一种臭气资源化处理装置和方法与流程

1.本发明涉及废气处理技术领域，尤其是涉及一种臭气资源化处理装置和方法。


背景技术：

2.在城市生活垃圾处理厂、城市污水处理厂等市政设施及化工、皮革、石化、制药、皮革、造纸、食品加工等工业过程中会产生大量含硫化氢、氨、甲基胺、甲硫醇、甲硫醚和挥发性有机化合物等物质的恶臭气体，这类恶臭物质具有刺激性强、嗅阈值低、环境危害大等特点。为了保障人体健康和安全，减少对环境的危害，恶臭气体的净化已成为亟需解决的实际问题。
3.现有的恶臭气体处理技术包括生物处理、吸附、吸收、催化以及焚烧处理等。不同处理技术的原理不同，而且各有其适用范围和优缺点。比如燃烧法具有受污染物本身性质影响小，处理效率高的优点，但是燃烧过程中会产生二次污染，无法实现目标物质的分离和回收。生物法具有成本低、运行条件温和的特点，但对恶臭浓度变化剧烈的工况适应性差，无法对目标物进行回收利用。高级氧化法具有反应速率快且反应条件温和，操作简单，安全可靠的优点，但是该方法会产生氧化物的二次污染，并且无法实现目标物质的分离和回收。植物液除臭法具有操作简单，见效快，应用范围广的优点，但是植物液分离纯化流程复杂，且与恶臭气体形成的产物安全性未知，无法实现目标物质的分离和回收。吸收法技术成熟，工艺简单，但吸收后的废液需要二次处理，无法实现目标物质的分离和回收。吸附法具有吸附剂可再生，可实现对目标物质的分离和回收，但选择性吸附通常为化学吸附，能耗大。
4.根据以上恶臭气体现有处理技术的特点，亟需找到一种可将臭气资源化利用，处理过程不存在二次污染，节能降耗，自动化控制程度高，工况适应性强，且能实现臭气达标排放的新型处理技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种臭气资源化处理装置和方法，以解决现有技术中的臭气处理方式存在二次污染以及没有进行资源化利用的技术问题。
6.本发明提供一种臭气资源化处理装置，包括装置本体，在所述装置本体上设置有臭气进口和臭气出口，还包括：除尘模块，设置在所述装置本体内靠近所述臭气进口一侧，所述除尘模块用于对臭气进行初步过滤；活性炭吸附模块，设置在所述装置本体内，并与所述除尘模块的出气端相连，在所述活性炭吸附模块上设置有脱附气进口和脱附气出口；脱附模块，所述脱附模块的出气口与所述活性炭吸附模块的脱附气进口连接，所述脱附模块用于对吸附饱和后的活性炭吸附模块进行脱附；其中，所述脱附模块包括气体回收机构和用于提供脱附气体的热源机构，所述气体回收机构的进气端或所述热源机构的燃料进口端可选择性地安装在所述脱附气出口上。
7.作为本发明的一种实施方式，所述活性炭吸附模块设置有多个，多个所述活性炭吸附模块沿着臭气的流动方向顺次布设，相邻的两个活性炭吸附模块之间均设置有启闭阀门。
8.作为本发明的一种实施方式，每一个所述活性炭吸附模块的脱附气进口均连接有进气支管，所述热源机构的气体出口连接有进气主管，多条所述进气支管均与所述进气主管连接，且在每一个所述进气支管和所述进气主管上均设置有管路阀门；每一个所述活性炭吸附模块的脱附气出口均连接有出气支管，所述热源机构的燃料进口设置有出气总管，所述出气支管可选择性地与所述出气总管或与所述气体回收机构连接，每一个所述出气总管和所述出气支管上均设置有管路阀门，在每一个所述出气支管上设置有气体浓度监测气表，相邻的两个出气支管之间还连接有旁路阀门。
9.作为本发明的一种实施方式，所述热源机构包括锅炉和换热器，所述活性炭吸附模块的脱附气出口可选择性地与所述锅炉的燃料进口连接，所述锅炉的热烟气出口与所述换热器连接，经所述换热器换热后的热空气能够进入所述活性炭吸附模块内。
10.作为本发明的一种实施方式，所述热源机构包括烧结机，所述活性炭吸附模块的脱附气出口可选择性地与所述烧结机连接，且所述烧结机的第四段环冷烟气出口与所述活性炭吸附模块的脱附气进口连接。
