CN106861395A - 一种用于在畜禽粪便无害化处理时所产生废气的氧化处理*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在畜禽粪便无害化处理时所产生废气的氧化处理***，该***包括废气收集区(1)、酸洗喷淋塔(2)、氧化喷淋塔(3)、酸碱中和塔(4)、排风机(5)、烟囱(6)与正电荷臭氧发生器(7)等部分。本发明废气氧化***能够针对性地去除堆肥发酵工程中产生的废气氨气、硫化氢、挥发性有机物等，对废气处理彻底，效果好，成本低，工艺稳定，安全性高，拥有高性价比，并且所述的废气氧化处理***产生的富含硫酸铵废液，不外排，作为生物有机肥造粒过程中的氮素和水补充液，不产生次生污染，实现废弃资源再利用，有利于环保。

Description

一种用于在畜禽粪便无害化处理时所产生废气的氧化处理 ***
【技术领域】
本发明属于农业与环保技术领域。更具体地，本发明涉及一种用于在畜禽粪便无害化处理时所产生废气的氧化处理***。
【背景技术】
随着我国农业和加工业的高速发展，畜禽养殖量逐年上升，提高了人们的生活水平，而集约化和规模化畜禽养殖同时带来了严重的环境污染。由于没有完善的减排技术和有效的处理措施，使得大量的畜禽粪便严重污染土壤、污染水质，尤其是畜禽粪便在腐败微生物作用下发酵并产生多种恶臭性气体，严重影响大气的质量，对生态环境造成破坏。国内的畜禽恶臭投诉事件频繁发生，其投诉量在整个投诉案件中位居第二，已经成了一个严重的社会、环境问题。随着人们生态、环保意识的不断提高，合理利用废气处理技术处理由畜禽粪便产生的废气，保护生态环境，具有极其重要的意义。
堆肥是无害化处理畜禽粪便最行之有效的方法之一，但堆肥发酵过程中常伴随着恶臭气体的产生，该臭气具有大气污染和有害气体污染的两重性，是影响堆肥发展的重要制约因素。
畜禽粪便产生的恶臭气体主要是动物***物中碳水化合物、含氮化合物和含硫化合物，在微生物发酵作用下的代谢产物。养殖场的恶臭气味源于多种气体，其组分非常复杂。Schiffman等人(Schiffmana SS,et al.Quantification of odors and odorantsfrom swine operations in North Carolina[J].Agric For Meteorol,2001,108:213-240)研究工作表明北卡罗莱纳州猪场恶臭气体多达331种，O’Neill DH等人(O’Neill DH,Phillips VR.A review of the control of odor nuisance from livestockbuildings.Part 3.Properties of the odorous substances which have beenidentified in livestock wastes or in the air around them[J].J Agric Eng Res,1992,53:23-50)对猪场畜禽粪便臭气进行分析确定168种臭味化合物，其中30种臭味化合物阈值≤0.001mg/m3。它们主要是硫化物、甲硫醇、甲硫醚、氨类、胺类、二甲基二硫等，其中氨气和硫化氢是最主要的成分。
畜禽粪便恶臭成分复杂，不同畜禽粪便产生的恶臭成分不同，其对人畜造成的危害也有所区别。安永义等人(安永义,王新谋，牧场臭气的成分与特点[J].家畜生态,1995(3):39-44)的研究表明，猪粪以挥发性低级脂肪酸类臭气物质为主；日本(日本中央畜产会，畜产养殖场的臭气产生与防止对策[M].东京:丸井工文社,1990)研究发现鸡粪与尿同时排出，其中NH3和二甲基二硫的含量特别高；牛粪臭气成分以低级脂肪酸为主，但其臭气成分种类少、含量小。另外，不同场合和不同养殖方式下，这些臭气成分存在的状态、含量的高低也不尽相同。
在恶臭气体组分中，浓度较高、对人畜健康影响最大的有害气体主要是NH3和H2S等，是国家标准GB14554-93—恶臭污染物排放标准规定的主要监控指标。氨气(NH3)是畜禽粪便无害化处理过程中产生的主要成分之一，同时也是参与大气氮循环的关键成分之一。NH3的排放会影响到甲烷(CH3)的氧化，从而加剧温室效应。蒲施桦等人(畜禽舍内恶臭气体控制技术及应用进展，猪业科学，2016年03期)综述提到Clarisse L的研究结果为畜禽养殖废弃物所产生的NH3占大气氨排放总量的39％，位居第一。徐廷生等人(徐廷生等.养殖场粪污的恶臭成分及其产生机制[J].中国动物保健,2001,7:36-37)的研究表明，硫化氢(H2S)主要来源于畜禽粪便非正常发酵(厌氧发酵)过程。
