一種噴塗廢氣處理系統及其應用的製作方法
2023-10-17 09:47:49 3
本發明涉及一種噴塗廢氣的處理方法，特別涉及一種噴塗廢氣處理系統及其應用。
(二)
背景技術：
噴塗工序包括噴塗、流平和烘乾，VOCs產生量分別為50～60％、20～35％和5～20％，噴漆室或噴塗工序主要汙染物為VOCs和漆霧(顆粒物)，漆霧顆粒微小、黏度大、易黏附於物質表面，揮發性有機物大多難溶於水，成分複雜。噴塗廢氣主要集中在噴漆生產線作業時間段，不作業時廢氣濃度很低。
常規處理技術有吸收、吸附(過濾)、催化燃燒等，這些方法均有一定效果，但難以徹底解決噴塗廢氣汙染問題。如吸附技術，短時間有效，但很快被漆霧飽和，且因漆霧的粘附性再生困難；催化燃燒技術，可以解決廢氣汙染問題，但能耗大，特別是噴塗廢氣排放不連續，使用單位難以承受。UV光解、等離子體、生物降解處理這類廢氣的有效技術，但均需要前期的漆霧預處理，否則UV燈管、等離子體的放電盤、微生物體等會被漆霧包裹失效或失活。目前國內外漆霧處理方法有過濾法、低溫冷凝法、油吸收法、水吸收法等，採用較多的是過濾法(如玻璃纖維棉、爐渣等)和水吸收法(水幕、水旋及水激式等)，但是現有處理技術因諸多因素不能滿足市場及汙染物全面達標排放要求。
經檢索，國內關於噴塗廢氣處理工藝的報導較少且對於漆霧並無有效處理，整體運行效率低，成本較高，二次汙染較大。
(三)
技術實現要素：
本發明目的是提供一種噴塗廢氣處理系統及其應用，以螺旋霧化器預處理漆霧的方法，結合生物滴濾塔與雙介質阻擋放電(DDBD)低溫等離子體反應器，提供一種高效、穩定的噴塗廢氣處理系統及方法，該方法能高效經濟地淨化噴塗廢氣，使之達到國家規定的排放標準。
本發明採用的技術方案是：
本發明提供一種噴塗廢氣處理系統，所述系統包括螺旋霧化器、生物滴濾塔、DDBD低溫等離子體反應器和煙囪；所述螺旋霧化器底部設有出液口，頂部設有螺旋霧化噴嘴和廢氣出口，側面設有廢氣進口，所述出液口與集液槽連通；所述生物滴濾塔由設有氣體進口的塔底，設有生物填料層、取樣口和保溫夾套的塔身，安裝有尾氣出口、氣體採樣口和營養液噴淋系統的塔頂，蠕動泵組成，所述的塔身由兩個生物處理單元至下而上疊置安裝組成，相鄰層的生物處理單元之間布置水流通道以及供相鄰層氣連通的通氣口；所述的營養液噴淋系統由安裝在塔頂的噴灑器，設在生物滴塔外部的循環營養液儲存瓶、營養液輸入管、pH控制儀、蠕動泵、鹼液瓶連接組成；所述的pH控制儀分別與循環營養液儲存瓶和鹼液瓶連接，pH控制儀還設有與循環營養液儲存瓶接通的pH計探頭；所述循環營養液儲存瓶通過蠕動泵與噴灑器連通；所述生物填料層填料為拉西環，催化劑為複合菌劑或高效活性汙泥，所述複合菌劑包括惡臭假單胞菌、羅得西亞甲基桿菌和食油假單胞菌；所述螺旋霧化器的廢氣出口與生物滴濾塔的氣體進口連通，所述生物滴濾塔的尾氣出口與DDBD低溫等離子體反應器的電源連通，所述DDBD低溫等離子體反應器通過引風機與煙囪連通。
進一步，所述複合菌劑由惡臭假單胞菌、羅得西亞甲基桿菌和食油假單胞菌以質量比1：0.5～3：0.5～1組成，優選1:0.5:1。
本發明還提供一種所述噴塗廢氣處理系統在處理噴塗廢氣中的應用，具體所述應用為：將噴塗廢氣從螺旋霧化器的廢氣進口通入，同時開啟螺旋霧化噴嘴，螺旋霧化噴嘴進水量以廢氣體積計為0.5～0.7升水/m3氣體，氣流在螺旋霧化器中的停留時間≤5s；經螺旋霧化器處理後的氣體通過廢氣出口進入生物滴濾塔，所述生物滴濾塔空床停留時間≤25s，填料空隙率≥80％，經生物滴濾塔處理後的氣體進入DDBD低溫等離子體反應器，在氣體流量8～10L/min，放電頻率7～9kHz，放電電壓峰-峰值9～23k V條件下處理後進入煙囪，達標排出。
