CN1111080C - 活性氧净化处理有机废气和恶臭气体的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种净化处理有机废气和恶臭气体的方法及其装置。由发射装置发射活性氧，直接对有机废气或恶臭气体进行氧化，达到净化处理目的。装置由发射控制器、电源以及发射管组成。电源的电压在1500V-30000V之间连续可调。发射管采用内外电极的方式，内电极为带孔不锈钢薄壁圆筒，外电极为网格状不锈钢丝圆筒，中间固定一根一端封闭的绝缘管。本发明可以处理大风量、低浓度的有机废气和恶臭气体，达到了工业实用的规模，具有广阔的应用前景。
Description
本发明属于环保技术领域，是一种有机废气和恶臭气体净化处理的方法及其装置。
石油、化工、机电、涂装等行业在生产中会产生大量的有机废气，如喷漆废气、有机溶剂、挥发性工艺中间体以及产品、副产品，它们主要含有苯、甲苯、二甲苯(统称“三苯”)、***、甲醛以及异味成份等污染因子，这些有机污染物是造成城市光化学污染、全球气候变暖以及臭氧层破坏的重要大气因素；有些还是剧毒、致癌物质，直接危害着人类的健康。由于工艺要求或劳动安全需要，往往采用大风量排送这些废气，造成此类有机废气具有大风量、低浓度、高线速度等特点，给净化处理带来极大的困难。
城市污水处理厂、小区污水处理站以及污水提升泵站，在运行时均会产生大量的恶臭污染，所含主要化学成分是H2S、氨气(NH3)、胺类、二胺类、甲硫醇、有机硫化物以及臭气等。恶臭是一种感官污染，即通过感官刺激使人产生抑郁、不快、情绪低落、烦躁，对人的生活、健康产生不良影响。人体嗅觉能够感觉到的最低浓度称为“阈值”。由于恶臭污染有低浓度、低阈值等特点，同样给净化处理带来极大的困难。
传统处理有机废气和恶臭的方式主要有吸收法、吸附法、吸附—催化燃烧法、氧化法和生物法等。上述这些方法都有各自无法避免的缺点和弊病，例如燃烧起火、***、更换风机、影响生产工艺等严重的实际问题，尤其对低浓度、大风量的有机废气和恶臭的处理，难以达到理想的净化效果。所以长期以来未获得广泛的推广。比如，一种采用臭氧处理有机废气的方法，其装置为筒式结构，其筒本身作为一个电极，外面环绕金属丝作为外电极，经过电源控制，使筒内产生臭氧，废气从筒中通过，被氧气处理，该方法臭氧产生量少。因此，对有机废气等处理量也比较小，难以大批量工业化应用。
本发明目的在于提出一种能够处理低浓度、大风量有机废气和恶臭气体且净化效果好的方法及其装置。
本发明提出的净化处理有机废气和恶臭气体的方法，是将括性氧发射装置直接安置于有机废气或恶臭气体流通管道中，利用活性氧发射装置发射高能活性氧，直接对管道中的有机废气或恶臭气体进行净化处理。
对应于上述方法，本发明设计了有机废气和恶臭气体净化处理装置，即活性氧发射装置。该装置由活性氧发射控制器、电源以及活性氧发射管组成，结构如图1所示。其中，控制器1的输出端与电源2的输入端通过接线插座联接，发射管3为内外电极结构形式，共有1-32个，安装于电源2上，发射管3的内、外电极与电源2的两极连通。控制器1控制电源2的脉冲波形和占空比，通过电源2升压后，使发射管3连续发射高能活性氧，与有机废气和恶臭气体混合，达到净化处理目的。
本发明的活性氧发射控制器1的电路原理如图2所示，它由存贮器4、锁存器5、分频器6、史密特触发器7和7′、编码开关8、光电隔离器9以及电阻R1-R14三极管BG1和BG2、光耦合触发可按硅J等经电路连接构成。存贮器4、分频器6和史密特触发器7一路相互连接，存贮器4的另一路依次与销存器5、史密特触发器7连接，存贮4的输出端与三极管BG1、光耦合触发可控硅J、三极管BG2、电感L等依次连接。销存器5与编码开关8连接。分频器6的输出端与光电隔离器9、史密特触发器7′依次连接。控制器的输出端可和电源的输入端连接。控制器用以控制电流的脉冲波形以及占空比，电源占空比在1-99％之间可调，使220V的交流电产生连续或间断的正弦波和方波。控制器1可以通过手动或自动调节脉冲占空比。控制器输入端21输入电压为220V，当编码开关8选定占空比后，销存器5和分频器6确定存贮器4的地址，存贮器4的参数即被输送到三极管BG1，通过光耦合触发可控硅J，产生电源2内的升压变压器所需的初级电压。控制器所需的5V直流电流经220V交流电整流滤波和三端稳压器稳压后供给。控制器最后的输出端22与电源2的输入端23，可以通过接线插座联接，该控制器1可以并联控制1-4个电源2。
