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CN108404650B - Voc生物透气净化器及净化方法 - Google Patents

Voc生物透气净化器及净化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及废气处理领域，具体涉及一种VOC生物透气净化器及净化方法，旨在处理注塑产品喷涂处理中产生的挥发性气体。本发明采用喷淋塔加生物填料塔的工艺对喷涂废气进行处理。设备简单，无需外加辅助处理药剂，建设成本较低；操作简单，能耗低，运行成本小；处理效果好，无二次污染，有较强的安全性能等优点。

Description

VOC生物透气净化器及净化方法
技术领域
本发明涉及废气处理设备领域，具体涉及一种VOC生物透气净化器及净化方法。
背景技术
VOC是挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds)的英文缩写。实际生产中VOC气体主要是由于产品需要喷涂处理而加工中产生的挥发性气体，主要来源于喷涂工序的油漆、异丁醇、防白水和开油水含VOCs原辅材料的使用。喷漆有机废气主要产生与调漆、喷漆及烘干阶段。进一步的，油漆的主要成分为丙烯酸树酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、纤维素、乙助剂、颜料；开油水主要成分为异佛尔酮；防白水的主要成分为2-丁氧基乙醇(乙二醇丁醚)。
现阶段对VOC废气的主要处理方法如下：
1.如果量少，直接排向室外；
2.如果量多，多采用生物填料塔的方式进行分解。
但是现有技术中，空气的净化效果大多不如人意，尤其是设备庞大，自动化程度低，使用过程中多有不便，存在安全隐患，也耗费了大量的工时。同时，随着国家标准的大幅度提高，对环保达标的标准逐年提高，现阶段的技术越发难以满足工作要求。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中的问题，提供了一种高效、安全、过滤效果好的VOC生物透气净化器及净化方法。
本发明的具体方案是：
设计一种VOC生物透气净化器及净化方法，包括至少3组净化流水线、至少1组备用净化流水线和控制各流水线启闭的控制机构，所述控制机构包括安装在各流水线上的管控阀门、和与所述管控阀门电路电连接的控制器；
上述流水线包括由主气路管道相依次连接的喷淋装置、离心风机、生物净化装置，所述喷淋净化装置包括喷淋循环池、喷淋洗涤塔，所述生物净化装置包括生物菌种培养池、生物处理器、高效生物净化塔，所述净化流水线还包括布设于车间排气点的集气罩；
在所述生物净化装置的出口还设有气体二次净化装置，所述气体二次净化装置包括气体燃烧机构和气体浓度检测机构。
所述喷淋净化装置和所述离心风机间还安装有干式过滤机构，所述高效生物净化塔的出口端还并联有循环管路，该循环管路的另一端与所述离心风机的出口端相连接，循环管路上设有阀门。
所述生物菌种培养池内设有之字形流道在所述流道内设有带漏空的挡板，所述挡板上安装有填料，所述填料包括球状体填料、柱状体填料或多边棱柱填料。
所述气体燃烧机构串联于主气路管道的出气端；所述气体燃烧机构自主气路管道起依次经由过滤板、引风机、燃烧机构后连接回主气路管道，所述燃烧机构包括燃烧容器筒，所述燃烧容器筒的一端设有混气容器，所述混气容器包括废气进气口、助燃气体进气口和引导上述气体混合的螺旋状导向条，所述废气进气口设置在混合容器侧面，所述助燃气体进气口设置在混合容器的端头，所述螺旋状导向条与混合容器同轴设置，所述螺旋状导向条中空设置，所述混气容器的出口安装有点火元件，所述导向条安装在所述燃烧容器的内壁上，在所述燃烧容器筒的另一侧设有反应床。
所述燃烧容器筒内还活动安装有反应床安装架，所述反应床安装架包括方形架体，圆板状的反应床安装在所述方形架体内，所述方形架体的底部设有滚轮，所述反应床安装架上还安装有与所述燃烧容器外径相一致的定位筒，所述定位筒内安装反应床。
所述气体浓度检测机构包括并联于主气路管道出气端的测试管路，所述测试管路的出口距离地面高度在1.5到2m之间，在出口处安装有机物浓度检测元件，所述有机物浓度检测元件与所述控制器信号连接，所述控制器的输出端连接显示屏，检测装置连接的控制器输出端连接阀门。
所述测试管路的出口下方设有生物透气滤膜层，所述生物透气滤膜层包括滤膜安装架和处于安装架内的一定数量的最大线径小于4mm的生物填料。
所述有机物浓度检测元件包括安装在安装架上的挥发性有机物VOC气体浓度检测仪，所述安装架为四棱柱筒状，其棱边固定在所述测试管路的出口处。
所述控制器与阀门间替换为蓝牙连接。
一种VOC生物透气净化方法，使用上述VOC生物透气净化器，包括如下步骤：
(1)气体的收集：在车间的废气集中排放点设置集气罩，集气罩所连接的离心风机的风量为5000～20000m3/h，负压吸取废气至喷淋装置；
(2)喷淋净化：废气经由喷淋装置除废气中的漆雾，增加气体湿度，形成废气B；
(3)生物净化：所述废气B经由生物净化装置，通过生物净化装置内填料上的微生物新陈代谢作用将有机废气中的污染物转化成无机物和微生物细胞质，形成废气C；
(4)废气催化：所述废气C经由气体燃烧机构加热催化，过滤残余有机物，降低VOC成分后形成废气D经由大气排出。
在步骤(3)或步骤(4)后，还连接有控制器控制启闭的内循环管路，以控制废气C或废气D进入下一工步或重返风机重新开始步骤(1)的循环。
本发明的有益效果在于：
对原有废气治理系统进行升级改造，提高废气排放的洁净度。高效率，低强度，运行稳定、操作维修方便、运行成本低、管理方便、自动化程度高；
通过控制器的检测，可以控制相应管路的启闭，从而实现网格化管理，控制器还连接有安装在净化器内的监控设备以达到快速维修设备的目的，进一步实现单个单元设备出现故障时绕经该故障单元继续工作，后续迅速找到故障点独立维修，或者当某成产设备停工时，可以及时对该生产设备周围的集气设备进行断电；
循环管路进一步提高其自动化程度，进一步检测排放气体的有机物含量，形成内循环改善排放效果，填料的形状设计一方面延长微生物的活性，另一方面提高了过滤的效果；
通过气体燃烧回路的设计，降低了VOC的输出浓度，同时，对气路的入口设计和风道设计进行了改进，使废气和助燃气体的混合更为彻底，燃烧效率高，后期与催化床的结合，进一步消除气体中的有机物，催化床的设计便于其整体的维修和保养，催化设备及时的更换、维修和保养；
旁路的设计，形成了一套便于检测的生物透气净化器，工作人员可以在平低上完成检测操作，同时，利用自动化部件进行控制调节，可以开启或关闭整个系统，进而进行设备的维护与调整；节省人工成本，自动检测仪的安装一方面测量精度高，另一方面不影响净化器本身的工作，可以及时发现净化器中各个设备的工作状态；出口下方设有生物透气滤膜层，以防有害气体对检测人员的伤害。
附图说明
图1是本发明结构的示意图；
图2是发明中生物菌种培养池的剖视图；
图3是本发明中测试管路与检测装置的结构示意图；
图4是本发明中测试管路的剖视图；
图5是本发明中气体燃烧机构的结构示意图；
图6是本发明中气体燃烧机构的侧视图；
图7是本发明中反应床安装架的主视图；
图8是本发明中反应床安装架的侧视图；
图中各部件名称：1.集气罩；2.喷淋循环池；3.喷淋洗涤塔；4.干式过滤机构；6.离心风机；7.生物菌种培养池；8.生物处理器；9.高效生物净化塔；10.气体燃烧机构；11.安装架；12.控制器；13.测试管路；14.显示屏；15.生物透气滤膜层；16.有机物浓度检测元件；101.引风机；102.废气进气管道；103.助燃气体进气管道；104.导向条；105.点火元件；106.燃烧容器筒；107.方形架；108.滚轮；109.定位筒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种VOC生物透气净化器，参见图1至图8，包括至少3组净化流水线、至少1组备用净化流水线和控制各流水线启闭的控制机构，控制机构包括安装在各流水线上的管控阀门、和与管控阀门电路电连接的控制器12；备用净化流水线的设计使得当某一流水线发生故障时能停机不挺线，提高生产效率
上述流水线包括由主气路管道相依次连接的喷淋装置、离心风机6、生物净化装置，喷淋净化装置包括喷淋循环池2、喷淋洗涤塔3，生物净化装置包括生物菌种培养池7、生物处理器8、高效生物净化塔9，净化流水线还包括布设于车间排气点的集气罩1；
在生物净化装置的出口还设有气体二次净化装置，气体二次净化装置包括气体燃烧机构10和气体浓度检测机构，进一步降低排出气体的VOC浓度。
喷淋净化装置和离心风机6间还安装有干式过滤机构4，高效生物净化塔9的出口端还并联有循环管路，该循环管路的另一端与离心风机6的出口端相连接，循环管路上设有阀门。
生物菌种培养池7内设有之字形流道在流道内设有带漏空的挡板，挡板上安装有填料，填料包括球状体填料、柱状体填料或多边棱柱填料。
气体燃烧机构10串联于主气路管道的出气端；气体燃烧机构10自主气路管道起依次经由过滤板、引风机101、燃烧机构后连接回主气路管道，燃烧机构包括燃烧容器筒106，燃烧容器筒106的一端设有混气容器，混气容器包括废气进气口、助燃气体进气口和引导上述气体混合的螺旋状导向条104，混气容器的出口安装有点火元件105，导向条104安装在燃烧容器的内壁上，在燃烧容器筒106的另一侧设有反应床。
燃烧容器筒内还活动安装有机架，机架包括方形架体，圆板状的反应床安装在方形架107体内，方形架体的底部设有滚轮108，机架上还安装有与燃烧容器外径相一致的定位筒109，定位筒内安装反应床。工作过程中，可以通过拉移方形架体，实现反应床的维护与更换。
气体浓度检测机构包括并联于主气路管道出气端的测试管路13，测试管路13的出口距离地面高度在1.5到2m之间，在出口处安装有机物浓度检测元件16，有机物浓度检测元件16与控制器12信号连接，控制器12的输出端连接显示屏14，检测装置连接的控制器12输出端连接阀门。该设计简化了测试的环节，便于测试。
本实施例中具体的，出口下方设有生物透气滤膜层15，生物透气滤膜层15包括滤膜安装架和处于滤膜安装架内的一定数量的最大线径小于4mm的生物填料。该设计保证了反应面积大，反应效率高。
有机物浓度检测元件16包括安装在安装架11上的挥发性有机物VOC气体浓度检测仪，安装架11为四棱柱筒状，其棱边固定在测试管路13的出口处。
具体工作中，还可以将控制器12与阀门(T1、T2、T3等)间替换为蓝牙连接。
一种VOC生物透气净化方法，使用上述VOC生物透气净化器，包括如下步骤：
(1)气体的收集：在车间的废气集中排放点设置集气罩1，集气罩1所连接的离心风机6的风量为5000～20000m3/h，负压吸取废气至喷淋装置；
(2)喷淋净化：废气经由喷淋装置除废气中的漆雾，增加气体湿度，形成废气B；
(3)生物净化：废气B经由生物净化装置，通过生物净化装置内填料上的微生物新陈代谢作用将有机废气中的污染物转化成无机物和微生物细胞质，形成废气C；
(4)废气催化：废气C经由气体燃烧机构10加热催化，过滤残余有机物，降低VOC成分后形成废气D经由大气排出。
在步骤(3)或步骤(4)后，还连接有控制器12控制启闭的内循环管路，以控制废气C或废气D进入下一工步或重返风机重新开始步骤(1)的循环。
在相关工厂的生产环节，油漆使用过程中需按比例与异丁醇、防白水和开油水进行调配，调漆工序在调漆房中进行，调漆房设置有集气罩1对非法的少量有机废气进行收集后直接排向室外。
喷漆工序采用空气喷涂法，将调配好的油漆喷涂到外壳，空气喷涂是利用压缩空气流过喷枪喷嘴孔形成负压，负压使漆料从吸管吸入，经喷嘴喷出，形成漆雾，漆雾喷射流到被涂饰零部件表面上形成均匀的漆膜。
具体工作中，废水站废气主要是喷涂线废水中挥发的有机气体。喷淋塔的作用在于去除废气中的漆雾，同时增加气体湿度；生物填料塔则利用生物法，通过附着反应器内填料上的微生物新陈代谢作用将有机废气中的污染物转化成无机物和微生物细胞质。生物氧化法处理有机废气具有设备简单，无需外加辅助处理药剂，建设成本较低；操作简单，能耗低，运行成本小；处理效果好，无二次污染，有较强的安全性能等优点。
湿式喷淋除尘器去除油漆微粒主要机理主要涉及到惯性碰撞、拦截作用、扩散作用及重力作用等，及重力作用等，喷淋水是循环使用的，但使用一定时间后净化器及循环水内会含有一定量的油漆渣，因此需要进行清理，循环水进行更换。
为了提高水喷淋除尘器的处理效果，在喷淋水中需添加适量的喷漆专业除味剂，该除味剂可以有效去除苯、甲苯、二甲苯等有机废气，可降低后继喷淋生物。
本项目废气经处理后执行广东省地方标准《大气污染物排放限值》(DB44/27-2001)中第二时段二级排放标准。主要指标如表1-1所示：
表1-1主要污染物排放标准
污染物 允许排放浓度 允许排放速率
苯 12mg/m3 0.42kg/h
甲苯 40mg/m3 2.5kg/h
二甲苯 70mg/m3 0.84kg/h
非甲烷总烃 |120mg/m3 0.84kg/h
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种 VOC生物透气净化器，其特征在于：包括至少3组净化流水线、至少1组备用净化流水线和控制各流水线启闭的控制机构，所述控制机构包括安装在各流水线上的管控阀门、和与所述管控阀门电路电连接的控制器；
上述流水线包括由主气路管道相依次连接的喷淋装置、离心风机、生物净化装置，所述喷淋装置包括喷淋循环池、喷淋洗涤塔，所述生物净化装置包括生物菌种培养池、生物处理器、高效生物净化塔，所述净化流水线还包括布设于车间排气点的集气罩；
在所述生物净化装置的出口还设有气体二次净化装置，所述气体二次净化装置包括气体燃烧机构和气体浓度检测机构，所述气体燃烧机构串联于主气路管道的出气端；所述气体燃烧机构自主气路管道起依次经由过滤板、引风机、燃烧机构后连接回主气路管道，所述燃烧机构包括燃烧容器筒，所述燃烧容器筒的一端设有混气容器，所述混气容器包括废气进气口、助燃气体进气口和引导上述气体混合的螺旋状导向条，所述废气进气口设置在混合容器侧面，所述助燃气体进气口设置在混合容器的一端，所述混气容器的另一端设置为出口且安装有点火元件，所述废气和助燃气体分别从废气进气口和助燃气体进气口进入混合容器内通过螺旋状导向条混合，所述螺旋状导向条与混合容器同轴设置，所述螺旋状导向条中空设置，所述导向条安装在所述燃烧容器的内壁上，在所述燃烧容器筒的另一侧设有反应床。
2.如权利要求1所述的VOC生物透气净化器，其特征在于：所述喷淋装置和所述离心风机间还安装有干式过滤机构，所述高效生物净化塔的出口端还并联有循环管路，该循环管路的另一端与所述离心风机的出口端相连接，循环管路上设有阀门。
3.如权利要求1所述的VOC生物透气净化器，其特征在于：所述生物菌种培养池内设有之字形流道在所述流道内设有带漏空的挡板，所述挡板上安装有填料，所述填料包括球状体填料、柱状体填料或多边棱柱填料。
4.如权利要求1所述的VOC生物透气净化器，其特征在于：所述燃烧容器筒内还活动安装有反应床安装架，所述反应床安装架包括方形架体，圆板状的反应床安装在所述方形架体内，所述方形架体的底部设有滚轮，所述反应床安装架上还安装有与所述燃烧容器外径相一致的定位筒，所述定位筒内安装反应床。
5.如权利要求1所述的VOC生物透气净化器，其特征在于：所述气体浓度检测机构包括并联于主气路管道出气端的测试管路，所述测试管路的出口距离地面高度在1.5到2m之间，在出口处安装有机物浓度检测元件，所述有机物浓度检测元件与所述控制器信号连接，所述控制器的输出端连接显示屏，检测装置连接的控制器输出端连接阀门。
6.如权利要求5所述的VOC生物透气净化器，其特征在于：所述测试管路的出口下方设有生物透气滤膜层，所述生物透气滤膜层包括滤膜安装架和处于安装架内的一定数量的最大线径小于4mm的生物填料。
7.如权利要求5所述的VOC生物透气净化器，其特征在于：所述有机物浓度检测元件包括安装在安装架上的挥发性有机物VOC气体浓度检测仪，所述安装架为四棱柱筒状，其棱边固定在所述测试管路的出口处,所述控制器与阀门间替换为蓝牙连接。
8.一种VOC生物透气净化方法，使用如权利要求1-7任意一项所述的VOC生物透气净化器，其特征在于，包括如下步骤：
（1）气体的收集：在车间的废气集中排放点设置集气罩，集气罩所连接的离心风机的风量为5000～20000m3/h，负压吸取废气至喷淋装置；
（2）喷淋净化：废气经由喷淋装置除废气中的漆雾，增加气体湿度，形成废气B；
（3）生物净化：所述废气B经由生物净化装置，通过生物净化装置内填料上的微生物新陈代谢作用将有机废气中的污染物转化成无机物和微生物细胞质，形成废气C；
（4）废气催化：所述废气C经由气体燃烧机构加热催化，过滤残余有机物，降低VOC成分后形成废气D经由大气排出。
9.如权利要求8所述的VOC生物透气净化方法，其特征在于：在步骤（3）或步骤（4）后，还连接有控制器控制启闭的内循环管路，以控制废气C或废气D进入下一工步或重返风机重新开始步骤（1）的循环。
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