高温高湿生物发酵异味尾气处理装置的制作方法

本实用新型涉及一种高温高湿生物发酵异味尾气处理装置，属于废气治理领域。

背景技术：

生物发酵产业将发酵技术和现代生物技术结合，以含淀粉等其他农副产品为主要原料，采用生物细胞或酶的生物催化功能，进行大规模的物质加工与转化，用来生产高附加值产品。中国生物发酵产业的主要产品仍以味精、赖氨酸、药品等产品为主，且产量较大。而发酵工艺涉及环节多，发酵气体成分复杂，消毒、发酵、喷浆造粒、菌渣处理等过程排气均带有异味，因而受到社会的广泛关注，因此采取有效废气净化和异味治理技术，减少发酵气体周边环境的影响，是当前生物发酵企业密切关注的问题。

目前市场上常见的生物发酵异味尾气处理主要采用喷淋洗涤、光催化氧化、低温等离子等技术，喷淋洗涤法净化效率较低，光催化氧化、低温等离子等光电技术存在高温高湿工况下无法稳定运行等问题，导致很多生物发酵企业在尝试了各种处理技术后仍无法有效解决异味污染问题。

技术实现要素：

根据以上现有技术中的不足，本实用新型要解决的问题是：提供一种结构简单紧凑，设计合理，净化效率高，运行稳定，维护工作量小，无二次污染物质产生的高温高湿生物发酵异味尾气处理装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的高温高湿生物发酵异味尾气处理装置，包括通过管路连接的一级碱洗降温塔和湿法耦合催化氧化塔；

所述的一级碱洗降温塔包括第一塔体，第一塔体内侧从下到上依次设置有降温装置、第一填料层、雾化喷淋系统和除雾器，雾化喷淋系统通过管路和碱洗循环泵与第一塔体下部相连通，第一塔体的下部设置废气进口和碱液进口，碱液进口通过管路和进液泵连接碱液自控添加系统，碱液自控添加系统还连接设置在第一塔体内的PH检测装置；

所述的湿法耦合催化氧化塔包括第二塔体，第二塔体内侧从下到上依次设置有第二填料层和液相雾化系统，液相雾化系统通过管路和氧化循环泵与第二塔体下部相连通，第二塔体底部通过管路和加药泵Ⅰ连接均相催化剂添加系统，液相雾化系统还通过管路和加药泵Ⅱ连接氧化剂添加系统，净化气排出口设置在第二塔体的顶部，第二塔体下部的进气口通过管路连接一级碱洗降温塔顶部的出气口。

高温高湿生物发酵异味尾气处理装置结构紧凑，设计合理，通过一级碱洗降温塔能够对可溶性组分和酸性组分进行预处理，并对高温高湿气体进行降温和除湿。其中，一级碱洗降温塔的空塔气速不大于1.5m/s，尾气停留时间不小于5s。并根据PH检测装置的检测实时检测塔内PH值，控制碱液的自动添加，将塔内PH值维持在不小于13，以获得较好的吸收反应效果。同时雾化喷淋系统自上而下与气相逆流接触，保证液气比不小于2：1，还能够通过降温装置对塔内尾气进行降温处理。通过湿法耦合催化氧化塔以双氧水为羟基自由基供体，采用均相和多相耦合催化剂体系，常温条件下高效激发活化双氧水产生羟基自由基，利用羟基自由基的强氧化性降解废气中的污染物质，且双氧水为液相介质按比例在线添加，由氧化剂添加系统加入，直接添加至反应区，不与其他物质混合添加，避免羟基自由基提前产生，减少羟基自由基在未接触到废气前的灭失，该实用新型净化效率高，运行稳定，维护工作量小，无二次污染物质。其中，湿法耦合催化氧化塔的空塔气速不大于0.8m/s，停留时间不小于15s，同时液相雾化系统自上而下与气相逆流接触，保证液气比不小于4：1，并根据PH检测装置的检测实时检测塔内PH值，控制碱液或酸液的自动添加，将塔内PH值维持在3-5，常温下降解尾气中的污染物质即可。

进一步的优选，降温装置采用降温盘管，降温盘管的冷却介质出口和冷却介质进口分别伸出到第一塔体外侧。降温盘管内通循环水或冷冻水等冷却介质，将循环喷淋液降温，进而使废气降温冷凝。

进一步的优选，第二填料层由多相催化剂填料和复合填料组成。多相催化剂填料为多孔无机载体负载金属态催化剂，多孔无机载体负载金属态催化剂为活性炭负载金属镍或其氧化物或竹炭负载二氧化钛或分子筛负载金属钯中的一种或几种；复合填料是陶瓷填料与炭质填料中的一种或两种的组合，能够提供较大的气液接触界面，需耐腐蚀、耐氧化。

