CN103301701A - 一种污染气体治理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种污染气体治理设备，包括吸收塔（1）和循环泵（2），还包括催化氧化设备（3），所述的吸收塔（1）由下至上包括吸收塔的塔底浆池（4）、第一填料层（5）、第一喷淋层（6）、第二填料层（51）、第二喷淋层（61）、臭氧分解器（7），吸收塔（1）顶部设置有气体出口；所述循环泵（2）进口通过管道与吸收塔（1）的塔底浆池相连接，循环泵（2）的出口与第二喷淋层（61）中的喷淋器相连接，所述催化氧化设备（3）进口通过管道、水泵（8）与吸收塔(1)的塔底浆池相连接，催化氧化设备(3)出口通过管道与第一喷淋层(6)中的喷淋器相连接。本发明既解决了气体的污染问题，又使吸收水体不产生二次污染。

Description

一种污染气体治理设备

技术领域

本发明涉及污染气体处理技术领域，尤其涉及一种催化氧化污水处理设备。 

背景技术

一般来说，化工企业引发恶臭的气体可能包含以下的成分：醛类、酮类、醚类、醇类、胺类、低分子脂肪酸、无机酸（硫化氢、硫酸等）、氨、卤代烃、以及脂肪族的杂环的含氮或含硫的化合物。而工业化工污水厂废水中常含有大量的有机物，其废气通常包括各种挥发性有机物及中间产物。 

目前对于气体处理的方法有燃烧法、吸附法、生物法、脱硫法酸碱吸收法等。燃烧法去除率高，但是操控复杂，运行费用高，对酸性腐蚀性气体敏感，有高温及系统不可控的危险。气体通常需要预处理，对流量和浓度有限制和要求。同时产生固体类废物和气态污染物，需要二次处理。吸附法去除率低，活性碳层容易被穿透，对气体的含水量敏感，其再生或更换周期不稳定，运行费用高，对醚，酮类物质有燃烧爆炸的危险，对硫醇类等各种有机气体去除率极低。同时吸附过程仅是完成对污染物的转移，因而需要二次处理。生物法要求可处理的气体具备水溶性和易生物降解性，需要不断添加营养液。占地面积大，耐冲击力差，操作参数难控制，操控条件复杂。当运行条件（流量，浓度，成分）改变时，需要一定的适应期。脱硫法仅对含硫化合物有效，运行成本也比较高。而且催化剂易中毒失效，存在安全隐患，VOC反应过程中产生硫化亚铁，存在燃烧和爆炸的危险。酸碱吸收法运行成本较高，运行过程产生大量的废液，且需要二次处理。目前对于气体处理的方法有液体系体吸收、活性炭吸附，这些方法严格意义上来说只是进行了污染物的转移，没有从本质上消灭污染。如液体吸收后的溶液处理、活性炭吸附后的更换与处置都存在二次污染的可能。 

发明内容

技术问题：为解决上述技术问题，本发明提供了一种彻底消灭气体污染的设备，使含有污染物的气体被水吸收或直接被臭氧氧化，而吸收污染物的水则被循环催化氧化，既解决了气体的污染问题，又使吸收水体不产生二次污染。 

技术方案：为达到上述技术效果，本发明采用下列技术方案： 

一种污染气体治理设备，包括吸收塔1和循环泵2，还包括催化氧化设备3，所述的吸收塔1由下至上包括吸收塔的塔底浆池4、第一填料层5、第一喷淋层6、第二填料层51、第二喷淋层61、臭氧分解器7，吸收塔1顶部设置有气体出口；所述循环泵2进口通过管道与吸收塔1的塔底浆池相连接，循环泵2的出口与第二喷淋层61中的喷淋器相连接，所述催化氧化设备3进口通过管道、水泵8与吸收塔1的塔底浆池相连接，催化氧化设备3出口通过管道与第一喷淋层6中的喷淋器相连接。