本发明的电源2由升压变压器10以及电源外壳11构成，为通常结构形式，如图3和图4所示。电源2将活性氧控制器1产生的初级电压升压，其电压在1500V-30000V之间连续可调，功率可在5-320瓦之间可调。最后输出电压的两端与电源外壳11上的内电极接口12和外电极接头13相联接，以便驱动发射管3工作。电源外壳上可以并联安装1-32组内电极接口和外电极接头，而且各组接口(头)可以平行的方形排列或菱形排列。内电极接口12中间可以为螺旋丝口，发射管3可以固定其上，外电极接头13可以为螺栓。
本发明的发射管3采用内外电极的结构形式，如图5所示，内电极14为带孔不锈钢薄壁圆筒，外电极15为网格状不锈钢丝网圆筒，内外电极间固定一根一端封闭的绝缘材料管(如玻璃管)16，即内电极14安装在玻璃管16内壁，而外电极15安装在玻璃管16的外壁，并且相互紧密结合。内外电极和玻璃管均固定在绝缘座17上。绝缘座17中心有螺栓18，其内端与内电极14连接，外端可以与电源外壳11上的内电极接口12相联接，外电极15通过一根导线19与电源外壳11上的外电极接头13相联接。每个电源2上可以安装1-32根发射管，具体视处理废气风量的大小而定。内外电极长度一般为100-700mm，外电极直径为10-50mm，内电极直径根据绝缘管16的壁厚，略小于外电极直径。
本发明设计的有机废气和恶臭气体净化处理装置可直接安装在风管20上或旁插在风管20上，如图6和图7所示。具体安装方式根据废气处理时的废气性质和现场情况而定。
本装置的工作原理如下：在绝对温度不为零的任何气体中，总存在一定程度的电离。宇宙射线或热灯丝也可以使空气产生一定数量的初级电子，当其能量高于空气中氧分子的电离电势时，电子与分子的非弹性碰撞将导致电离而发生高能离子化过程。将电离过程控制在一定条件下即可产生活性氧(AO)，它具有电子密度高和可在常压下运行的特点。活性氧是利用高压静电的特殊脉冲放电方式(活性氧发射管每秒钟发射上千亿个高能电子)，产生高密度的高能活性氧(介于氧分子和臭氧之间的一种过渡态氧)迅速与有机分子碰撞，激活有机分子，并直接将其破坏；或者高能活性氧激活空气中的氧分子产生二次活性氧，与有机分子发生一系列链式反应，并利用自身反应产生的能量维系氧化反应，而进一步氧化有机物质，生成二氧化碳和水以及基本无异味的小分子化合物。由于上述过程是在常温下进行的，因此也称为“低温燃烧”过程，包括了许多种技术和作用，如过氧化氢、OOH的催化作用和紫外线作用，这是一个极端复杂的物理过程。利用有机废气和恶臭气体净化处理装置，在净化过程中，可将其直接放入废气风道，也可以利用它将空气激活后从旁路通入废气风道。活性氧具有极强的氧化能力，可将有机废气和恶臭废气(如烃类、醇类、氨类以及硫化氢等)氧化成二氧化碳和水以及基本无异味的化合物，而且可以在极短的时间内达到很高的处理效率。
本发明与其他有机废气和恶臭处理方法比较，具有以下特点：
1、体积小：是同等处理效率的传统设备(如吸附装置或催化燃烧设备)的
1/5-1/8体积。适用于布置紧凑、场地狭小等特殊条件的改造项目。
2、自重轻：是同等处理效率的传统设备重量的约1/10。
3、能耗低：是同等处理效率的传统设备能耗的约1/20-1/30。
4、处理效率高：有机污染物去除率达50％-90％。
5、安装方便：即可以直接安装在管道上，又可以旁插在管道上。
因此本发明装置满足处理有机废气和恶臭的工业实用化要求，具有广泛的应用前景。
附图说明：
图1为本发明装置侧视图。
图2为本发明装置活性氧发射控制器原理图。
图3为本发明装置电源俯视图。
图4为本发明装置电源原理图。
图5为本发明装置发射管结构图。
图6为本发明装置直插安装图。
图7为本发明装置旁插安装图。
图中标号：1为活性氧发射控制器，2为电源，3为发射管，4为存贮器，5为锁存器，6为分频器，7和7′为史密特触发器，8为编码开关，9为光电隔离器，10为升压变压器，11为电源外壳，12为内电极接口，13为外电极接头，14为内电极，15为外电极，16为绝缘管，17为绝缘座，18为螺栓，19为导线，20为风管。R1-R14为电阻，BG1、BG2为三极管，J为光耦合触发可控硅。