11.作为本发明的一种实施方式，还包括热点检测模块，所述热点检测模块包括设置于每一个所述活性炭吸附模块中的三组温度、压力监测表，三组温度、压力监测表分别布设在所述活性炭吸附模块的上、中、下位置，在所述装置本体上对应所述活性炭吸附模块的位置处设置有惰性气体进口。
12.作为本发明的一种实施方式，还包括设置在装置本体的臭气进口之前的干燥器，经所述干燥器干燥后的臭气沿所述臭气进口进入所述装置本体的内部。
13.作为本发明的一种实施方式，所述除尘模块为陶瓷过滤层，所述陶瓷过滤层连接有用于对其进行清灰的反冲组件，所述反冲组件包括设置在所述活性炭吸附模块和所述干燥器之间的第一压力监测表以及设置在陶瓷过滤层和所述活性炭吸附模块之间的第二压力监测表，在陶瓷过滤层和所述活性炭吸附模块之间也设置有启闭阀门，在所述装置本体上位于所述陶瓷过滤层和所述活性炭吸附模块之间设置有压缩空气进口，在所述装置本体上位于所述陶瓷过滤层之前还设置有排灰口。
14.本发明还提供了一种利用上述臭气资源化处理装置进行臭气处理的臭气资源化处理方法，包括如下步骤：s100、将臭气脱除水分后引入除尘模块进行粉尘脱除，并在除尘模块的前后压差达到预设值后，利用脉冲压缩空气对除尘模块进行反吹排灰；s200、将脱尘后的臭气顺次引入多层活性炭吸附模块内进行多级除臭处理；s300、在其中一个活性炭吸附模块吸附饱和后，将经过换热器换热后的热空气导入活性炭吸附模块内进行脱附，收集脱附后的气体并将脱附后的挥发性有机物浓缩后送入锅炉内燃烧以向换热器供热。
15.本发明还提供了另一种利用上述臭气资源化处理装置进行臭气处理的臭气资源化处理方法，包括如下步骤：t100、将臭气脱除水分后引入除尘模块进行粉尘脱除，并在除尘模块的前后压差
达到预设值后对利用脉冲压缩空气对除尘模块进行反吹排灰；t200、将脱尘后的臭气顺次引入多层活性炭吸附模块内进行多级除臭处理；t300、在其中一个活性炭吸附模块吸附饱和后，将烧结机的环式冷却机的第四段热烟气导入活性炭吸附模块内进行脱附，收集脱附后的气体并将脱附后的挥发性有机物送入烧结机后段燃烧供热。
16.与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：（1）本发明实施例中的阀门关闭及开启，均自动化控制并设置连锁，在其中一个活性炭吸附模块吸附饱和均，均可以控制其前后的阀门关闭，实现独立脱附，实现活性炭吸附模块的再生；（2）相比于传统污水臭气处理技术，本发明实施例将臭气组分分离，将脱附后气体储存在气体回收机构中可用于进一步的精制或者直接利用，而挥发性有机物浓缩后可引入热源机构内燃烧供热，实现了各组分的变废为宝，资源化利用，消除了二次污染的问题；（3）本发明实施例在在除尘模块与干燥器中间烟道上设置压力监测仪表，在陶瓷过滤层与酸性活性炭吸附模块间也设置压力监测仪表，通过观察两个压力监测仪表的压差变动，可设置陶瓷过滤层清灰频次与用气量；（3）本发明实施例在多个活性炭吸附模块中均设置温度、压力监测仪表，在模块上、中、下共设置3组，监测沿活性炭吸附模块纵向温度、压力变化，用以判断活性炭吸附模块是否出现堵塞或热点，避免活性炭燃烧引起火灾。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例提供臭气资源化处理装置的第一种结构示意图；图2为本发明实施例提供臭气资源化处理装置的第二种结构示意图图3为本发明实施例提供的活性炭吸附模块和除尘模块的组合结构示意图；图4为图3中组合结构的a-a剖面结构示意图；图5为图3中组合结构的b-b剖面结构示意图。
19.附图标记：1、装置本体；2、除尘模块；3、活性炭吸附模块；4、气体回收机构；5、启闭阀门；6、进气支管；7、进气主管；8、管路阀门；9、出气支管；10、出气总管；11、锅炉；12、换热器；13、烧结机；101、惰性气体进口；102、压缩空气进口；103、排灰口；14、干燥器；301、脱附气进口；302、脱附气出口。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置
