本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種vocs廢氣處理方法。

背景技術(shù)：

近年來，全國多地發(fā)生了較為嚴(yán)重的大氣污染事件，這使得人們對空氣質(zhì)量日益關(guān)心，同時各級政府和環(huán)保部門針對這個現(xiàn)象出臺了多項專項政策，使得廢氣治理行業(yè)得以蓬勃發(fā)展。其中vocs（揮發(fā)性有機(jī)物）廢氣治理行業(yè)由于早期多采用低技術(shù)含量、高運行成本的活性炭吸附法發(fā)展較慢。在各地環(huán)保提標(biāo)后，有vocs排放而未處理或處理后未達(dá)標(biāo)的企業(yè)需要進(jìn)行vocs處理。

目前的vocs廢氣治理技術(shù)主要是吸附法（噴淋、活性炭吸附）、回收法（冷凝、噴淋）和直接去除法（低溫等離子體、光催化氧化、濃縮燃燒）。燃燒法，主要有濃縮燃燒、熱力燃燒和催化燃燒；濃縮燃燒法是利用有機(jī)廢氣大多組分都可燃，將高濃度vocs進(jìn)一步濃縮，提高濃度后直接燃燒的方法；熱力燃燒是將天然氣等燃料與vocs混合后燃燒的方法；催化燃燒即通過催化劑的作用在較低的溫度（250℃-450℃）下將vocs完全氧化的方法。吸收（回收）法，主要包括溶劑吸收、靜電吸附及冷凝回收；溶劑吸收法利用相似相溶原理，通過有機(jī)溶劑將vocs吸收后進(jìn)行分離再利用；冷凝回收則利用vocs不同組分沸點不同，通過降溫冷卻回收某些組分；靜電吸附主要用于含油廢氣的處理，利用靜電場使小油滴帶電后吸附回收。吸附法，主要采用活性炭吸附，活性炭主要通過微孔吸附及表面未平衡的范德瓦爾斯力和化學(xué)鍵力來吸附顆粒物或者氣體分子，達(dá)到去除vocs的目的。分解法，主要包括光催化、紅外吸收微粒技術(shù)和低溫等離子體法；光催化是基于光催化劑在紫外光照射下具有極強(qiáng)的氧化性的原理，將吸附在表面的vocs氣體分子氧化分解；低溫等離子體法利用等離子體中的高能粒子和自由基將vocs分解成co2和水的方法。而傳統(tǒng)方法存在對難處理廢氣去除率低（如噴淋、低溫等離子體、活性炭吸附）、運行成本高（如活性炭吸附、濃縮燃燒、光催化氧化）等問題。比如活性炭吸附，一方面由于運行成本高，許多廠家的活性炭吸附設(shè)備處于長期停運，只在環(huán)保檢查時使用；另一方面，活性炭在使用后需按照危險化學(xué)品處理，實用性大大降低，又如傳統(tǒng)的低溫等離子體處理技術(shù)，其采用工頻高壓電源或者直流高壓電源，通過電暈放電等形式去除vocs，然而其產(chǎn)生的等離子體中粒子無法打斷一些大鍵能的化學(xué)鍵，使得其對某些vocs去除率地下，甚至對于大分子被打成小分子，苯類有機(jī)物被處理后vocs濃度反而比處理前高1-2倍。

因此，提供一種將vocs去除且去除率高、效率高、運行成本低、工藝簡單、適用性廣的廢氣處理技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個不足，通過提供一種將水幕噴淋處理、霧化噴淋處理、氣液分離處理、等離子體處理和紅外吸收微粒處理步驟結(jié)合的vocs廢氣處理方法，以實現(xiàn)低成本、高效率、安全的去除vocs，改善生活環(huán)境，促進(jìn)社會的可持續(xù)發(fā)展。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的一種技術(shù)方案如下：

