CN107469586A - 一种等离子体与生物过滤床一体化的有机废气净化***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化***及方法。所述有机废气净化***包括喷射***、等离子体反应***和生物过滤***;其中,喷射***的喷淋装置、等离子体反应***的等离子体反应器、生物过滤***的生物过滤床由上至下依次设置于一个反应罐中。本发明的有机废气净化***为一体式结构,将等离子体反应器和生物过滤床采用上下组合的设置于一个反应器内,能在较小的压力损失下提高净化容量的同时不增加巨大花费,可保持等离子体和生物过滤床各自的优点,并实现互补协调作用,处理效果显著、稳定,抗负荷冲击能力强,且可显著缩小***体积,减少占地面积,结构简单、便于安装,有效降低成本。
Description
技术领域
本发明属于废气处理技术领域。更具体地,涉及一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化***及方法。
背景技术
工业生产过程中,尤其是涂饰生产过程中会产生大量的有机废气,存在成分复杂、风量不稳定、浓度低等特点,使得废气处理难度大、成本高。由于缺乏有效的处理措施,不少企业基本采用直接高空排放。又由于其浓度低于排放标准,其排放浓度实时检测难度高,环保部门一般难以监管,对一些环保要求高的地方,企业通常采用活性炭吸附方法应付检查。因此造成严重的环境和大气污染及资源损失。
目前,净化有机废气的方法包括吸附法、吸收法、催化燃烧法、生物法、等离子体处理法、光氧化催化法等,其中,生物法和等离子体处理法是较常用的处理方法。生物过滤法对小分子醛、酮、脂等的去除效果好,几乎能完全降解成对人体无害的小分子;但是现有的生物过滤反应器受自身原因影响在实际应用中占地面积通常较大,并且为连续流处理,对于难生物降解的废气,其处理效果不佳或不彻底,因此一般只能处理较低浓度的易于生物降解的有机废气,适用范围较小。而等离子体反应器体积较小,初始安装成本低,易于根据排气性质控制开关,降解VOCs的效率高,但是产生的小分子副产物较多,再次产生污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有有机废气处理技术的缺陷和不足,将等离子体反应器和生物过滤床按照上下依次组合的方式设计于一个反应器内,显著缩小***体积并减少停留时间,该***能在较小的压力损失下提高净化容量的同时不会增加巨大的花费,可保持等离子体和生物过滤床各自的优点,并实现互补协调作用,能处理单一生物过滤***不能处理的有机废气。
本发明的目的是提供一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化***。
本发明的另一目的是提供一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
本发明提供了一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化***,其特征在于,包括喷射***、等离子体反应***和生物过滤***;其中,喷射***的喷淋装置、等离子体反应***的等离子体反应器、生物过滤***的生物过滤床由上至下依次设置于一个反应罐中。
具体地,所述喷射***包括喷射器(1)、风机(5)和水泵(6),等离子体反应***包括等离子体反应器(2)和高压变压器(9),生物过滤***包括生物过滤床(3)、水槽(4)和营养液供应器(7)和气泡供应器(8)。
优选地,喷射器(1)、等离子体反应器(2)、生物过滤床(3)和水槽(4)由上至下依次设置于一个反应罐中;风机(5)、水泵(6)、营养液供应器(7)和气泡供应器(8)位于反应罐外部,风机(5)与喷射器(1)连接,水泵(6)分别通过管路与喷射器(1)和水槽(4)连接,营养液供应器(7)和气泡供应器(8)均与水槽(4)连接,高压变压器(9)与等离子体反应器(2)连接;另外水槽(4)侧壁的上端部上设置有气体出口。
优选地,所述营养液供应器(7)和气泡供应器(8)的连接管路上均设置有阀门。
优选地,所述水泵(6)与喷射器(1)的连接管路接入风机(5)与喷射器(1)的连接管路上。
优选地,所述等离子体反应器(2)位于喷射器(1)尾端的正下方,是一种低温等离子体反应器。如典型的射频放电等离子体、电晕脉冲、介电阻挡放电或滑动弧放电等离子体。
优选地,所述生物过滤床(3)位于等离子体反应器(2)的正下方。
优选地,所述等离子体反应器(2)可以并列设置有若干个,对应的喷射器(1)的喷头有若干个。
优选地,所述营养液供应器(7)可以有若干个。
在上述有机废气净化***中,各部件的作用如下:
风机:用于输送有机废气至喷射器。
喷射器:用于向***输入有机废气和循环水。
等离子体反应器:用于有机废气的第一步处理,即等离子体技术处理。