艾应伟等(艾应伟,范志金,毛达如,张福锁；畜禽粪含氮臭气成分的排放及其影响因素[J]；农业环境与发展；2001年01期)的研究表明，氨和三甲胺是畜禽粪恶臭气体中的两种含氮臭气成分，畜禽粪便排放的氨、三甲胺的体积分数分别达到1×10-6、0.02×10-6时便可引起恶臭；畜禽粪便在90d内的氨挥发量占粪便总量的0.007％～0.354％。
畜禽粪便产生具有恶臭气味的芳香族化合物主要是吲哚类、甲酚、粪臭素等。这些环状化合物是由胃肠道中的众多微生物如拟杆菌属、乳酸菌属、梭菌及双歧杆菌厌氧发酵产生的。畜禽粪便产生具有恶臭气味的挥发性脂肪酸，主要由乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸及少量的戊酸、己酸和庚酸组成，含量较低。
目前，废气处理的传统方法有物理法、化学法、生物法三种方法，如吸收法、吸附法、生物法、光催化法、电催化法等。针对恶臭成分的复杂性，在提高单一方法除臭效率的同时可以利用多种方法组合使用，以达到更好的除臭效果。
物理法除臭是一种短期内去除恶臭气体的有效方法，其工艺成熟，去除效率高，见效快，但并未从根本上消除恶臭物质。物理法主要包括喷雾和吸附法等。
吸收法利用污染物质的物理和化学性质，使用水或化学吸收液对废气进行吸收去除的方法，该方法在设计操作合理的情况下去除效率很高，运转管理方便，但对设备及运行管理要求极高，而且只有能溶解于吸收液或能与吸收液反应的污染物才能被有效去除。吸附法是当污染物质通过装有吸附剂(如活性炭、疏水分子筛等)的吸附塔时，利用该吸附剂对污染物的强吸附力，从而达到净化废气的目的，该方法设备简单，去除效果好，多用于净化工艺的末级处理。该方法缺点是对高浓度废气处理效率低、占地面积大、气阻大、吸附剂需经常更换或再生等缺点，而且吸附剂脱附后的气体难于收集而最终又排回大气中，是一种不彻底的解决途径。
化学法除臭是利用化学物质与臭气发生反应(如中和反应、氧化还原反应等)，将恶臭物质转变为无臭物质，主要包括光催化氧化法、臭氧氧化法、中和法、低温等离子法等。
光敏半导体催化氧化或纳米金属氧化物光催化是近年来的研究热点，但该技术的降解效率受控于污染物质与催化剂表面界面扩散速率，而且催化剂价格昂贵、很容易中毒失效，目前光催化技术很难用于大规模工业化应用，多局限于实验研究及小风量应用阶段。
等离子是物质存在的除固态，液态，气态之外的第四种状态，具有宏观度的电中性与高导电性。等离子体中含有大量活性电子，离子，激发态粒子和光子等。这些活性粒子和气体分子碰撞的结果，产生大量的强氧化性自由基0-，有机物分子被这些强氧化性的物质所氧化，最终降解为CO2和H2O。离子体的产生采用的都是高压电场放电，对于一些易燃易爆废气的处理存在危险性。
臭氧高级氧化去除H2S、硫醇等恶臭气体的基本原理是利用臭氧能快速分解出具有极高化学活性的原子氧的强氧化性，将具有臭味的物质氧化，使之成为无臭味的物质，该方法对于气相挥发性有机物和空气中的无机污染物具有普遍较好的降解与吸附效果,并对于空气中的细菌、病毒同样具有很好的灭杀作用。
生物法是近年来研究较多的一种处理工艺，该方法最突出的优点是处理成本低廉、基本无二次污染。生物法虽然在净化低浓度有机污染物时效果明显，具有能耗低的优点，但存在气阻大、降解速率慢、设备体积庞大、易受污染物浓度及温度的影响，而且该法仅适用于亲水性及易生物降解物质的处理，对疏水性和难生物降解物质的处理还存在一定难度。
因此，研究如何处理畜禽粪便在高温堆肥无害化处理过程中产生的臭气，具有重要意义。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种用于在畜禽粪便无害化处理时所产生废气的氧化处理***。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种用于在畜禽粪便无害化处理时所产生废气的氧化处理***，该氧化处理***包括废气收集区1、酸洗喷淋塔2，其特征在于它还包括氧化喷淋塔3、酸碱中和塔4、排风机5、烟囱6与正电荷臭氧发生器7；
废气收集区1通过引风机与抽气管经酸洗喷淋塔2的废气入口2-6)与酸洗喷淋塔2相连；酸洗喷淋塔2、氧化喷淋塔3与酸碱中和塔4依其顺序通过管道相连接；酸碱中和塔4的排气口4-11)通过排风机5与烟囱6相连；正电荷臭氧发生器7经臭氧储气罐13)与氧化喷淋塔3相连接。
