一种催化氧化除臭工艺及其装置的制作方法

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种催化氧化除臭工艺及其装置。

背景技术：

市政工程中污水处理厂、排水泵站及区域性垃圾集送站等设施所产生的臭气，对周围的居住环境都会产生一定影响。这类臭气的主要的恶臭成分为h2s以及氨气等这类具有一定还原性的气体。这类的气体采用物理吸附的方式，

随着国家加大保护环境力度，近年来各种除臭技术得以迅速发展，如酸碱液吸收、生物氧化、物理吸附及化学氧化等技术在除臭工艺中都有应用。对于酸碱液或物理吸附，吸附试剂的载量小、吸附成本高，而一般的氧化还原反应需要较高的化学电位，耗能低效。对于生物氧化，菌种的培养成本高、活性不稳定。化学氧化具有氧化速度快、设备小、占地小和效率高的特点，但投资偏高，且化学氧化的化学电位高，能耗一定程度上较大，运营成本较大一直影响其广泛应用。但化学氧化技术不失为化学吸附、生物氧化后的强化技术，对难降解有机产臭物质的去除具有不可替代作用，高效、低运营成本的化学氧化技术是会有前途的。

臭氧(o)是一种强氧化剂，其氧化电极电位是2.07v，氧化能力高于(cl)近一倍。臭氧在氧化剂量较高情况下，氧化速度快、效率高。但若对投量控制不好，在排放尾气中会残余一定量臭氧溢出，这样对周围环境是另一种伤害。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一是为了提供一种氧化电位相对较低、能耗小的催化氧化除臭工艺。

本发明的目的之二是为了提供一种能耗小、处理效率高的催化氧化除臭装置。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种催化氧化除臭工艺，包括以下步骤：

1)臭氧通过射流混合器与高压水进行混合；所述高压水的压力为2.5-4kg/cm²；

2)以赤铁矿渣为催化剂，将步骤1)得到的射流混合气液，在ph为3-5、温度为15-25℃条件下对臭气进行处理；

3)对步骤2)处理后的臭气进行气液分离。

进一步地，步骤1)中，调节臭氧发生器的流量以使每m³含15-20ppbh2s的臭气对应0.08-0.1mg臭氧。

进一步地，步骤2)中，所述射流混合气液自上至下喷淋，臭气自底部通入。

进一步地，步骤2)中，所述赤铁矿渣为经过1000-1500℃烧结的天然赤铁矿渣。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种催化氧化除臭装置，包括高压喷射头、臭氧发生器、射流混合器、氧化反应塔和气液分离器，所述高压喷射头的喷射压力为2.5-4kg/cm²；所述氧化反应塔内填充有赤铁矿渣，所述氧化反应塔的顶部设有与所述射流混合器相连通的喷淋头、酸液喷头、底部设有臭气进口；所述氧化反应塔的顶部设有排放口，所述排放口通过三通阀分别与臭气进口、气液分离器进口相连通。

进一步地，所述气液分离器为旋风分离器，所述排放口通过泵体切向进入所述旋风分离器，所述旋风分离器设有等轴的套筒。

进一步地，所述气液分离器为折板式气液分离器。

进一步地，所述排放口通过升液管接入所述赤铁矿渣的上液面。

进一步地，还包括控制系统、臭氧浓度检测器、ph检测器和臭气检测器，所述臭氧浓度检测器用于检测反应体系中臭氧的浓度信号并反馈至所述控制系统，所述控制系统根据所述臭氧的浓度信号指令调节臭氧发生器的流量；所述ph检测器用于检测氧化反应塔中的ph值信号并反馈至所述控制系统，所述控制系统根据所述ph值信号指令调节所述酸液喷头的开启或关闭；所述臭气检测器用于检测h2s和/或nh3的浓度信号并反馈至所述控制系统，控制系统根据所述h2s和/或nh3的浓度信号指令所述排放口的排放与否。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供的催化氧化除臭工艺，以臭氧与高压射流水进行混合，使气态的臭氧分子和液态的水之间充分混合活化、碰撞，反应接触面积充分地得以扩大，并在适宜的ph值环境下通过含有fe2o3的赤铁矿的催化作用，产生大量的羟基自由基，从而高效地催化h2s和氨气等还原性气体氧化，以生成无毒无臭的无害气体。该催化氧化过程中，能耗较少，处理效率高。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1的氧化反应塔的纵截面结构示意图；

图3为实施例1的气液分离器的纵截面结构示意图。

其中，各附图标记：1、高压喷射头；2、臭氧发生器；3、射流混合器；4、氧化反应塔；41、喷淋头；42、填料；43、臭气进口；44、排放口；45、三通阀；46、酸液喷头；47、升液管；48、臭气通管；481、通孔；5、气液分离器；51、套筒；52、排气口；6、集液罐；7、集气罐。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

