一种生物滤床联合对冲式等离子体反应器的vocs净化装置
技术领域
1.本发明属于vocs废气处理技术领域。更具体地，涉及一种生物滤床联合对冲式等离子体反应器的vocs净化装置。
背景技术：
2.vocs(volatile organic compounds)即挥发性有机物，作为pm
2.5
和o3形成的重要前驱体。大量vocs排入大气，与nox、sox、o3等发生复杂的物理化学反应，导致雾霾的产生，给人体健康带来严重危害。明确指出要加快挥发性有机物排放综合整治，制定严格的排放标准。
3.目前，vocs常规的处理方法有活性炭吸附法、吸收法、蓄热燃烧法、催化燃烧法、催化氧化法、生物法和光催化法等，但是普遍存在净化不彻底、运行费用高等诸多不利因素。
4.采用低温等离子体技术降解vocs废气是一种新型的工业vocs废气净化方法，该技术具有即开即停、处理的污染物范围广、抗浓度和流量波动能力强、净化效率高等优点。但是当其处理高浓度vocs废气时效果较差，能源效率低，易产生醇、醛、酸等有毒副产物造成二次污染。
5.生物降解技术通过生物滤床中填料层表面的微生物以vocs为碳源和能量源，利用自身的代谢活动将有机污染物分解为h2o和co2等小分子，进而达到降解vocs的目的；它被认为是降低vocs的一种经济、环保的技术。生物降解vocs 方法包括生物过滤器、生物滴滤器和生物洗涤器。与物理和化学技术相比，生物技术产生的有害副产品较少。但其缺点是产生过多的污泥和废水，处理时间长，微生物生长缓慢，处理高浓度vocs废气时降解效率较低。
6.所以现如今研发和应用的低温等离子体协同生物法技术降解vocs废气成为一个热点。综合挥发性有机物(vocs)治理技术的复杂性以及实际工程应用中的经济效益，两种或两种以上vocs废气降解技术联合成为一种研究趋势。本文介绍了一种生物滤床联合对冲式低温等离子体反应器的vocs废气一体化净化装置。
技术实现要素：
7.本发明目的在于提供一种生物滤床联合对冲式低温等离子体反应器的 vocs废气一体化净化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
8.本发明要解决的技术问题是要克服现有vocs废气处理技术的缺陷，将对冲式低温等离子体反应器和生物滤床按照由上到下依次组合的方式设计于一个反应装置内，这样不仅可以缩小一体化装置的体积，还可以使得对冲式低温等离子体反应器产生的热量和副产物臭氧得到循环利用；该一体化装置能在较小的压力损失下提高净化容量，不会增加其他的费用，还可保持低温等离子体和生物滤床各自的优点，弥补各自的缺陷，能够降解单一技术不能处理的vocs废气。
9.本发明公开了一种低温等离子体联合生物法一体化装置降解vocs废气的技术，该技术有效地解决了低温等离子体处理vocs废气之后排放臭氧的问题，较为高效地使臭氧这
一副产物在旋转生物滤床中得到循环利用；低温等离子体热风循环系统有利于提高旋转生物滤床床层温度，从而提高生物过滤床的vocs降解效率。
10.本发明目的是提供一种生物滤床联合对冲式等离子体反应器的vocs净化装置。
11.本发明采用以下技术方案实现上述目的：
12.一种生物滤床联合对冲式低温等离子体反应器的vocs废气一体化净化装置内部由上至下依次设置有对冲式低温等离子体反应装置(14)、旋转生物滤床(8)、支架(4)和集液槽(2)。
13.一体化净化装置外部还设置有臭氧循环阀(20)、臭氧浓度在线检测装置(16)和臭氧循环风机(17)通过臭氧循环管路相连接，形成臭氧循环利用系统。
14.旋转生物滤床(8)中间的旋转轴(3)与驱动电机(6)相连接，旋转轴(3)可以带动旋转生物滤床(8)旋转，有助于臭氧均匀地进入生物滤床床层，更加高效地调节生物床层结构，提高生物法对vocs的降解率。