来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
22.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.下面结合图1至图5所示，本发明实施例提供了一种臭气资源化处理装置，包括装置本体1，在所述装置本体1上设置有臭气进口和臭气出口，还包括：除尘模块2，设置在所述装置本体1内靠近所述臭气进口一侧或者设置在装置本体的外部，所述除尘模块2用于对臭气进行初步过滤；活性炭吸附模块3，设置在所述装置本体1内，并与所述除尘模块2的出气端相连，在所述活性炭吸附模块3上设置有脱附气进口301和脱附气出口302；脱附模块，所述脱附模块的出气口与所述活性炭吸附模块3的脱附气进口301连接，所述脱附模块用于对吸附饱和后的活性炭吸附模块3进行脱附；其中，所述脱附模块包括气体回收机构4和用于提供脱附气体的热源机构，所述气体回收机构4的进气端或所述热源机构的燃料进口端可选择性地安装在所述脱附气出口302上。
26.具体地，气体回收机构4可以是储罐，将气体存储起来用于后续精制，也可以是其他可以直接利用该回收气体的工段。
27.在实际的臭气处理的过程中，可根据臭气的组分种类，灵活选用活性炭吸附模块3的具体数量以及活性炭的种类，所述活性炭吸附模块3可以设置有多个，多个所述活性炭吸附模块3沿着臭气的流动方向顺次布设，相邻的两个活性炭吸附模块3之间均设置有启闭阀门5。
28.例如活性炭模块可以选用酸性、碱性或者中性，具体地通过采用化学、机械、热、电处理等方法对活性炭表面进行改性或者负载催化剂，提高活性炭表面酸性基团含量或提高nh3吸附能力，使nh3更容易在其表面吸附，从而获得容易吸附碱性气体nh3的碱性活性炭。
29.通过采用化学、机械、热、电处理等方法对活性炭表面进行改性或者负载催化剂，提高活性炭表面碱性基团含量或提高h2s吸附能力，使h2s更容易在其表面吸附，从而获得容易吸附酸性气体h2s的酸性活性炭。
30.开发具有特殊性能的活性炭，如纤维活性炭和木质活性炭，并对活性炭进行改性，调整活性炭孔隙结构，使活性炭更易于吸收挥发性有机物。
31.另外，还可以在在装置本体1的臭气进口之前设置干燥器14，经所述干燥器14干燥后的臭气沿所述臭气进口进入所述装置本体1的内部。
32.在一种实施方式中，除尘模块2选用陶瓷过滤层，在陶瓷过滤层外设置若干开关阀，气动、电动等其他自动阀门均可，数量若干，根据烟气实际处理量决定阀门设置数量，用以启闭臭气流道；将陶瓷过滤层连接有用于对其进行清灰的反冲组件，所述反冲组件包括设置在所述活性炭吸附模块3和所述干燥器14之间的第一压力监测表以及设置在陶瓷过滤层和所述活性炭吸附模块3之间的第二压力监测表，在陶瓷过滤层和所述活性炭吸附模块3之间也设置有启闭阀门5，在所述装置本体1上位于所述陶瓷过滤层和所述活性炭吸附模块3之间设置有压缩空气进口102，在所述装置本体1上位于所述陶瓷过滤层之前还设置有排灰口103。通过观察第一压力监测仪表和第二压力监测仪表的压差变动，来设置陶瓷过滤层清灰频次与用气量。
33.活性炭吸附模块3可以设置有三个，分别为酸性活性炭吸附模块3、中性活性炭吸附模块3和碱性活性炭吸附模块3，在3层活性炭吸附模块3的进口、出口也分别设置若干开关阀，气动、电动等其他自动阀门均可，数量若干，根据烟气实际处理量决定阀门设置数量，用以启闭臭气流道。并在3层活性炭吸附模块3中均设置热点检测模块，所述热点检测模块包括设置每一个所述活性炭吸附模块3中的三组温度、压力监测表，三组温度、压力监测表分别布设在所述活性炭吸附模块3的上、中、下位置，监测沿活性炭吸附模块3纵向温度、压力变化，用以判断活性炭吸附模块3是否出现堵塞或热点，在所述装置本体1上对应所述活性炭吸附模块3的位置处设置有惰性气体进口101，在活性炭吸附模块3出现堵塞或者热点时，通过惰性气体进口101通入惰性气体，以避免活性炭吸附模块3燃烧。