所述催化氧化设备3包括顺次连接并形成水流通路的射流器A、反应器B、换热器C、和与所述射流器A相连接以向所述反应器B内提供臭氧的臭氧发生装置D；所述射流器进口通过管道与吸收塔1的塔底浆池4相连接，所述换热器出口通过管道与第一喷淋层6中的喷淋器相连接。所述吸收塔1内设置有多个填料层及多个喷淋层，且填料层的数量与喷淋层的层数一致，并依次间隔排列。所述所述催化氧化设备（3）还包括顺序连接的冷却水箱（E）和循环泵(F)；所述冷却水箱（E）进口通过管道与臭氧发生装置（D）相连接，所述循环泵(F)出口通过管道与换热器（C）相连接，所述冷却水箱（E）、循环泵(F)、换热器（C）、与臭氧发生装置（D）形成用于冷却臭氧发生装置的冷却水循环回路。所述臭氧分解器（7）为加热器。所述填料层（5）表面设有催化剂层。 

  

有益效果：

本发明可高效治理气体中的固体颗粒、有机漂浮物、一氧化碳、甲烷、甲醛以及引起恶臭的硫化氢、硫醚等含硫化合物。水对固体颗粒进行吸收后过滤分离，而有机物与一氧化碳等则被彻底氧化为二氧化碳随气体排出塔外，含硫化合物中的硫则被氧化为三氧化硫后溶于水，与水中的钙镁离子结合，形成硫酸盐。整个气体治理过程没有污染转移也不产生二次污染。

  

附图说明

图1为本发明的结构示意图。 

其中：1.吸收塔，2.循环泵，3.催化氧化设备，4.塔底浆池，5、5’.填料层，6、6’.喷淋层，7.臭氧分解器，8.水泵。 

图2为催化氧化设备工作原理图。 

其中：A.射流器、B.反应器、C.换热器、D.臭氧发生装置、E.冷却水箱、F.循环泵。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。 

如图1所示，本发明提供了一种污染气体治理设备，包括吸收塔1和循环泵2，还包括催化氧化设备3，所述的吸收塔1由下至上包括吸收塔的塔底浆池4、第一填料层5、第一喷淋层6、第二填料层51、第二喷淋层61、臭氧分解器7，吸收塔1顶部设置有气体出口；所述循环泵2进口通过管道与吸收塔1的塔底浆池相连接，循环泵2的出口与第二喷淋层61中的喷淋器相连接，所述催化氧化设备3进口通过管道、水泵8与吸收塔1的塔底浆池相连接，催化氧化设备3出口通过管道与第一喷淋层6中的喷淋器相连接。 

吸收塔1内安排有多层填料以增加气体与水的接触，塔底有管道连接循环泵2及催化氧化设备3，塔底浆池4盛有适当的水以供循环利用。将塔底水溶液经管道由催化氧化设备3制备含有臭氧的水后由吸收塔1内第一喷淋层6喷出，并经填料层5流回塔底，这些含有臭氧的水与进入塔底的污染气体逆向运动并进行接触与反应，气体中污染物被水吸收或被水中携带的臭氧氧化降解，没有参与反应的气体污染物及水中溢出的臭氧继续向吸收塔1上部运动，又将遇到第二填料层51，进一步发生吸收或氧化降解，为提高气体污染物的吸收与氧化降解能力，与吸收塔1的塔底浆池相连接的循环泵2将塔底含有臭氧的水溶液输送至第二喷淋层61喷出，这些含有臭氧的水继续对气体中污染物进行吸收或直接氧化。回到塔底浆池4的水又进入催化氧化设备3，对水体吸收的有机物进行催化氧化并补充增加水中臭氧后经第一喷淋层6进入塔内，循环往复，形成对气体中污染物的高效吸收与降解。为使气体彻底净化，可在塔内安排多层填料层5及多个喷淋层6。当气体彻底净化后，没有从水中溢出没有参与对污染物反应的臭氧在吸收塔1塔顶被臭氧分解器7分解为氧气，随净化后的气体排出吸收塔1塔外。臭氧分解器7可以是加热器也可以是臭氧分解催化剂，采用加热器分解臭氧时需将气体加热至55℃以上使臭氧彻底转变为氧气，以免产生二次污染。为提高对气体净化的效率，也可以将催化剂负载到填料层5表面，使臭氧在催化剂表面形成羟基自由基从而对污染物进行高效氧化降解。 

