用於處理市政設施惡臭氣體的裝置和方法
2023-12-06 18:20:06
專利名稱：用於處理市政設施惡臭氣體的裝置和方法
技術領域：
本發明屬廢氣處理技術領域，具體涉及一種用於處理市政設施的惡臭氣體的裝置和方法。
背景技術：
隨著我國居民環保意識的增強，汙水處理廠、汙水泵站、公廁和糞便轉運站等市政公 用設施的惡臭問題將得到越來越多的關注，目前已成為居民投訴的焦點之一。惡臭物質的 致臭原因主要是含有特徵發臭基團。含有發臭基團的氣味分子與嗅覺細胞相作用，經過嗅 覺神經向腦部神經傳遞信息，從而完成對氣味的鑑別。常見的發臭基團有硫基、巰基、硫 氰基等含硫化合物以及羥基、醛基、羰基等含氧化合物。就市政公用設施的臭氣而言，臭 氣中的主要成分是有硫化氫、氨和和甲硫醇等硫系有機化合物，均系我國《惡臭汙染物排 放標準》所涉及的汙染物，其實際測定值大多超出了標準中的濃度限值，已構成了臭氣控 制對象。惡臭作為環境公害之一已越來越受到關注，是繼噪聲之後居民投訴最多的環境問 題之一，因此尋求一種切實可行又經濟實惠的方法來控制環境中的惡臭已十分必要。
目前，生物除臭法是目前臭氣處理最常用的工藝，具有投資費用省、運行費用低等優 點。但是生物除臭法也存在處理效果不穩定、佔 大、啟動困難等缺點，如果應用於臨 近居民區、環保標準較高的汙水處理廠、汙水泵站、公廁和糞便轉運站等市政公用設施的 臭氣處理工程上，處理效果往往不是很理想。
在惡臭處理方法中，低溫等離子體技術與其它汙染治理技術相比，具有處理流程短、 佔地面積小、氣阻小、適用範圍廣等特點。低溫等離子體技術處理汙染物的原理為在外 加電場的作用下，氣體放電產生大量攜能電子(電子平均能量在l 10eV)，廢氣中的惡臭 物質在高能電子的轟擊下發生電離、解離或激發，並在02參與反應下發生一系列複雜的物 理、化學反應，最終使廢氣中的汙染物分解達到淨化目的。
根據氣體放電的方式，等離子體的產生主要有輝光放電(Glow discharge),電暈放電 (Corona discharge)、介質阻擋放電(Dielectric barrier discharge,簡稱DBD)、射頻放電 (Radio frequency discharge)和微波放電(Microwave discharge)等。其中介質阻擋放電具 有電子密度高和可在常壓下運行的特點，因而使其具有工業應用前景，特別適用於惡臭氣 體的治理，因而備受關注。
利用介質阻擋放電等離子體處理惡臭氣體時，主要存在如下問題1. 經介質阻擋放電等離子體處理後的尾氣中含有大量臭氧，未能充分利用，造成二次 汙染；2. 放電區較小，氣體反應時間短，惡臭物質未能充分反應即隨尾氣排出；因此，針對介質阻擋放電等離子體處理方法的不足，本發明提出了一種介質阻擋放電 等離子體結合蜂窩活性炭吸附-催化氧化床處理市政設施惡臭廢氣的治理技術。 發明內容本專利的目的是提出一种放電區間大、處理效率高的用於處理市政設施惡臭氣體的裝 置與方法。本發明提出的處理市政設施惡臭廢氣的裝置，採用介質阻擋放電等離子體與蜂窩活性 炭吸附催化氧化床相結合的形式，具體由過濾網1、等離子體反應器2、蜂窩活性炭床3 和風機4依次連接組成，如圖1所示。本發明中，所述等離子體反應器2採用雙介質阻擋放電等離子體結構形式，由若干個 等離子體反應管組合構成；單個等離子體反應管的結構如圖2所示。