根据本发明的一种优选实施方式，所述酸洗喷淋塔2在其内部由上而下依次设置除雾层2-1、二级喷淋层2-2、二级填料层2-3、一级喷淋层2-4与一级填料层2-5；在酸洗喷淋塔2顶部设置排气口2-11，它通过管道经酸洗废气入口3-6与氧化喷淋塔3相连；在酸洗喷淋塔2底部设置喷淋液储存箱2-7，在喷淋液储存箱2-7与一级填料层2-5之间设置废气入口2-6；
喷淋液储存箱2-7通过管道与水源2-8相连，并且它通过循环水泵2-10分别与一级喷淋层2-4上部和二级喷淋层2-2上部相连，它的底部设置排水口2-9。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述氧化喷淋塔3在其内部由上而下依次设置除雾层3-1、二级喷淋层3-2、二级填料层3-3、一级喷淋层3-4、一级填料层3-5与曝气层3-7；在氧化喷淋塔3顶部设置排气口3-12，它通过管道经氧化废气入口4-6与酸碱中和塔4相连；在氧化喷淋塔3设置曝气层3-7，在曝气层3-7与一级填料层3-5之间设置酸洗废气入口3-6；在与酸洗废气入口3-6的同侧设置与正电荷臭氧发生器7相连的臭氧储气罐3-13，它通过管道与曝气层3-7相连；在氧化喷淋塔3底部侧面设置喷淋液储存箱3-11，它通过管道与水源3-8相连，并且它通过循环水泵3-10分别与二级喷淋层3-2上部和一级喷淋层3-4上部相连，它的底部设置排水口3-9。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述酸碱中和塔4在其内部由上而下依次设置除雾层4-1、二级喷淋层4-2、二级填料层4-3、一级喷淋层4-4与一级填料层4-5；在酸碱中和塔4顶部设置排气口4-11，它经排风机5与烟囱6相连；在酸碱中和塔4底部设置喷淋液储存箱4-7，在喷淋液储存箱4-7与一级填料层4-5设置设置氧化废气入口4-6；喷淋液储存箱4-7通过管道与水源4-8相连，并且它通过循环水泵4-10分别与二级喷淋层4-2上部和一级喷淋层4-4上部相连，它的底部设置排水口4-9。
根据本发明的另一种优选实施方式，装填在这些填料层中的填料是一种用耐氧化和耐酸碱PP材料制成的多面体球状、阶梯环状填料，它的尺寸是25～100mm×25～100mm。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述填料颗粒在填料层中彼此以点接触方式呈W形排列叠置。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的正电荷臭氧发生器7是一种利用正高压电离空气产生带正电荷臭氧的正电荷臭氧发生器。
根据本发明的另一种优选实施方式，所述的催化剂是以二氧化钛TiO2、钛-锆复合氧化物TiO2-ZrO2、钛-钨复合氧化物TiO2-WO3或钛-硅复合氧化物TiO2-SiO2按照重量比1：3～8：3～8：2～6：1～5组成的蜂窝陶瓷或蜂窝金属混合氧化物。
根据本发明的另一种优选实施方式，该***能够除去在畜禽粪便无害化处理时产生的废气中以重量计99％以上氨气NH3、99％以上硫化氢H2S和99％以上挥发性有机物VOCs。
根据本发明的另一种优选实施方式，由酸洗喷淋塔2的排水口2-11收集的富含硫酸铵废液用于生产各种固体肥料或液体肥料。
下面将更详细地描述本发明。
本发明涉及一种用于在畜禽粪便无害化处理时所产生废气的氧化处理***，该氧化处理***包括废气收集区1、酸洗喷淋塔2，它还包括氧化喷淋塔3、酸碱中和塔4、排风机5、烟囱6与正电荷臭氧发生器7；
废气收集区1通过引风机与抽气管经酸洗喷淋塔2的废气入口2-6与酸洗喷淋塔2相连；酸洗喷淋塔2、氧化喷淋塔3与酸碱中和塔4依其顺序通过管道相连接；酸碱中和塔4的排气口4-11通过排风机5与烟囱6相连；正电荷臭氧发生器7经臭氧储气罐13与氧化喷淋塔3相连接，具体结构参见附图1。
畜禽粪便在高温好氧堆肥过程中产生的氨气、硫化氢、挥发性有机物等，即在废气收集区1收集的废气在排风机5产生的引力作用下，通过由耐酸碱材料制成的抽气管由酸洗喷淋塔2的废气入口2-6进入酸洗喷淋塔2。
在本发明的废气氧化处理***中，所述酸洗喷淋塔2在其内部由上而下依次设置除雾层2-1、二级喷淋层2-2、二级填料层2-3、一级喷淋层2-4与一级填料层2-5；在酸洗喷淋塔2顶部设置排气口2-11，它通过管道经酸洗废气入口3-6与氧化喷淋塔3相连；在酸洗喷淋塔2底部设置喷淋液储存箱2-7，在喷淋液储存箱2-7与一级填料层2-5之间设置废气入口2-6；
喷淋液储存箱2-7通过管道与水源2-8相连，并且它通过循环水泵2-10分别与一级喷淋层2-4上部和二级喷淋层2-2上部相连，它的底部设置排水口2-9，酸洗喷淋塔2的具体结构参见附图2。