15.营养液循环泵(5)、营养液调节池(7)和营养液喷淋装置(11)相连接组成营养液循环系统。
16.气体从对冲式低温等离子体反应器(14)双侧进入，采用对冲模式，增大废气与高能电子、自由基、臭氧等活性物质的碰撞强度，提高废气的降解效率，其与传热装置(24)相连接。
17.循环热风阀(9)、循环热风风机(10)、生物床保温夹层(19)和传热装置(24)相连接，共同组成低温等离子体热风气体循环系统。
18.另外对冲式低温等离子体反应器(14)内部的接地极板(23)与接地极(13)相连接，放电极线(22)与高压电源(12)相连接，组成对冲式低温等离子体反应器(14)的供电系统。
19.一体净化装置下方左侧为一体净化装置的进气口(1)，对冲式低温等离子体反应器(14)上方的上箱体最右侧为一体净化装置的出气口(15)。
20.优选地，所述旋转生物滤床(8)位于对冲式低温等离子体反应装置(14)的正下方。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
22.图1附图为本发明的装置结构示意图。
23.图中：1-进气口，2-集液槽，3-旋转轴，4-支架，5-营养液循环泵，6
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驱动电机，7-营养液调节池，8-旋转生物滤床，9-循环热风阀，10-循环热风风机，11-营养液喷淋装置，12-高压电源，13-接地极，14-对冲式低温等离子体反应器，15-出气口，16-臭氧浓度在线检测装置，17-臭氧循环风机，18-除雾器， 19-生物床保温夹层，20-臭氧循环阀，21-挡板，22-放电极线，23-接地极板， 24-传热装置。
具体实施方式
24.下面将结合本发明的附图，对本发明进行清楚、完整的描述。
25.本发明目的是提供一种生物滤床联合对冲式低温等离子体反应器的vocs 废气一体化净化装置。
26.如图1所示，本发明净化挥发性有机物(vocs)的装置，主要包括有：进气口(1)、集液槽(2)、旋转轴(3)、支架(4)、营养液循环泵(5)、驱动电机(6)、营养液调节池(7)、旋转生物滤床(8)、循环热风阀(9)、循环热风风机(10)、营养液喷淋装置(11)、高压电源(12)、接地极(13)、对冲式低温等离子体反应器(14)、出气口(15)、臭氧浓度在线检测装置(16)、臭氧循环风机(17)、除雾器(18)、生物床保温夹层(19)、臭氧循环阀(20)、挡板(21)、放电极线(22)、接地极板(23)、传热装置(24)。
27.在上述一种生物滤床联合对冲式低温等离子体反应器的vocs废气一体化净化装置中，主要部件的作用如下：进气口(1)作为一体化装置的vocs废气进气口；集液槽(2)作为生物滤床的营养液存储室；旋转轴(3)和驱动电机(6)带动旋转生物滤床(8)顺时针旋转，可以使臭氧均匀地进入旋转生物滤床床层，更加高效地调节生物床层结构；营养液循环泵(5)、营养液调节池(7)和营养液喷淋装置(11)共同构成生物营养液循环系统，促进生物营养液的循环；循环热风阀(9)调节气体的传热效果，有效控制生物滤床的温度；循环热风风机(10)输送对冲式低温等离子体产生的热风气体；废气在低温等离子体反应器(14)两侧对冲式进入，增大了vocs废气分子对冲式低温等离子体产生的高能电子、自由基和活性物质碰撞强度，从而增强了vocs废气的降解效率；出气口(15)位于一体化装置上箱体最右侧，作为一体化装置处理后烟气的出气口；通过臭氧浓度在线检测装置(16)，可以通过自动化系统把臭氧调节到最适合生物滤床的气体浓度；臭氧循环风机(17)在臭氧循环利用系统中传送臭氧气体；除雾器(18)除去经过生物法预处理之后废气中所含的水雾；生物床保温夹层(19)与对冲式低温等离子体热风气体循环系统相连接，通过热传递的方式，把热量传到旋转生物滤床内部；通过控制臭氧循环阀(20)开关，把臭氧调节到最适合生物过滤床的气体浓度；传热装置(24)高效收集对冲式低温等离子体反应器(14)产生的热量，持续高效地维持生物床保温夹层温度。
