CN111420526A - 一种处理低温等离子体-生物集成反应***的使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理有机废气的低温等离子体‑生物集成反应***的使用方法，包括以下步骤：将低温等离子体反应装置的石英管打开，向其中装填催化剂，装填完毕后将石英管置于绝缘层中，并在低温等离子体反应装置的气体出气口管壁内涂布Mn‑Al2O3催化剂涂层；集气体流量精确控制、低温等离子体高效预处理、气‑液‑固三相高效反应于一体，具有控制二次污染、控制精度高、安全性能优良、自动化程度高等明显优势。本发明反应***利用PLC根据实时数据反馈动态调整自动精确调节放电电压和液气比等参数，可有效提高污染物处理精度和效率，解决二次污染影响，降低运行成本和***能耗，实现了***的自动化，废气和污染物处理能力明显提升。

Description

一种处理低温等离子体-生物集成反应***的使用方法
技术领域
本发明涉及环境污染治理领域，具体为一种处理低温等离子体-生物集成反应***的使 用方法。
背景技术
随着“2+26”城市2017年大气污染防治方案的出台，在影响大气污染的因子中，SO2、 NOx、粉尘颗粒等污染物排放量逐年下降，但是作为PM2.5前体物和导致光化学烟雾现象的挥发 性有机污染物(Volatile Organic Compounds，VOCs)其排放却日益上升。VOCs可导致光化 学烟雾，同时也是生成PM2.5的主要前驱物。它是石油化工、涂装、印刷、电子制造、交通运 输以及各类化工生产过程中废气排放的主要污染因子。有机废气处理技术主要分为两类：一 类是回收法，另一类是消除法。常用的VOCs臭气降解技术有燃烧、光催化、生物法、等离子 体技术等。国外多采用吸附浓缩+蓄热催化燃烧(RCO)技术，净化效率高，运行稳定，但设 备费用较高。而等离子体技术降解有机废气设备简单，管理方便，但存在易产生二次污染， 对目标污染物降解不彻底的弊端。
低温等离子体法是根据介质放电产生的等离子体，高速、反复地轰击有机气体分子，使 得分子间化学键被破坏，大分子变成小分子，直到最终被分解为常见的CO2和H2O。目前对于 这种技术的机理研究仍不够透彻，因此开发适于有机废气处理的等离子体装置还存在一定难 度，目前该技术的净化效率并非理想。生物法是微生物利用废气中的有机物进行自身新陈代 谢，一部分同化为细胞的组成成分，另一部分异化为CO2和H2O从而获取能量，间接实现对 VOCs有效处理的方法。生物处理常见的技术有生物滴滤、生物过滤和生物滤池，这些方法其 微生物对有机污染物的降解比较彻底，无二次污染、安全性较好，投资和后期运行所需费用 较低，但后期运行中可能会存在填料堵塞等情况。
目前国内外已授权多项基于低温等离子体或生物法降解有机废气的发明专利。授权公告 号为CN103585880A公开了一种处理气体的变径生物滴滤装置。该专利提供的方法针对目前 生物滴滤装置存在的一些问题，能够节省填料，使气液分布符合生物量变化规律，降低成 本，另外该装置还配套在线监测仪表，智能化控制程度高，具有操作管理方便等特点。但其 并未对生物法处理难降解污染物的技术短板提出有效解决措施，亦未实现智能控制***对所 有工艺参数的综合处理，进而实现***单元间的协同调节。授权公告号为CN102059047A公 开了一种低温等离子体与生物相结合处理难降解有机废气的方法及其装置。该专利提供的方 法针对焦化、印染、喷涂、屠宰、化工行业难生物降解有机化合物(包括多环芳烃、卤代 烃、杂环类化合物和有机腈化物等)，通过低温等离子体反应器和生物处理反应器处理，可 使废气中难生物降解有机化合物在投资和运行费用相对较低的前提下，总净化效率达到90％ 以上。但其并未对低温等离子体运行中产生的二次污染物O3提出控制措施，这对后续生物法 的正常运行可能会产生负面影响。另外，由于生物降解体系中微生物的敏感性，该件专利亦 未提出该技术在运行过程中各参数的精确控制，这对***长期运行的稳定性具有积极意义。
综上所述，基于低温等离子体和生物法在各自运行过程中存在的问题具有高度互补性， 低温等离子体可做为生物法的预处理技术而组合为一套具有较强竞争力的有机废气处理技 术，从而可解决低温等离子体技术净化效率不高，降解产物不彻底的问题，并实现生物法对 于大分子难降解有机物的有效处理，极大增强生物反应器中气-液-固传质效率，改善控制精 度，有效提高污染物降解效率。因此，开发和设计一种在高效降解有机废气、臭气等废气的 前提下反应精度高、运行稳定、无二次污染、降解效率高的反应***具有重要现实意义，增 强我国环保装备制造业的创新能力。