其中除雾层2-1即脱水层，气流在穿过除雾层2-1板片间隙时变成旋转气流，其中的液滴在惯性作用下被出去脱水。
在一级喷淋层2-4上部设置目前市场上销售的龙卷式不阻塞喷嘴，例如由斐卓喷雾***公司以商品名龙卷式不阻塞喷嘴销售的喷嘴，它将来自喷淋液储存箱2-7的喷淋液呈120°喷洒到一级填料层2-5中。喷淋液储存箱2-7的喷淋液是pH为3～5的稀硫酸水溶液。
在一级填料层2-5底部设置气体分配板，它将由废气入口2-6进入酸洗喷淋塔2的废气平均分配到在一级填料层2-5中呈“W”形排列叠置的多面体球状、阶梯环状填料内，该填料的具体结构参见附图5。它的尺寸是25～100mm×25～100mm。该填料呈“W”形排列方式的优点在于避免有偏流现象出现。
所述龙卷式不阻塞喷嘴所喷出的喷淋液在一级填料层2-5中与由废气入口2-6送入的废气高效接触，气液混合效率能够达到90～95％。
在所述废气中的氨气NH3与喷淋液稀硫酸H2SO4水溶液进行下述中和反应：
NH3过量：2NH3+H2SO4＝＝NH42SO4
NH3少量：NH3+H2SO4＝＝NH4HSO4
该稀硫酸水溶液能够去除废气中的氨气，生成的硫酸氢铵NH4HSO4溶于溶液中。
在引力作用下，来自废气收集区1的废气通过酸洗喷淋塔2的一级填料层2-5没有发生偏流现象。中和的废气氨气去除约72％进入酸洗喷淋塔2的二级填料层2-3继续进行中和反应。
二级喷淋层2-2设有同样的龙卷式不阻塞的喷嘴，它喷出来自喷淋液储存箱2-7的喷淋液在二级填料层2-3中与先后通过一级填料层2-5和一级喷淋层2-4的废气接触。
二级填料层2-3使用的填料与一级填料层2-5使用的填料相同。
本发明使用的填料都是目前市场上销售的产品，例如由宜兴市易蓝环保设备有限公司以商品名多面体球状、阶梯环状填料销售的产品。下面各段使用的填料相同，因此不再赘述。
除雾层2-1是一种具有内置的旋流器组成的多管旋流离心式结构的脱水层。经过两级喷淋层与两级填料层后，脱除以重量计95％氨气的废气然后进入除雾层2-1。这时，废气中的液滴在连续流经除雾器2-1时由于惯性作用而被滞留在挡板上。除雾废气在引力作用下接着进入氧化喷淋塔3的酸洗废气入口3-6。
在本发明的废气氧化处理***中，氧化喷淋塔3在其内部由上而下依次设置除雾层3-1、二级喷淋层3-2、二级填料层3-3、一级喷淋层3-4、一级填料层3-5与曝气层3-7；在氧化喷淋塔3顶部设置排气口3-12，它通过管道经氧化废气入口4-6与酸碱中和塔4相连；在氧化喷淋塔3设置曝气层3-7，在曝气层3-7与一级填料层3-5之间设置酸洗废气入口3-6；在与酸洗废气入口3-6的同侧设置与正电荷臭氧发生器7相连的臭氧储气罐3-13，它通过管道与曝气层3-7相连；在氧化喷淋塔3底部侧面设置喷淋液储存箱3-11，它通过管道与水源3-8相连，并且它通过循环水泵3-10分别与二级喷淋层3-2上部和一级喷淋层3-4上部相连，它的底部设置排水口3-9，具体结构参见附图3。
除雾层3-1是一种具有内置的旋流器组成的多管旋流离心式结构的脱水层，它利用液滴惯性作用而使液滴脱水。
一级喷淋层3-4上部设置目前市场上销售的螺旋喷嘴，例如由斐卓喷雾***公司以商品名螺旋喷嘴销售的喷嘴，这种螺旋喷嘴按照平行均匀分布的方式组成网状***，将来自喷淋液储存箱3-11的喷淋液呈120°喷洒出去，喷出的喷淋液在一级填料层3-5中与由酸洗废气入口3-6送入的废气接触。二级喷淋层3-2由分配母管与螺旋喷嘴按照平行均匀分布方式组成的网状***，这种螺旋喷嘴将来自喷淋液储存箱3-11的喷淋液呈120°喷洒出去，喷出的喷淋液在一级填料层3-3与来自一级填料层3-5的废气接触。
一级填料层3-5与二级填料层3-3的填料与前面描述的相同，在此不再赘述。
曝气层3-7由36个具有管式结构的曝气盘并列排布构成。
喷淋液储存箱3-11的喷淋液是含有以重量计0.5～2.0％催化剂的pH 7.0～7.5水溶液。所述的催化剂氧化促进剂是以二氧化钛TiO2、钛-锆复合氧化物TiO2-ZrO2、钛-钨复合氧化物TiO2-WO3及钛-硅复合氧化物TiO2-SiO2按照重量比1：3～8：3～8：2～6：1～5组成的蜂窝陶瓷或蜂窝金属混合氧化物，具有寿命长、稳定性强、氧化活性好、无毒等优异催化性能。
所述的催化剂的主要作用在于促进在填料层表层形成氧化促进膜。
所述的正电荷臭氧发生器7是一种利用正高压电离空气产生带正电荷臭氧的正电荷臭氧发生器。
