本發(fā)明涉及大氣環(huán)境污染治理、生物過(guò)濾和環(huán)境污染治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)中小企業(yè)VOCs廢氣治理的新型方法。
背景技術(shù)：
揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是導(dǎo)致霧霾的重要污染物，嚴(yán)重影響了大氣質(zhì)量、動(dòng)植物生長(zhǎng)以及人類健康。其主要來(lái)源于煉油與石化、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造、化學(xué)藥品原料藥制造、合成纖維制造、表面涂裝、印刷、制鞋、家具制造、人造板制造、電子元件制造、紡織印染、塑料制造及塑料制品、生活服務(wù)業(yè)等行業(yè)排放廢氣中的主要污染物。VOCs按其化學(xué)結(jié)構(gòu)分為8類：烷類、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其它化學(xué)物。大多具有毒性并伴有惡臭，有些還是致癌物質(zhì)，如氯乙烯、苯、甲苯、二甲苯等。而且，多數(shù)VOCs易燃、易爆，這對(duì)企業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)諸多的不安全因素。
中小企業(yè)廢氣排放規(guī)模不大，間歇性生產(chǎn)，廢氣濃度變化較大，有機(jī)廢氣濃度較低，占地面積較小，經(jīng)濟(jì)承受能力有限等。因此，提供運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，盡可能減少基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，占地面積小，能耗低，實(shí)際運(yùn)行效果能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的VOCs治理技術(shù)與設(shè)備是行業(yè)發(fā)展的急切之需。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種針對(duì)中小企業(yè)VOCs廢氣治理的新型方法，解決了中小企業(yè)廢氣排放不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出的解決方案為：一種針對(duì)中小企業(yè)VOCs廢氣治理的新型方法，具體方法包括以下步驟：
(1)各個(gè)中小企業(yè)分別將產(chǎn)生的有機(jī)廢氣按20000～30000m3/h的量通入廢氣處理裝置進(jìn)行吸附處理；所述廢氣處理裝置是由3個(gè)分子篩處理單元串聯(lián)而成的吸附塔，所述分子篩處理單元是以氧化鋯陶瓷纖維材料作為基材，內(nèi)裝吸附材料，制成的抽屜式蜂窩狀結(jié)構(gòu)；
(2)廢氣處理裝置的排氣端與生物過(guò)濾塔連接，所述生物過(guò)濾塔內(nèi)設(shè)有填料，所述的填料為納米材料生物載體，將活性污泥與葡萄糖、尿素、磷酸氫二鉀、氯化鈣、磷酸鎂、氯化鐵按質(zhì)量比10:5:2:3:1:0.5:0.1混合后，在40～54℃培養(yǎng)3天后通過(guò)水泵打入生物載體上掛膜形成生物濾膜，其中生物濾膜與納米材料載體的質(zhì)量比為5:4，然后將步驟(1)吸附處理過(guò)的廢氣從生物過(guò)濾塔的底端通入去除VOCs；
(3)選定一個(gè)地點(diǎn)，建立一個(gè)共用分子篩再生中心，然后將各個(gè)中小企業(yè)的廢氣處理裝置中吸附飽和的分子篩集中到上述分子篩再生中心，該分子篩再生中心設(shè)有蓄熱式熱氧化爐，且此蓄熱式熱氧化爐中有VOCs捕獲器，將分子篩上吸附的VOCs脫附，脫附的VOCs在蓄熱式氧化爐中被加熱到700～800℃后在燃燒室燃燒分解，同時(shí)結(jié)合氣密封式提升閥周期性切換，10～20min切換一次，連續(xù)處理廢氣。