進一步，所述噴塗廢氣VOCs濃度250～300mg·m-3。
進一步，所述螺旋霧化噴嘴進水量以廢氣體積計為0.6升水/m3氣體，氣流在螺旋霧化器中的停留時間3s。
進一步，所述生物滴濾塔空床停留時間20s，填料空隙率85％。
進一步，所述氣體流量10L/min，放電頻率9kHz，放電電壓峰-峰值20k V。
本發明螺旋霧化器溼法除漆霧工藝，通過水霧霧化度、液氣比、接觸時間等參數控制，實現漆霧高效去除。去除漆霧後的廢氣採用逆向流生物滴濾淨化技術進行處理。生物淨化尾氣採用雙介質阻擋放電(DDBD)低溫等離子體技術進行處理。
將噴塗廢氣從螺旋霧化器底部通入，同時將螺旋霧化噴嘴打開，螺旋霧化器的水經過螺旋霧化噴嘴迅速噴出粒徑大小不同的水滴，噴塗廢氣中的漆霧迅速將水滴包裹，在霧滴的離心力作用下，覆蓋在霧滴表面的漆霧隨霧滴拋向器壁沿器壁流下，在螺旋霧化器底部設有集液槽，將處理後的廢液收集處理，去除漆霧的廢氣經過除霧器進入生物滴濾塔。經過螺旋霧化器預處理後的氣體從頂部排出後通入生物滴濾塔，根據廢氣的特點，開發逆向流生物淨化技術。生物處理單元接種的是複合菌劑或者高效活性汙泥，能夠快速有效降解多種有機物。經過生物滴濾塔處理後的尾氣進入低溫等離子體反應器中，所述的低溫等離子體反應器是採用DDBD技術，即將兩種絕緣介質插入兩個電極之間而形成的一種非平衡態氣體放電，雙介質阻擋放電等離子技術比單介質阻擋放電技術放電效果均勻穩定，且能夠達到常用等離子技術(電暈放電)的1500倍，反應速度快，產生較多的活性物質降解汙染物能力較高。
與現有方法相比，本發明的有益效果主要體現在：
(1)本發明以螺旋霧化器預處理的方法，能快速有效的去除漆霧，防止後續設備堵塞。
(2)本發明所用的生物滴濾塔，由若干個生物處理單元自下而上疊置安裝組成，生物處理單元採用複合菌劑或活性汙泥，降解汙染物速率快，抗衝擊負荷能力強，能適應複雜的揮發性有機混合汙染物的淨化處理。
(3)本發明對於尾氣的處理採用雙介質阻擋放電(DDBD)低溫等離子體技術，運行穩定性高，去除汙染物徹底，無二次汙染。
本發明方法比傳統的生物技術或DDBD技術處理效率高20％以上，且能耗降低30％。
(四)附圖說明
圖1噴塗廢氣處理系統示意圖：1螺旋霧化器、11出液口、12螺旋霧化噴嘴、13廢氣出口、14廢氣進口、15集液槽；2生物滴濾塔、27蠕動泵、211噴灑器；3DDBD低溫等離子體反應器、31電源；4煙囪；5引風機；
圖2螺旋霧化噴嘴的結構圖；
圖3生物滴濾塔結構示意圖：21氣體進口；22生物填料層；23取樣口；24保溫夾套；25尾氣出口；26氣體採樣口；27蠕動泵；28營養液儲存瓶；29pH控制儀；210鹼液瓶；211噴灑器。
圖4 DDBD的原理圖；
圖5本發明噴塗廢氣處理系統淨化效果圖。
(五)具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護範圍並不僅限於此：
實施例1