在酸洗废气未进入氧化喷淋塔3时，空气压缩机压缩的空气进入臭氧发生器7经高压电离产生带正电荷的臭氧O3 +，它被送至臭氧储气罐3-13储存，臭氧储气罐3-13的臭氧通过管道送到位于氧化喷淋塔3底的曝气层3-7，通过设置在曝气层3-7中的36个曝气盘曝气，臭氧在一级填料层3-5中与喷淋水接触，在喷淋过程中，正电荷臭氧O3 +在催化剂作用下生成大量羟基-OH，羟基-OH具有极强的氧化能力。
去除95％氨气的废气从酸洗喷淋塔2顶端排气口2-11经氧化喷淋塔3底部酸洗废气入口3-6进入氧化喷淋塔3的一级填料层3-5，经位于一级填料层3-5底部的分配板，气体被平均分布于填料中，与氧化喷淋塔3的一级喷淋层3-4喷出的喷淋液高效接触，气液混合效率达到95～96％。
去除95％氨气的废气中的硫化氢H2S、挥发性有机物CxOyHz与臭氧O3及羟基-OH进行如下高级氧化反应：
硫化氢H2S在氧化喷淋塔3的一级填料层3-5被氧化成SO2与H2O，接着生成H2SO3。
挥发性有机物CxOyHz在氧化喷淋塔3的一级填料层3-5被氧化成CO2、H2O、RCOOH。
硫化氢H2S与臭氧O3进行下述反应：
O3+H2S＝SO2+H2O
SO2+H2O＝H2SO3
二氧化硫SO2溶于水或碱，通过循环水更换被去除。
羟基-OH与挥发性有机物进行下述反应：
污染物+O3→CO2+H2O+RCOOH
或者
挥发性有机物+-OH→CO2+H2O+RCOOH
羟基-OHEO＝2.8V电位高，无选择性，速度快，反应能力强，发生一系列氧化还原反应，使挥发性有机物彻底降解，生成CO2、H2O、RCOOH。
在一级填料层3-5中去除99％氨气、82％硫化氢、85％挥发性有机物的废气进入二级填料层3-3继续发生高级氧化反应。
经过氧化喷淋塔3两级氧化喷淋***去除99％以上氨气、97％以上硫化氢、99％以上挥发性有机物的废气进入氧化喷淋塔3的除雾层，废气中的液滴在连续流经除雾器时，由于惯性作用而被留在挡板上。
在本发明的废气氧化处理***中，所述酸碱中和塔4在其内部由上而下依次设置除雾层4-1、二级喷淋层4-2、二级填料层4-3、一级喷淋层4-4与一级填料层4-5；在酸碱中和塔4顶部设置排气口4-11，它经排风机5与烟囱6相连；在一级填料层4-5下面设置氧化废气入口4-6；在酸碱中和塔4底部设置喷淋液储存箱4-7，它通过管道与水源4-8相连，并且它经循环水泵4-10分别与二级喷淋层4-2和一级喷淋层4-4上部相连，它的下部设置排水口4-9，具体结构参见附图4。
所述酸碱中和塔4的操作方式与酸洗喷淋塔2、氧化喷淋塔3相同，只是它处理的废气是来自氧化喷淋塔3排气口3-12的废气，使用三个并列排布的喷淋液储存箱4-7，它们储存的喷淋液分别是水、酸碱溶液或食用有机物溶液。
所述的酸碱溶液例如是硫酸、氢氧化钠或氢氧化钾溶液，它们的浓度是以重量计8.5～10.5％，它们的主要作用是中和废气中的酸性或碱性成分。
所述的食用有机物溶液例如是醋酸溶液，它们的浓度是以重量计8～10％，它们的主要作用是去除除臭***产生的多余臭氧。
采用本技术领域里常规分析方法与相关数据处理确定，本发明的废气氧化处理***能够除去在畜禽粪便无害化处理时产生的废气中以重量计99％以上氨气NH3、99％以上硫化氢H2S和99％以上挥发性有机物VOCs。
由酸洗喷淋塔2的排水口2-11收集的废液富含硫酸铵其浓度一般为以重量计10～15％，它可以用于生产各种固体肥料或液体肥料。
[有益效果]
本发明的有益效果是：
本发明废气氧化***是根据畜禽粪便无害化处理高温好氧发酵过程废气产生的种类、含量及发生规律而研制的多种处理工艺组合式***，该***针对性地去除堆肥发酵工程中产生的废气氨气、硫化氢、挥发性有机物等，对废气处理更彻底，效果更好，成本更低，工艺更稳定，安全性更高。
2本发明的酸洗喷淋塔、氧化喷淋塔和酸碱中和塔都包括除雾层、喷淋层、填料层等多层结构，在提高处理效果的同时減少了设备的投入，经济效益更高；并且本发明的喷淋层和填料层可以设若干个，确保处理效果更好、更彻底。
(3)本发明的废气氧化***设置了产生正电荷的臭氧发生器及其附属结构曝气层，从而通过臭氧发生器向塔底部的曝气盘通入臭氧，使臭氧来源稳定且自给自足，成本大大降低；此外，臭氧具有强氧化性，氧化电位为2.07，同时，在催化作用下臭氧产生具有更高氧化性的原子氧o-，原子氧o-的氧化电位为2.42，致使臭氧的氧化处理速度更快、效果更好；本发明催化氧化过程不用喷淋，使用固体催化剂与臭氧反应对废气进行高级催化，催化剂寿命长，无需二次添加，降低生产成本及维护难度。