如图2所示，催化氧化设备3包括顺次连接并形成水流通路的射流器A、反应器B、换热器C，还包括与所述射流器A相连接并向反应器B供给臭氧的臭氧发生装置D，该臭氧发生装置由制氧机和臭氧机组成，制氧机用于产生氧气，之后再由臭氧机生成臭氧，臭氧机包括臭氧发生器和冷却水室，冷却水进入冷却水室后与臭氧发生器进行热交换以带走臭氧制备过程中产生的热量。水泵8将塔底浆池4内水送入射流器A以便于臭氧与水混合，并通过管道使含有臭氧的水进入反应器B内，反应器B内部设计有促进臭氧与污水混合的结构，且其内部结构件表面又涂有催化剂，以便污水与臭氧接触催化剂表面时发生催化氧化反应；由于臭氧发生装置D在工作过程中产生大量的热量，因此该污水处理设备还包括用于冷却臭氧发生装置的还包括顺序连接的冷却水箱E和循环泵F；所述冷却水箱E进口通过管道与臭氧发生装置D相连接，所述循环泵F出口通过管道与换热器C相连接，所述冷却水箱E、循环泵F、换热器C、与臭氧发生装置D形成用于冷却臭氧发生装置的冷却水循环回路。且换热器C与反应器B连接用于通过冷却水的循环流动将臭氧发生装置工作产生的热量传递给污水，为催化氧化过程提供反应所需热量以便于加速污水的催化氧化过程；冷却水与反应器B排出的水通过换热器C充分换热后再回流到冷却水箱E中以继续使用，以节约冷却水。为使反应器B中的催化氧化反应快速且充分，除在反应器B内涂有催化氧化材料，在换热器B与污水接触的一侧也涂敷催化剂层，以实现二次催化氧化过程。根据冷却效果的需求，换热器C可采用板式换热器或管壳式换热器。所述水泵8、射流器A、反应器B、冷却水箱E、循环泵F、换热器C，臭氧发生装置集成安装在箱体内；且所述箱体数量为一个及以上，相互按前述污水处理工艺流程连接。根据处理污水量的需求，反应器B可以为两个及以上，且反应器也可以单独放置在箱体外，通过管道与箱体内的设备连接。 

臭氧发生装置D产生臭氧，臭氧通过文丘里射流器A与水混合并射入装填有催化剂的催化反应器B中；塔底浆池4内的水经管道由立式多级泵、卧式离心泵或管道泵送入文丘里射流器；水和臭氧可以通过一个或多个催化反应器B进行混合并对水中污染物催化氧化，然后是通过一个一侧有催化剂的换热器C排出，进一步对水中吸附产物进行催化氧化，同时水中溶解有大量的臭氧，这些含有大量臭氧的水通过管道进入吸收塔1的第二喷淋层61喷出，自上而下回到塔底，再由水泵输送，形成对塔内气体的循环吸收并持续对吸收产物氧化降解。为增加对气体的吸收效率，在填料吸收塔底部增加一台循环泵，由循环泵将底部水溶液输送到塔顶部的喷淋器喷出，形成对塔内气体的循环吸收。 