发明内容
为克服背景技术中现有处理VOCs降解技术、除臭技术中的不足，本发明提供一种处理 有机废气的低温等离子体-生物集成反应***及其使用方法，自动精确调节放电电压和液气 比等参数，提高烟气处理效率，从而达到***过程优化及自动化、提高污染物处理效率的目 的。
本发明提供如下技术方案：一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应***，包 括气路控制单元、低温等离子体反应装置、工艺参数监控辅助***和生物滴滤反应装置，气 路控制单元与低温等离子体反应装置连接，低温等离子体反应装置与生物滴滤反应装置连 接，气路控制单元、低温等离子体反应装置和生物滴滤反应装置连接分别与工艺参数监控辅 助***连接。
所述气路控制单元包括三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、温度传感器(7)、压降 传感器(8)、气体泄漏传感器(9)；其中，三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、温度传 感器(7)、压降传感器(8)和气体泄漏传感器(9)依次由前往后安装在(输入型)第一 气路管路上，气体泄漏传感器(9)最靠近反应***气体进气口(10)；第一气路管路通过 气体进气口(10)传输废气进入到低温等离子体反应装置内；质量流量计(2)用于精确控 制进入低温等离子体反应装置的待处理废气流量，其调节受工艺参数监控辅助***的PLC (3)控制，PLC(3)由45W单轨道电源(6)供电。
作为优选地，所述低温等离子体反应装置包括气体进气口(10)、密封垫(11)、绝缘层(12)、不锈钢放电电极(13)、石英管(14)、气体出气口(15)、高压电源(16)、 Mn-Al2O3催化剂涂层(29)和催化剂装填层(30)；石英管(14)的两侧端分别设置有气体 进气口(10)和气体出气口(15)，石英管(14)靠近气体进气口(10)的一端安装密封垫 (11)，石英管(14)外部包裹绝缘层(12)，石英管(14)内部安装不锈钢放电电极 (13)，不锈钢放电电极(13)与高压电源(16)连接；催化剂装填层(30)置于石英管 (14)中心，且催化剂装填层(30)围绕不锈钢放电电极(13)布置；设置在气体出气口 (15)管壁内部的Mn-Al2O3催化剂涂层(29)是用于还原低温等离子体反应装置产生的臭氧 (O3)。
具体地，在常温下，Mn-Al2O3催化剂涂层(29)还原低温等离子体反应装置产生的臭氧 (O3)，减少二次污染并控制其对生物滴滤塔(25)中微生物生长的影响。
其中，高压电源(16)通过不锈钢放电电极(13)与石英管(14)中产生10kV-30kV 的高压放电，能够将石英管(14)空气中气体分子电离，产生包括电子、离子和自由基在内 的强氧化基团；这样高压放电能够激发石英管(14)内催化剂装填层(30)中催化剂，从而 实现难降解的VOCs类有机物的初步分解，有利于后续对这类VOCs的彻底降解。
作为优选地，所述生物滴滤反应装置包括增压风机(18)、循环营养液喷淋口(19)、填料层(20)、储罐循环营养液出口(21)、循环营养液储罐(22)、计量泵(23)、液体 转子流量计(24)、生物滴滤塔(25)；低温等离子体反应装置的气体出气口(15)与增压 风机(18)一端连接，增压风机(18)另一端连接生物滴滤塔(25)；生物滴滤塔(25)由 上往下分别包括循环营养液喷淋口(19)、填料层(20)和循环营养液储罐(22)，具体 地，生物滴滤塔(25)的中部放置填料层(20)，底部设置循环营养液储罐(22)，上部设 置循环营养液喷淋口(19)；生物滴滤塔(25)顶部与尾气出口阀(27)连接；循环营养液 储罐(22)与加药泵(26)连接，循环营养液储罐(22)上设置有循环营养液出口(21)； 储罐循环营养液出口(21)与第二输出管路连接，计量泵(23)、液体转子流量计(24)由 下往上依次安装在该第二输出管路上，该第二输出管路的输出端与循环营养液喷淋口(19) 连接；