進(jìn)一步的，所述的廢氣處理裝置為垂直式筒狀吸附塔，將吸附塔設(shè)置成垂直式筒狀能減少?gòu)U氣處理裝置的占地面積。
進(jìn)一步的，所述的吸附塔進(jìn)氣端最上層有一層除塵濾網(wǎng)。除塵濾網(wǎng)能將廢氣中的大顆?；覊m過(guò)濾，防止影響分子篩的吸附力。
進(jìn)一步的，所述的分子篩內(nèi)的吸附材料為沸石、疏水性改性沸石、酚醛樹(shù)脂基球形活性炭、殼聚糖基大孔炭。沸石具有較大的比表面積，吸附能力強(qiáng)；疏水改性沸石不僅具有較強(qiáng)的吸附能力，同時(shí)比表面積較大，能廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)對(duì)廢氣的吸附處理；酚醛樹(shù)脂基球形活性炭和殼聚糖基大孔炭吸附能力強(qiáng)，而且空隙率高，比表面積大。
進(jìn)一步的，所述的分子篩的制備過(guò)程為將吸附材料置于200～400℃下的惰性氣體中加熱4～6h，然后將在質(zhì)量濃度為25～27％的水玻璃溶液和質(zhì)量濃度為15～18％的鹽酸溶液按質(zhì)量比6:1混合而成的液體中浸泡24～36h后的氧化鋯陶瓷纖維與吸附材料復(fù)合，制成抽屜式蜂窩狀分子篩處理單元。利用氧化鋯陶瓷纖維做基材不僅能增大分子篩的強(qiáng)度，而且能增大分子篩的比表面積，增強(qiáng)吸附能力。
進(jìn)一步的，所述的分子篩處理單元可以單獨(dú)拆卸和更換，便于對(duì)處理裝置的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)。
進(jìn)一步的，所述的疏水性改性沸石的制備方法為：在400～500℃的高溫中將無(wú)水沸石與四氯化硅氣體按固液比2:3混合，反應(yīng)2～4h，然后將沸石在質(zhì)量濃度為35％的鹽酸溶液中浸泡2～3天獲得的沸石。
進(jìn)一步的，所述的納米材料生物載體的孔隙率為50～60％、堆積密度為0.25～0.3g/cm3、含水率10～14％；所述的納米材料生物載體優(yōu)選瓊脂納米結(jié)構(gòu)凝膠球形載體。
進(jìn)一步的，所述VOCs捕獲器購(gòu)置于上海是達(dá)環(huán)保節(jié)能設(shè)備有限公司。
本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：本發(fā)明的VOCs治理技術(shù)能結(jié)合中小企業(yè)規(guī)模不大，間歇性生產(chǎn)，廢氣濃度變化較大，有機(jī)廢氣濃度較低，占地面積較小，經(jīng)濟(jì)承受能力有限的生產(chǎn)現(xiàn)狀，設(shè)立第三方運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)，能保證企業(yè)排放的廢氣穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，解決了企業(yè)擔(dān)心廢氣排放不達(dá)標(biāo)被處罰和處理設(shè)施價(jià)格承受不起的顧慮，也能解決了環(huán)保部門面對(duì)數(shù)量眾多的中小企業(yè)由于監(jiān)管人手不足導(dǎo)致無(wú)力監(jiān)管的困境，而且集中處理分子篩能增加分子篩的再生率，降低成本。同時(shí)各個(gè)中小企業(yè)各自使用的廢氣處理裝置利用沸石分子篩，并將其加工成蜂窩狀，能有效增大吸附效率，減少了分子篩的裝載量，再將分子篩設(shè)置成獨(dú)立的處理單元，能方便拆卸和更換，利用疏水性改性沸石能有效防止廢氣中水分對(duì)沸石吸附性能的影響。