4正电荷臭氧O3 +在氧化促进剂的作用下形成大量的羟基-OH，羟基-OH具有极强的氧化能力，它的氧化电位是2.8，仅次于自然界中氧化电位最强的氟氧化电位2.87。在高级氧化分解中，正电荷臭氧O3+参与直接反应，羟基-OH参与间接反应，在pH>4条件下90％由间接反应完成。特别是对有机废气的分解，在直接和间接反应后分解率达95％以上。不仅可以有效的缓解废气的恶臭气味，而且可以强效去除难以溶于水的有机废气，对废气的处理较彻底，运行和维护费用低，拥有较高的性价比。
5在废气氧化处理***处理废气后，所述的废气氧化处理***中产生的废液中富含硫酸铵，不外排，作为生物有机肥造粒过程中的氮素和水补充液，不产生次生污染，在废弃资源再利用的同时，更加环保。
【附图说明】
图1是本发明畜禽粪便无害化处理时所产生废气的氧化处理***；
图中：
1：废气收集区；2：酸洗喷淋塔；3：氧化喷淋塔；4：酸碱中和塔；5：排风机；6：烟囱；7：臭氧发生器。
图2是本发明氧化处理***的酸洗喷淋塔结构示意图；
图中：
2-1：除雾层；2-2：二级喷淋层；2-3：二级填料层；2-4：一级喷淋层；2-5：一级填料层；2-6：废气入口；2-7：喷淋液储存箱；2-8：水源；2-9：排水口；2-10：循环水泵；2-11：顶端排气口。
图3是本发明氧化处理***的氧化喷淋塔结构示意图；
图中：
3-1：除雾层；3-2：二级喷淋层；3-3：二级填料层；3-4：一级喷淋层；3-5：一级填料层；3-6：酸洗废气入口；3-7：曝气层；3-8：水源；3-9：排水口；3-10：循环水泵；3-11：喷淋液储存箱；3-12：顶端排气口；3-13：臭氧储气罐。
图4是本发明氧化处理***的酸碱中和塔结构示意图。
图中：
4-1：除雾层；4-2：二级喷淋层；4-3：二级填料层；4-4：一级喷淋层；4-5：一级填料层；4-6：氧化废气入口；4-7：喷淋液储存箱；4-8：水源；4-9：排水口；4-10：循环水泵；4-11：顶端排气口。
图5是本发明多面体球状、阶梯环状填料的具体结构示意图。
【具体实施方式】
通过下述实施例将能够更好地理解本发明。
实施例1：本发明的废气氧化处理***
该实施例的实施方式如下：
该氧化处理***包括废气收集区1、酸洗喷淋塔2，其特征在于它还包括氧化喷淋塔3、酸碱中和塔4、排风机5、烟囱6与正电荷臭氧发生器7；
废气收集区1通过引风机与抽气管经酸洗喷淋塔2的废气入口2-6与酸洗喷淋塔2相连；酸洗喷淋塔2、氧化喷淋塔3与酸碱中和塔4依其顺序通过管道相连接；酸碱中和塔4的排气口4-11通过排风机5与烟囱6相连；正电荷臭氧发生器7经臭氧储气罐13与氧化喷淋塔3相连接。
所述酸洗喷淋塔2在其内部由上而下依次设置除雾层2-1、二级喷淋层2-2、二级填料层2-3、一级喷淋层2-4与一级填料层2-5；在酸洗喷淋塔2顶部设置排气口2-11，它通过管道经酸洗废气入口3-6与氧化喷淋塔3相连；在酸洗喷淋塔2底部设置喷淋液储存箱2-7，在喷淋液储存箱2-7与一级填料层2-5之间设置废气入口2-6；
喷淋液储存箱2-7通过管道与水源2-8相连，并且它通过循环水泵2-10分别与一级喷淋层2-4上部和二级喷淋层2-2上部相连，它的底部设置排水口2-9。
在一级喷淋层2-4上部设置由斐卓喷雾***公司以商品名龙卷式不阻塞喷嘴销售的喷嘴，它将来自喷淋液储存箱2-7的喷淋液呈120°喷洒到一级填料层2-5中。喷淋液储存箱2-7的喷淋液是pH为3.0的稀硫酸水溶液。
在一级填料层2-5底部设置气体分配板，它将由废气入口2-6进入酸洗喷淋塔2的废气平均分配到在一级填料层2-5中呈“W”形排列叠置的多面体球状填料内。该填料的尺寸是25mm×25mm。
二级喷淋层2-2设有同样的龙卷式不阻塞的喷嘴，它喷出来自喷淋液储存箱2-7的喷淋液在二级填料层2-3中与先后通过一级填料层2-5和一级喷淋层2-4的废气接触。
二级填料层2-3使用的填料与一级填料层2-5使用的填料相同。它们都是由宜兴市易蓝环保设备有限公司以商品名多面体球状填料。
所述氧化喷淋塔3在其内部由上而下依次设置除雾层3-1、二级喷淋层3-2、二级填料层3-3、一级喷淋层3-4、一级填料层3-5与曝气层3-7；在氧化喷淋塔3顶部设置排气口3-12，它通过管道经氧化废气入口4-6与酸碱中和塔4相连；在氧化喷淋塔3设置曝气层3-7，在曝气层3-7与一级填料层3-5之间设置酸洗废气入口3-6；在与酸洗废气入口3-6的同侧设置与由江苏康尔臭氧有限公司以商品名中型臭氧发生器销售的正电荷臭氧发生器7相连的臭氧储气罐3-13，它通过管道与曝气层3-7相连；在氧化喷淋塔3底部侧面设置喷淋液储存箱3-11，它通过管道与水源3-8相连，并且它通过循环水泵3-10分别与二级喷淋层3-2上部和一级喷淋层3-4上部相连，它的底部设置排水口3-9。
