本發(fā)明涉及一種噴涂廢氣的處理方法，特別涉及一種噴涂廢氣處理系統(tǒng)及其應(yīng)用。

(二)

背景技術(shù)：

噴涂工序包括噴涂、流平和烘干，VOCs產(chǎn)生量分別為50～60％、20～35％和5～20％，噴漆室或噴涂工序主要污染物為VOCs和漆霧(顆粒物)，漆霧顆粒微小、黏度大、易黏附于物質(zhì)表面，揮發(fā)性有機物大多難溶于水，成分復(fù)雜。噴涂廢氣主要集中在噴漆生產(chǎn)線作業(yè)時間段，不作業(yè)時廢氣濃度很低。

常規(guī)處理技術(shù)有吸收、吸附(過濾)、催化燃燒等，這些方法均有一定效果，但難以徹底解決噴涂廢氣污染問題。如吸附技術(shù)，短時間有效，但很快被漆霧飽和，且因漆霧的粘附性再生困難；催化燃燒技術(shù)，可以解決廢氣污染問題，但能耗大，特別是噴涂廢氣排放不連續(xù)，使用單位難以承受。UV光解、等離子體、生物降解處理這類廢氣的有效技術(shù)，但均需要前期的漆霧預(yù)處理，否則UV燈管、等離子體的放電盤、微生物體等會被漆霧包裹失效或失活。目前國內(nèi)外漆霧處理方法有過濾法、低溫冷凝法、油吸收法、水吸收法等，采用較多的是過濾法(如玻璃纖維棉、爐渣等)和水吸收法(水幕、水旋及水激式等)，但是現(xiàn)有處理技術(shù)因諸多因素不能滿足市場及污染物全面達標(biāo)排放要求。

經(jīng)檢索，國內(nèi)關(guān)于噴涂廢氣處理工藝的報道較少且對于漆霧并無有效處理，整體運行效率低，成本較高，二次污染較大。

(三)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種噴涂廢氣處理系統(tǒng)及其應(yīng)用，以螺旋霧化器預(yù)處理漆霧的方法，結(jié)合生物滴濾塔與雙介質(zhì)阻擋放電(DDBD)低溫等離子體反應(yīng)器，提供一種高效、穩(wěn)定的噴涂廢氣處理系統(tǒng)及方法，該方法能高效經(jīng)濟地凈化噴涂廢氣，使之達到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種噴涂廢氣處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括螺旋霧化器、生物滴濾塔、DDBD低溫等離子體反應(yīng)器和煙囪；所述螺旋霧化器底部設(shè)有出液口，頂部設(shè)有螺旋霧化噴嘴和廢氣出口，側(cè)面設(shè)有廢氣進口，所述出液口與集液槽連通；所述生物滴濾塔由設(shè)有氣體進口的塔底，設(shè)有生物填料層、取樣口和保溫夾套的塔身，安裝有尾氣出口、氣體采樣口和營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng)的塔頂，蠕動泵組成，所述的塔身由兩個生物處理單元至下而上疊置安裝組成，相鄰層的生物處理單元之間布置水流通道以及供相鄰層氣連通的通氣口；所述的營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng)由安裝在塔頂?shù)膰姙⑵鳎O(shè)在生物滴塔外部的循環(huán)營養(yǎng)液儲存瓶、營養(yǎng)液輸入管、pH控制儀、蠕動泵、堿液瓶連接組成；所述的pH控制儀分別與循環(huán)營養(yǎng)液儲存瓶和堿液瓶連接，pH控制儀還設(shè)有與循環(huán)營養(yǎng)液儲存瓶接通的pH計探頭；所述循環(huán)營養(yǎng)液儲存瓶通過蠕動泵與噴灑器連通；所述生物填料層填料為拉西環(huán)，催化劑為復(fù)合菌劑或高效活性污泥，所述復(fù)合菌劑包括惡臭假單胞菌、羅得西亞甲基桿菌和食油假單胞菌；所述螺旋霧化器的廢氣出口與生物滴濾塔的氣體進口連通，所述生物滴濾塔的尾氣出口與DDBD低溫等離子體反應(yīng)器的電源連通，所述DDBD低溫等離子體反應(yīng)器通過引風(fēng)機與煙囪連通。

進一步，所述復(fù)合菌劑由惡臭假單胞菌、羅得西亞甲基桿菌和食油假單胞菌以質(zhì)量比1：0.5～3：0.5～1組成，優(yōu)選1:0.5:1。

本發(fā)明還提供一種所述噴涂廢氣處理系統(tǒng)在處理噴涂廢氣中的應(yīng)用，具體所述應(yīng)用為：將噴涂廢氣從螺旋霧化器的廢氣進口通入，同時開啟螺旋霧化噴嘴，螺旋霧化噴嘴進水量以廢氣體積計為0.5～0.7升水/m³氣體，氣流在螺旋霧化器中的停留時間≤5s；經(jīng)螺旋霧化器處理后的氣體通過廢氣出口進入生物滴濾塔，所述生物滴濾塔空床停留時間≤25s，填料空隙率≥80％，經(jīng)生物滴濾塔處理后的氣體進入DDBD低溫等離子體反應(yīng)器，在氣體流量8～10L/min，放電頻率7～9kHz，放電電壓峰-峰值9～23k V條件下處理后進入煙囪，達標(biāo)排出。