廢氣經(jīng)過(guò)廢氣處理裝置后再經(jīng)過(guò)生物過(guò)濾塔處理，VOCs處理效率提高。本發(fā)明針對(duì)中小企業(yè)的VOCs治理技術(shù)方法簡(jiǎn)單、合理、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，有效緩解了中小企業(yè)廢氣排放的問(wèn)題。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：本實(shí)施例提供一種針對(duì)煉油與石化的中小企業(yè)VOCs廢氣治理的新型方法，所述的新型方法的具體工藝包括以下步驟：
(1)各個(gè)煉油與石化的中小企業(yè)產(chǎn)生的廢氣平均濃度為300mg/m3，然后將有機(jī)廢氣按20000m3/h的量通入廢氣處理裝置進(jìn)行吸附處理；所述廢氣處理裝置是由3個(gè)分子篩處理單元串聯(lián)而成的吸附塔，所述分子篩處理單元是以氧化鋯陶瓷纖維材料作為基材，內(nèi)裝吸附材料，制成的抽屜式蜂窩狀結(jié)構(gòu)；
(2)廢氣處理裝置的排氣端與生物過(guò)濾塔連接，所述生物過(guò)濾塔內(nèi)設(shè)有填料，所述的填料為納米材料生物載體，將活性污泥與葡萄糖、尿素、磷酸氫二鉀、氯化鈣、磷酸鎂、氯化鐵按質(zhì)量比10:5:2:3:1:0.5:0.1混合后，在40℃培養(yǎng)3天后通過(guò)水泵打入生物載體上掛膜形成生物濾膜，其中生物濾膜與納米材料載體的質(zhì)量比為5:4，然后將步驟(1)吸附處理過(guò)的廢氣從生物過(guò)濾塔的底端通入去除VOCs；
(3)選定一個(gè)地點(diǎn)，建立一個(gè)共用分子篩再生中心，然后將各個(gè)中小企業(yè)的廢氣處理裝置中吸附飽和的分子篩集中到上述分子篩再生中心，該分子篩再生中心設(shè)有蓄熱式熱氧化爐，且此蓄熱式熱氧化爐中有VOCs捕獲器，將分子篩上吸附的VOCs脫附，脫附的VOCs在蓄熱式氧化爐中被加熱到700℃后在燃燒室燃燒分解，同時(shí)結(jié)合氣密封式提升閥周期性切換，10min切換一次，連續(xù)處理廢氣。
其中，所述的廢氣處理裝置為垂直式筒狀吸附塔，將吸附塔設(shè)置成垂直式筒狀能減少?gòu)U氣處理裝置的占地面積，所述的吸附塔進(jìn)氣端最上層有一層除塵濾網(wǎng)。除塵濾網(wǎng)能將廢氣中的大顆?；覊m過(guò)濾，防止影響分子篩的吸附力。
其中，所述的分子篩內(nèi)的吸附材料為沸石、疏水性改性沸石、酚醛樹(shù)脂基球形活性炭、殼聚糖基大孔炭。沸石具有較大的比表面積，吸附能力強(qiáng)；疏水改性沸石不僅具有較強(qiáng)的吸附能力，同時(shí)比表面積較大，能廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)對(duì)廢氣的吸附處理；酚醛樹(shù)脂基球形活性炭和殼聚糖基大孔炭吸附能力強(qiáng)，而且空隙率高，比表面積大。
其中，所述的分子篩的制備過(guò)程為將吸附材料置于200℃下的惰性氣體中加熱4h，然后將在質(zhì)量濃度為25％的水玻璃溶液和質(zhì)量濃度為15％的鹽酸溶液按質(zhì)量比6:1混合而成的液體中浸泡24h后的氧化鋯陶瓷纖維與吸附材料復(fù)合，制成抽屜式蜂窩狀分子篩處理單元。利用氧化鋯陶瓷纖維做基材不僅能增大分子篩的強(qiáng)度，而且能增大分子篩的比表面積，增強(qiáng)吸附能力。
其中，所述的分子篩處理單元可以單獨(dú)拆卸和更換，便于對(duì)處理裝置的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，所述的疏水性改性沸石的制備方法為：在400℃的高溫中將無(wú)水沸石與四氯化硅氣體按固液比2:3混合，反應(yīng)2h，然后將沸石在質(zhì)量濃度為35％的鹽酸溶液中浸泡2天獲得的沸石，所述的納米材料生物載體的孔隙率為50％、堆積密度為0.25g/cm3、含水率10％；所述的納米材料生物載體優(yōu)選瓊脂納米結(jié)構(gòu)凝膠球形載體，所述VOCs捕獲器購(gòu)置于上海是達(dá)環(huán)保節(jié)能設(shè)備有限公司。