一级喷淋层3-4是由斐卓喷雾***公司销售的螺旋喷嘴按照并列均匀分布方式组成的网状***，这种螺旋喷嘴将来自喷淋液储存箱3-11的喷淋液呈120°喷洒出去，喷出的喷淋液在一级填料层3-5中与由酸洗废气入口3-6送入的废气接触。二级喷淋层3-2由分配母管与螺旋喷嘴按照并列均匀分布方式组成的网状***，这种螺旋喷嘴将来自喷淋液储存箱3-11的喷淋液呈120°喷洒出去，喷出的喷淋液在一级填料层3-3与来自一级填料层3-5的废气接触。
一级填料层3-5与二级填料层3-3的填料与前面描述的相同。
曝气层3-7由36个具有管式结构的曝气盘并列排布构成。
喷淋液储存箱3-11的喷淋液是含有以重量计0.5％催化剂的pH 7.4水溶液。所述的催化剂是以二氧化钛TiO2、钛-锆复合氧化物TiO2-ZrO2、钛-钨复合氧化物TiO2-WO3及钛-硅复合氧化物TiO2-SiO2按照重量比1：3：3：2：1组成的蜂窝陶瓷混合氧化物。
去除95％氨气的废气从酸洗喷淋塔2顶端排气口2-11经氧化喷淋塔3底部酸洗废气入口3-6进入氧化喷淋塔3的一级填料层3-5，经位于一级填料层3-5底部的分配板，气体被平均分布于填料中，与氧化喷淋塔3的一级喷淋层3-4喷出的喷淋液高效接触，气液混合效率达到95～96％。
所述酸碱中和塔4在其内部由上而下依次设置除雾层4-1、二级喷淋层4-2、二级填料层4-3、一级喷淋层4-4与一级填料层4-5；在酸碱中和塔4顶部设置排气口4-11，它经排风机5与烟囱6相连；在酸碱中和塔4底部设置喷淋液储存箱4-7，在喷淋液储存箱4-7与一级填料层4-5设置设置氧化废气入口4-6；喷淋液储存箱4-7通过管道与水源4-8相连，并且它通过循环水泵4-10分别与二级喷淋层4-2上部和一级喷淋层4-4上部相连，它的底部设置排水口4-9。
所述酸碱中和塔4的操作方式与酸洗喷淋塔2、氧化喷淋塔3相同，只是它处理的废气是来自氧化喷淋塔3排气口3-12的废气，使用三个并列排布的喷淋液储存箱4-7，它们储存的喷淋液分别是水、酸碱溶液或食用有机物溶液。
所述的酸碱溶液是硫酸溶液，它的浓度是以重量计10.5％。
所述的食用有机物溶液是醋酸溶液，它的浓度是以重量计8％。
本发明的废气氧化处理***能够除去在畜禽粪便无害化处理时产生的废气中以重量计99.2％氨气NH3、99.6％硫化氢H2S和99.0％挥发性有机物VOCs。
实施例2：本发明的废气氧化处理***
该实施例的实施方式与实施例1实施方式相同，只是在酸洗喷淋塔2中，喷淋液储存箱2-7的喷淋液是pH为3.6的稀硫酸水溶液；该填料的尺寸是50mm×100mm。在氧化喷淋塔3中，喷淋液储存箱3-11的喷淋液是含有以重量计1.5％催化剂的pH 7.5水溶液,所述的催化剂是以二氧化钛TiO2、钛-锆复合氧化物TiO2-ZrO2、钛-钨复合氧化物TiO2-WO3及钛-硅复合氧化物TiO2-SiO2按照重量比1：5：5：3：3组成的蜂窝金属混合氧化物。
本实施例的废气氧化处理***能够除去在畜禽粪便无害化处理时产生的废气中以重量计99.6％氨气NH3、99.1％硫化氢H2S和99.2％挥发性有机物VOCs。
实施例3：本发明的废气氧化处理***
该实施例的实施方式与实施例1实施方式相同，只是在酸洗喷淋塔2中，喷淋液储存箱2-7的喷淋液是pH为4.4的稀硫酸水溶液；该填料的尺寸是75mm×50mm。在氧化喷淋塔3中，喷淋液储存箱3-11的喷淋液是含有以重量计2％催化剂的pH 7.0水溶液。所述的催化剂是以二氧化钛TiO2、钛-锆复合氧化物TiO2-ZrO2、钛-钨复合氧化物TiO2-WO3及钛-硅复合氧化物TiO2-SiO2按照重量比1：8：8：6：5组成的蜂窝陶瓷混合氧化物。
本实施例的废气氧化处理***能够除去在畜禽粪便无害化处理时产生的废气中以重量计99.4％氨气NH3、99.2％硫化氢H2S和99.3％挥发性有机物VOCs。
实施例4：本发明的废气氧化处理***
该实施例的实施方式与实施例1实施方式相同，只是在酸洗喷淋塔2中，喷淋液储存箱2-7的喷淋液是pH为5.0的稀硫酸水溶液；该填料的尺寸是100mm×75mm。在氧化喷淋塔3中，喷淋液储存箱3-11的喷淋液是含有以重量计1％催化剂的pH 7.2水溶液,所述的催化剂是以二氧化钛TiO2、钛-锆复合氧化物TiO2-ZrO2、钛-钨复合氧化物TiO2-WO3及钛-硅复合氧化物TiO2-SiO2按照重量比1：3：5：5：3组成的蜂窝金属混合氧化物。
