一種等離子體協(xié)同生物技術(shù)凈化揮發(fā)性有機物廢氣的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種等離子體協(xié)同生物技術(shù)凈化揮發(fā)性有機物(VOCs)廢氣的系統(tǒng)(或裝置)及其方法，屬于有機廢氣污染控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]揮發(fā)性有機物(Volatile organic compounds, VOCs)通常是指在25°C時，飽和蒸汽壓大于133Pa的有機化合物，其主要成分為烴類、齒代烴類、氧烴類、硫烴類、氮烴類、芳香烴和多環(huán)芳烴。VOCs是一類在石油化工行業(yè)、噴涂噴漆行業(yè)、油漆涂料生產(chǎn)加工行業(yè)、橡膠生產(chǎn)加工行業(yè)、印刷印染行業(yè)等生產(chǎn)過程中的常用試劑，由此產(chǎn)生的VOCs廢氣通常具有成分復(fù)雜，排放濃度變化大，不易溶于水、含酸或堿的特點而難以處理。
[0003]目前針對VOCs的常規(guī)方法及其不足之處如下:燃燒法，主要針對成分復(fù)雜的高濃度、小氣量VOCs廢氣，其投資運行成本高、操作安全性差并且易產(chǎn)生二次污染；活性炭吸附法，適用于低濃度、大氣量的VOCs廢氣，活性炭很容易吸附飽和，更換吸附劑的費用昂貴并且吸附飽和后的活性炭需作為一種危險廢物處理；吸收法，適用于高濃度、溫度低、溶解性好的VOCs廢氣，吸收劑需要回收，容易形成二次污染；冷凝法，針對高濃度、高沸點、小氣量單組分的VOCs廢氣，其工藝復(fù)雜，對復(fù)雜組分及中等和高揮發(fā)性的組分回收率低；生物法，針對中低濃度、大氣量、可生物降解的VOCs廢氣，該方法對高濃度和生物降解性差的廢氣去除率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述問題，本發(fā)明專利旨在提供一種針對VOCs廢氣的凈化裝置及其方法，該系統(tǒng)(或裝置)及其方法可大幅提高對VOCs廢氣的凈化率。
[0005]本發(fā)明專利的另一個目的是提供一種可凈化大分子難生物降解VOCs廢氣的裝置及方法，為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明專利采用等離子體凈化裝置作為預(yù)處理設(shè)備，將大分子難降解的VOCs物質(zhì)分解為易生物降解的小分子物質(zhì)，采用生物濾池凈化裝置將生成的小分子物質(zhì)分解為0)2和Η 20，最終達到氣體無害化排放的目的。
[0006]為達到以上目的，本發(fā)明專利是這樣實現(xiàn)的。
[0007]—種等離子體協(xié)同生物技術(shù)凈化揮發(fā)性有機物(VOCs)廢氣的裝置，該裝置包括有:進氣口、干式過濾器、等離子體凈化裝置、生物濾池凈化裝置、補風(fēng)口、檢測口、排風(fēng)機及排氣筒；所述進氣口收集揮發(fā)性有機物(VOCs)廢氣經(jīng)干式過濾器過濾后輸送給等離子體凈化裝置，由等離子體凈化裝置將有機物分子開環(huán)、斷鍵分解為小分子物質(zhì)，分解后的氣體輸送到生物濾池凈化裝置，由微生物將小分子有機物最終分解為0)2和H20，最后由排風(fēng)機經(jīng)排氣筒將凈氣進行高空排放；生物濾池產(chǎn)生的剩余污泥由循環(huán)水箱排出，由配套水處理系統(tǒng)進行處理。
[0008]等離子體凈化原理為通過電暈放電和介質(zhì)阻擋放電等方式產(chǎn)生高濃度、高電能的電子和活性基團，這些大量攜帶能量的電子轟擊污染物分子，使其電離、解離和激發(fā)形成活性基團，活性基團之間通過非彈性碰撞生成穩(wěn)定產(chǎn)物和熱，使復(fù)雜大分子污染物轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵涡》肿游镔|(zhì)，或使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害或低毒低害的物質(zhì)。生物濾池凈化原理為通過與噴淋循環(huán)液在固定填料表面形成的液膜接觸，使廢氣中的有害成分從氣相轉(zhuǎn)移到液相，由附著在填料上的微生物吸收并分解成為co2、H20和細胞質(zhì)物質(zhì)，從而達到廢氣凈化的目的。
[0009]所述裝置還包含有除塵過濾裝置(干式過濾器)，該裝置設(shè)置于進氣口排風(fēng)主管道和等離子體凈化裝置之間，所收集的VOCs廢氣經(jīng)過干式過濾器除去粉塵，使VOCs廢氣的顆粒濃度降低到15mg/m3以下；
[0010]所述等離子體凈化裝置可設(shè)置兩臺或兩臺以上(作為預(yù)留備份，交替使用)，當(dāng)其中一臺設(shè)備需要更換或檢修的時候，使用另一臺設(shè)備進行工作以保證系統(tǒng)的連續(xù)運作。也可同時使用，其凈化效率效率更高。
[0011]所述裝置還設(shè)置有補風(fēng)口和檢測口，補風(fēng)口置于干式過濾器與等離子體凈化裝置之間，用于防止極限超高濃度有機廢氣的出現(xiàn)；檢測口后接于等離子體凈化裝置，用于檢測經(jīng)等離子體分解后的出氣成分及濃度。