其中，循环营养液储罐(22)用于存放循环营养液，循环营养液中配制有(一定比例) 硅油及微生物所需的营养物质，用于维持生物膜中微生物生长；填料层(20)压力调节通过PLC(3)自动控制；尾气出口阀(27)与四通电磁阀(28)相连，再经过气体在线分析仪(5)排放；位于质量流量计(2)与温度传感器(7)之间第一气路管路上的三通、以及位 于低温等离子体反应装置的气体出气口(15)与增压风机(18)之间第二气路管路上的三通 分别连接到四通电磁阀(28)，作为紧急情况下的应急旁路。其中增压风机(18)最大风速10000m3/h(可并联配置2-3台)。
生物滴滤塔(25)高8-12m，塔径2-4m，反应塔壁厚8mm，填料装填量为生物滴滤 塔(25)有效容积的2/3。生物滴滤塔(25)上的进出口及循环营养液进出口管径均为150 mm。加药泵(26)最大流速0.1-0.4m/s(配置2台，一用一备)。计量泵(23)最大流速 0.8-1.6m/s(可配置2-3台)。
作为优选地，所述工艺参数监控辅助***包括PLC(3)、PC(4)和气体在线分析仪(5)，PLC(3)与PC(4)连接；三通电磁阀(1)、增压风机(18)、计量泵(23)、压 降传感器(8)均通过数据线路与PLC(3)相连，其运行受PLC(3)控制与调控；生物滴滤 塔(25)的废气进口数据和尾气出口数据由气体在线分析仪(5)分析并实时发送至PLC (3)；气体在线分析仪(5)检测得到的数据和压降传感器(8)得到的数据传输至PLC (3)，PLC(3)将接收到的数据综合处理后，分别发送指令至高压电源(16)调节放电电 压，发送指令至量流量计(2)调整***总进气流量，发送信号至增压风机(18)调节生物 滴滤塔(25)进气流量，发送信号至给计量泵(23)对生物滴滤塔(25)循环营养液喷淋量 进行调节，即调节放电电压、液气比和传质速率参数，进而提高污染物处理效率，实现*** 自动化运行。
其中，PLC(3)内存至少8M，单个CPU I/O处理能力不低于300个AI/AO点和800个DI/DO，至少存储48h数据；PC(4)CPU主频≥3.2GHz，内存≥2GB，硬盘≥256GB，显 示卡≥1G独显。
本发明还提供一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应***的使用方法，包括 以下步骤：
步骤a、将低温等离子体反应装置的石英管(14)打开，向其中装填催化剂，装填完毕 后将石英管(14)置于绝缘层(12)中，并在低温等离子体反应装置的气体出气口(15)管壁内涂布Mn-Al2O3催化剂涂层(29)；
步骤b、向生物滴滤塔(25)中的填料层(20)布置填料，同时加入配置好的营养液；打开计量泵(23)，生物滴滤塔(25)采用逆流式操作，由液体流量计(24)控制营养液和 吸收剂的喷淋量，营养液和吸收剂从循环营养液喷淋口(19)喷入填料层(20)；将事先驯 化培养好的菌种接种到生物滴滤塔(25)中，采用快速排泥法进行挂膜；
步骤c、含有不同比例硅油的循环营养液通过加药泵(26)补充相应吸收剂到循环营养 液储槽(22)内，循环营养液在循环营养液储槽(22)内的高度不低于1/3×h，不高于2/3 ×h,其中h为循环营养液储槽(22)的高度；
步骤d、反应***运行过程中，循环营养液由生物滴滤塔(25)底部的循环营养液储槽 (22)的储罐循环营养液出口(21)输出；
待处理废气通过增压风机(18)输入到生物滴滤塔(25)内形成气流，气流与循环营养 液在生物滴滤塔(25)内作逆流运动，并在填料层(20)表面形成大表面积水膜，从而提高传质效率和污染物降解效率；
废气经过生物滴滤塔(25)反应处理后由位于生物滴滤塔(25)顶部的尾气出口阀(27)排出；
步骤e、废气经过反应***后，通过检测整个反应***阻力、废气温度、尾气浓度，自 动设置需要调节的进入低温等离子体反应装置的废气范围和液气比并执行调节；
步骤f、质量流量计(2)传输进入低温等离子体反应装置的废气流量并反馈至PLC(3)，防止流量突变对低温等离子体反应装置产生影响，并记录相关数据于PC(4)显 示；计量泵(23)传输进入生物滴滤塔(25)的循环营养液流量并反馈至PLC(3)，记录 相关数据显示于PC(4)；当PLC(3)收集到气体在线分析仪(5)监测尾气中污染物浓度 过高时，则反馈质量流量计(2)改变进气流量或调节计量泵(23)流量，通过气体在线分 析仪(5)监测尾气数据实现液气比再平衡，记录相关数据显示于PC(4)。