换热器的另一侧连接臭氧发生器的冷却水箱E、循环泵F、冷却水箱用循环泵驱动循环水形成换热循环，将臭氧发生器工作产生的热量通过换热器传递给处理的污水，由水将热量带走，节省大量的冷却水或因冷却臭氧发生器耗费的能量；与此同时由于水侧换热器表面涂有催化材料，加速水中吸附产物与臭氧的氧化反应。将制氧机、臭氧发生器、文丘里发射器、催化反应器、泵、换热器、循环泵等通过管道按工艺流程连接，集成安装在钢结构制成的箱体内，根据处理能力的要求将设备制成1个或多个模块化的箱体，箱体间通过管道或电缆进行连接，并通过管道与气体吸收塔连接，形成气体处理设备。 

实施列1：采用NR100/3-30P4水处理一体机，按流程与直径1.5米高6米的塔连接，塔底还装有每小时5立方米的循环泵。由风机将每小时3000立方米的臭气送入塔底。 

  

实施列2： 

采用NR150/4-50P5水处理一体机，按流程与直径2米高8米的塔连接，塔底还装有每小时10立方米的循环泵。由风机将每小时5000立方米的污染气体送入塔底。

  

臭气主要成分：

 臭氧反应的化学式

自由基引发机理：      O₂ +O₃→·O

                 ·O + H₂O→·OH

有机硫反应机理：RSH + ·OH→R-S-OH

                ROH/R=O + ·OH→R₁-COOH + O₂→CO₂ + H₂O

无机硫反应机理：H₂S + ·O/·OH→SO₃   

                SO₃ + H₂O→H₂SO₄

                H₂SO₄ + NaOH→Na₂SO₄ + H₂O

碳氢化合物反应机理：CxHy + O₃→C

H_y

                    C

H_y +O₃→CO₂ + H₂O/ C

H_y + ·O/·OH→CO₂ + H₂O

·OH+DMSO→DMSOOH→CO₂+ H₂O+SO₄

·OH+RSH→R-S-OH

·OH+ ROH/R=O →R₁-COOH+ O₂→CO₂+ H₂O

R: organic compounds.

Claims (6)

1.一种污染气体治理设备，包括吸收塔（1）和循环泵（2），其特征在于：还包括催化氧化设备（3），所述的吸收塔（1）由下至上包括吸收塔的塔底浆池（4）、第一填料层(5)、第一喷淋层(6)、第二填料层(51)、第二喷淋层(61)、臭氧分解器（7），吸收塔（1）顶部设置有气体出口；所述循环泵（2）进口通过管道与塔底浆池相（4）连接，循环泵（2）的出口与第二喷淋层(61)中的喷淋器相连接，所述催化氧化设备（3）进口通过管道、水泵（8）与塔底浆池（4）相连接，催化氧化设备（3）出口通过管道与第一喷淋层(6)中的喷淋器相连接。

2.根据权利要求1所述的污染气体处理设备，其特征在于：所述催化氧化设备（3）包括顺次连接并形成水流通路的射流器（A）、反应器（B）、换热器（C）、和与所述射流器（A）相连接以向所述反应器（B）内提供臭氧的臭氧发生装置（D）；所述射流器（A）进口通过管道与吸收塔（1）的塔底浆池相连接，所述换热器（C）出口通过管道与第一喷淋层（6）中的喷淋器相连接。

3.根据权利要求1所述的污染气体处理设备，其特征在于：所述吸收塔（1）内设置有多个填料层及多个喷淋层，且填料层的数量与喷淋层的层数一致，并依次间隔排列。

4.根据权利要求2所述的污染气体处理设备，其特征在于：所述催化氧化设备（3）还包括顺序连接的冷却水箱（E）和循环泵(F)；所述冷却水箱（E）进口通过管道与臭氧发生装置（D）相连接，所述循环泵(F)出口通过管道与换热器（C）相连接，所述冷却水箱（E）、循环泵(F)、换热器（C）、与臭氧发生装置（D）形成用于冷却臭氧发生装置的冷却水循环回路。

5.根据权利要求1所述的污染气体处理设备，其特征在于：所述臭氧分解器（7）为加热器。

6.根据权利要求1所述的污染气体处理设备，其特征在于：所述填料层（5）表面设有催化剂层。

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