一種vocs廢氣處理方法，所述vocs廢氣處理方法包括依次進(jìn)行的水幕噴淋處理、霧化噴淋處理、氣液分離處理、等離子體處理和紅外吸收微粒處理步驟。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，在所述水幕噴淋處理步驟中，將vocs廢氣從水幕噴淋塔的底部通入，經(jīng)水幕噴淋后從上部流出，所述水幕噴淋處理方式采用環(huán)形噴淋，所述環(huán)形噴淋包括多個噴灑部，多個所述噴灑部在所述水幕噴淋塔內(nèi)呈螺旋型分布。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，在所述霧化噴淋處理步驟中，噴淋液包括水液，將所述水液通過霧化器霧化形成層層水膜，所述水膜用于捕獲vocs廢氣中的細(xì)微顆粒，所述細(xì)微顆粒包括油漆顆粒、甲苯和二甲苯。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，在所述氣液分離處理步驟中，通過氣液分離器將vocs廢氣中的霧滴和/或液滴除去，所述氣液分離器在常溫常壓下操作。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，在所述等離子體處理步驟中，將經(jīng)所述氣液分離處理步驟處理過的vocs廢氣沿平行于等離子體發(fā)生裝置的等離子體發(fā)生電極的電場方向通過所述等離子體發(fā)生電極，使得vocs廢氣中產(chǎn)生包括電子、正離子、中性粒子、自由基的整體呈電中性的等離子體；并且使得vocs廢氣中的灰塵顆粒表面帶電；等離子體與vocs廢氣中的氧分子、水分子作用，生成具有強(qiáng)氧化性的h、o、oh、o3活性粒子，vocs廢氣中的vocs在活性粒子的作用下生成氣態(tài)二氧化碳以及水。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，所述等離子體發(fā)生電極包括一組高電壓電極和一組接地電極，所述高電壓電極與接地電極均包覆有絕緣介質(zhì)，所述高電壓電極與接地電極均呈線型排列；所述高電壓電極連接高壓電源，所述高壓電源為正極性直流高壓電源、正極性脈沖高壓電源或正極性直流疊加交流高壓電源中的一種或其組合。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，在所述紅外吸收微粒處理步驟中，其通過紅外加熱裝置加熱經(jīng)過所述等離子體處理步驟處理過的vocs廢氣，以使廢氣中的vocs吸收紅外能量并和殘留在氣流中等離子體進(jìn)一步作用，且分解形成二氧化碳和水；所述紅外加熱裝置包括紅外線發(fā)射器、氣體容置腔，以及分布在所述氣體容置腔內(nèi)壁上的紅外吸收微粒，所述氣體容置腔內(nèi)設(shè)有多個立柱，多個所述立柱使氣流呈蛇形流通，所述紅外線發(fā)射器的輸出波長為760-850nm的紅外光。

在本發(fā)明的一些具體實施方式中，所述vocs廢氣處理方法采用如下處理系統(tǒng)進(jìn)行處理：

所述處理系統(tǒng)包括依次連接聯(lián)通的水幕噴淋塔、霧化噴淋塔、氣液分離器、等離子體發(fā)生裝置和紅外加熱裝置；

所述水幕噴淋塔包括多個噴灑部，多個所述噴灑部在所述水幕噴淋塔內(nèi)呈螺旋型分布；所述霧化噴淋塔包括霧化器和噴淋液，所述噴淋液通過所述霧化器形成層層膜狀霧滴；

所述等離子體發(fā)生裝置包括等離子體發(fā)生電極和高壓電源，所述等離子體發(fā)生電極包括一組高電壓電極和一組接地電極，所述高電壓電極與所述接地電極均包覆有絕緣介質(zhì)，所述高電壓電極與所述接地電極均呈線型排列；所述高電壓電極連接所述高壓電源，所述高壓電源為正極性直流高壓電源、正極性脈沖高壓電源或正極性直流疊加交流高壓電源中的一種或其組合；

所述紅外加熱裝置包括紅外線發(fā)射器、氣體容置腔，以及分布在所述氣體容置腔內(nèi)的紅外吸收微粒，所述氣體容置腔內(nèi)設(shè)有多個立柱，多個所述立柱使氣流呈蛇形流通，所述紅外線發(fā)射器的輸出波長為760-850nm的紅外光。

進(jìn)一步地，所述等離子體發(fā)生裝置還包括壓力傳感器和溫度傳感器，所述壓力傳感器和溫度傳感器，用于實時監(jiān)測所述等離子體發(fā)生裝置內(nèi)的壓力和溫度。

在本發(fā)明中，所述vocs廢氣處理方法處理后的廢氣中vocs總?cè)コ蚀笥诘扔?5%，其中，廢氣中：苯≤17mg/m3；甲苯≤60mg/m3；二甲苯≤90mg/m3。

由于以上技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明將水幕噴淋處理、霧化噴淋處理、氣液分離處理、等離子體處理和紅外吸收微粒處理步驟有機(jī)結(jié)合，使各個步驟相互協(xié)同作用，實現(xiàn)了vocs達(dá)標(biāo)排放，且處理工藝簡單、運行成本低、適用性廣、vocs去除率高。