作为优选地，步骤e的具体实现方式为：压降传感器(8)接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)中压力数据传至PLC(3)，PLC(3)将同时接收得到的气体在线分析仪(5) 数据综合处理后，PLC(3)发送调节电信号至质量流量计(2)，质量流量计(2)调整进气 流量后将数据反馈至PLC(3)，PLC(3)再将质量流量计(2)数据处理后发送调节电信号 至计量泵(23)调节循环营养液流量，即调节液气比参数。
作为优选地，所述压降传感器(8)当接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)压力数据不大于1000Pa时，控制质量流量计(2)和计量泵(23)使液气比为4:1-5:1；
所述压降传感器(8)当接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)压力数据为1000-1800Pa时，控制质量流量计(2)和计量泵(23)使液气比为2.5:1-3.5:1；
所述压降传感器(8)当接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)压力数据为1800-2500Pa时，控制质量流量计(2)和计量泵(23)使液气比为2:1-3:1，在操作中根据实际 工况略有微调。
作为优选地，气体在线分析仪(5)检测到的尾气污染物浓度数据不大于300mg·m-3时，控制高压电源(16)放电电压不大于3kV；尾气污染物浓度数据不大于800mg·m-3时，控制高压电源(16)放电电压不大于7kV；尾气污染物浓度数据不大于1200mg·m-3时，控制高压电源(16)放电电压不大于11kV，在操作中根据实际工况略有微调。
作为优选地，废气中VOCs浓度不超过1800mg/m3；反应***中压降不超过3000Pa；废气处理最大风量10000m3/h；反应温度条件不大于80℃；出口臭氧O3浓度不大于15 ppm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明反应***主要是由气路控制单元、低温等离子体反应装置、工艺参数监控辅助系 统和生物滴滤反应装置组成的；集气体流量精确控制、低温等离子体高效预处理、气-液-固 三相高效反应于一体，具有控制二次污染(O3)、控制精度高、安全性能优良、自动化程度 高等明显优势。弥补了低温等离子体产物降解不彻底和生物法污染物负荷低等弊端，发挥各 自所长。总体来讲，本发明所提供的一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应*** 利用PLC根据实时数据反馈动态调整自动精确调节放电电压和液气比等参数，可有效提高污 染物处理精度和效率，解决二次污染影响，降低运行成本和***能耗，实现了***的自动 化，废气和污染物处理能力明显提升。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
附图标注为：三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、PLC(3)、PC 4)、气体在线分析 仪(5)、45W单轨道电源(6)、温度传感器(7)、压降传感器(8)、气体泄漏传感器 (9)、气体进气口(10)、密封垫(11)、绝缘层(12)、不锈钢放电电极(13)、石英 管(14)、气体出气口(15)、高压电源(16)、温度传感器(17)、增压风机(18)、循 环营养液喷淋口(19)、填料层(20)、储罐循环营养液出口(21)、循环营养液储罐 (22)、计量泵(23)、液体转子流量计(24)、生物滴滤塔(25)、加药泵(26)、尾气 出口阀(27)、四通电磁阀(28)、Mn-Al2O3催化剂涂层(29)、催化剂装填层(30)。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施案例，对本发明做进一步说明：
结合附图1所示
实施例1：
本发明提供一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应***，包括气路控制单 元、低温等离子体反应装置、工艺参数监控辅助***和生物滴滤反应装置，气路控制单元与 低温等离子体反应装置连接，低温等离子体反应装置与生物滴滤反应装置连接，气路控制单 元、低温等离子体反应装置和生物滴滤反应装置连接分别与工艺参数监控辅助***连接。
