基于气-气氧化反应的废气处理方法与流程

本发明涉及废气处理领域、气-气化学反应方法，具体地，涉及氧化反应除臭方法。

背景技术

在垃圾压缩站、转运站、垃圾暂存、垃圾堆存场合，以及大型垃圾分选线上，都存在臭气、雾与粉尘混合排放的问题。化工领域粉尘与废气、雾与废气混合排放的问题也很多。

废气治理须经过有组织集中换气，汇集的废气不仅流量大，通常还要以不低于10m/s的速度高速流动。

臭源不同，恶臭化合物组成不同，类型多样，单独处理某一类别恶臭化合物的技术，达不到除臭的理想效果。

长期以来，恶臭废气处理中没有得到充分有效解决的问题有如下几个：

1)废气中的尘、雾杂质吸收消耗反应剂，有的损害功能光束，有的影响紫外光的穿透深度，甚至污渍关键元器件，比如光管。

2)在大流量(通常上万m³/h)条件下，对应臭气处理装置的形体尺度比较大，虽易于将反应气体分散成为微小气泡，却难于广泛、均匀地将气泡分布至废气全流动区域。在高速条件下，反应剂与废气中的目标化合物接触非常不充分。这就使得气-气传质效率非常低。

3)尽管反应效率低，而残余反应剂却会排出成为次生污染。

4)废气中污染物浓度发生变化是常态，一旦输入反应剂的剂量不足或过量，处理后废气中控制目标化合物的含量将出现区间性超限。

5)处理系统的阻力居高不下，导致换气端风量折减严重。

气体反应剂与高速流动的目标化合物的充分混合十分困难，导致工程上气-气反应效率太低。也有采取加大反应剂投加量的办法，结果就是实际消耗的反应剂摩尔当量远远高出理论计算出的反应摩尔当量。一旦工程制造反应剂的成本太高，相应的气-气反应就失去了工程应用的价值，比如各种烟气的臭氧脱硝。

现有的填料塔(比如中国专利cn108479337a“基于气液吸收氧化的废气处理方法”)、吸收塔均是以降低废气流速、增加阻力为代价换取废气停留时间的延长，比较普遍的是停留2秒以上，才达到预期传质效率的。所述中国专利cn108479337a“基于气液吸收氧化的废气处理方法”其紫外线光解技术仅仅是内源性生产除臭因子-臭氧，在高速流动状态下的总当量臭氧生产量因为臭气中氧气含量有限而是有限的，一旦遇到高浓度臭气，恶臭化合物相比臭氧产生当量过剩，除臭效率就骤然降低。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的杂质干涉、气-气传质反应效率低、以及残余反应剂排出、反应剂量与废气中的目标污染物浓度动态不匹配、系统阻力高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于气-气氧化反应的废气处理方法，其特征在于，废气处理方法包括如下步骤：

将废气接入废气预处理装置；

对所述废气中的雾珠、粉尘进行机械离心分离；

由独立的氧化剂制备装置向废气预处理装置定量供应气体氧化剂；

经由预处理装置内分散分布的微细孔装置输入气体氧化剂；

在所述废气预处理装置内通过机械搅拌废气产生环向高速旋流进一步离散气体氧化剂，在一定停留时间内进行氧化剂与目标化合物的初级氧化反应；

改变流态输出预处理后的废气；

将废气接入次级处理装置内，通过机械搅拌，进一步混合废气中的目标化合物与残余氧化剂，在一定停留时间内进行补充氧化反应；

将处理后的气体导出所述次级处理装置；

在线检测氧化反应处理后气体中残余氧化剂的含量；

将所述残余氧化剂含量信号传输至控制面板，通过程序控制向所述气体氧化剂输入装置的控制系统传输指令，按照一定的时间区间、一定的步长，调整(增加或减少)气体氧化剂的生产量或输入量，来保证废气处理效果的动态稳定性。

优选地，所述气体氧化剂为臭氧，由独立的臭氧发生器向所述废气预处理装置定量供应臭氧，经过初步氧化反应，生成无害气体或低害气体；残余臭氧在所述废气次级处理装置内继续进行混合氧化反应；用臭氧检测仪在线检测处理后废气中臭氧的浓度，信号传输至控制面板，通过程序控制，向臭氧发生器输入臭氧生产量增加与减少的指令，来保证废气处理效果的稳定性。

优选地，上述技术方案中，在所述次级处理装置内，所述机械搅拌为针状转子离心旋转方式，在补充氧化目标化合物后，以蜗旋方式输出处理过的废气。

附图说明

图1是根据本发明的实施例基于气-气氧化反应的废气处理方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1是根据本发明的实施例基于气-气氧化反应的废气处理方法的流程图。本发明气-气氧化反应的废气处理方法包括如下步骤：

步骤101：将废气接入废气预处理装置；

步骤102：对所述废气中的雾珠、粉尘进行机械离心分离；

步骤201：经由独立的氧化剂制备装置向废气预处理装置定量供应气体氧化剂；

步骤103：经由预处理装置内废气流场中分散分布的微细孔装置输入气体氧化剂；

步骤104：在所述废气预处理装置内通过机械搅拌废气流场环向旋转，进一步离散气体氧化剂，在一定停留时间内进行氧化剂与目标化合物的初级氧化反应；

步骤105：改变流态输出废气；

步骤106：将废气接入次级处理装置内，通过机械搅拌，进一步混合废气中的目标化合物与残余氧化剂，在一定停留时间内进行补充氧化反应；

步骤107：将处理后的气体导出所述废气处理装置；

步骤301：在线检测氧化反应处理后废气中残余氧化剂的含量；

步骤401：将所述残余氧化剂含量信号传输至控制面板，通过程序控制，再向所述气体氧化剂输入装置的子控制系统传输指令，按照一定的时间区间、一定的步长，调整(增加或减少)气体反应剂的生产量或输入量，反复多次，来动态保证废气处理效果的稳定性。