本发明提供一种催化氧化除臭工艺，包括以下步骤：

1)臭氧通过射流混合器与高压水进行混合；所述高压水的压力为2.5-4kg/cm²；

2)以赤铁矿渣为催化剂，将步骤1)得到的射流混合气液，在ph为3-5、温度为15-25℃条件下对臭气进行处理；

3)对步骤2)处理后的臭气进行气液分离。

本发明提供的工艺，通过采用高压水与臭氧通过射流混合器进行混合，从物理角度上讲，充分雾化臭氧；从化学反应能上讲，通过高能碰撞，充分活化臭氧；经过充分活化和雾化的臭氧，在赤铁矿的催化作用下，产生高能的羟基自由基，氧化电极电位达到2.8v，比臭氧(o)高出三分之一左右，且一个摩尔的臭氧会产生两个摩尔的·oh；反应原理如下所示：

o3+h2o→o2+h2o2

fe²⁺+h2o2→fe³⁺+·oh+oh^-

fe³⁺+h2o2→fe²⁺+ho2·+h⁺

ho2·+h2o2→o2+h2o+·oh

本发明使用的臭氧含量相对于传统的臭氧处理水的浓度大大降低，同时可有效地氧化臭气中的h2s和nh3，从而较彻底地除臭。更无害化，在空气中会迅速分解反应生成o2及ho，均为无害物质。

本发明提供的工艺，应控制臭氧发生器的发生速度或臭氧流量，步骤1)中，臭氧的流量与臭气的流量之比为1：(2-5)；低于此浓度，除臭耗时长，而高于此浓度，对除臭装置本身的损耗大。

本发明提供的工艺，应控制步骤2)中，所述赤铁矿渣的粒径为5-30mm。因氧化除臭过程中，涉及气、固、液三相之间的相互反应，通过使用该粒径范围的赤铁矿，可保证较好的孔隙率，使除臭反应速率更佳。

本发明提供的工艺，步骤2)中，所述射流混合气液自上至下喷淋，臭气自底部通入。下喷淋的臭氧水与逆流向上的废气在赤铁矿渣表面相向运动，以使两者接触的时间更长，反应更充分。

本发明提供的工艺，为了提高赤铁矿渣的催化活性，步骤2)中，所述赤铁矿渣为经过1000-1500℃烧结的天然赤铁矿渣。

实施例1：

一种催化氧化除臭工艺，包括以下步骤：

1)通过臭氧发生器制作臭氧，将臭氧通过射流混合器与高压水进行混合；所述高压水的压力为3kg/cm²；

2)以赤铁矿渣为催化剂，将步骤1)得到的射流混合气液，在ph为3-4、温度为30℃条件下对臭气进行处理；

3)对步骤2)处理后的臭气进行气液分离。

实施该方法的催化氧化除臭装置，包括高压喷射头1、臭氧发生器2、射流混合器3、氧化反应塔4和气液分离器5；所述氧化反应塔内设有填料42，填料为赤铁矿渣，填料的粒径为20-30mm，所述氧化反应塔的高度为3m，填料的高度为1.8m；所述氧化反应塔的顶部设有与所述射流混合器相连通的喷淋头41、酸液喷头46、底部设有臭气进口43；所述氧化反应塔内设有与臭气进口相连通的臭气通管48，臭气通管开凿有向下的通孔481；所述氧化反应塔的顶部设有排放口44，所述排放口通过三通阀45分别与臭气进口、气液分离器进口相连通；所述氧化反应塔设有连通排放口与填料上液面的升液管47，经处理的臭气经过升液管上升至排放口，并经检测，返回氧化反应塔或进入气液分离器；

气液分离器采用旋风式气液分离器，旋风式气液分离器设有等轴的套筒51，套筒壁上开设有网孔，处理后的臭气水切向进入、在旋风的作用下液体汇集至分离器下方的集液罐6，气体沿套筒上升，从排气口52排出至集气罐7。

实施例1的方法对以下几批样的臭气水样进行处理，臭气样的nh3起始含量和h2s起始含量、处理时间、nh3最终含量和h2s最终含量如下表所示，

由上表可见，采用实施例1的方法和装置，可以在较短的时间，将臭气中的主要臭味物质如nh3和h2s清除干净。

实施例1中的气液分离器还可采用折板式气液分离器。

实施例2：

在实施例1的基础上，实施例2还增加自动控制体系，包括控制系统、臭氧浓度检测器、ph检测器和臭气检测器，所述臭氧浓度检测器用于检测反应体系中臭氧的浓度信号并反馈至所述控制系统，所述控制系统根据所述臭氧的浓度信号指令调节臭氧发生器的流量；所述ph检测器用于检测氧化反应塔中的ph值信号并反馈至所述控制系统，所述控制系统根据所述ph值信号指令调节所述酸液喷头的开启或关闭；所述臭气检测器用于检测h2s和/或nh3的浓度信号并反馈至所述控制系统，控制系统根据所述h2s和/或nh3的浓度信号指令所述排放口的排放与否。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。