一种有机废气的处理方法及其处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于废气处理技术领域，尤其涉及一种有机废气的处理方法及其处理装 置。
【背景技术】
[0002] 环境问题一直以来是世界各国普遍关注的焦点，随着社会的进步和工业技术的不 断扩大，化工、医药、食品、造纸、印染等行业在生产过程中会使大量的有机溶剂如聚酯、树 月旨、胶水、丁酮、稀释剂等有机溶剂，这些经过加温的有机溶剂会变成挥发性有机废气，我国 的资源消耗主要以煤为主，产生的二氧化硫排量也急剧上升，这些有机废气直接排空，会严 重影响周围空气的质量，对环境造成严重污染，危害人体健康和生态环境。
[0003] 目前，国内有机废气的处理方法主要有燃烧法、吸收法、吸附法、生物法、光催化 法、低温等离子法。燃烧法的缺点是不安全、易产生二次污染；生物法、吸收法、吸附法的缺 点是净化效率低、产生二次污染；由于反应条件的限制，光催化法处理有机废气时会产生多 种芳香族有机中间体，致使有机物降解不够彻底；低温等离子法缺点是不安全、净化效率 低。
[0004] 随着技术的发展，臭氧氧化技术应用于有机废气的处理应运而生，臭氧具有很强 的氧化能力，臭氧分解可产生羟基自由基（· OH)，羟基自由基能氧化多种有机物和无机物， 但由于羟基自由基在低剂量和短时间内不能完全矿化有机物，从而使得臭氧氧化技术的使 用受到了限制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一在于：针对现有技术存在的不足，提供一种成本低，安全，对有 机废气处理彻底，不易产生二次污染的有机废气的处理方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0007] 一种有机废气的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
[0008] (1)喷淋氧化：将有机废气自下而上通入高级氧化塔内，将臭氧自下而上通入所 述高级氧化塔内，所述有机废气与所述臭氧的流量比为1:0. 5~2,将氧化促进剂加入水中 形成喷淋液，所述氧化促进剂与所述水的摩尔比为〇. 2~1:1，所述喷淋液自上而下进入所 述高级氧化塔内，所述臭氧在所述喷淋液的氧化促进下对所述有机废气进行喷淋氧化，得 初级混合气和有机盐水溶液；
[0009] (2)催化氧化：所述初级混合气从所述高级氧化塔的顶部排出，自下而上进入催 化氧化塔内进行催化氧化，得二级混合气；
[0010] (3)酸碱中和：所述二级混合气从所述催化氧化塔的顶部排出，自下而上进入酸 碱中和塔内，碱性液自上而下进入所述酸碱中和塔内，所述碱性液与所述二级混合气进行 酸碱中和，得洁净气体和盐溶液；
[0011] (4)回收或排放：所述洁净气体从所述酸碱中和塔的顶部排出，回收利用或经烟 囱排入大气中，所述水溶液和盐溶液经处理后排入污水池内。
[0012] 作为一种改进，步骤（1)中所述氧化促进剂为纳米二氧化钛。
[0013] 作为一种改进，步骤（3)中所述碱性液的PH = 9~11。
[0014] 作为一种改进，步骤（1)中所述喷淋液还含有强碱。
[0015] 优选的，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0016] 作为进一步地改进，所述喷淋液的PH = 8~12。
[0017] 本发明采用的有机废气的处理方法是高级氧化法，其是利用氧化促进剂与臭氧氧 化技术结合以提高氧化能力的技术，臭氧在复杂的反应过程中得到氧化促进剂的促进，其 反应机理如下：
[0018] 03+H20 - H2O2
[0019] H202- 2 · OH
[0020] 03+H20 一 2 · OH+〇2
[0021] 臭氧在氧化促进剂的促进下能产生更多的羟基自由基（·〇Η)、H202和O 2，羟基自由 基与有机废气发生一系列的反应，有机物分子最终被氧化分解为C02、H2O和无害有机物。
[0022] 其中，在高级氧化分解中，臭氧参与直接反应，其反应过程如下：
[0023] 污染物 +03- CO 2+H20+RC00H
[0024] O3 (Eo = 2. 07V)有选择性，速度慢；
[0025] · OH参与间接反应，其反应过程如下
[0026] 污染物 + · OH - C02+H20+RC00H
[0027] ·ΟΗ(Ε〇 = 2. 8V)氧化电位高，无选择性，速度快，反应能力强，可引发链反应，使有 机物彻底降解。
[0028] 纳米二氧化钛表面的羟基基团是促进臭氧分解的活性位，二氧化钛表面的羟基基 团与臭氧分子形成氢键，其促进臭氧分解为大量的羟基自由基，羟基自由基既可以把吸附 在二氧化钛表面的有机废气氧化，还可以扩散入溶液中将未被吸附的有机废气进行氧化。
[0029] 有机废气经高级氧化后分解为二氧化碳、水蒸汽和无害有机物，无害有机物溶于 水中，可直接排出，未被高级氧化的有机废气进入催化氧化塔内进一步催化氧化，二氧化碳 经酸碱中和塔中和后成为盐溶液，洁净气体包括水蒸汽、氧气和未反应的臭氧，其对大气无 污染，可排至大气中。
[0030] 本发明的另一目的在于：针对上述方法，提供一种有机废气的处理装置。其技术方 案是：