28.上述一种生物滤床联合对冲式低温等离子体反应器的vocs废气一体化净化装置，低温等离子体降解技术和生物法降解技术机理分别如下：
29.低温等离子体技术降解vocs的途径分为两种反应方式，第一种是直接反应，低温等离子体放电产生的高能电子直接与vocs分子碰撞作用，使vocs分子发生解离、电离生成co2和h2o及其他物质。第二种是间接反应，低温等离子体可以通过加速主电子与背景分子(n2、o2、h2o)碰撞产生电子、光子、离子、自由基和活性物质，如o3、
·
o、
·
oh、和
·
ho2。这些自由基和活性物质使vocs分子键断裂导致vocs分子最终分解和氧化生成co2、h2o以及其他中间产物等。
30.生物法降解vocs是一种复杂的物理化学和生物现象的结合。生物处理法的原理是填料层表面的微生物以vocs为碳源和能量源，利用自身的代谢活动将有机物污染物分解为co2和h2o等小分子，进而达到降解vocs的目的；在填料层表面覆盖有一层微生物层，在生物降解之前，大量气体中的污染物通过扩散从气相转移到液相，再从液相转移到生物膜相。在潮湿环境下，微生物降解vocs生成co2和h2o。
31.本发明所能够净化的vocs包括醇类、醛类、酯类、酮类、苯及苯系物、卤代烃等，特别是对大分子、结构复杂、生物降解性能较差的vocs物质去除上具有传统生物法所不能相
比的优势。
32.本发明实现上述目的通过以下技术实施方式实现：
33.一种生物滤床联合对冲式低温等离子体反应器vocs废气一体化净化装置，其内部由上至下依次设置有对冲式低温等离子体反应器、生物滤床、支架和集液槽；vocs废气首先从进气口(1)进入生物滤床底部，向上经过旋转生物滤床(8)进行预处理降解，驱动电机(6)和旋转轴(3)带动旋转生物滤床(8)顺时针旋转，使得臭氧均匀地进入生物滤床床层，增大臭氧与生物滤床的接触面积，更加高效地调节生物床层结构，提高生物法vocs废气降解率。之后废气进入对冲式低温等离子体反应器(14)进行降解。对冲式低温等离子体反应器(14)的上箱体与臭氧循环利用系统相连接，低温等离子体排放的臭氧通过臭氧浓度在线检测装置和自动化系统控制，循环利用进入生物滤床。
34.经过生物法预处理之后的vocs废气在低温等离子体反应器(14)两侧对冲式进入，增大了vocs废气分子对冲式低温等离子体反应器(14)产生的高能电子、自由基和活性物质碰撞强度，从而增强了vocs废气的降解效率；低温等离子体反应器与生物过滤床相连接，对冲式低温等离子体热风气体循环系统可以通过管路传到生物滤床的生物床保温夹层里，使热量得到循环利用，有效提高了生物法 vocs废气的降解效率。
35.对冲式低温等离子体反应器上端的上箱体分别与臭氧循环利用系统和热风气体循环系统相连接，不仅有效缩小了一体化装置的体积和占地面积，而且使得该装置产生的热量和副产物臭氧得到循环利用。
36.实验得出能使生物滤床降解效果达到最佳的臭氧浓度，通过自动化系统控制臭氧的浓度，更加高效地调节生物床层结构，避免出现生物床层堵塞的问题，提高生物法的降解效率。
37.实验得出能使生物滤床降解效果达到最好的床层温度，通过自动化系统控制生物床保温夹层的温度，把床层温度控制在最适合生物生长的温度，提高生物法的降解效率。
38.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。