實(shí)施例2：本實(shí)施例提供一種針對(duì)化學(xué)原料和化學(xué)制品制造的中小企業(yè)VOCs廢氣治理的新型方法，所述的新型方法的具體工藝包括以下步驟：
(1)化學(xué)原料和化學(xué)制品制造的中小企業(yè)產(chǎn)生的廢氣平均濃度為250mg/m3，然后將有機(jī)廢氣有機(jī)廢氣按25000m3/h的量通入廢氣處理裝置進(jìn)行吸附處理；所述廢氣處理裝置是由3個(gè)分子篩處理單元串聯(lián)而成的吸附塔，所述分子篩處理單元是以氧化鋯陶瓷纖維材料作為基材，內(nèi)裝吸附材料，制成的抽屜式蜂窩狀結(jié)構(gòu)；
(2)廢氣處理裝置的排氣端與生物過(guò)濾塔連接，所述生物過(guò)濾塔內(nèi)設(shè)有填料，所述的填料為納米材料生物載體，將活性污泥與葡萄糖、尿素、磷酸氫二鉀、氯化鈣、磷酸鎂、氯化鐵按質(zhì)量比10:5:2:3:1:0.5:0.1混合后，在47℃培養(yǎng)3天后通過(guò)水泵打入生物載體上掛膜形成生物濾膜，其中生物濾膜與納米材料載體的質(zhì)量比為5:4，然后將步驟(1)吸附處理過(guò)的廢氣從生物過(guò)濾塔的底端通入去除VOCs；
(3)選定一個(gè)地點(diǎn)，建立一個(gè)共用分子篩再生中心，然后將各個(gè)中小企業(yè)的廢氣處理裝置中吸附飽和的分子篩集中到上述分子篩再生中心，該分子篩再生中心設(shè)有蓄熱式熱氧化爐，且此蓄熱式熱氧化爐中有VOCs捕獲器，將分子篩上吸附的VOCs脫附，脫附的VOCs在蓄熱式氧化爐中被加熱到750℃后在燃燒室燃燒分解，同時(shí)結(jié)合氣密封式提升閥周期性切換，15min切換一次，連續(xù)處理廢氣。
其中，所述的廢氣處理裝置為垂直式筒狀吸附塔，將吸附塔設(shè)置成垂直式筒狀能減少?gòu)U氣處理裝置的占地面積，所述的吸附塔進(jìn)氣端最上層有一層除塵濾網(wǎng)。除塵濾網(wǎng)能將廢氣中的大顆?；覊m過(guò)濾，防止影響分子篩的吸附力。
其中，所述的分子篩內(nèi)的吸附材料為沸石、疏水性改性沸石、酚醛樹(shù)脂基球形活性炭、殼聚糖基大孔炭。沸石具有較大的比表面積，吸附能力強(qiáng)；疏水改性沸石不僅具有較強(qiáng)的吸附能力，同時(shí)比表面積較大，能廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)對(duì)廢氣的吸附處理；酚醛樹(shù)脂基球形活性炭和殼聚糖基大孔炭吸附能力強(qiáng)，而且空隙率高，比表面積大。
其中，所述的分子篩的制備過(guò)程為將吸附材料置于300℃下的惰性氣體中加熱5h，然后將在質(zhì)量濃度為26％的水玻璃溶液和質(zhì)量濃度為16.5％的鹽酸溶液按質(zhì)量比6:1混合而成的液體中浸泡30h后的氧化鋯陶瓷纖維與吸附材料復(fù)合，制成抽屜式蜂窩狀分子篩處理單元。利用氧化鋯陶瓷纖維做基材不僅能增大分子篩的強(qiáng)度，而且能增大分子篩的比表面積，增強(qiáng)吸附能力。
其中，所述的分子篩處理單元可以單獨(dú)拆卸和更換，便于對(duì)處理裝置的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，所述的疏水性改性沸石的制備方法為：在450℃的高溫中將無(wú)水沸石與四氯化硅氣體按固液比2:3混合，反應(yīng)3h，然后將沸石在質(zhì)量濃度為35％的鹽酸溶液中浸泡2.5天獲得的沸石，所述的納米材料生物載體的孔隙率為55％、堆積密度為0.275g/cm3、含水率12％；所述的納米材料生物載體優(yōu)選瓊脂納米結(jié)構(gòu)凝膠球形載體，所述VOCs捕獲器購(gòu)置于上海是達(dá)環(huán)保節(jié)能設(shè)備有限公司。