2、本發(fā)明解決了傳統(tǒng)低溫等離子體技術(shù)對難分解廢氣去除率低的問題，且本申請中將vocs廢氣的流動方向設(shè)置成與等離子體發(fā)生裝置的等離子體發(fā)生電極的電場方向平行，克服了煙氣流速的過大或過小時造成的等離子體處理效果的降低，增大煙氣與等離子體的接觸時間、接觸面積，以實現(xiàn)等離子體的高效利用。

3、本發(fā)明采用獨特的紅外吸收微粒處理步驟，配合等離子體處理步驟，實現(xiàn)了vocs廢氣的高去除率，且裝置簡單、成本低、能耗低，符合現(xiàn)實需求，適宜大面積推廣。

4、采用本發(fā)明的vocs廢氣處理方法，不僅投資小、運行維護(hù)成本低、設(shè)備占地面積小、處理效率高，而且還實現(xiàn)了高效除臭、除異味，且處理后的廢氣能夠完全滿足各地環(huán)保局的具體技術(shù)指標(biāo)要求，同時通過加設(shè)溫度控制和壓力控制，避免了因排風(fēng)故障或者其他一些原因引起的短時間內(nèi)vocs濃度急劇升高等安全事故而引起的爆燃，防止其波及到車間，造成工作人員的傷亡，極大地提升了安全性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的vocs處理方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的vocs處理方法的其中一個實施方式的示意圖；

圖3為本發(fā)明的等離子體發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的紅外加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案及其優(yōu)點做詳細(xì)的說明。

實施例1

對某工廠的vocs廢氣進(jìn)行采樣分析，其具體性質(zhì)如下：

其中，廢氣中：苯106.3mg/m3；甲苯287.5mg/m3；二甲苯627.5mg/m3。

如圖1-4所示，本實施例提供一種vocs廢氣處理方法，包括以下步驟：

1）水幕噴淋處理

將vocs廢氣從水幕噴淋塔1的底部通入，經(jīng)水幕噴淋后從上部流出，所述水幕噴淋處理方式采用環(huán)形噴淋，所述環(huán)形噴淋包括多個噴灑部11，多個所述噴灑部11在所述水幕噴淋塔1內(nèi)呈螺旋型分布；

2）霧化噴淋處理

其中，噴淋液包括水液，將所述水液通過霧化器21霧化形成層層水膜，所述水膜用于捕獲vocs廢氣中的細(xì)微顆粒，所述細(xì)微顆粒包括油漆顆粒、甲苯和二甲苯；

3）氣液分離處理

通過氣液分離器3將vocs廢氣中的霧滴和/或液滴除去，所述氣液分離器3在常溫常壓下操作；

4）等離子體處理

將經(jīng)所述氣液分離處理步驟處理過的vocs廢氣沿平行于等離子體發(fā)生裝置4的等離子體發(fā)生電極的電場方向通過所述等離子體發(fā)生電極，使得vocs廢氣中產(chǎn)生包括電子、正離子、中性粒子、自由基的整體呈電中性的等離子體；并且使得vocs廢氣中的灰塵顆粒表面帶電；等離子體與vocs廢氣中的氧分子、水分子作用，生成具有強(qiáng)氧化性的h、o、oh、o3活性粒子，vocs廢氣中的vocs在活性粒子的作用下生成氣態(tài)二氧化碳以及水；所述等離子體發(fā)生電極包括一組高電壓電極42和一組接地電極43，所述高電壓電極42與接地電極43均包覆有絕緣介質(zhì)41，所述高電壓電極42與接地電極43均呈線型排列；所述高電壓電極42連接高壓電源46，所述高壓電源46為正極性直流高壓電源、正極性脈沖高壓電源或正極性直流疊加交流高壓電源中的一種或其組合；

在本實施例中，將等離子體的電場方向設(shè)置成與vocs氣流的方向一致，增大了vocs氣流與等離子體束流的接觸時間、接觸面積，以實現(xiàn)最大化的利用等離子體束流，進(jìn)而可以節(jié)能減耗、節(jié)約成本。

5）紅外吸收微粒處理

其通過紅外加熱裝置5加熱經(jīng)過所述等離子體處理步驟處理過的vocs廢氣，以使廢氣中的vocs吸收紅外能量并和殘留在氣流中等離子體進(jìn)一步作用，且分解形成二氧化碳和水；所述紅外加熱裝置5包括紅外線發(fā)射器、氣體容置腔53，以及分布在所述氣體容置腔53內(nèi)的紅外吸收微粒52，所述氣體容置腔53內(nèi)設(shè)有多個立柱51，多個所述立柱51使氣流呈蛇形流通，所述紅外線發(fā)射器的輸出波長為800nm的紅外光；