实施例，如图3所示，本装置的活性氧发射控制器1，长度为200mm，宽度为150mm，高度为100mm，波形为矩形方波，通电时间通过手动调节，可以控制一个电源2；控制器1的电路按照图2所示进行连接。其中，EPROM存贮器4采用27C256，8D销存器5采用74HC373，十二级计数/分频器6采用CD4040，史密特触发器7和7′采用4093，编码开关8采用8421，光隔离器9采用MCT2E，三极管BG1和BG2采用2N3904。220V交流电通过2×9V的两组电源变压器，经整流滤波、三端稳压器7805稳压后形成两组+5V电源，供***使用占空比预设置，通过面板上安装的编码开关8421送入电路***。为了保证整个***正常工作，装置中采用了光电隔离措施。电源2按照图3和图4连接安装。其中，电源2外壳长度为620mm，宽度为220mm，高度为100mm，面板上以矩形方式布置8组内电极接口12和外电极接头13，电压为2800V；对应于电源外壳上的8组内外电极接口(头)，发射管3共8根，每根发射管3长度为530mm，直径为40mm。内电极14采用带孔的不锈钢薄板制作而成，外电极16采用网格状不锈钢丝网制作、绝缘管15采用玻璃管。内电极14、绝缘管15、外电极16按照图5所示，紧密结合，安装于绝缘座17上，绝缘座中心部位设置螺栓18，其向内一端与内电极连接，外电极16引出导线19。发射管3安装于电源上。其螺栓18***电源外壳上的接口12中，外电极的导线19与电源外壳上的接头13连接。将以上各部分固定安装即可成为有机废气和恶臭气体净化处理装置。
将上述设计的有机废气和恶臭气体净化处理装置直接安装在废气管道上，如图6所示，废气在管道内的停留时间为3秒，风速为8m/s，可以处理2000m3/h的有机废气(如苯、甲苯和二甲苯等)或150m3空间的恶臭气体(如NH3、H2S等)处理，去除效率大约为50-90％(有机废气)或50-80％(恶臭气体)。
Claims (5)
1、一种净化处理有机废气和恶臭气体的方法，其特征在于将活性氧发射装置直接置于有机废气或恶臭气体管道中，利用活性氧发射装置发射高能活性氧，对有机废气或恶臭气体进行氧化，达到净化处理的目的。
2、一种净化处理有机废气和恶臭气体的装置，由活性氧发射控制器、电源以及活性氧发射管组成，其特征在于控制器的输出端与电源输入端通过接插座联接，发射管为内外电极结构形式，共有1-32个，安装于电源上，发射管的内、外电极与电源两极连通；控制器控制电源的脉冲波形和占空比，经过电源升压后，使发射管连续发射高能活性氧，与有机废气或恶臭气体混合，达到净化处理目的。
3、根据权利要求2所述的净化处理有机废气和恶臭气体的装置，其特征在于上述发射管的内电极为带孔不锈钢薄壁圆筒，外电极为网格状不锈钢丝网圆筒，内外电极间固定有一根一端封闭的绝缘管，并且内外电极和绝缘管紧密结合，内外电极和绝缘管均固定于绝缘座上，绝缘座中心设有螺栓，其内端与内电极连接，外端可以与电源外壳上的内电极接口相联接，外电极通过导线可以与电源外壳上的外电极接头相联接；内外电极长度为100-700mm，外电极直径为10-50mm。
4、根据权利要求2或3所述的净化处理有机废气和恶臭气体的装置，其特征在于控制器由存贮器(4)、锁存器(5)、分频器(6)、史密特触发器(7)和(7′)、编码开关(8)、光电隔离器(9)以及电阻R1-R14三极管BG1和BG2、光耦合触发可按硅J等经电路连接构成；存贮器(4)、分频器(6)和史密特触发器(7)一路相互连接，存贮器(4)的另一路依次与销存器(5)、史密特触发器(7)连接，存贮(4)的输出端与三极管BG1、光耦合触发可控硅J、三极管BG2、电感L等依次连接；销存器(5)与编码开关(8)连接；分频器(6)的输出端与光电隔离器(9)、史密特触发器(7′)依次连接。
5、根据权利要求2、3和4所述的净化处理有机废气和恶臭气体的装置，其特征在于电源产生的波形为连续或间断的正弦波和方波，占空比在1-99％之间可调，电压在1500V-30000V之间可调。
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