一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应系统技术方案

技术编号:24923118 阅读:27 留言:0更新日期:2020-07-17 18:55
本发明专利技术公开了一种处理有机废气的低温等离子体‑生物集成反应系统,包括气路控制单元、低温等离子体反应装置、工艺参数监控辅助系统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;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(O

【技术实现步骤摘要】
一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应系统
本专利技术涉及环境污染治理领域,具体为一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应系统。
技术介绍
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(VolatileOrganicCompounds,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专利技术专利。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,亦未实现智能控制系统对所有工艺参数的综合处理,进而实现系统单元间的协同调节。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,这对系统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、降解效率高的反应系统具有重要现实意义,增强我国环保装备制造业的创新能力。
技术实现思路
为克服
技术介绍
中现有处理VOCs降解技术、除臭技术中的不足,本专利技术提供一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应系统及其使用方法,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,从而达到系统过程优化及自动化、提高污染物处理效率的目的。本专利技术提供如下技术方案:一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应系统,包括气路控制单元、低温等离子体反应装置、工艺参数监控辅助系统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系统连接。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)最靠近反应系统气体进气口(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系统的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本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应系统,其特征在于,包括气路控制单元、低温等离子体反应装置、工艺参数监控辅助系统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系统连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应系统,其特征在于,包括气路控制单元、低温等离子体反应装置、工艺参数监控辅助系统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系统连接。


2.根据权利要求1所述的一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应系统,其特征在于,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)最靠近反应系统气体进气口(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系统的PLC(3)控制,PLC(3)由45W单轨道电源(6)供电。


3.根据权利要求21所述的一种处理有机废气的低温等离子体-生物集成反应系统,其特征在于,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;
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。


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【专利技术属性】
技术研发人员:刘楠蔡雅兰苏东宇李营营马闯赵继红
申请(专利权)人:郑州轻工业大学
类型:发明
国别省市:河南;41

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