34.每一个所述活性炭吸附模块3的脱附气进口301均连接有进气支管6，所述热源机构的气体出口连接有进气主管7，多条所述进气支管6均与所述进气主管7连接，且在每一个所述进气支管6和所述进气主管7上均设置有管路阀门8；每一个所述活性炭吸附模块3的脱附气出口302与所述气体回收机构4的连接管路上也设置有管路阀门8；每一个所述活性炭吸附模块3的脱附气出口302均连接有出气支管9，所述热源机构的燃料进口设置有出气总管10，所述出气支管9可选择性地与所述出气总管或与所述气体回收机构4连接，具体地，酸性活性炭模块3的出气支管9与气体回收机构4连接，脱附后的h2s在热空气的作用下，脱附离开活性炭，进入气体回收机构内4回收利用，碱性活性炭模块3的出气支管9也与气体回收机构4连接，碱性活性炭模块中的nh3在热空气作用下，脱附离开活性炭，经由脱附气支管进入气体回收机构4中回收利用；中性活性炭模块3的出气支管9与热源机构连接，开始阶段，先借助热源机构内的燃料供给热量，用于冷空气加热；中性活性炭模块的脱附气出口302与热源机构连接，脱附后的挥发性有机物在热空气作用下，脱附离开活性炭，进入热源机构内燃烧，为加热冷空气提供部分热量，加热后的空气进入中性活性炭模块，继续脱附挥发性有机物每一个所述出气总管10和所述出气支管9上均设置有管路阀门8，在每一个所述出气支管9上设置有气体浓度监测气表，用以控制脱附时间，相邻的两个出气支管9之间还连接有旁路阀门，当活性炭内部出现热点，为避免活性炭燃烧引起火灾，此时应快速关闭热点所在模块前后阀门，打开惰性气体阀门，在该模块形成惰性气氛，同时，打开出气支管上的
管路阀门8，其中，酸性、碱性模块产生热点时，还需打开旁路阀门，使惰性气体携带该模块气体通过挥发性有机物管路，进入热源机构燃烧后，排出系统外。当系统恢复正常后，打开模块前、后阀门，并关闭惰性气体阀门，关闭出气支管上的管路阀门及旁路阀门，恢复正常的吸附处理。
35.本发明实施例中的热源机构设置的目的主要是充分利用脱附过程中的挥发性有机物，因此本发明也给出了热源机构的两种具体形式，在第一种形式中，所述热源机构包括锅炉11和换热器12，所述活性炭吸附模块3的脱附气出口302与所述锅炉11的燃料进口连接，所述锅炉11的热烟气出口与所述换热器12连接，锅炉11燃烧烟气经过换热器12，加热冷空气，变为热空气，作为脱附气使用。
36.在第二种形式中，考虑到挥发性有机物引入锅炉11，需要额外提供燃料，增加能耗，同时由于锅炉11燃烧后烟气成分复杂，不易直接作为脱附热源使用，而采用换热器12加热空气作为脱附热源，而换热器12存在热损失，必然导致部分热量的浪费。因此所述热源机构包括烧结机13，所述烧结机13和所述活性炭吸附模块3的脱附气出口302连接，且所述烧结机13的环式冷却机的第四段热烟气出口与所述活性炭吸附模块3的脱附气进口301连接。选择第四段环冷烟气是因为烧结工序环冷机第4段烟气温度在130-150℃左右，主要为热空气，成分简单，因此，可作为脱附热源使用，避免了换热器12的热损失。将脱附后排出的含挥发性有机物废气，可将其引入烧结机13中后段烟气密封罩中，在烧结主抽风机的负压作用下，穿过烧结料层，烧结料层中温度可达1100℃以上，可完全实现有机物的燃烧分解，同时释放出的热量可供给烧结过程。
37.在上述臭气资源化处理装置的一个具体实施例中，活性炭吸附模块3设置有三层，分别为分别为酸性活性炭吸附模块3、中性活性炭吸附模块3和碱性活性炭吸附模块3，除尘模块2选用陶瓷过滤层，热源机构选用锅炉11和换热器12的组合，利用该装置进行臭气资源化处理的具体方法为：首先臭气首先经过干燥器14，除去臭气中的大部分水分，然后进入除尘吸附耦合装置。
38.除尘吸附耦合装置为圆柱状，沿圆柱状四周同时进气，烟气依次经过陶瓷过滤层、酸性活性炭吸附模块3、中性活性炭吸附模块3、碱性活性炭吸附模块3，处理后的气体从装置中心向上排出。