實(shí)施例3：本實(shí)施例提供一種針對(duì)合成纖維制造的中小企業(yè)VOCs廢氣治理的新型方法，所述的新型方法的具體工藝包括以下步驟：
(1)合成纖維制造的中小企業(yè)產(chǎn)生的廢氣的平均濃度為200mg/m3，然后將產(chǎn)生的有機(jī)廢氣按30000m3/h的量通入廢氣處理裝置進(jìn)行吸附處理；所述廢氣處理裝置是由3個(gè)分子篩處理單元串聯(lián)而成的吸附塔，所述分子篩處理單元是以氧化鋯陶瓷纖維材料作為基材，內(nèi)裝吸附材料，制成的抽屜式蜂窩狀結(jié)構(gòu)；
(2)廢氣處理裝置的排氣端與生物過(guò)濾塔連接，所述生物過(guò)濾塔內(nèi)設(shè)有填料，所述的填料為納米材料生物載體，將活性污泥與葡萄糖、尿素、磷酸氫二鉀、氯化鈣、磷酸鎂、氯化鐵按質(zhì)量比10:5:2:3:1:0.5:0.1混合后，在54℃培養(yǎng)3天后通過(guò)水泵打入生物載體上掛膜形成生物濾膜，其中生物濾膜與納米材料載體的質(zhì)量比為5:4，然后將步驟(1)吸附處理過(guò)的廢氣從生物過(guò)濾塔的底端通入去除VOCs；
(3)選定一個(gè)地點(diǎn)，建立一個(gè)共用分子篩再生中心，然后將各個(gè)中小企業(yè)的廢氣處理裝置中吸附飽和的分子篩集中到上述分子篩再生中心，該分子篩再生中心設(shè)有蓄熱式熱氧化爐，且此蓄熱式熱氧化爐中有VOCs捕獲器，將分子篩上吸附的VOCs脫附，脫附的VOCs在蓄熱式氧化爐中被加熱到800℃后在燃燒室燃燒分解，同時(shí)結(jié)合氣密封式提升閥周期性切換，20min切換一次，連續(xù)處理廢氣。
其中，所述的廢氣處理裝置為垂直式筒狀吸附塔，將吸附塔設(shè)置成垂直式筒狀能減少?gòu)U氣處理裝置的占地面積，所述的吸附塔進(jìn)氣端最上層有一層除塵濾網(wǎng)。除塵濾網(wǎng)能將廢氣中的大顆?；覊m過(guò)濾，防止影響分子篩的吸附力。
其中，所述的分子篩內(nèi)的吸附材料為沸石、疏水性改性沸石、酚醛樹(shù)脂基球形活性炭、殼聚糖基大孔炭。沸石具有較大的比表面積，吸附能力強(qiáng)；疏水改性沸石不僅具有較強(qiáng)的吸附能力，同時(shí)比表面積較大，能廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)對(duì)廢氣的吸附處理；酚醛樹(shù)脂基球形活性炭和殼聚糖基大孔炭吸附能力強(qiáng)，而且空隙率高，比表面積大。
其中，所述的分子篩的制備過(guò)程為將吸附材料置于400℃下的惰性氣體中加熱6h，然后將在質(zhì)量濃度為27％的水玻璃溶液和質(zhì)量濃度為18％的鹽酸溶液按質(zhì)量比6:1混合而成的液體中浸泡36h后的氧化鋯陶瓷纖維與吸附材料復(fù)合，制成抽屜式蜂窩狀分子篩處理單元。利用氧化鋯陶瓷纖維做基材不僅能增大分子篩的強(qiáng)度，而且能增大分子篩的比表面積，增強(qiáng)吸附能力。
其中，所述的分子篩處理單元可以單獨(dú)拆卸和更換，便于對(duì)處理裝置的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，所述的疏水性改性沸石的制備方法為：在500℃的高溫中將無(wú)水沸石與四氯化硅氣體按固液比2:3混合，反應(yīng)4h，然后將沸石在質(zhì)量濃度為35％的鹽酸溶液中浸泡3天獲得的沸石，所述的納米材料生物載體的孔隙率為60％、堆積密度為0.3g/cm3、含水率14％；所述的納米材料生物載體優(yōu)選瓊脂納米結(jié)構(gòu)凝膠球形載體，所述VOCs捕獲器購(gòu)置于上海是達(dá)環(huán)保節(jié)能設(shè)備有限公司。
最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。