进一步的优选，雾化喷淋系统和液相雾化系统均包括喷淋管和雾化喷头，雾化喷头设置在喷淋管上，且雾化喷淋系统和液相雾化系统的分散雾化粒径达1-5μm微米级。

进一步的优选，第二塔体下部设置羟基自由基进口，羟基自由基进口还通过管路连接羟基自由基发生器，配合羟基自由基进口在其上方的第二塔体内设置气体再分布器，气体再分布器设置在第二填料层下方。利用介质放电在羟基自由基发生器内产生羟基自由基后输入到催化氧化反应塔内，增加参与反应的羟基自由基数量；为避免羟基自由基抱团聚合现象，外接羟基自由基发生器区域设置气体分布器，对进气进行再次分散。

本实用新型所具有的有益效果是：

1、本实用新型所述的高温高湿生物发酵异味尾气处理装置净化效率高，臭气浓度净化效率＞90％，且无臭氧等二次污染物质产生。

2、本实用新型所述的高温高湿生物发酵异味尾气处理装置运行稳定，不受高温高湿工况影响，维护工作量小，适用于味精、赖氨酸、药品等产品生产全过程中的消毒、发酵、喷浆造粒、菌渣处理等工段排放的高温高湿恶臭异味废气的治理。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中，1、一级碱洗降温塔；2、湿法耦合催化氧化塔；3、第一塔体；4、除雾器；5、雾化喷淋系统；6、第一填料层；7、废气进口；8、碱液进口；9、进液泵；10、碱液自控添加系统；11、冷却介质出口；12、冷却介质进口；13、PH检测装置；14、降温装置；15、碱洗循环泵；16、进气口；17、羟基自由基进口；18、羟基自由基发生器；19、气体再分布器；20、第二填料层；21、液相雾化系统；22、净化气排出口；23、第二塔体；24、加药泵Ⅱ；25、均相催化剂添加系统；26、加药泵Ⅰ；27、氧化剂添加系统；28、氧化循环泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：

如图1所示，本实用新型所述的高温高湿生物发酵异味尾气处理装置，包括通过管路连接的一级碱洗降温塔1和湿法耦合催化氧化塔2；

所述的一级碱洗降温塔1包括第一塔体3，第一塔体3内侧从下到上依次设置有降温装置14、第一填料层6、雾化喷淋系统5和除雾器4，雾化喷淋系统5通过管路和碱洗循环泵15与第一塔体3下部相连通，第一塔体3的下部设置废气进口7和碱液进口8，碱液进口8通过管路和进液泵9连接碱液自控添加系统10，碱液自控添加系统10还连接设置在第一塔体3内的PH检测装置13；

所述的湿法耦合催化氧化塔2包括第二塔体23，第二塔体23内侧从下到上依次设置有第二填料层20和液相雾化系统21，第二填料层20由多相催化剂填料和复合填料组成，液相雾化系统21通过管路和氧化循环泵28与第二塔体23下部相连通，第二塔体23底部通过管路和加药泵Ⅰ26连接均相催化剂添加系统25，液相雾化系统21还通过管路和加药泵Ⅱ24连接氧化剂添加系统27，第二塔体23下部设置羟基自由基进口17，羟基自由基进口17还通过管路连接羟基自由基发生器18，配合羟基自由基进口17在其上方的第二塔体23内设置气体再分布器19，气体再分布器19设置在第二填料层20下方，净化气排出口22设置在第二塔体23的顶部，第二塔体23下部的进气口16通过管路连接一级碱洗降温塔顶部的出气口。

所述的降温装置14采用降温盘管，降温盘管的冷却介质出口11和冷却介质进口12分别伸出到第一塔体3外侧。

所述的雾化喷淋系统5和液相雾化系统21均包括喷淋管和雾化喷头，雾化喷头设置在喷淋管上，且雾化喷淋系统5和液相雾化系统21的分散雾化粒径达1-5μm微米级。

所述的高温高湿生物发酵异味尾气处理工艺，包括以下步骤：

(1)通过一级碱洗降温塔对尾气进行预处理，去除尾气中可溶性组分和酸性组分，同时对高温高湿尾气进行降温和除湿；

所述的尾气预处理步骤为：

a、通过碱液进口8和进液泵9向一级碱洗降温塔内添加碱液，碱液可以采用氢氧化钠，同时碱液还通过碱洗循环泵15进入到第一填料层6上方的雾化喷淋系统5内，通过雾化喷淋系统5将碱液由上往下喷淋；

