一种净化废气中VOCs的装置和方法与流程

本发明废气的处理领域，具体涉及一种净化废气中vocs的装置和方法。

背景技术：

vocs是挥发性有机物的总称，该类有机物比较广泛的应用于石油化工、印刷、烤漆、涂装、电子元器件等行业，主要作为溶剂使用，使用之后挥发到空气中。vocs不仅对人有刺激作用，而且大多数对内脏、神经系统有毒害作用，例如苯系化合物会对中枢神经造成损害，进入人体后会危害血液和造血器官；卤系化合物会引起血小板减少等不良状况；烯烃和某些芳香烃化合物挥发到空气中，在光照作用下会与氮氧化物发生化学反应，形成光化学烟雾，造成二次污染。

目前，处理vocs的方法主要有热破坏法、冷凝回收法、吸附法等，热破坏法是直接或辅助燃烧vocs或加催化剂加快反应，最终达到降低污染物浓度的方法，此法适用于低浓度的vocs的处理；冷凝回收法利用不同温度下，有机物的饱和度不同的特点，提高或降低系统压力，把处于气态的污染物通过冷凝回收，其缺点是操作难度大，在常温下不易用冷凝水来完成，处理成本较高；吸附法适用于低浓度的有机废气，该法已经比较成熟，但是设备庞大，工艺流程复杂。

综合来看，现有的vocs的净化工艺，存在着处理效率低、处理成本高的不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种净化废气中vocs的装置，从而解决现有vocs的净化工艺存在的处理效率低、处理成本高的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种净化废气中vocs的方法。

本发明的净化废气中vocs的装置所采用的技术方案是：

一种净化废气中vocs的装置，包括顺序连接的催化氧化装置和生物过滤装置，所述催化氧化装置内设有用于对废气进行催化氧化的铁基催化剂填料床和双氧水喷淋系统，所述双氧水喷淋系统位于所述铁基催化剂填料床的上方，催化氧化装置上还设有位于铁基催化剂填料床下方的废气进口和位于双氧水喷淋系统上方的净化气出口。

本发明的净化废气中vocs的装置，对废气中的vocs依次进行催化氧化、生物过滤处理，喷淋有双氧水溶液的铁基催化剂表面会包覆h2o2液膜，并产生具有强氧化性的·oh和原子o，将废气中的vocs进行氧化分解；未被处理掉的vocs进入生物过滤装置中，被微生物作为能源和营养物质分解，最终实现高vocs废气的达标排放。

所述净化废气中vocs的装置还包括位于所述催化氧化装置上游的除尘装置，除尘装置的出风口与催化氧化装置的废气进口相连通。优选的，所述除尘装置为旋风除尘器。旋风除尘器不同于现有旋风除尘器对粉尘的分离，其主要作用是对废气中带静电物质、溶胶、大分子物质进行处理，通过碰撞、结合等作用进行转化，再进一步通过沉降作用分离。对废气中上述物质进行预处理，可以为后续的催化氧化步骤做好准备，降低上述物质对催化氧化反应的影响，提高后续工艺处理效率。

在所述催化氧化装置内，位于废气进口和铁基催化剂填料层之间设有用于对废气进行加湿的气体加湿系统。对废气进行加湿处理，可去除水溶性成分及水可吸附颗粒，加湿的废气也可以为后续催化氧化反应作好准备，提高催化氧化效率。

所述铁基催化剂为生铁、铁氧化物或铁盐。以生铁为催化剂，不仅可以实现废弃铁的重复利用，而且可以利用铁碳微电解反应进一步优化对废气的处理效果。

所述铁基催化剂为球形颗粒或片状结构。球形颗粒的直径为3-5mm。采用该优选方案的铁基催化剂，具有处理效率高、气体阻力小、运行成本低的特点。

所述催化反应器上还设有用于排出废液的排液口和用于更换铁基催化剂的人孔。废液的主要成分为硝酸、硫酸等，可进一步添加石灰粉中和，来实现废物利用，避免二次污染。

本发明净化废气中vocs的方法所采用的技术方案是：

一种净化废气中vocs的方法，包括以下步骤：将废气与喷淋有双氧水溶液的铁基催化剂进行催化氧化反应，再进行生物过滤处理即可。

在进行催化氧化反应前，将所述废气进行加湿处理。将废气经过加湿预处理，可去除水溶性成分及水可吸附颗粒，减少后续污染物负荷并为后续催化氧化反应作好准备，提高催化氧化效率。优选的，加湿处理前，将废气进行除尘处理。进一步优选的，所述除尘处理为通过旋风除尘设备进行处理。废气经旋风除尘设备进行预处理后，可除去废气中的带静电物质、溶胶、大分子物质，提高后续处理步骤的处理效率。

所述铁基催化剂为生铁、铁氧化物或铁盐。以生铁为催化剂，不仅可以实现废弃铁的重复利用，而且可以利用铁碳微电解反应进一步优化对废气的处理效果。

所述双氧水溶液中h2o2的质量浓度至少为8％。调节双氧水溶液的ph值≤5。可通过添加高浓度的h2o2和酸，来调节双氧水溶液满足上述条件。

本发明的净化废气中vocs的方法，工艺绿色环保、运行成本低，对油漆厂、喷涂厂、印刷厂、喷漆房、涂料厂、化工厂、炼油厂等企业的高vocs废气具有良好的净化效果。

附图说明

图1为本发明的净化废气中vocs的装置的结构示意图；

图2为图1中催化氧化塔的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的净化废气中vocs的装置的具体实施例，如图1至图2所示，包括顺序连接的旋风除尘器10、催化氧化塔20和生物过滤器30。