[0012]所述生物濾池凈化裝置為一體化設(shè)備:頂部為噴淋裝置，中部為固定生物填料，底部為分散填料和循環(huán)液，循環(huán)液通過循環(huán)水栗由底部輸送到頂部的噴淋裝置向下噴淋。
[0013]所述進氣口、干式過濾器、補風(fēng)口、等離子體凈化裝置、生物濾池凈化裝置、循環(huán)水栗之間均通過電動或電磁閥門進行連接，以便于氣體和液體的控制。所述生物濾池凈化裝置包含兩種填料:固定填料，固定在生物濾池凈化裝置上部，上層為懸浮填料，下層為火山巖；分散填料，分散在生物濾池凈化裝置底部的循環(huán)液中，為組合填料。兩種類型的填料可有效分散微生物對VOCs降解的負荷，保證生物濾池的高效穩(wěn)定運行。
[0014]一種等離子體協(xié)同生物技術(shù)凈化揮發(fā)性有機物(VOCs)廢氣的方法，其特征在于該方法包括如下步驟:
[0015]A1)集氣:通過進氣口將揮發(fā)性有機物(VOCs)廢氣進行集中收集；
[0016]在該步驟中，所收集的揮發(fā)性有機物(VOCs)廢氣將經(jīng)過干式過濾裝置除去粉塵，使揮發(fā)性有機物(VOCs)廢氣的顆粒濃度降低到15mg/m3以下。
[0017]A2)等離子體分解:通過等離子體凈化裝置將大分子量或非水溶性的有機廢氣開環(huán)、斷鍵形成小分子量、水溶性好、易生物降解的物質(zhì)；
[0018]在該步驟中，等離子體凈化裝置可設(shè)置兩臺或以上循環(huán)備用，可同時使用或單獨使用。單獨使用狀態(tài)，如其中一臺設(shè)備需要更換或檢修的時候，使用另一臺設(shè)備進行工作以保證系統(tǒng)的連續(xù)運作；如同時使用，其凈化效率效率更高。
[0019]A3)生物濾池分解:通過微生物的作用使有機廢氣完全轉(zhuǎn)化為0)2和H20并進行排放。
[0020]在該步驟中，控制VOCs廢氣在填料層中的流速為0.5m/s，停留時間為3?4s，使生物濾池的運行效率達到最優(yōu)；同時，循環(huán)液中的分散填料可降低固定填料的負荷，提高廢氣凈化效率；循環(huán)液經(jīng)過循環(huán)水栗(設(shè)置備份)由裝置底部輸送到頂部的噴淋裝置進行噴淋，使有機廢氣從氣相轉(zhuǎn)移到液相，也為固定填料中的微生物補充營養(yǎng)成分；生物濾池產(chǎn)生的剩余污泥由水箱排出，由配套水處理系統(tǒng)進行處理。
[0021]本發(fā)明專利的有益效果如下:
[0022](1)能高效穩(wěn)定的凈化各類工廠產(chǎn)生的VOCs工業(yè)廢氣；
[0023](2)可適用不同成分、種類及濃度的VOCs工業(yè)廢氣，尤其對于含苯環(huán)或長鏈的大分子物質(zhì)；
[0024](3)本發(fā)明專利所述系統(tǒng)可將揮發(fā)性有機廢氣的凈化效率提高到95%以上。而單獨使用等離子體凈化法的凈化率僅為40%左右；單獨使用生物法也僅為60%左右。由此可知，本發(fā)明專利采用等離子體凈化裝置和生物濾池凈化裝置產(chǎn)生了良好的協(xié)同作用，相對于單獨使用其中一種裝置，其取得了預(yù)料不到的技術(shù)效果。
[0025](4)等離子體降解的過程中，無需添加任何化學(xué)物質(zhì)，只需要消耗一定的電能便可實現(xiàn)VOCs分子降解為小分子物質(zhì)，提高可生物降解性，其優(yōu)越性在于設(shè)備安全可靠，使用壽命長，對環(huán)境不會造成二次污染；
[0026](5)生物降解的過程中可使進氣完全降解為無害的0)2和Η 20進行排放，生物濾池采用一體化設(shè)計，可減小占地面積，固定填料和分散填料的結(jié)合可有效均衡分配微生物的運行負荷；
[0027](6)等離子體裝置和生物濾池裝置的聯(lián)用可有效解決單獨使用等離子體降解VOCs不夠完全，以及單獨使用生物濾池不能有效降解大分子和可生物降解性差的VOCs物質(zhì)的問題，聯(lián)用裝置還可將廢氣在生物濾池的停留時間縮短為3_4s，提高凈化VOCs廢氣的速率；
[0028](7)整個凈化系統(tǒng)運行連續(xù)性強，可實現(xiàn)24小時不間斷穩(wěn)定運行，且保證穩(wěn)定的凈化效率；
[0029](8)本發(fā)明專利應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用于包括石油化工、噴涂噴漆、印刷印染等多種行業(yè)。
【附圖說明】
[0030]附圖為本發(fā)明專利所述凈化系統(tǒng)的示意圖
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明專利作進一步說明，但本發(fā)明專利保護范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0032]實施例一
[0033]如圖所示，本發(fā)明專利用以凈化揮發(fā)性有機物(VOCs)的裝置，主要包括有:進氣口 1、干式過濾器2、等離子體凈化裝置3和4、