生物过滤床:用于等离子体技术处理后有机废气的第二步处理,即进一步生物过滤法处理。
水槽:置于生物过滤床之下,用于储存从生物过滤床流出的水。
水泵:用于将储存在水槽中的水循环输送至喷射器。
营养液供应器和气泡供应器:用于供应微生物营养液和气泡,可随时保障微生物活性,能够解决废气处理设备间歇运营时微生物活性降低等问题,避免处理效果的波动,抗负荷冲击能力较强。
本发明还提供一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化方法,将有机废气输入喷射***,喷淋到正下方的等离子体反应器进行第一步处理,第一步处理后的废气直接进入等离子体反应器正下方的生物过滤***进行第二步处理,净化处理后的废气从气体出口排出,同时将生物过滤床正下方的水槽中的液体循环到喷射***,并向水槽中补充微生物营养液和气泡。
具体地,所述有机废气净化方法是利用上述等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化***进行处理:开启有机废气净化***,风机不断地将有机废气输入喷射器,有机废气被喷淋依次经过等离子体反应器和生物过滤床的处理,处理后的气体从气体出口排出;同时运行的水泵不断地将水槽中的液体循环至喷射器,营养液供应器和气泡供应器不断地向水槽输送微生物营养液和气泡,维持生物过滤床的正常持续工作。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供了一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化***及方法,能在较小的压力损失下提高净化容量的同时不会增加巨大的花费,且采用的是等离子体净化***和生物过滤***的依次串联形式,可保持等离子体和生物过滤床各自的优点,并实现互补协调作用,能处理单一生物过滤***不能处理的有机废气。而且生物过滤法可以有效去除等离子体技术产生的小分子醛、酮、脂等副产物,几乎能完全降解成对人体无害的小分子,不会再次产生污染。
本发明为一体式结构,将等离子体反应器和生物过滤床组合于一个反应器内,可显著缩小***体积并减少停留时间;而且等离子体反应器和生物过滤床采用上下的组合方式,即废气喷淋到等离子体反应器,经过处理后再直接到生物过滤床;这种方式废气直接参与等离子体的生成过程,可利用等离子体放电的初始阶段能产生高能电子冲击、强电场及电解等作用直接破坏降解废气中的污染物,使之降解的更加彻底,即使等离子体的降解的作用发挥到最大化;从而提高了废气处理的效果,尤其针对难降解的有机污染物,效果显著;而且可显著缩小***体积,减少了占地面积,结构简单、便于安装,能够降低投资成本。
本发明运行过程中,废气直接参与等离子体的生成过程:等离子体放电的初始阶段能产生高能电子冲击、强电场及电解等作用,废气的直接参与放电能够被破坏、降解的更加彻底。因此,能够处理难降解的有机污染物,且处理效果显著。
本发明的生物处理***设有营养液供应器和气泡供应器:可随时保障微生物活性,能够解决废气处理设备间歇运营时微生物活性降低等问题,避免处理效果的波动,抗负荷冲击能力强。
附图说明
图1为本发明有机废气净化***的结构示意图;图中,喷射器1、等离子体反应器2、生物过滤床3、水槽4、风机5、水泵6、营养液供应器7、气泡供应器8、高压变压器9。
图2为本发明有机废气净化***的工作原理流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
1、一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化***,包括反应罐体,反应罐体内部由上至下依次设置有喷射器(1)、等离子体反应器(2)和生物过滤床(3),最底部为水槽(4);反应罐体外部还设置有风机(5)、水泵(6)、营养液供应器(7)和气泡供应器(8);风机(5)与喷射器(1)连接,水泵(6)分别通过管路与喷射器(1)和水槽(4)连接,营养液供应器(7)和气泡供应器(8)均与水槽(4)连接;另外水槽(4)侧壁的上端部上设置有气体出口,等离子体反应器(2)与高压变压器(9)连接。
其中,所述喷射器(1)上有若干个喷头,对应若干个等离子体反应器(2)。
所述营养液供应器(7)有若干个,具体数量可根据***的大小需求和实际情况进行选择。
另外,所述等离子体反应器(2)位于喷射器(1)尾端的正下方,是一种低温等离子体反应器。如典型的射频放电等离子体、电晕脉冲、介电阻挡放电或滑动弧等离子体。
所述生物过滤床(3)位于等离子体反应器(2)的正下方。
所述营养液供应器(7)和气泡供应器(8)的连接管路上均设置有阀门。
所述水泵(6)与喷射器(1)的连接管路接入风机(5)与喷射器(1)的连接管路上。
2、在上述有机废气净化***中,各部件的作用如下:
