CN108325362A - 一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法 - Google Patents

一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法，包括如下步骤：(1)预处理；(2)低温等离子体降解；(3)臭氧分解；(4)生物处理，其中步骤(2)所述低温等离子体降解使用的是低温等离子体发生器，该设备包括低温等离子体电源、在污染物废气流动方向上间隔布设的低温等离子体放电单元和低温等离子体反应器。本发明通过对VOCs及恶臭气体进行间隔式低温等离子体放电和生物降解，能够显著降低低温等离子体发生器内活性粒子的复合机率，提高活性粒子对废气中污染物的降解效率和生物滴滤塔对难降解有机物的处理效率。

Description

一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法
技术领域
本发明涉及废气处理领域，具体地说，涉及一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)是大气污染物的重要来源。大量VOCs排入大气，与NOx、SOx、O3等发生复杂的物理化学反应，导致雾霾的产生，给人体健康带来严重危害。目前，VOCs常规的处理方法有活性炭吸附法、吸收法、蓄热燃烧法、催化燃烧法、催化氧化法、生物法和光催化法等，但是普遍存在净化不彻底、运行费用高等诸多不利因素。而采用等离子体技术分解各类气态污染物分子是一种新型的工业废气净化方法，该技术具有即开即停、处理的污染物范围广、抗浓度和流量波动能力强、净化效率高等优点。
为了利用低温等离子体处理这些有毒有害气体，人们针对废气处理中低温等离子体的作用机理和产生低温等离子体的方法进行了大量的基础研究。低温等离子体中能量的传递大致为：电子从电场中得到能量，通过碰撞将能量转化为分子的内能和动能，获得能量的分子被激发，与此同时，部分分子被电离，这些活化了的粒子相互碰撞从而引起一系列复杂的物理化学反应。因等离子体内富含的大量活性粒子如离子、电子、激发态的原子和分子及自由基等，从而为等离子体技术通过化学反应处理VOCs和恶臭物质提供了条件。但在对VOCs和恶臭物质进行降解的过程中，活性粒子往往未与VOCs和恶臭物质进行反应时已经被新产生的高能电子激发的新的活性粒子复合，从而活性粒子的利用率不高。
专利CN104128083A公开了一种生物滴滤床耦合气体阻挡放电降解恶臭气体的方法，该技术较好地解决了气体阻挡放电后产生臭氧对生物滴滤床的影响，但是整体的降解效率并没有从根本上得到提高。
发明内容
本发明通过对VOCs及恶臭气体进行间隔式低温等离子体放电和生物法降解，能够显著降低低温等离子体发生器内活性粒子的复合机率，提高低温等离子体中活性粒子降解废气中的污染物的效率，提高生物滴滤塔处理难降解有机物的效率。
为实现上述目的，本发明提供一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法，包括如下步骤：
(1)预处理
VOCs恶臭气体首先进入总烃在线分析仪进行检测，经检测后的气体进入缓冲罐缓冲后，进入除湿机除湿；
(2)低温等离子体降解
来自除湿机的恶臭气体进入间隔式低温等离子体放电设备进行降解；
(3)臭氧催化分解
经过低温等离子体降解的废气进入催化分解器，充分利用臭氧进一步降解污染物；
(4)生物处理
降解后的废气用风机送入生物滴虑塔，经生物滴滤塔处理后的废气从塔中排出，
其中，缓冲罐前的废气入口管线设有配风管线，当废气浓度超过间隔式低温等离子体放电设备的设防值时，打开配风管线进风口；步骤(2)所述间隔式低温等离子体放电设备包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元和低温等离子体反应器，且两个或两个以上的低温等离子体放电单元***低温等离子体反应器，在气体流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
优选地，气体通过非放电区域的时间为0.1s-50s。
优选地，低温等离子体放电单元在气体流动方向上布设的间隔距离能够根据需要进行调节。
优选地，低温等离子体电源为高压电源、直流电源、脉冲电源中的任意一种，且电源的输出功率能够根据需要进行调节。
优选地，低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单气体阻挡放电、双气体阻挡放电、辉光放电、射频放电中的任意一种。
优选地，低温等离子体发生器为栅格式、线筒式或板线式中的任意一种。
优选地，所述等离子体放电区域VOCs及恶臭气体的流速为0.1～17m/s。
本发明的有益效果：
采用间隔式低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体，其中间隔式低温等离子体采用两个或两个以上放电单元，在总功耗一定的情况下，相比于其他连续放电等离子体耦合生物滴滤，整个装置的降解效率大大提高。
附图说明
图1为本发明所述低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的工艺流程图；
图2为本发明所述间隔式低温等离子体放电设备的示意图。
标号说明：
1-低温等离子体反应器； 2-低温等离子体发生器； 3-低温等离子体电源；
4-接线盒； 5-视窗； 6-排污口； 7-吹扫口。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，VOCs及恶臭气体在离心风机的作用下，一部分废气被在线FID总烃分析仪内置泵吸入检测器，检测废气浓度，检测后的废气回到废气管线，其余废气依次进入缓冲罐、除湿机、间隔式双气体阻挡低温等离子体发生器和臭氧分解仪后，进入两级串联式生物滴滤塔进行进一步降解，之后实现达标排放。缓冲罐前的废气入口管线设有稀释空气进风口，当废气浓度超过间隔式低温等离子体放电设备的设防值时，打开稀释空气进风口；缓冲罐后等离子体设备前设有旁路，当稀释后的废气超过间隔式低温等离子体放电设备的设防值时，将废气从旁路抽出。
除湿机操作条件：夏季除湿机入口温度35℃，出口废气温度为30℃，相对湿度30-90％；冬季除湿机出口废气温度10℃，出口废气温度为20℃，相对湿度30-90％。
间隔式双气体阻挡低温等离子体发生器设定参数如下：将2个单介质阻挡、线筒式低温等离子体发生器在气体流动方向上间隔布设，气体与每个等离子体发生器接触时间为0.9s，总输入功率360W。
间隔式双气体阻挡低温等离子体发生器的工作条件为：废气在等离子体发生区域通过的速度为0.1m/s，通过非放电区域的时间为50s，与等离子体发生器接触时间为0.9s，放电电压为20kV，处理气量为200m3/h。
生物滴滤塔直径1.5m，高度1.2m，顶部有3排均匀开孔的喷淋管，底部布置有均匀的布气孔，废气通过布气孔往上流经生物滴滤塔内部被降解，废气在生物滴滤塔中停留时间为60s以上。
取某炼油厂污水处理装置产生的有机挥发废气进行试验，实验前，废气中苯的含量为80mg/Nm3，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，苯的含量为24mg/Nm3，苯去除率达70％，最终经生物滴滤塔处理后的废气中苯的含量为3.5mg/Nm3。
对比例1：
按照实施例1所述的条件和步骤，只是将间隔式双气体阻挡低温等离子体发生器更换为普通低温等离子发生器，并设定参数如下：将1个单介质阻挡、线筒式低温等离子体发生器在气体流动方向上布设，气体与等离子体发生器接触时间为1.8s。
取与实施例1相同的有机废气进行试验，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，苯的含量为40.8mg/Nm3，苯去除率达49％，最终经生物滴滤塔处理后的废气中苯的含量为5.5mg/Nm3。
实施例2
按照实施例1所述的条件和步骤，不同之处在于，间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将3个双介质阻挡放电阵列、格栅式低温等离子体发生器间隔布设，总输入功率360W，气体流动的速度为17m/s，通过非放电区域的时间为0.1s，气体与每个等离子体发生器接触时间为0.1s。
取某炼油厂污水处理装置产生的有机挥发气废气进行试验，实验前，废气中硫醇、硫醚等恶臭气体的恶臭浓度含量为10000(无量纲)，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，恶臭气体的恶臭浓度含量为1000(无量纲)，去除率达90％。
对比例2
普通低温等离子发生器的设定参数如下：将1个双介质阻挡放电阵列格栅式低温等离子体发生器外层电极在气体流动方向上布设，总输入功率360W，气体流动的速度为1.0m/s，气体与等离子体发生器接触时间为0.3s。
取与实施例2相同的有机废气进行试验，经过低温等离子发生器降解之后有机挥发气废气中硫醇、硫醚等恶臭气体的恶臭浓度去除率仅仅为56％。
实施例3
按照实施例1所述的条件和步骤，不同之处在于，间隔式低温等离子发生器的设定参数如下：将2个电晕放电、线筒式低温等离子体发生器在气体流动方向上间隔布设，总输入功率360W，气体流动的速度为5m/s，气体与每个等离子体发生器接触时间为0.1s，气体在非放电区域停留时间为3s。
取某炼油厂污水处理装置产生的有机废气挥发气进行试验，实验前，废气中总烃含量为760mg/Nm3，经过上述间隔式低温等离子发生器降解之后，总烃含量为152mg/Nm3，总烃去除率达80％。
对比例3
普通低温等离子发生器的设定参数如下：将1个电晕放电、线筒式低温等离子体发生器外层电极在气体流动方向上连续布设，总输入功率360W，气体与等离子体发生器接触时间为0.2s。
取与实施例3相同的有机废气进行试验，经过低温等离子发生器降解之后的总烃去除率仅仅为60％。
从实施例1-3及对比例1-3可以看出，采用间隔式低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体，其中间隔式低温等离子体采用两个或两个以上放电单元，在总功耗一定的情况下，相比于其它连续放电等离子体耦合生物法，前者对VOCs及恶臭气体的降解效率大大提高。