旋风除尘器包括筒体101，设于筒体上的进风口102、设于筒体内的出风口103和灰斗104。旋风除尘器除具有分离大颗粒成分的作用外，还可以使废气中带静电物质、溶胶、大分子等物质通过碰撞、结合等作用进行转化，再进一步通过沉降作用分离。通过旋风除尘器的处理，可以有效避免废气中带静电物质、溶胶、大分子等物质对后续催化氧化、生物过滤装置的不良影响，提高催化氧化、生物过滤步骤的处理效率。

催化氧化塔20内设有用于对废气进行催化氧化的铁基催化剂填料床3和双氧水喷淋系统5，双氧水喷淋系统5位于铁基催化剂填料床的上方，催化氧化塔20具有位于铁基催化剂填料床下方的废气进口1和位于双氧水喷淋系统上方的净化气出口8。双氧水喷淋系统5包括连接有多个喷淋头50的喷淋管路53，喷淋管路53通过位于催化氧化装置外部的连接管道51与双氧水储罐52相连接，双氧水储罐52内盛装有双氧水溶液，连接管道51上还连接有喷淋泵。

铁基催化剂填料床可以为废弃的生铁、铁氧化物或铁盐。铁氧化物可选择氧化铁、四氧化三铁等，铁盐可选择硫酸亚铁等。铁基催化剂可以为直径3-5mm的球形颗粒或片状结构等。使用生铁作为铁基催化剂，不仅实现了废弃铁的处置，而且可以利用铁碳微电解反应、气/液/固非均相芬顿反应的协同作用，提高对废气的催化氧化处理效果。

催化氧化塔20内位于废气进口1和铁基催化剂填料床3之间还设有用于对废气进行加湿的气体加湿系统2。气体加湿系统2包括具有均匀密集布置的连通穿孔结构的基板和设于基板下表面上的多个喷雾头，所述基板为圆形板，圆形板的外周与催化氧化装置的内壁面固定连接。

所述催化氧化塔20上还设有位于废气进口下部的排液口7、用于更换铁基催化剂的人孔4和观察孔9。

生物过滤器具有生物填料床301；生物填料床所用生物填料包括负载填料和附着在负载填料上的微生物，负载填料、微生物均可采用现有技术；催化氧化塔和生物过滤器的连接管道具有伸入生物过滤器内的伸入段302，所述伸入段上沿伸入段的长度方向间隔开设有多个出气口组，各出气口组均包括呈环形均布的多个出气口303；生物过滤器的顶端间隔设有多个尾气出口304，各尾气出口304通过连接管道与尾气管道305相连接。

本实施例的净化废气中vocs的装置的工作时，高浓度vocs的废气经旋风除尘器处理后，去除了带静电、溶胶、大分子物质，实现了对废气的预处理，然后进入催化氧化塔，催化氧化系统产生的强氧化性的·oh和原子o将废气中大部分的vocs氧化分解，氧化分解后的气体再经生物过滤塔处理后达标排放。上述工艺步骤将高浓度vocs的废气处理分三步进行，各步骤针对性强，可以有效为后续步骤做好准备，从而改善高浓度vocs的处理效果，提高处理效率。

本发明的净化废气中vocs的方法的实施例，以蛋白烘干类企业产生的废气为例进行说明，废气中污染物的主要为氨气、酮类、醛类、醇类，由于所含vocs的种类多、浓度大，处理难度较大，采用上述净化废气中vocs的装置进行处理时，具体采用以下步骤：将废气经旋风除尘器处理后，然后进入催化氧化塔，先经加湿处理，再与喷淋有双氧水溶液的铁基催化剂进行催化氧化反应，反应后的气体经生物过滤处理后达标排放。

利用本实施例的方法对蛋白烘干类企业产生的废气进行处理，对生物过滤器的排出气体进行检测(废气流量为8000m³/h)，处理前vocs浓度630.65mg/m³，处理后vocs浓度51.36mg/m³，处理效率达到91.85％，处理后的尾气满足国家排放标准。

以上实施例中，铁基催化剂为球形颗粒生铁，粒径为3-5mm。在其他情形下，片状结构生铁，球形颗粒硫酸亚铁等铁盐，球形颗粒的氧化铁等铁氧化物也可满足要求。

上述净化废气中vocs的工艺中，催化氧化步骤中所用原料，如铁基催化剂、双氧水等，均为低成本原料，且具有无毒无害，绿色环保的优点；生物过滤步骤中的负载填料和微生物均可使用市售常规商品，综合来看，该工艺的运行成本较低。在工艺运行环保性方面，vocs经过净化后达到排放。针对含有氮氧化物、硫氧化物的废气，催化氧化塔中经催化氧化可产生的hno3、h2so4溶液，可进一步向hno3、h2so4溶液中添加石灰粉进行中和，中和过程中产生的caso4沉淀通过排底泥方式进行回收，产生的ca(no3)2可通过降温结晶方式进行回收，并作为肥料用于农业生产。整个工艺过程无二次污染产生，属于一种高效、绿色的处理高浓度vocs的工艺。