1、本發明噴塗廢氣處理系統(參照圖1-圖4)，所述系統包括螺旋霧化器1、生物滴濾塔2、DDBD低溫等離子體反應器3和煙囪4；所述螺旋霧化器1底部設有出液口11，頂部設有螺旋霧化噴嘴12和和廢氣出口13，側面設有廢氣進口14，所述出液口11與集液槽15連通；所述生物滴濾塔2由設有氣體進口21的塔底，設有生物填料層22、取樣口23和保溫夾套24的塔身，安裝有尾氣出口25、氣體採樣口26和營養液噴淋系統的塔頂和蠕動泵27組成，所述的塔身由兩個生物處理單元至下而上疊置安裝組成，相鄰層的生物處理單元之間布置水流通道以及供相鄰層氣連通的通氣口；所述的營養液噴淋系統由安裝在塔頂的噴灑器211，設在生物滴塔外部的循環營養液儲存瓶28、營養液輸入管、pH控制儀29、蠕動泵27、鹼液瓶210連接組成；所述的pH控制儀29分別與循環營養液儲存瓶28和鹼液瓶210連接，pH控制儀29還設有與循環營養液儲存瓶接通的pH計探頭212；所述循環營養液儲存瓶28通過蠕動泵27與噴灑器211連通；所述生物填料層填料為拉西環，催化劑為複合菌劑或高效活性汙泥；所述螺旋霧化器1的廢氣出口14與生物滴濾塔2的氣體進口21連通，所述生物滴濾塔2的尾氣出口25與DDBD低溫等離子體反應器3的電源31連通，所述DDBD低溫等離子反應器3通過引風機5與煙囪4連通。
2、廢氣處理
對噴塗作業產生的廢氣的淨化主要經過螺旋霧化器的預處理，生物滴濾塔的高效降解處理和DDBD低溫等離子體反應器的尾氣處理，其處理工藝按照以下步驟進行：
預處理過程：噴塗廢氣產生的含有較高濃度，黏附性強的漆霧，從螺旋霧化器1的廢氣進口14進入，注入的水在螺旋霧化噴嘴12的作用下霧化成粒徑大小不等的霧滴，漆霧便包裹在霧滴表面隨螺旋霧化噴嘴的離心力作用下接觸到器壁，霧滴聚集成水沿壁流到集液槽15集中處理，螺旋霧化噴嘴進水量以廢氣體積計為0.6升水/m3氣體，氣流在螺旋霧化器中的停留時間3s，而去除漆霧的廢氣進入生物滴濾塔5。
高效降解過程：在生物滴濾塔2中，從下到上疊置的生物處理單元採用由惡臭假單胞菌(CN201410479144.X)、羅得西亞甲基桿菌(CN201010234986.0)、食油假單胞菌(CN200910154838.5)以質量比1：0.5：1的複合菌劑，降解汙染物速率較快，通過循環系統中的蠕動泵27將營養液噴淋到生物處理單元，同時控制pH的變化為5～7以適應菌體的生長。所述生物滴濾塔空床停留時間20s，填料空隙率85％。
尾氣處理過程：在DDBD低溫等離子反應器3內，左側是雙介質阻擋放電的高壓電源31，根據圖4中的雙介質阻擋放電原理圖可以看出，雙層絕緣介質分別分布在兩個電極之間，從而形成一種非平衡態氣體放電。經過相關實驗表明，雙介質阻擋放電低溫等離子體比單介質阻擋放電技術放電更穩定，在工業應用上比較成熟，處理後的尾氣無二次汙染，並去除異味。所述氣體流量10L/min，放電頻率9kHz，放電電壓峰-峰值20k V。
淨化氣體排放：經過DDBD低溫等離子體反應後的氣體經過引風機5和煙囪4後排放。
整體的組合工藝對VOCs去除效果的變化情況如圖5所示。進口噴塗廢氣VOCs濃度在250～300mg·m-3，包括甲苯、二甲苯和苯三種物質以質量比1:1:1混合，本發明噴塗廢氣處理系統啟動前期去除率只有50％左右，主要表現在螺旋霧化器對汙染物的去除，由圖5可以看出，對於甲苯的去除效率比苯和二甲苯稍高，第10天VOCs的去除率已高於80％，隨後，去除率逐漸升高且系統仍能維持較高的淨化性能。第12d，當VOCs濃度為292.526mg·m-3時，噴塗廢氣處理系統將VOCs的濃度已降低至50mg·m-3，完全滿足國家排放標準，隨後去除率一直增長至100％，表明噴塗廢氣處理系統對VOCs有較好且穩定的去除效果。