它由內石英管5和外 石英管9作為介質，內石英管5和外石英管9之間由支架8支撐；內石英管5內襯不鏽片 6作為內電極，外石英管9中部外側纏繞細長不鏽鋼片7作為外電極，待處理廢氣從等離 子體反應管下部，經過內、外石英管之間，在電場作用下得到淨化處理。本發明中，介質阻擋放電的工作原理為放電產生於內電極和外電極兩個電極之間， 可以在0.1 10X10Spa的氣壓下進行，具有輝光放電的大空間均勻放電和電暈放電的高氣 壓運行的特點。介質層對此類放電有兩個主要作用 一是限制微放電中帶電粒子的運動， 使微放電成為一個個短促的脈衝；二是讓微放電均勻穩定地分布在整個面狀電極之間，防 止火花放電。由於電極不直接與放電氣體發生接觸，從而避免了電極的腐蝕問題(H2S腐 蝕性強)。放電工作原理示意圖如圖3所示。其處理市政設施惡臭廢氣的工作原理為介 質阻擋放電產生的低溫等離子體中，電子能量高，幾乎可以和所有的惡臭氣體分子作用。 而且反應快，不受氣速限制。由於系統氣阻小，適用於市政設施的高流速、大風量臭氣處 理。本發明中，所述蜂窩活性炭床3是一種吸附一催化氧化床，它採用蜂窩活性炭為填充 層，蜂窩活性炭組成按重量計為粉末活性炭80-85%，黏土 10-15%，金屬氧化物4-8%， 總量滿足100%。蜂窩活性炭結構如圖4所示。該吸附-氧化床採用蜂窩活性炭作為填充層， 氣體從蜂窩活性炭孔口縫隙中流過，同粒狀活性炭層相比，氣體阻力大大降低，氣體組分 與活性炭接觸更加充分。由於活性炭能有效吸附惡臭組分、02及臭氧、O原子等活性基團， 使這些反應物在活性炭微孔結構內富集，加大了惡臭物質與氧氣、臭氧、O原子等活性基團之間的接觸，提高了反應速度。由於活性炭床僅起到反應界面(或媒介)和催化氧化的作 用，不存在吸附飽和問題，無需定期更換，可長期使用。工作原理經介質阻擋放電等離 子體處理後的廢氣中含有未分解完全的惡臭物質及反應產生的高活性基團03、氧原子、 HO等，氣體流經蜂窩活性炭床層時，通過活性炭良好的吸附性能，將這些物質吸附在活 性炭的微孔結構中，由於惡臭物質與02、 03等積聚在一起，充分接觸，發生氧化反應將 惡臭物質分解掉，反應產物通過解吸作用從活性炭微孔結構中脫附，回復活性炭的高效吸 附能力，使活性炭循環使用。
本發明中，所述過濾網1的網孔一般為90 100目，用於過濾氣體中的灰塵等顆粒物 質；所述風機在反應裝置後面，使反應裝置處於負壓狀態，避免惡臭氣體洩漏。
本發明利用上述處理裝置對惡臭氣體進行處理的方法如下
惡臭氣體收集後先經過濾網除去灰塵等顆粒物質，然後進入介質阻擋放電等離子體反 應器，在此利用高能電子的轟擊作用，使惡臭物質發生一系列反應，使其分解和轉化為無 害或其它無臭物質；少量未反應的惡臭物質、反應過程中產生的03、 0和HO及02在經 過蜂窩活性炭床時，被活性炭吸附並繼續發生反應，通過活性炭的吸附積聚和催化氧化作 用，惡臭物質被氧化分解，最終達到消除惡臭目的；風機放在反應裝置後面，保證反應裝 置處於負壓狀態，避免惡臭氣體洩漏。
採用本發明裝置和方法處理市政設施惡臭氣體，處理廢氣量大，反應時間短，而除臭 去廢效率高，薦化效果非常理想。
圖1為本發明裝置與流程示意圖。
圖2為單個等離子體反應管的結構示意圖。
圖3為本發明放電工作原理。