Claims (7)

1.一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法，包括如下步骤：
(1)预处理
VOCs恶臭气体首先进入总烃在线分析仪进行检测，经检测后的气体进入缓冲罐缓冲后，进入除湿机除湿；
(2)低温等离子体降解
来自除湿机的恶臭气体进入间隔式低温等离子体放电设备进行降解；
(3)臭氧催化分解
经过低温等离子体降解的废气进入催化分解器，充分利用臭氧进一步降解污染物；
(4)生物处理
降解后的废气用风机送入生物滴虑塔，经生物滴滤塔处理后的废气从塔中排出，
其特征在于，缓冲罐前的废气入口管线设有配风管线，当废气浓度超过间隔式低温等离子体放电设备的设防值时，打开配风管线进风口；步骤(2)所述间隔式低温等离子体放电设备包括低温等离子体电源、低温等离子体放电单元和低温等离子体反应器，且两个或两个以上的低温等离子体放电单元***低温等离子体反应器，在气体流动方向上间隔布设，将低温等离子体反应器间隔为放电区域和非放电区域。
2.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法，其特征在于，气体通过非放电区域的时间为0.1s-50s。
3.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法，其特征在于，低温等离子体放电单元在气体流动方向上布设的间隔距离能够根据需要进行调节。
4.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法，其特征在于，低温等离子体电源为高压电源、直流电源、脉冲电源中的任意一种，且电源的输出功率能够根据需要进行调节。
5.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法，其特征在于，低温等离子体放电单元的放电形式为电晕放电、单气体阻挡放电、双气体阻挡放电、辉光放电、射频放电中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法，其特征在于，低温等离子体发生器为栅格式、线筒式或板线式中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种低温等离子体耦合生物法处理VOCs及恶臭气体的方法，其特征在于，所述等离子体放电区域VOCs及恶臭气体的流速为0.1～17m/s。
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