進一步，所述噴涂廢氣VOCs濃度250～300mg·m^-3。

進一步，所述螺旋霧化噴嘴進水量以廢氣體積計為0.6升水/m³氣體，氣流在螺旋霧化器中的停留時間3s。

進一步，所述生物滴濾塔空床停留時間20s，填料空隙率85％。

進一步，所述氣體流量10L/min，放電頻率9kHz，放電電壓峰-峰值20k V。

本發(fā)明螺旋霧化器濕法除漆霧工藝，通過水霧霧化度、液氣比、接觸時間等參數(shù)控制，實現(xiàn)漆霧高效去除。去除漆霧后的廢氣采用逆向流生物滴濾凈化技術(shù)進行處理。生物凈化尾氣采用雙介質(zhì)阻擋放電(DDBD)低溫等離子體技術(shù)進行處理。

將噴涂廢氣從螺旋霧化器底部通入，同時將螺旋霧化噴嘴打開，螺旋霧化器的水經(jīng)過螺旋霧化噴嘴迅速噴出粒徑大小不同的水滴，噴涂廢氣中的漆霧迅速將水滴包裹，在霧滴的離心力作用下，覆蓋在霧滴表面的漆霧隨霧滴拋向器壁沿器壁流下，在螺旋霧化器底部設(shè)有集液槽，將處理后的廢液收集處理，去除漆霧的廢氣經(jīng)過除霧器進入生物滴濾塔。經(jīng)過螺旋霧化器預(yù)處理后的氣體從頂部排出后通入生物滴濾塔，根據(jù)廢氣的特點，開發(fā)逆向流生物凈化技術(shù)。生物處理單元接種的是復(fù)合菌劑或者高效活性污泥，能夠快速有效降解多種有機物。經(jīng)過生物滴濾塔處理后的尾氣進入低溫等離子體反應(yīng)器中，所述的低溫等離子體反應(yīng)器是采用DDBD技術(shù)，即將兩種絕緣介質(zhì)插入兩個電極之間而形成的一種非平衡態(tài)氣體放電，雙介質(zhì)阻擋放電等離子技術(shù)比單介質(zhì)阻擋放電技術(shù)放電效果均勻穩(wěn)定，且能夠達到常用等離子技術(shù)(電暈放電)的1500倍，反應(yīng)速度快，產(chǎn)生較多的活性物質(zhì)降解污染物能力較高。

與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：

(1)本發(fā)明以螺旋霧化器預(yù)處理的方法，能快速有效的去除漆霧，防止后續(xù)設(shè)備堵塞。

(2)本發(fā)明所用的生物滴濾塔，由若干個生物處理單元自下而上疊置安裝組成，生物處理單元采用復(fù)合菌劑或活性污泥，降解污染物速率快，抗沖擊負荷能力強，能適應(yīng)復(fù)雜的揮發(fā)性有機混合污染物的凈化處理。

(3)本發(fā)明對于尾氣的處理采用雙介質(zhì)阻擋放電(DDBD)低溫等離子體技術(shù)，運行穩(wěn)定性高，去除污染物徹底，無二次污染。

本發(fā)明方法比傳統(tǒng)的生物技術(shù)或DDBD技術(shù)處理效率高20％以上，且能耗降低30％。

(四)附圖說明

圖1噴涂廢氣處理系統(tǒng)示意圖：1螺旋霧化器、11出液口、12螺旋霧化噴嘴、13廢氣出口、14廢氣進口、15集液槽；2生物滴濾塔、27蠕動泵、211噴灑器；3DDBD低溫等離子體反應(yīng)器、31電源；4煙囪；5引風(fēng)機；

圖2螺旋霧化噴嘴的結(jié)構(gòu)圖；

圖3生物滴濾塔結(jié)構(gòu)示意圖：21氣體進口；22生物填料層；23取樣口；24保溫夾套；25尾氣出口；26氣體采樣口；27蠕動泵；28營養(yǎng)液儲存瓶；29pH控制儀；210堿液瓶；211噴灑器。