圖4為蜂窩活性炭結構示意圖。其中，(a)為橫剖面圖示，(b)為立體圖示。 圖中標號1為過濾網，2為等離子體反應器，3為蜂窩活性炭床，4為風機，5為內
石英管，6為內電極，7為外電極，8為支架，9為外石英管。
具體實施例方式
以氣量10000 m3/h、濃度100 ppm的惡臭氣體為例說明各工藝單元參數
① .過濾網100目
② .等離子體反應器等離子體反應管數量為250組，裝機功率55kW。每個等離 子體反應管以內外兩石英管作為介質，內管外徑為lOmm，長200mm，內襯200mm不鏽 鋼片作為內電極；外管內徑33mm，厚度1.5mm,長200mm，由4mmX670mm的細長不鏽鋼片纏繞外管壁6圈作為外電極，圈與圈間的距離為5mm。
③ . 蜂窩活性炭床單組長2000 mmX寬2000 mmX高1500 mm，共2組，合計蜂 窩活性炭裝填量8m3。
④ .風機配套功率llkW。
可處理每立方米惡臭氣體功耗為6.6 W。
權利要求
1、一種用於處理市政設施惡臭氣體的裝置，其特徵在於由過濾網(1)、等離子體反應器(2)、蜂窩活性炭床(3)和風機(4)依次連接組成；其中所述等離子體反應器(2)採用雙介質阻擋放電等離子體結構形式，由若干個等離子體反應管組合構成；單個等離子體反應管由內石英管(5)和外石英管(9)作為介質，內石英管(5)和外石英管(9)之間由支架(8)支撐；內石英管(5)內襯不鏽片(6)作為內電極，外石英管(9)中部外側纏繞細長不鏽鋼片7作為外電極；所述蜂窩活性炭床(3)是一種吸附-催化氧化床，它採用蜂窩活性炭為填充層，蜂窩活性炭組成按重量計為粉末活性炭80-85％，黏土10-15％，金屬氧化物4-8％，總量滿足100％；所述過濾網(1)的網孔為90～100目，用於過濾氣體中的灰塵等顆粒物質；所述風機在反應裝置後面。
2、 一種利用權利要求1所述裝置處理市政設施惡臭氣體的方法，其特徵在於具體步驟如下惡臭氣體收集後先經過濾網除去灰塵等顆粒物質，然後進入介質阻擋放電等離子體反 應器，在此利用高能電子的轟擊作用，使惡臭物質發生一系列反應，使其分解和轉化為無害或其它無臭物質；少量未反應的惡臭物質、反應過程中產生的03、 0和HO及02在經 過蜂窩活性炭床時，被活性炭吸附並繼續發生反應，通過活性炭的吸附積聚和催化氧化作 用，惡臭物質被氧化分解，最終達到消除惡臭目的；風機放在反應裝置後面，保證反應裝 置處於負壓狀態，避免惡臭氣體洩漏。
全文摘要
本發明屬於廢氣處理技術領域，具體為一種用於處理市政設施惡臭氣體的裝置和方法。本發明裝置由過濾網、等離子反應器、蜂窩活性炭床和風機依次連接組成。其中等離子反應器採用雙介質阻擋放電等離子體結構形式，由若干個等離子體反應管組合構成，蜂窩活性炭床是一種吸附-催化氧化床，採用蜂窩活性炭為填充層。廢氣經過過濾網，濾去氣體中的灰塵等微粒，然後進入等離子體反應器，在高能電子轟擊下，使惡臭物質反應一系列反應，少量未反應惡臭物質等經過蜂窩活性炭床，得到進一步處理。風機放在裝置後面，保證反應裝置處於負壓狀態，避免惡片頭氣體洩漏。本發明對惡臭氣體處理量大，處理效率高。
文檔編號B01D53/58GK101234211SQ200710173290
公開日2008年8月6日 申請日期2007年12月27日 優先權日2007年12月27日
發明者侯惠奇, 曉 孫, 張仁熙, 王國華 申請人:上海市政工程設計研究總院;復旦大學