所述气路控制单元包括三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、温度传感器(7)、压降 传感器(8)、气体泄漏传感器(9)；其中，三通电磁阀(1)、质量流量计(2)、温度传 感器(7)、压降传感器(8)和气体泄漏传感器(9)依次由前往后安装在(输入型)第一 气路管路上，气体泄漏传感器(9)最靠近反应***气体进气口(10)；
第一气路管路通过气体进气口(10)传输废气进入到低温等离子体反应装置内；
质量流量计(2)用于精确控制进入低温等离子体反应装置的待处理废气流量，其调节 受工艺参数监控辅助***的PLC(3)控制，PLC(3)由45W单轨道电源(6)供电。
所述低温等离子体反应装置包括气体进气口(10)、密封垫(11)、绝缘层(12)、不锈钢放电电极(13)、石英管(14)、气体出气口(15)、高压电源(16)、Mn-Al2O3催化 剂涂层(29)和催化剂装填层(30)；石英管(14)的两侧端分别设置有气体进气口(10) 和气体出气口(15)，石英管(14)靠近气体进气口(10)的一端安装密封垫(11)，石英 管(14)外部包裹绝缘层(12)，石英管(14)内部安装不锈钢放电电极(13)，不锈钢放 电电极(13)与高压电源(16)连接；催化剂装填层(30)置于石英管(14)中心，且催化 剂装填层(30)围绕不锈钢放电电极(13)布置；设置在气体出气口(15)管壁内部的Mn- Al2O3催化剂涂层(29)是用于还原低温等离子体反应装置产生的臭氧(O3)。
具体地，在常温下，Mn-Al2O3催化剂涂层(29)还原低温等离子体反应装置产生的臭氧 (O3)，减少二次污染并控制其对生物滴滤塔(25)中微生物生长的影响。
其中，高压电源(16)通过不锈钢放电电极(13)与石英管(14)中产生10kV-30kV 的高压放电，能够将石英管(14)空气中气体分子电离，产生包括电子、离子和自由基在内 的强氧化基团；这样高压放电能够激发石英管(14)内催化剂装填层(30)中催化剂，从而 实现难降解的VOCs类有机物的初步分解，有利于后续对这类VOCs的彻底降解。
所述生物滴滤反应装置包括增压风机(18)、循环营养液喷淋口(19)、填料层(20)、储罐循环营养液出口(21)、循环营养液储罐(22)、计量泵(23)、液体转子流 量计(24)、生物滴滤塔(25)；低温等离子体反应装置的气体出气口(15)与增压风机 (18)一端连接，增压风机(18)另一端连接生物滴滤塔(25)；生物滴滤塔(25)由上往 下分别包括循环营养液喷淋口(19)、填料层(20)和循环营养液储罐(22)，具体地，生 物滴滤塔(25)的中部放置填料层(20)，底部设置循环营养液储罐(22)，上部设置循环 营养液喷淋口(19)；生物滴滤塔(25)顶部与尾气出口阀(27)连接；循环营养液储罐 (22)与加药泵(26)连接，循环营养液储罐(22)上设置有循环营养液出口(21)；储罐 循环营养液出口(21)与第二输出管路连接，计量泵(23)、液体转子流量计(24)由下往 上依次安装在该第二输出管路上，该第二输出管路的输出端与循环营养液喷淋口(19)连 接；
其中，循环营养液储罐(22)用于存放循环营养液，循环营养液中配制有(一定比例) 硅油及微生物所需的营养物质，用于维持生物膜中微生物生长；填料层(20)压力调节通过 PLC(3)自动控制；尾气出口阀(27)与四通电磁阀(28)相连，再经过气体在线分析仪(5)排放；位于质量流量计(2)与温度传感器(7)之间第一气路管路上的三通、以及位 于低温等离子体反应装置的气体出气口(15)与增压风机(18)之间第二气路管路上的三通 分别连接到四通电磁阀(28)，作为紧急情况下的应急旁路。其中增压风机(18)最大风速10000m3/h(可并联配置2-3台)。
生物滴滤塔(25)高8-12m，塔径2-4m，反应塔壁厚8mm，填料装填量为生物滴滤 塔(25)有效容积的2/3。生物滴滤塔(25)上的进出口及循环营养液进出口管径均为150 mm。加药泵(26)最大流速0.1-0.4m/s(配置2台，一用一备)。计量泵(23)最大流速 0.8-1.6m/s(可配置2-3台)。