圖4 DDBD的原理圖；

圖5本發(fā)明噴涂廢氣處理系統(tǒng)凈化效果圖。

(五)具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此：

實施例1

1、本發(fā)明噴涂廢氣處理系統(tǒng)(參照圖1-圖4)，所述系統(tǒng)包括螺旋霧化器1、生物滴濾塔2、DDBD低溫等離子體反應(yīng)器3和煙囪4；所述螺旋霧化器1底部設(shè)有出液口11，頂部設(shè)有螺旋霧化噴嘴12和和廢氣出口13，側(cè)面設(shè)有廢氣進口14，所述出液口11與集液槽15連通；所述生物滴濾塔2由設(shè)有氣體進口21的塔底，設(shè)有生物填料層22、取樣口23和保溫夾套24的塔身，安裝有尾氣出口25、氣體采樣口26和營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng)的塔頂和蠕動泵27組成，所述的塔身由兩個生物處理單元至下而上疊置安裝組成，相鄰層的生物處理單元之間布置水流通道以及供相鄰層氣連通的通氣口；所述的營養(yǎng)液噴淋系統(tǒng)由安裝在塔頂?shù)膰姙⑵?11，設(shè)在生物滴塔外部的循環(huán)營養(yǎng)液儲存瓶28、營養(yǎng)液輸入管、pH控制儀29、蠕動泵27、堿液瓶210連接組成；所述的pH控制儀29分別與循環(huán)營養(yǎng)液儲存瓶28和堿液瓶210連接，pH控制儀29還設(shè)有與循環(huán)營養(yǎng)液儲存瓶接通的pH計探頭212；所述循環(huán)營養(yǎng)液儲存瓶28通過蠕動泵27與噴灑器211連通；所述生物填料層填料為拉西環(huán)，催化劑為復(fù)合菌劑或高效活性污泥；所述螺旋霧化器1的廢氣出口14與生物滴濾塔2的氣體進口21連通，所述生物滴濾塔2的尾氣出口25與DDBD低溫等離子體反應(yīng)器3的電源31連通，所述DDBD低溫等離子反應(yīng)器3通過引風(fēng)機5與煙囪4連通。

2、廢氣處理

對噴涂作業(yè)產(chǎn)生的廢氣的凈化主要經(jīng)過螺旋霧化器的預(yù)處理，生物滴濾塔的高效降解處理和DDBD低溫等離子體反應(yīng)器的尾氣處理，其處理工藝按照以下步驟進行：

預(yù)處理過程：噴涂廢氣產(chǎn)生的含有較高濃度，黏附性強的漆霧，從螺旋霧化器1的廢氣進口14進入，注入的水在螺旋霧化噴嘴12的作用下霧化成粒徑大小不等的霧滴，漆霧便包裹在霧滴表面隨螺旋霧化噴嘴的離心力作用下接觸到器壁，霧滴聚集成水沿壁流到集液槽15集中處理，螺旋霧化噴嘴進水量以廢氣體積計為0.6升水/m³氣體，氣流在螺旋霧化器中的停留時間3s，而去除漆霧的廢氣進入生物滴濾塔5。

高效降解過程：在生物滴濾塔2中，從下到上疊置的生物處理單元采用由惡臭假單胞菌(CN201410479144.X)、羅得西亞甲基桿菌(CN201010234986.0)、食油假單胞菌(CN200910154838.5)以質(zhì)量比1：0.5：1的復(fù)合菌劑，降解污染物速率較快，通過循環(huán)系統(tǒng)中的蠕動泵27將營養(yǎng)液噴淋到生物處理單元，同時控制pH的變化為5～7以適應(yīng)菌體的生長。所述生物滴濾塔空床停留時間20s，填料空隙率85％。

尾氣處理過程：在DDBD低溫等離子反應(yīng)器3內(nèi)，左側(cè)是雙介質(zhì)阻擋放電的高壓電源31，根據(jù)圖4中的雙介質(zhì)阻擋放電原理圖可以看出，雙層絕緣介質(zhì)分別分布在兩個電極之間，從而形成一種非平衡態(tài)氣體放電。經(jīng)過相關(guān)實驗表明，雙介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體比單介質(zhì)阻擋放電技術(shù)放電更穩(wěn)定，在工業(yè)應(yīng)用上比較成熟，處理后的尾氣無二次污染，并去除異味。所述氣體流量10L/min，放電頻率9kHz，放電電壓峰-峰值20k V。

凈化氣體排放：經(jīng)過DDBD低溫等離子體反應(yīng)后的氣體經(jīng)過引風(fēng)機5和煙囪4后排放。

整體的組合工藝對VOCs去除效果的變化情況如圖5所示。進口噴涂廢氣VOCs濃度在250～300mg·m^-3，包括甲苯、二甲苯和苯三種物質(zhì)以質(zhì)量比1:1:1混合，本發(fā)明噴涂廢氣處理系統(tǒng)啟動前期去除率只有50％左右，主要表現(xiàn)在螺旋霧化器對污染物的去除，由圖5可以看出，對于甲苯的去除效率比苯和二甲苯稍高，第10天VOCs的去除率已高于80％，隨后，去除率逐漸升高且系統(tǒng)仍能維持較高的凈化性能。第12d，當(dāng)VOCs濃度為292.526mg·m^-3時，噴涂廢氣處理系統(tǒng)將VOCs的濃度已降低至50mg·m^-3，完全滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)，隨后去除率一直增長至100％，表明噴涂廢氣處理系統(tǒng)對VOCs有較好且穩(wěn)定的去除效果。