning |
| US20180021470A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | Lg Electronics Inc. | Ultraviolet sterilization lamp, ultraviolet sterilization module, and air conditioner including ultraviolet sterilization module |
| CN110040818A (en) * | 2019-05-17 | 2019-07-23 | 浙江工业大学 | Utilize the technique of silk gum in 201 × 7 ion exchange resin recycling filature industrial wastewater |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Samarkin V.S. Fire safety in the technology of treatment facilities of Orenburg Vodokanal LLC using a photoionizing odor removal unit from NEUTRALOX Umweittechnik Gmbh. collection of materials of the XXVII international scientific and practical conference "Prevention. Salvation. Help", 2017, pp. 95-99. * |
| Самаркин В.С. Пожарная безопасность в технологии очистных сооружений ООО "Оренбург Водоканал" при использовании фотоионизирующей установки удаления запахов фирмы NEUTRALOX Umweittechnik Gmbh. сборник материалов XXVII международной научно- практической конференции "Предупреждение. Спасение. Помощь", 2017 г. С.95-99. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU209286U1 (en) * | 2021-11-16 | 2022-03-14 | Людмила Владимировна Матвеенко | Air recirculator ultraviolet bactericidal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Abou Saoud et al. | Abatement of ammonia and butyraldehyde under non-thermal plasma and photocatalysis: Oxidation processes for the removal of mixture pollutants at pilot scale | |
| KR100470747B1 (en) | Method and apparatus for eliminating the stench and volatile organic compounds in the polluted air | |
| CN204485561U (en) | Emission-control equipment | |
| KR20050102600A (en) | Plasma odor and germ remover | |
| KR100688249B1 (en) | Device and method for treatment of odor and hazardous air pollutant | |
| KR20150104708A (en) | Plasma absorption deodor apparatus and method for deodorizing | |
| KR102134292B1 (en) | Plasma low temperature oxidation adsorption catalyst deodorizer and deodorization method | |
| KR101066709B1 (en) | High concentration odor gas or industrial waste disposal method and apparatus | |
| KR20080057808A (en) | Odor gas treatment device having biochemical odor gas treatment unit | |
| KR101595988B1 (en) | Technology convergence composite deodorization system | |
| CN204582928U (en) | Waste water, refuse depot foul gas cleaning equipment | |
| JP5108492B2 (en) | Air purification method and air purification device | |
| RU2742273C1 (en) | Method and device for cleaning air of harmful and odorous substances, uv-lamp and unit of sorption-catalytic backfill for implementation thereof | |
| KR20080039643A (en) | Treatment method of volatie organic compounds and malodor by hybrid system of ozone/ultraviolet/catalyst | |
| CN110772912A (en) | Purification equipment for comprehensive waste gas of biological pharmaceutical factory | |
| KR100949164B1 (en) | Photocatalytic reactor having a function of deodorization and sterilization air pollution and method of the same, and stand-alone a foul smell treatment apparatus using the same | |
| KR100485756B1 (en) | Apparatus for eliminating the stench and volatile organic compounds in the polluted air | |
| CN112791555A (en) | Waste gas treatment device | |
| KR20190105823A (en) | Offensive odor treatment apparatus using dual UV ramp and adsorbent | |
| CN111514744A (en) | Handle organic waste gas's multistage catalytic oxidation tower | |
| JP2009513315A (en) | Equipment for purifying waste air containing harmful substances | |
| CN204337990U (en) | A kind of UV photodissociation cleaning equipment processing petrifaction sewage stench | |
| CN110711484A (en) | A clarification plant that is used for weaving printing factory sewage treatment back to discharge waste gas | |
| CN214809599U (en) | Waste gas treatment device | |
| KR20160030679A (en) | Air furification apparatus using hydroxyl radical |