39.臭气经过陶瓷过滤层，可脱除大部分粉尘，防止活性炭吸附模块3积灰堵塞，通过设置在除尘吸附耦合装置前的压力监测仪表和陶瓷过滤层与酸性活性炭吸附模块3间压力监测仪表的压差，来设置陶瓷过滤层清灰频次与用气量。当需要清灰时，关闭酸性活性炭吸附模块3前启闭阀门5，打开陶瓷过滤层后启闭阀门5，打开压缩空气进口102处的阀门，用脉冲压缩空气产生瞬时高压，清除掉陶瓷过滤层上粉尘。粉尘落入灰斗，通过排灰口103排出系统外。
40.臭气依次通过酸性活性炭吸附模块3吸附h2s气体，中性活性炭吸附模块3吸附挥发性有机物，碱性活性炭吸附模块3吸附nh3。在3层活性炭吸附模块3中均设置温度、压力监测仪表，用以判断活性炭吸附模块3是否出现堵塞或热点。处理后的气体从装置中心向上排出系统外。
41.当酸性活性炭吸附模块3吸附饱和后，关闭酸性活性炭吸附模块3前、后的启闭阀
门5，关闭中性活性炭吸附模块3前、后的启闭阀门5，打开进气主管7和进气支管6的管路阀门8，打开出气总管10和出气支管9的管路阀门8，开始阶段，先借助锅炉11燃料供给热量，用于冷空气加热；待脱附系统运行后，脱附后的挥发性有机物脱附进入锅炉11燃烧，为加热冷空气提供部分热量。酸性活性炭吸附模块3中的h2s在热空气作用下，脱附离开活性炭，经由出气支管9进入h2s气体回收机构4，用于后续精制。用设置在出气支管9上的气体浓度监测仪表，控制脱附时间。
42.当碱性活性炭吸附模块3吸附饱和后，关闭碱性活性炭吸附模块3前、后的启闭阀门5，关闭中性活性炭吸附模块3前、后的启闭阀门5，打开进气主管7和进气支管6的管路阀门8，打开出气总管10和出气支管9的管路阀门8，开始阶段，先借助锅炉11燃料供给热量，用于冷空气加热；待脱附系统运行后，脱附后的挥发性有机物脱附进入锅炉11燃烧，为加热冷空气提供部分热量。碱性活性炭吸附模块3中的nh3在热空气作用下，脱附离开活性炭，经由脱附气支管进入nh3气体回收机构4，用于后续精制。用设置在出气支管9上气体浓度监测仪表，控制脱附时间。
43.当中性活性炭吸附模块3吸附饱和后，关闭中性活性炭吸附模块3前、后的启闭阀门5，打开进气主管7和进气支管6的管路阀门8，打开出气总管10和出气支管9的管路阀门8，开始阶段，先借助锅炉11燃料供给热量，用于冷空气加热；中性活性炭吸附模块3中的挥发性有机物在热空气作用下，脱附离开活性炭，进入锅炉11燃烧，为加热冷空气提供部分热量，加热后的空气进入中性活性炭吸附模块3，继续脱附挥发性有机物。用设置在出气支管9上气体浓度监测仪表，控制脱附时间。
44.当活性炭内部出现热点，为避免活性炭燃烧引起火灾，此时应快速关闭热点所在模块前后的启闭阀门5，打开惰性气体进口101处的阀门，在该模块形成惰性气氛，同时，打开出气支管9上的管路阀门8，其中，酸性、碱性模块产生热点时，还需打开相邻的两个出气支管9上的旁路阀门，使惰性气体携带该模块气体通过挥发性有机物管路，进入锅炉11，燃烧后，排出系统外。当系统恢复正常后，打开模块前、后阀门，并关闭惰性气体阀门，关闭出气支管9上的管路阀门8及旁路阀门，恢复正常的吸附处理。
45.在上述臭气资源化处理装置的另一个具体实施例中，活性炭吸附模块3设置有2层，分别为分别为酸性活性炭吸附模块3和碱性活性炭吸附模块3，酸性活性炭吸附模块3和碱性活性炭吸附模块3的脱附气出口302均与气体回收机构4连接，除尘模块2选用陶瓷过滤层，热源机构选用烧结机13，装置本体1的臭气出口与烧结机13连接，利用该装置进行臭气资源化处理的具体方法与上述实施例不同的是：处理后的臭气携带有挥发性有机物和其它成分，直接进入烧结机13内充分燃烧分解，为烧结过程提供热量。
46.在其中一个活性炭吸附模块3吸附饱和后，将烧结机13的环式冷却机的第四段热烟气导入活性炭吸附模块3内进行脱附，收集脱附后的气体至气体回收机构4内进行进一步精制或者直接利用。
47.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。