所述工艺参数监控辅助***包括PLC(3)、PC(4)和气体在线分析仪(5)，PLC (3)与PC(4)连接；三通电磁阀(1)、增压风机(18)、计量泵(23)、压降传感器 (8)均通过数据线路与PLC(3)相连，其运行受PLC(3)控制与调控；生物滴滤塔(25) 的废气进口数据和尾气出口数据由气体在线分析仪(5)分析并实时发送至PLC(3)；气体 在线分析仪(5)检测得到的数据和压降传感器(8)得到的数据传输至PLC(3)，PLC (3)将接收到的数据综合处理后，分别发送指令至高压电源(16)调节放电电压，发送指 令至量流量计(2)调整***总进气流量，发送信号至增压风机(18)调节生物滴滤塔 (25)进气流量，发送信号至给计量泵(23)对生物滴滤塔(25)循环营养液喷淋量进行调 节，即调节放电电压、液气比和传质速率参数，进而提高污染物处理效率，实现***自动化 运行。
其中，PLC(3)内存至少8M，单个CPU I/O处理能力不低于300个AI/AO点和800个DI/DO，至少存储48h数据；PC(4)CPU主频≥3.2GHz，内存≥2GB，硬盘≥256GB，显 示卡≥1G独显。
实施例2：
本发明还提供一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应***的使用方法，包括 以下步骤：
步骤a、将低温等离子体反应装置的石英管(14)打开，向其中装填催化剂，装填完毕 后将石英管(14)置于绝缘层(12)中，并在低温等离子体反应装置的气体出气口(15)管壁内涂布Mn-Al2O3催化剂涂层(29)；
步骤b、向生物滴滤塔(25)中的填料层(20)布置填料，同时加入配置好的营养液；打开计量泵(23)，生物滴滤塔(25)采用逆流式操作，由液体流量计(24)控制营养液和 吸收剂的喷淋量，营养液和吸收剂从循环营养液喷淋口(19)喷入填料层(20)；将事先驯 化培养好的菌种接种到生物滴滤塔(25)中，采用快速排泥法进行挂膜；
步骤c、含有不同比例硅油的循环营养液通过加药泵(26)补充相应吸收剂到循环营养 液储槽(22)内，循环营养液在循环营养液储槽(22)内的高度不低于1/3×h，不高于2/3 ×h,其中h为循环营养液储槽(22)的高度；
步骤d、反应***运行过程中，循环营养液由生物滴滤塔(25)底部的循环营养液储槽 (22)的储罐循环营养液出口(21)输出；
待处理废气通过增压风机(18)输入到生物滴滤塔(25)内形成气流，气流与循环营养 液在生物滴滤塔(25)内作逆流运动，并在填料层(20)表面形成大表面积水膜，从而提高传质效率和污染物降解效率；
废气经过生物滴滤塔(25)反应处理后由位于生物滴滤塔(25)顶部的尾气出口阀(27)排出；
步骤e、废气经过反应***后，通过检测整个反应***阻力、废气温度、尾气浓度，自 动设置需要调节的进入低温等离子体反应装置的废气范围和液气比并执行调节；
其具体实现方式为：压降传感器(8)接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)中压力数据传至PLC(3)，PLC(3)将同时接收得到的气体在线分析仪(5)数据综合处理后， PLC(3)发送调节电信号至质量流量计(2)，质量流量计(2)调整进气流量后将数据反馈 至PLC(3)，PLC(3)再将质量流量计(2)数据处理后发送调节电信号至计量泵(23)调 节循环营养液流量，即调节液气比参数。
步骤f、质量流量计(2)传输进入低温等离子体反应装置的废气流量并反馈至PLC(3)，防止流量突变对低温等离子体反应装置产生影响，并记录相关数据于PC(4)显 示；计量泵(23)传输进入生物滴滤塔(25)的循环营养液流量并反馈至PLC(3)，记录 相关数据显示于PC(4)；当PLC(3)收集到气体在线分析仪(5)监测尾气中污染物浓度 过高时，则反馈质量流量计(2)改变进气流量或调节计量泵(23)流量，通过气体在线分 析仪(5)监测尾气数据实现液气比再平衡，记录相关数据显示于PC(4)。
所述压降传感器(8)当接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)压力数据不大于1000Pa时，控制质量流量计(2)和计量泵(23)使液气比为4:1-5:1；
所述压降传感器(8)当接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)压力数据为1000-1800Pa时，控制质量流量计(2)和计量泵(23)使液气比为2.5:1-3.5:1；