[0031] 一种有机废气的处理装置，包括臭氧发生器、高级氧化塔、催化氧化塔、酸碱中和 塔、氧气回收罐和烟囱，所述臭氧发生器与所述高级氧化塔的底部连通，所述高级氧化塔的 底部设有废气进口，所述高级氧化塔的顶部与所述催化氧化塔的底部连通，所述催化氧化 塔的顶部与所述酸碱中和塔的底部连通，所述酸碱中和塔的顶部分别与所述氧气回收罐和 所述烟囡连通，所述氧气回收罐上设有进气控制阀。
[0032] 作为一种改进，所述高级氧化塔内自上至下设有氧化除雾器、至少一级氧化喷淋 装置、至少一级填料层和曝气盘，所述曝气盘与所述臭氧发生器连通，所述高级氧化塔的底 部还设有排水口，所述排水口连通有三通管，所述三通管中的一个管口连通有循环泵，所述 循环泵与所述氧化喷淋装置连通，所述三通管中的另一个管口处设有排水控制阀。
[0033] 作为一种改进，所述催化氧化塔内设有催化剂载体装置，所述催化剂载体装置的 底部和顶部分别设有风门，所述催化剂载体装置的内部为十字结构。
[0034] 作为一种改进，所述酸碱中和塔内自上至下依次设有中和除雾器、至少一级中和 喷淋装置和至少一级阶梯环填料层。
[0035] 本发明提供的一种有机废气的处理装置，包括臭氧发生器、高级氧化塔、催化氧化 塔、酸碱中和塔、氧气回收罐和烟囡等，通过臭氧发生器可保证臭氧的自足自给，降低了处 理成本。
[0036] 臭氧通过曝气盘与喷淋液中的水生成臭氧水，臭氧水在氧化促进剂的作用下分解 产生羟基自由基，通过喷淋装置和填料层可增大有机废气与臭氧的接触面积，提高有机废 气的降解效率，高级氧化塔内的除雾器可将初级混合气中夹带的液滴留于吸收塔内，循环 泵用于将高级氧化塔内高浓度的臭氧水进行再循环利用，以降低处理成本和提高有机废气 的降解效率，三通管便于操作人员根据需要将高级氧化塔内的水溶液排掉或进行循环利 用。
[0037] 催化氧化塔内主要为催化剂载体装置，其可进一步分解未降解的有机废气，使有 机废气彻底降解为水、二氧化碳和无害的无机物，其内部采用十字结构，降低了阻力，且能 耗小，有机废气充分在十字结构内停留进行催化氧化接触而加速分解。
[0038] 酸碱中和塔内采用阶梯环填料层，这种结构其气液接触比表面积大，当二级混合 气体经过时，气体被平均分布于多面空心球，呈点接触，避免有偏流现象，提高了吸收速率， 从而有效去除二级混合气体中的二氧化碳等气体。
[0039] 经过处理后的洁净气体可回收至氧气回收罐内进行再利用（如利用该氧气合成 臭氧），或是经烟囱排出。
[0040] 由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0041] 本发明提供的一种有机废气的处理方法，臭氧在氧化促进剂的作用下的氧化能力 是臭氧单独氧化能力的10倍，其可产生大量的羟基自由基，臭氧的利用率可达90 %以上， 有机废气的降解率比臭氧单独氧化时有机废气的降解率提高了 40~50%，且该处理方法 使用的处理装置其能耗较低，除电耗、水耗外，不消耗其他能源，其成本低，安全，且其降解 彻底，不会带来二次污染，无需二次处理。
【附图说明】
[0042] 图1是本发明提供的一种有机废气的处理装置的结构示意图；
[0043] 图2是图1中高级氧化塔的内部结构示意图；
[0044] 图3是图1中催化氧化塔的内部结构示意图；
[0045] 图4是图1中酸碱中和塔的内部结构示意图；
[0046] 图5是图1中氧气回收罐的内部结构示意图；
[0047] 图6是本发明提供的一种有机废气的处理方法的工艺流程图；
[0048] 其中：1_臭氧发生器，2-高级氧化塔，3-催化氧化塔，4-酸碱中和塔，5-氧气回 收罐，6-烟囱，7-三通管，8-循环泵，21-塔体，22-废气进口，23-臭氧进口，24-曝气盘， 25-第一排气口，26-氧化除雾器，27-氧化喷淋装置，28-填料层，29-排水口，31-第二排气 口，32-催化剂载体装置，33-风门，41-第三排气口，42-排液口，43-中和除雾器，44-中和 喷淋装置，45-阶梯环填料层，51-进气控制阀，52-干燥层，71-排水控制阀，271-分配母管， 272-喷嘴，421-排液控制阀。
【具体实施方式】
[0049] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0050] 图1示出了本发明提供的一种有机废气的处理装置的结构示意图，为了便于说 明，本图仅提供与本发明有关的结构部分。
[0051] 如图1所示，一种有机废气的处理装置，包括臭氧发生器1、高级氧化塔2、催化氧 化塔3、酸碱中和塔4、氧气回收罐5和烟囱6。
[0052] 高级氧化塔2包括塔体21，其塔体21采用聚丙烯材料制成（即PP结构），塔体21 长期要承受塔体自身压力及溶液压力，还要承受工作时的风压，PP结构既具有良好的耐腐 蚀性能，又能保持较高的抗拉、抗压强度，从而可延长高级氧化塔2的使用寿命。
[0053] 高级氧化塔2的底部设有废气进口 22、臭氧进口 23和曝气盘24,高级氧化塔2的 顶部设有第一排气口 25,臭氧发生器1经臭氧进口 23与曝气盘24连通，如图2所示，高级 氧化塔2内设有氧化除雾器26、两级氧化喷淋装置27和两级填料层28,两级氧化喷淋装置 27和两级填料层28间隔设置，且氧化喷淋装置27位于填料层28的上方，氧化喷淋装置27 包括分配母管271和多个喷嘴272,喷嘴