上述离心分离粉尘、雾珠的原理是：废气以轴流方式流动，机械转子环向旋转，转子碰撞颗粒物，部分颗粒物在转子表面集结，部分颗粒物随被动气流加速旋转，气流形成规则旋流，所产生离心作用再将颗粒物脱离、运动至周边。

上述预反应的原理是：首先通过微孔结构将反应剂导入，借助机械转子带动起来的旋流将反应剂离散分布开来，呈羽状散布，进而与废气中的目标化合物接触，发生氧化反应。羽状散布的反应剂不能一次性地就能做到全流场均匀分布，甚至仍然有死角，或者局部浓度富裕。所以，有些区域反应剂剩余未参与氧化反应，有些废气的目标化合物没有接触到氧化剂。

上述改变流态输出废气的目的是再次将废气进行混合。

上述次级处理的原理是：机械转子再次搅拌废气，深度混合废气，使得过剩的氧化剂获得与未反应目标化合物的接触机会，补充进行氧化反应。

处理效果的动态调节原理是：废气中目标化合物浓度、废气的流量是可变的，氧化剂输入量是不是恰到好处地符合目标化合物的浓度、总量，不是确定的，也不是恒定不变的。多余的氧化剂输出，又会形成新的污染物，需要满足污染物排放标准。通过处理后尾气的在线检测，能够得到残留氧化剂的含量，经过数字信号传输，转化为程序计算的输入变量，就能判断氧化剂输入量是亏欠、还是过盈。在一定时间区间内，可以以一个小步长增量指令，调节氧化剂的输入，再反馈效果。多次反复，就能逼近最佳的氧化剂输入量。

在所述次级处理装置内，所述机械搅拌为针状转子离心旋转方式，在补充氧化目标化合物后，以蜗旋方式输出处理过的废气。这种情况下就能实现系统阻力显著降低乃至贡献出负阻力。

实施例一：

将臭气接入臭气预处理装置。对所述臭气中的雾珠、粉尘进行机械离心分离；由独立的臭氧发生器向臭气预处理装置定量供应臭氧。经由预处理装置内分散分布的微细孔装置输入臭氧。在所述臭气预处理装置内通过机械搅拌臭气产生环向高速旋转，进一步离散臭氧，在一定停留时间内进行臭氧与恶臭化合物的初级氧化反应。改变流态输出预处理后的臭气。将臭气接入次级处理装置内，通过机械搅拌，进一步混合臭气中的恶臭化合物与臭氧，在一定停留时间内进行补充氧化反应。将处理后的臭气导出所述次级处理装置。

用臭氧计在线检测臭氧氧化反应处理后臭气中残余臭氧的含量。将所述残余臭氧含量信号传输至控制面板，通过程序控制向所述臭氧发生器的控制系统传输指令，调整(增加或减少)臭氧的生产量，来保证臭气处理效果的动态稳定性。

上述实施例的基本原理如下：

一切臭气都是因为分子活性强才对人嗅觉有所刺激。分子活性恰恰是适宜被氧化的基础。臭氧的氧化对象可以覆盖所有恶臭化合物：

臭氧对h2s、苯系、卤代烃(二氯甲烷)、胺类(nh3-)、醇类(甲硫醇)恶臭化合物，均有突出、快速的氧化效果。臭氧的氧化速度是氧气的上千倍。氧化所需绝对时间只有百分之几秒。

臭氧对很多病菌、霉菌、病毒、真菌、原虫、卵囊都具有明显的灭活效果。臭氧的灭菌速度，迅速无比，是氯的300～600倍，紫外线的3000倍。

臭氧还可以通过氧化反应除去有毒气体如co、no、so2、芥子气、甲醛等。

总之，臭氧作为强氧化剂，对h2s、nh3、苯系、烃系、胺系、醇类等恶臭化合物均具有快速氧化反应的能力，生成无害气体或低害气体。臭氧对恶臭分子具有最大的氧化适用面，本身能够自衰减，是除臭剂中最经济、实用的氧化剂。

由于臭氧发生器独立于臭气外，产能易于调整，可以配置大冗余量臭氧发生器，通过反馈控制臭氧产量，故对臭气恶臭化合物浓度、气量的波动就能有很好的适应性。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型，包括将气体氧化剂变为液体反应剂。

有益效果

现有的植物萃取液喷淋、化学洗涤、吸附、生物滤池、等离子除臭、紫外光光解等除臭技术的除臭效果和运行成本均不够理想。相比这些技术而言，本发明基于气-气氧化反应的废气处理方法有如下效果：

1)通过轴流废气旋流化来实现臭气与臭氧的传质，而不是利用填料来实现传质，本发明的阻力小得多；

2)采用机械转子离心分离雾珠与粉尘后，臭氧的非目标氧化损耗大幅度降低；

3)两级机械转子搅拌混合，大幅度提高了恶臭化合物与臭氧之间的传质效率，使得氧化反应更加透彻；

4)臭氧输入采用独立装置，可以根据需要输入充裕的臭氧量，保障稳定的除臭效率，故消除了随臭源浓度变化而除臭效率显著波动的现象；

5)除臭效率与残余臭氧排放通过伺服系统得到有效、动态、稳定、精准地控制；

6)臭氧氧化恶臭化合物的产物为气态，无害或弱害，故可将次生污染降低到接近于零；

7)在臭气环境中不会有裸露的易损关键元件，系统维护成本低；

8)能够适用非常广泛的恶臭化合物；

9)运行成本显著降低。

本发明总体综合效果显著超越了现有除臭技术。