所述压降传感器(8)当接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)压力数据为1800-2500Pa时，控制质量流量计(2)和计量泵(23)使液气比为2:1-3:1，在操作中根据实际 工况略有微调。
气体在线分析仪(5)检测到的尾气污染物浓度数据不大于300mg·m-3时，控制高压电 源(16)放电电压不大于3kV；尾气污染物浓度数据不大于800mg·m-3时，控制高压电源(16)放电电压不大于7kV；尾气污染物浓度数据不大于1200mg·m-3时，控制高压电源 (16)放电电压不大于11kV，在操作中根据实际工况略有微调。
废气中VOCs浓度不超过1800mg/m3；反应***中压降不超过3000Pa；废气处理最大风量10000m3/h；反应温度条件不大于80℃；出口臭氧O3浓度不大于15ppm。
等离子体反应：
e-+O2→O·+O·
O·+O2→O3
C6H5Cl+O·(O3)→CO2+CXHYCl+CO+CnHm+H2O
C6H5Cl+·OH→CXHYCl+CnHm+CO+CO2+H2O
生物反应：
C6H5Cl+H2O+7O2→6CO2+3H2O+HCl
本发明中一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应***的安装调试如下步骤：
(a)向生物滴滤塔(25)内安装填料颗粒层(20)；
(b)向石英管(14)内催化剂装填层(30)中装填催化剂；
(c)启动PLC(3)及数据线路，检查与之相连的各设备状态并调试信号响应情况；
(d)密封性试验，在较宽操作参数范围内检查***漏气情况；
(e)启动高压电源(16)调试等离子体放电效果；
(f)调试低温等离子体-生物集成反应***内相关参数变化，使其达到最优工作条件。
动态有机废气净化处理：
应用实例1
在常温条件下，含氯苯废气通入低温等离子体反应装置中，停留时间5.5s，氧气浓度 为10％，放电电压为7kV，进口浓度为100mg·m-3时，降解效率可达92％，而进口浓度为1500mg·m-3时，降解效率仅为41％。在进口浓度为700mg·m-3时，经过60天连续运行， 平均去除效率亦可达到80％，反应***内平均阻力890Pa，***出口O3浓度9±2ppm。
应用实例2
在常温条件下，含氯苯废气于低温等离子体-生物反应装置中停留时间40s，氧气浓度 为10％，在氯苯进口浓度为300mg·m-3、600mg·m-3和1000mg·m-3时，经过45天连续运行，低温等离子体-生物反应装置中氯苯的平均出口浓度分别为46mg·m-3、65mg·m-3和82mg·m-3，反应***内平均阻力750Pa，***出口O3浓度5±2ppm。
应用实例3
在常温条件下，含氯苯废气通入低温等离子体-生物反应装置，控制总停留时间35s， 氧气浓度为10％，放电电压为7kV，在氯苯进口浓度为300mg·m-3、600mg·m-3和1000mg·m-3时，经过30天连续运行，降解效率分别为81％、87％和88％，反应***平均总阻力1120Pa，***出口O3浓度11±3ppm。
本发明反应***主要是由气路控制单元、低温等离子体反应装置、工艺参数监控辅助系 统和生物滴滤反应装置组成的；集气体流量精确控制、低温等离子体高效预处理、气-液-固 三相高效反应于一体，具有控制二次污染(O3)、控制精度高、安全性能优良、自动化程度 高等明显优势。弥补了低温等离子体产物降解不彻底和生物法污染物负荷低等弊端，发挥各 自所长。总体来讲，本发明所提供的一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应*** 利用PLC(3)根据实时数据反馈动态调整自动精确调节放电电压和液气比等参数，可有效 提高污染物处理精度和效率，解决二次污染影响，降低运行成本和***能耗，实现了***的 自动化，废气和污染物处理能力明显提升。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在 所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等 同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种低温等离子体-生物集成反应***的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、将低温等离子体反应装置的石英管(14)打开，向其中装填催化剂，装填完毕后将石英管(14)置于绝缘层(12)中，并在低温等离子体反应装置的气体出气口(15)管壁内涂布Mn-Al2O3催化剂涂层(29)；