风机:用于输送有机废气至喷射器。
喷射器:用于向***输入有机废气和循环水。
等离子体反应器:用于有机废气的第一步处理,即等离子体技术处理。
生物过滤床:用于等离子体技术处理后有机废气的第二步处理,即进一步生物过滤法处理。
水槽:置于生物过滤床之下,用于储存从生物过滤床流出的水。
水泵:用于将储存在水槽中的水循环输送至喷射器。
营养液供应器和气泡供应器:用于供应微生物营养液和气泡,可随时保障微生物活性,能够解决废气处理设备间歇运营时微生物活性降低等问题,避免处理效果的波动,抗负荷冲击能力较强。
实施例2
1、一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化方法,即利用权利要求1所述的净化***进行有机废气的处理(如图2所示),具体方法如下:
开启有机废气净化***,风机不断地将有机废气输入喷射器,有机废气被喷淋依次经过等离子体反应器和生物过滤床的处理,处理后的气体从气体出口排出。同时运行的水泵不断地将水槽中的液体循环至喷射器,营养液供应器和气泡供应器不断地向水槽输送微生物营养液和气泡,维持生物过滤床的正常持续工作。
2、在该净化方法中,不仅能够保持等离子体和生物过滤床各自的优点,并实现互补协调作用,能处理单一生物过滤***不能处理的有机废气,还可以有效去除等离子体技术产生的小分子醛、酮、脂等副产物,不会产生二次污染。
另外,对于低温等离子体处理技术的机理,主要有三个基本过程:
1)原生过程:在放电的初始阶段,将产生高能电子冲击、强电场及电解作用,放电产物有紫外线、自由基、过氧化氢、臭氧等。
2)次生过程:包括紫外线、自由基、过氧化氢、臭氧以及它们的联合作用。次生过程主要由原生过程的产物产生,因此其强弱程度可由原生过程控制,例如变换载体可调节紫外线的有无和臭氧的强弱等。
3)再生过程:包括化学反应产物再次受放电影响的过程及反应产物离开放电区域以后发生的反应过程,主要由废气中有机物的化学性质决定。
其中,原生过程和次生过程这两个过程是有机污染物降解作用最为重要最为关键的,而本发明的净化处理方案可以实现原生过程和次生过程的重复利用,实现更好的处理效果。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制。对于本领域技术人员来说,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化***,其特征在于,包括喷射***、等离子体反应***和生物过滤***;其中,喷射***的喷淋装置、等离子体反应***的等离子体反应器、生物过滤***的生物过滤床由上至下依次设置于一个反应罐中。
2.根据权利要求1所述的有机废气净化***,其特征在于,所述喷射***包括喷射器(1)、风机(5)和水泵(6),等离子体反应***包括等离子体反应器(2)和高压变压器(9),生物过滤***包括生物过滤床(3)、水槽(4)和营养液供应器(7)和气泡供应器(8)。
3.根据权利要求2所述的有机废气净化***,其特征在于,喷射器(1)、等离子体反应器(2)、生物过滤床(3)和水槽(4)由上至下依次设置于一个反应罐中;风机(5)、水泵(6)、营养液供应器(7)和气泡供应器(8)位于反应罐外部,风机(5)与喷射器(1)连接,水泵(6)分别通过管路与喷射器(1)和水槽(4)连接,营养液供应器(7)和气泡供应器(8)均与水槽(4)连接,高压变压器(9)与等离子体反应器(2)连接;另外水槽(4)侧壁的上端部上设置有气体出口。
4.根据权利要求2所述的有机废气净化***,其特征在于,所述营养液供应器(7)和气泡供应器(8)的连接管路上均设置有阀门。
5.根据权利要求1所述的有机废气净化***,其特征在于,所述水泵(6)与喷射器(1)的连接管路接入风机(5)与喷射器(1)的连接管路上。
6.一种等离子体与生物过滤一体化的有机废气净化方法,其特征在于,将有机废气输入喷射***,喷淋到正下方的等离子体反应器进行处理,然后废气直接进入等离子体反应器正下方的生物过滤***进行处理,同时将生物过滤床正下方的水槽中的液体循环到喷射***,并向水槽中鼓入气泡,以及定期补充微生物营养液。
7.根据权利要求6所述的有机废气净化方法,其特征在于,利用权利要求1~5任一所述有机废气净化***进行处理,开启净化***,风机不断地将有机废气输入喷射器,有机废气被喷淋依次经过等离子体反应器和生物过滤床的处理,处理后的气体从气体出口排出;同时运行的水泵不断地将水槽中的液体循环至喷射器,气泡供应器不断地向水槽内鼓入气泡,营养液供应器定期向水槽输送微生物营养液。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171215 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |