專利名稱：一種有毒有害廢氣的低溫等離子體-生物法組合工藝處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有毒有害廢氣的低溫等離子體-生物組合工藝處理方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
惡臭和揮發(fā)性有機物屬于有毒有害氣體，惡臭污染作為世界七大環(huán)境公害之一，惡臭投訴越來越多。揮發(fā)性有機物(Volatile Organic Compounds,簡稱VOCs),對環(huán)境安全和人體健康都產(chǎn)生巨大的危害。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年約有2200萬噸VOCs進入空氣。惡臭氣體不僅能帶給人嗅覺的不適，還會引起惡心、頭痛、厭食、失眠、心情煩躁等功能性疾病，嚴重時引起中毒，甚至誘發(fā)急性病并引起死亡。揮發(fā)性有機物對環(huán)境安全和人體健康都產(chǎn)生巨大的危害。我國一些城市大氣中揮發(fā)性毒害有機物(苯、甲苯、乙苯和二甲苯等)，·以及臭氧前驅(qū)物(非甲烷總烴)的濃度均大大超過發(fā)達國家，城市大氣的氧化性也逐漸增強。有機廢氣有毒有害、部分VOCs有致癌性、危害極大，直接危害人類和其他生物等生命健康，擴散到大氣中的VOCs，一些在太陽光紫外線的作用下與Ν0Χ&生光化學(xué)反應(yīng)，生成以臭氧為主要成分的光化學(xué)氧化劑會對人類及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的影響，并且對灰霾天氣的形成起促進作用。惡臭物質(zhì)按組成分為含硫化合物(硫化氫、甲硫醇、甲硫醚等)，含氮化合物(氨、胺類、吲哚類)，烴類和含氧的有機物(醛類、脂肪酸類)等有毒有害污染物。近年來我國南京.、九江、北海、廈門和昆明等城市曾發(fā)生了對居民生活環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響的惡臭污染事件，我國城鎮(zhèn)正處于惡臭污染的高發(fā)階段，居民投訴日益增多，臭氣擾民事件時有發(fā)生。因此惡臭和揮發(fā)性有機物污染治理已經(jīng)成為我國環(huán)境保護一個必須解決的問題。目前國內(nèi)外有機廢氣處理工藝主要有吸收、活性碳吸附、吸附濃縮-催化燃燒、蓄熱式催化氧化(RCO)燃燒工藝、蓄熱式直接氧化法、光觸媒、催化法、生物法等。采用吸附一催化燃燒綜合法處理烘漆線VOCs廢氣。蓄熱式催化氧化處理ABS生產(chǎn)裝置含苯乙烯廢氣中試和工程應(yīng)用。研究了介質(zhì)阻擋放電(DBD)常壓下降解流動態(tài)苯乙烯。液體吸收一活性炭吸附凈化有機廢氣。惡臭廢氣污染防治技術(shù)主要有吸收法、吸附法、催化氧化法、光催化法、電暈法、臭氧法、等離子體法和微生物法等。低溫等離子體除臭技術(shù)有介質(zhì)阻擋放電、脈沖電暈放電、滑動弧光放電、射頻放電和輝光放電等。目前國內(nèi)外有機廢氣處理工藝主要有吸收、活性碳吸附、吸附濃縮-催化燃燒、蓄熱式催化氧化(RCO)燃燒工藝、蓄熱式直接氧化法、光觸媒、催化法、生物法等。利用介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器處理惡臭氣體，脈沖放電等離子體處理硫化氫、惡臭氣體混合物，Tsai等利用射頻等離子體分解甲硫醇，內(nèi)部填充納米鈦酸鋇基介電填料的管-線式低溫等離子體反應(yīng)器處理含硫化氫和氨的污水廠惡臭氣體，利用低溫等離子體技術(shù)處理惡臭的工程應(yīng)用研究。生物法廢氣凈化技術(shù)就是為解決既無回收利用價值、又擾民并污染環(huán)境的低濃度廢氣凈化處理的難題而開發(fā)的，屬目前世界上廢氣凈化領(lǐng)域的前沿?zé)狳c技術(shù)。與常規(guī)的廢氣處理技術(shù)相比，生物處理技術(shù)具有效果好、投資及運行費用低、安全性好、無二次污染、易于管理等優(yōu)點，尤其在處理低濃度或生物可降解性強的有機廢氣時，更顯示了優(yōu)越性。到目前為止，已有各類微生物除臭裝置和設(shè)備在德、日、荷等國已成功應(yīng)用于冶金、石油、化工、輕工、屠宰、污水處理等行業(yè)，投入運行的生物凈化裝置已逾千套，設(shè)備與裝置開發(fā)，呈商品化態(tài)勢，并且應(yīng)用效果良好。國內(nèi)在這方面起步較晚，直到九十年代才開始對生化法凈化低濃度廢氣進行實驗研究。并有生物法處理含氨臭氣、硫化氫和甲硫醇混合惡臭氣、生活垃圾惡臭、多組分臭味氣體、制藥廠揮發(fā)性混合廢氣、水產(chǎn)飼料惡臭廢氣等研究報道。國內(nèi)生物技術(shù)已在再生膠廠、制藥廠兼氧池高濃度惡臭、煉油污水廠惡臭和污水廠臭氣等有毒有害廢氣處理實現(xiàn)了工程應(yīng)用。目前等離子體技術(shù)治有毒有害有機廢氣主要存在的問題有氣體流量較大時，轉(zhuǎn)化率不高；能耗高；可能造成二次污染；而生物處理有毒有害廢氣存在工業(yè)裝置體積較大，易受污染負荷及組分的變化、非穩(wěn)態(tài)工況和外界環(huán)境溫度的影響。為了滿足更加嚴格要求和提高系統(tǒng)的適應(yīng)性以及可靠性，開發(fā)組合工藝具有很好的實用價值。某污水廠利用脈沖電暈放電等離子體-光催化復(fù)合技術(shù)處理污水處理泵站臭氣，光催化-生物法有機廢氣。將等離子體和生物法聯(lián)合處理有毒有害廢氣則可以減少生物除臭裝置和等離子體裝置的體積，等離子體產(chǎn)生的副產(chǎn)物被生物降解成無毒無害的物質(zhì)，避免二次污染的發(fā)生；這不僅可
以減少等離子體電耗，而且能控制有害副產(chǎn)物的形成，提高性價比。等離子體-生物法處理有毒有害廢氣技術(shù)是采用等離子體技術(shù)與投加高效生物菌劑生物處理相結(jié)合工藝處理有毒有害廢氣，利用等離子體中的大量活性粒子對有毒有害污染物進行直接分解去除，生物法將等離子體分解產(chǎn)物和有毒有害廢氣繼續(xù)好氧降解成無毒無害的物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供有毒有害廢氣的等離子體-生物法處理技術(shù)，該等離子體-生物法是采用等離子體技術(shù)與投加高效生物菌劑生物處理相結(jié)合工藝處理有毒有害廢氣，利用等離子體中的大量活性粒子對有毒有害污染物進行直接分解去除，生物法將等離子體分解產(chǎn)物和有毒有害廢氣繼續(xù)好氧降解成無毒無害的物質(zhì)。該技術(shù)能高效去除揮發(fā)性有機物、含硫含氮以及各種氣態(tài)有毒有害污染物和臭味，凈化效率可達90%以上。將低溫等離子體和生物法處理有毒有害廢氣則可以減少生物滴濾裝置和低溫等離子體裝置的體積，能夠有效降低生物反應(yīng)器的投資費用；低溫等離子體產(chǎn)生的副產(chǎn)物被生物降解成無害的物質(zhì)，避免二次污染的發(fā)生；這不僅可以減少低溫等離子體電耗，而且能控制有害副產(chǎn)物的形成，提高性價比。本發(fā)明的低溫等離子體-生物法組合工藝可解決等離子降解不徹底、二次污染，生物滴濾裝置大、投資費用較高等缺陷，具有很好的實用價值和滿足更加嚴格的要求。本發(fā)明的有毒有害廢氣的低溫等離子體-生物法處理技術(shù)具有凈化效率高，降解完全、操作簡便、裝置運行穩(wěn)定性好、投資運行費用低和無二次污染等優(yōu)點；與等離子技術(shù)相t匕，該技術(shù)具有除臭效率高、減少電耗和無二次污染；與生物凈化技術(shù)相比，具有裝置小、投資省，適應(yīng)于大氣量、低濃度的有毒有害氣體污染物的凈化處理。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)設(shè)計、使用一種有毒有害廢氣的等離子體-生物處理工藝，采用低溫等離子體催化技術(shù)與投加高效生物菌劑的生物滴濾法相結(jié)合的工藝處理有毒有害廢氣。惡臭廢氣首先進入低溫等離子體裝置，利用等離子體中的大量活性粒子如O和OH等自由基和臭氧氧化有毒有害廢氣污染物生成變成簡單的小分子物質(zhì)；生物滴濾裝置內(nèi)微生物將低溫等離子體分解產(chǎn)物和剩余有毒有害污染物降解成無毒無害無臭的化合物。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)設(shè)計、制作的低溫等離子體-生物滴濾系統(tǒng)集成設(shè)備，低溫等離子體-生物法處理有毒有害廢氣的系統(tǒng)集成化設(shè)備集成優(yōu)化組合低溫等離子體單元和生物滴濾裝置單元，即由低溫等離子體-噴淋裝置和生物滴濾裝置組成。低溫等離子體單元由低溫等離子體、噴淋除臭部分組成；生物滴濾裝置由生物滴濾部分和循環(huán)水池組成。系統(tǒng)集成化設(shè)備的優(yōu)點有毒有害廢氣分級去除，設(shè)備制造、組裝、拆卸方便；能夠同時去除多種混合有毒有害廢氣，抗負荷沖擊能力強，具有對有毒有害廢氣凈化效率高、降解徹底、操作簡便、裝置運行穩(wěn)定性好、運行費用低和無二次污染等優(yōu)點。
具體實施方式

以下通過實例對本發(fā)明做進一步說明。所使用的填料可以為陶粒、顆?；钚蕴?、不銹鋼環(huán)、塑料環(huán)等。 實施例一低溫等離子體-生物法處理有機廢氣(VOCs)為了解決揮發(fā)性有機廢氣(VOCs)污染問題，采用低溫等離子體-生物法處理甲苯有機廢氣，甲苯的凈化效率達90%以上，凈化后尾氣能實現(xiàn)達標排放；與單獨生物法相比，生物凈化裝置體積縮小一倍，投資節(jié)省約一倍；與單獨低溫等離子體法比，低溫等離子體裝置體積縮小一倍，電耗節(jié)省二分之一，低溫等離子體-生物法處理有機廢氣的前景十分廣闊。實施例二 低溫等離子體-生物法處理污泥處置烘干惡臭廢氣污泥處置烘干惡臭廢氣產(chǎn)生的含氨、硫化氫、甲硫醇(CH3SH)、HCUSO2, NOx等復(fù)雜無機有機惡臭氣體，采用低溫等離子體-生物法處理污泥處置烘干惡臭廢氣，除臭效率和脫硫效率分別可達90 %，脫硝效率可達60 %。實施例三低溫等離子體-生物法處理惡臭廢氣污水處理廠泵站和污泥濃縮脫水過程會產(chǎn)生含氨、硫化氫、甲硫醇的惡臭廢氣，采用低溫等離子體-生物法處理含硫含氮惡臭廢氣，除臭效率可達90%以上；與單獨生物除臭技術(shù)相比，生物除臭裝置體積縮小一倍，投資節(jié)省約一倍；與單獨低溫等離子體除臭技術(shù)相比，低溫等離子體裝置體積縮小一倍，電耗節(jié)省二分之一，低溫等離子體-生物法處理惡臭廢氣的前景十分廣闊，可應(yīng)用于畜牧場、飼養(yǎng)場、屠宰廠、水產(chǎn)飼料、水產(chǎn)加工、化工、化月巴、橡膠、煉油、制革、制藥、農(nóng)藥、造紙、煙草、污水處理、垃圾場等有毒有害惡臭廢氣的處理。
權(quán)利要求
1.ー種有毒有害廢氣的低溫等離子體-生物組合エ藝處理方法，其特征在于低溫等離子體-生物法是采用低溫等離子體催化技術(shù)與投加高效生物菌劑的生物滴濾法相結(jié)合的エ藝處理有毒有害廢氣。惡臭廢氣首先進入低溫等離子體裝置，利用等離子體中的大量活性粒子如O和OH等自由基和臭氧氧化有毒有害廢氣污染物生成變成簡單的小分子物質(zhì)；生物滴濾裝置內(nèi)微生物將低溫等離子體分解產(chǎn)物和剰余有毒有害污染物降解成無毒無害無臭的化合物。低溫等離子體-生物法脫臭組合エ藝可解決等離子降解不徹底、二次污染，生物脫臭エ藝裝置大、投資費用較高等缺陷，具有很好的實用價值和滿足更加嚴格的要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有毒有害廢氣的低溫等離子體-生物組合エ藝處理方法，其特征在于低溫等離子體技術(shù)單元和生物滴濾技術(shù)単元與エ藝的組合優(yōu)化及耦合作用；則可以減少生物滴濾裝置和低溫等離子體裝置的體積，生物法將低溫等離子體產(chǎn)生的副產(chǎn)物降解成無害的物質(zhì)，避免二次污染的發(fā)生；這不僅可以減少等離子體電耗，而且能控制有害副產(chǎn)物的形成，提高性能價格比。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有毒有害廢氣的低溫等離子體-生物組合エ藝處理方法，其特征在于低溫等離子體-生物組合エ藝系統(tǒng)集成化設(shè)備集成優(yōu)化組合低溫等離子體裝置和生物滴濾裝置，具有廢氣分級去除，設(shè)備制造、組裝、拆卸方便；能夠同時去除多種混合廢氣，抗負荷沖擊能力強，具有對廢氣凈化效率高、降解徹底、操作簡便、裝置運行穩(wěn)定性好、運行費用低和無二次污染等優(yōu)點。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有毒有害廢氣的低溫等離子體-生物組合エ藝處理方法，其特征在于降低等離子體輸入電壓或添加硫酸亞鐵噴淋除臭氧以降低進入生物滴濾裝置的臭氧濃度，進入生物滴濾塔的臭氧濃度應(yīng)小于25ppm。
全文摘要
本發(fā)明涉及有毒有害廢氣的低溫等離子體-生物法組合工藝處理方法。低溫等離子體-生物法是采用低溫等離子體與投加高效生物菌劑的生物滴濾法相結(jié)合工藝處理有毒有害廢氣。利用等離子體中的大量活性粒子氧化分解有毒有害廢氣污染物為小分子物質(zhì)，生物滴濾法將低溫等離子體分解產(chǎn)物和有毒有害廢氣繼續(xù)好氧降解成無毒無害無臭的物質(zhì)。將低溫等離子體和生物法處理廢氣則可以減少生物滴濾裝置和低溫等離子體裝置的體積，能夠有效降低生物反應(yīng)器的投資費用；低溫等離子體產(chǎn)生的副產(chǎn)物被生物降解成無害的物質(zhì)，避免二次污染的發(fā)生；這不僅可以減少低溫等離子體電耗，而且能控制有害副產(chǎn)物的形成，提高性價比。本發(fā)明的低溫等離子體-生物法組合工藝可解決等離子降解不徹底、二次污染，生物滴濾裝置大、投資費用較高等缺陷，具有很好的實用價值和滿足更加嚴格的要求。
文檔編號B01D53/44GK102836624SQ201210235690
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月9日
發(fā)明者魏在山 申請人:中山大學(xué)