b、将降温装置内通入冷却介质，冷却介质通过冷却介质进口12进入，由冷却介质出口11排出，在降温装置内循环流通；

c、尾气由废气进口7进入到一级碱洗降温塔内，首先经过第一填料层6进行除湿，然后再通过冷却的碱液向下喷淋进行除酸和冷却降温，最后通过除雾器完成除雾、除湿后由顶部的出气口进入湿法耦合催化氧化塔；

d、在上述步骤循环进行尾气预处理的过程中，通过PH检测装置13实时检测一级碱洗降温塔内的PH值，根据PH值情况控制碱液的增加。

(2)通过湿法耦合催化氧化塔对预处理后的尾气进行二次处理，通过在湿法耦合催化氧化塔内生成羟基自由基对尾气中的污染组分进行催化氧化反应，完成尾气中污染物的降解；

所述的尾气二次处理步骤为：

a、通过均相催化剂添加系统25向湿法耦合催化氧化塔内添加均相催化剂，均相催化剂同时通过氧化循环泵28进入液相雾化系统21，通过氧化剂添加系统27向液相雾化系统21增加双氧水，均相催化剂催化双氧水在液相雾化系统21中反应生成羟基自由基，并由液相雾化系统21向下喷出；

b、经液相雾化系统21后，未与均相催化剂反应的过量的双氧水再与第二填料层20的多相催化剂反应，生成羟基自由基；

c、通过均相催化剂和多相催化剂耦合体系，使双氧水与均相催化剂和多相催化剂发生反应生成的羟基自由基，对进入到湿法耦合催化氧化塔内尾气中的污染组分进行催化氧化反应，完成尾气中的污染物质的降解。同时，增加羟基自由基发生器18，羟基自由基发生器18产生的羟基自由基进入湿法耦合催化氧化塔内，对尾气中的污染组分进行催化氧化反应，对污染物质进行降解，为避免羟基自由基抱团聚合现象，通过在羟基自由基进口17上方的第二塔体23内设置气体再分布器19对进气进行再次分散即可。

d、在上述步骤循环进行污染物降解的过程中，通过加入酸或碱或同时使用酸碱反应介质调节塔内的PH值，使塔内PH值保持在3-5，常温下降解尾气中的污染物质即可。塔内的PH值的pH值可以通过PH检测装置进行实时检测，酸或碱采用硫酸或氢氧化钠。

所述的均相催化剂为水溶性二价铁盐，浓度为1-5wt.％，双氧水采用工业级双氧水，浓度为5-10wt.％。

所述的多相催化剂填料为多孔无机载体负载金属态催化剂；多孔无机载体负载金属态催化剂为活性炭负载金属镍或其氧化物或竹炭负载二氧化钛或分子筛负载金属钯中的一种或几种；复合填料是陶瓷填料与炭质填料中的一种或两种的组合，复合填料比表面积不小于300m²/m³。

实施例1：

某兽药厂泰乐菌素发酵尾气处理项目，气量30000m3/h，排气温度80℃，压力常压，臭气浓度21800，湿度饱和。

处理工艺：碱洗塔空塔气速1m/s，停留时间6s，液气比3:1，使用氢氧化钠控制PH值不小于12,降温装置(降温盘管)内通入30℃循环水，流量为15m³/h；湿法耦合催化氧化塔空塔气速0.5m/s，停留时间25s，液气比6:1，使用硫酸调节PH值至3-5，双氧水浓度5％，添加量15L/h，均相催化剂采用硫酸亚铁，浓度1％。

处理效果：排气温度30℃，臭气浓度1450，净化效率93.3％。

实施例2：

某厂味精发酵尾气处理项目，气量80000m3/h，排气温度90℃，压力常压，臭气浓度17500，湿度饱和。

处理工艺：碱洗塔空塔气速1.2m/s，停留时间5s，液气比2:1，使用氢氧化钠控制PH值不小于13，降温装置(降温盘管)内通入17℃冷却水，流量为25m³/h；湿法耦合催化氧化塔空塔气速0.7m/s，停留时间20s，液气比4:1，使用硫酸调节PH值至3-5，双氧水浓度8％，添加量25L/h，均相催化剂采用硫酸亚铁，浓度1％。

处理效果：排气温度32℃，臭气浓度1370，净化效率92.2％。

本实用新型运行稳定，不受高温高湿工况影响，维护工作量小，净化效率高，臭气浓度净化效率＞90％，且无二次污染物质产生，结构紧凑，设计合理，实用性强，适用于味精、赖氨酸、药品等产品生产全过程中的消毒、发酵、喷浆造粒、菌渣处理等工段排放的高温高湿恶臭异味废气的治理。

本实用新型并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本实用新型的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。