步骤b、向生物滴滤塔(25)中的填料层(20)布置填料，同时加入配置好的营养液；打开计量泵(23)，生物滴滤塔(25)采用逆流式操作，由液体流量计(24)控制营养液和吸收剂的喷淋量，营养液和吸收剂从循环营养液喷淋口(19)喷入填料层(20)；将事先驯化培养好的菌种接种到生物滴滤塔(25)中，采用快速排泥法进行挂膜；
步骤c、含有不同比例硅油的循环营养液通过加药泵(26)补充相应吸收剂到循环营养液储槽(22)内，循环营养液在循环营养液储槽(22)内的高度不低于1/3×h，不高于2/3×h,其中h为循环营养液储槽(22)的高度；
步骤d、反应***运行过程中，循环营养液由生物滴滤塔(25)底部的循环营养液储槽(22)的储罐循环营养液出口(21)输出；
待处理废气通过增压风机(18)输入到生物滴滤塔(25)内形成气流，气流与循环营养液在生物滴滤塔(25)内作逆流运动，并在填料层(20)表面形成大表面积水膜，从而提高传质效率和污染物降解效率；
废气经过生物滴滤塔(25)反应处理后由位于生物滴滤塔(25)顶部的尾气出口阀(27)排出；
步骤e、废气经过反应***后，通过检测整个反应***阻力、废气温度、尾气浓度，自动设置需要调节的进入低温等离子体反应装置的废气范围和液气比并执行调节；
步骤f、质量流量计(2)传输进入低温等离子体反应装置的废气流量并反馈至PLC(3)，防止流量突变对低温等离子体反应装置产生影响，并记录相关数据于PC(4)显示；计量泵(23)传输进入生物滴滤塔(25)的循环营养液流量并反馈至PLC(3)，记录相关数据显示于PC(4)；当PLC(3)收集到气体在线分析仪(5)监测尾气中污染物浓度过高时，则反馈质量流量计(2)改变进气流量或调节计量泵(23)流量，通过气体在线分析仪(5)监测尾气数据实现液气比再平衡，记录相关数据显示于PC(4)。
2.根据权利要求1中所述的一种低温等离子体-生物集成反应***的使用方法，其特征在于，步骤e的具体实现方式为：压降传感器(8)接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)中压力数据传至PLC(3)，PLC(3)将同时接收得到的气体在线分析仪(5)数据综合处理后，PLC(3)发送调节电信号至质量流量计(2)，质量流量计(2)调整进气流量后将数据反馈至PLC(3)，PLC(3)再将质量流量计(2)数据处理后发送调节电信号至计量泵(23)调节循环营养液流量，即调节液气比参数。
3.根据权利要求2中所述的一种低温等离子体-生物集成反应***的使用方法，其特征在于，所述压降传感器(8)当接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)压力数据不大于1000Pa时，控制质量流量计(2)和计量泵(23)使液气比为4:1-5:1；
所述压降传感器(8)当接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)压力数据为1000-1800Pa时，控制质量流量计(2)和计量泵(23)使液气比为2.5:1-3.5:1；
所述压降传感器(8)当接收的石英管(14)和生物滴滤塔(25)压力数据为1800-2500Pa时，控制质量流量计(2)和计量泵(23)使液气比为2:1-3:1，在操作中根据实际工况略有微调。
4.根据权利要求2中所述的一种低温等离子体-生物集成反应***的使用方法，其特征在于，气体在线分析仪(5)检测到的尾气污染物浓度数据不大于300mg·m-3时，控制高压电源(16)放电电压不大于3kV；尾气污染物浓度数据不大于800mg·m-3时，控制高压电源(16)放电电压不大于7kV；尾气污染物浓度数据不大于1200mg·m-3时，控制高压电源(16)放电电压不大于11kV，在操作中根据实际工况略有微调。
5.根据权利要求1中所述的一种低温等离子体-生物集成反应***的使用方法，其特征在于，废气中VOCs浓度不超过1800mg/m3；反应***中压降不超过3000Pa；废气处理最大风量10000m3/h；反应温度条件不大于80℃；出口臭氧O3浓度不大于15ppm。
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