本实施例的废气氧化处理***能够除去在畜禽粪便无害化处理时产生的废气中以重量计99.3％氨气NH3、99.3％以上硫化氢H2S和99.5％挥发性有机物VOCs。

Claims (10)

1.一种用于在畜禽粪便无害化处理时所产生废气的氧化处理***，该氧化处理***包括废气收集区(1)、酸洗喷淋塔(2)，其特征在于它还包括氧化喷淋塔(3)、酸碱中和塔(4)、排风机(5)、烟囱(6)与正电荷臭氧发生器(7)；
废气收集区(1)通过引风机与抽气管经酸洗喷淋塔(2)的废气入口(2-6)与酸洗喷淋塔(2)相连；酸洗喷淋塔(2)、氧化喷淋塔(3)与酸碱中和塔(4)依其顺序通过管道相连接；酸碱中和塔(4)的排气口(4-11)通过排风机(5)与烟囱(6)相连；正电荷臭氧发生器(7)经臭氧储气罐(13)与氧化喷淋塔(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的废气氧化处理***，其特征在于所述酸洗喷淋塔(2)在其内部由上而下依次设置除雾层(2-1)、二级喷淋层(2-2)、二级填料层(2-3)、一级喷淋层(2-4)与一级填料层(2-5)；在酸洗喷淋塔(2)顶部设置排气口(2-11)，它通过管道经酸洗废气入口(3-6)与氧化喷淋塔(3)相连；在酸洗喷淋塔(2)底部设置喷淋液储存箱(2-7)，在喷淋液储存箱(2-7)与一级填料层(2-5)之间设置废气入口(2-6)；
喷淋液储存箱(2-7)通过管道与水源(2-8)相连，并且它通过循环水泵(2-10)分别与一级喷淋层(2-4)上部和二级喷淋层(2-2)上部相连，它的底部设置排水口(2-9)。
3.根据权利要求1所述的废气氧化处理***，其特征在于所述氧化喷淋塔(3)在其内部由上而下依次设置除雾层(3-1)、二级喷淋层(3-2)、二级填料层(3-3)、一级喷淋层(3-4)、一级填料层(3-5)与曝气层(3-7)；在氧化喷淋塔(3)顶部设置排气口(3-12)，它通过管道经氧化废气入口(4-6)与酸碱中和塔(4)相连；在氧化喷淋塔(3)设置曝气层(3-7)，在曝气层(3-7)与一级填料层(3-5)之间设置酸洗废气入口(3-6)；在与酸洗废气入口(3-6)的同侧设置与正电荷臭氧发生器(7)相连的臭氧储气罐(3-13)，它通过管道与曝气层(3-7)相连；在氧化喷淋塔(3)底部侧面设置喷淋液储存箱(3-11)，它通过管道与水源(3-8)相连，并且它通过循环水泵(3-10)分别与二级喷淋层(3-2)上部和一级喷淋层(3-4)上部相连，它的底部设置排水口(3-9)。
4.根据权利要求1所述的废气氧化处理***，其特征在于所述酸碱中和塔(4)在其内部由上而下依次设置除雾层(4-1)、二级喷淋层(4-2)、二级填料层(4-3)、一级喷淋层(4-4)与一级填料层(4-5)；在酸碱中和塔(4)顶部设置排气口(4-11)，它经排风机(5)与烟囱(6)相连；在酸碱中和塔(4)底部设置喷淋液储存箱(4-7)，在喷淋液储存箱(4-7)与一级填料层(4-5)设置设置氧化废气入口(4-6)。喷淋液储存箱(4-7)通过管道与水源(4-8)相连，并且它通过循环水泵(4-10)分别与二级喷淋层(4-2)上部和一级喷淋层(4-4)上部相连，它的底部设置排水口(4-9)。
5.根据权利要求2-4中任一项权利要求所述的废气氧化处理***，其特征在于装填在这些填料层中的填料是一种用耐氧化和耐酸碱PP材料制成的多面体球状、阶梯环状填料，它的尺寸是25～100mm×25～100mm。
6.根据权利要求5所述的废气氧化处理***，其特征在于所述填料颗粒在填料层中彼此以点接触方式呈W形排列叠置。
7.根据权利要求2所述的废气氧化处理***，其特征在于所述的正电荷臭氧发生器(7)是一种利用正高压电离空气产生带正电荷臭氧的正电荷臭氧发生器。
8.根据权利要求1所述的废气氧化处理***，其特征在于所述的催化剂是以二氧化钛TiO2、钛-锆复合氧化物TiO2-ZrO2、钛-钨复合氧化物TiO2-WO3或钛-硅复合氧化物TiO2-SiO2按照重量比1：3～8：3～8：2～6：1～5组成的蜂窝陶瓷或蜂窝金属混合氧化物。
9.根据权利要求1所述的废气氧化处理***，其特征在于该***能够除去在畜禽粪便无害化处理时产生的废气中以重量计99％以上氨气NH3、99％以上硫化氢H2S和99％以上挥发性有机物VOCs。
10.根据权利要求1所述的废气氧化处理***，其特征在于由酸洗喷淋塔(2)的排水口(2-11)收集的富含硫酸铵废液用于生产各种固体肥料或液体肥料。
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