最后的廢氣經(jīng)煙囪6排放。

同時，本實施例的vocs廢氣處理方法采用如下處理系統(tǒng)進(jìn)行處理：

所述處理系統(tǒng)包括依次連接聯(lián)通的水幕噴淋塔1、霧化噴淋塔2、氣液分離器3、等離子體發(fā)生裝置4和紅外加熱裝置5；

所述水幕噴淋塔1包括多個噴灑部11，多個所述噴灑部11在所述水幕噴淋塔1內(nèi)呈螺旋型分布；所述霧化噴淋塔2包括霧化器21和噴淋液，所述噴淋液通過所述霧化器21形成層層膜狀霧滴；

所述等離子體發(fā)生裝置4包括等離子體發(fā)生電極和高壓電源，所述等離子體發(fā)生電極包括一組高電壓電極42和一組接地電極43，所述高電壓電極42與所述接地電極43均包覆有絕緣介質(zhì)41，所述高電壓電極42與所述接地電極43均呈線型排列；所述高電壓電極42連接所述高壓電源46，所述高壓電源46為正極性直流高壓電源、正極性脈沖高壓電源或正極性直流疊加交流高壓電源中的一種或其組合；

所述紅外加熱裝置5包括紅外線發(fā)射器（未示出）、氣體容置腔53，以及分布在所述氣體容置腔53內(nèi)的紅外吸收微粒52，所述氣體容置腔53內(nèi)設(shè)有多個立柱51，多個所述立柱51使氣流呈蛇形流通，所述紅外線發(fā)射器的輸出波長為800nm的紅外光。

進(jìn)一步地，所述等離子體發(fā)生裝置4還包括壓力傳感器45和溫度傳感器44，所述壓力傳感器45和溫度傳感器44，用于實時監(jiān)測所述等離子體發(fā)生裝置4內(nèi)的壓力和溫度。

整套vocs廢氣處理工藝先用水幕噴淋初步捕捉大顆粒粉塵；然后通過在霧化噴淋塔2內(nèi)噴淋液經(jīng)過霧化器21的霧化形成的層層水膜，廢氣中的細(xì)微顆粒（油漆顆粒、甲苯、二甲苯等）被除塵器中的水捕獲，穿過水簾進(jìn)入氣水通道，使部分有機(jī)vocs氣體及霧化吸收后的顆粒物通過噴淋進(jìn)入污水系統(tǒng)，經(jīng)過這一步vocs去除效率可達(dá)15%左右；溫度傳感器44和壓力傳感器45的設(shè)置能夠避免因為排風(fēng)故障或者其他一些原因引起的短時間內(nèi)vocs濃度急劇升高等安全事故而引起的爆燃波及到車間；氣液分離處理作為等離子體處理的預(yù)處理工藝能夠去除大部分噴淋帶來的水汽等，避免等離子體處理效率受到影響；等離子體技術(shù)和紅外吸收微粒技術(shù)將剩余的vocs氣體分子分解成co2和h2o，總vocs氣體分解率最高可達(dá)到90%以上，并且尾氣無一般處理方法的異味、臭味。

本實施例的vocs廢氣處理方法處理后的廢氣中vocs總?cè)コ?2%，其中，廢氣中：苯8.5mg/m3；甲苯23.0mg/m3；二甲苯50.2mg/m3。

從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于：實現(xiàn)了vocs廢氣的去除率最高可達(dá)到90%以上，解決現(xiàn)有廢氣治理技術(shù)難以達(dá)到不斷提高的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，徹底消除了vocs廢氣對環(huán)境的排放污染；整個處理過程簡單易操作、處理效率高、所需設(shè)備少，設(shè)備能耗低，很好的滿足了現(xiàn)代企業(yè)對節(jié)能減排、提高生產(chǎn)效益的要求，對節(jié)約資源減少成本具有重大意義。

對比例一

一般的低溫等離子體處理技術(shù)工藝流程為：水幕噴淋→低溫等離子體處理→水噴淋→排放

處理結(jié)果：vocs總?cè)コ蕿?0%，其中，廢氣中：苯含量為53.1mg/m3；甲苯含量為143.3mg/m3；二甲苯含量為313.8mg/m3。

對比例二

本例基本同實施例1，區(qū)別在于本例中等離子體處理采用低溫等離子體處理，且不包括紅外吸收微粒處理。

工藝流程為：水幕噴淋→霧化噴淋→氣液分離→低溫等離子體處理→排放

處理結(jié)果：廢氣中vocs總?cè)コ蕿?0%，其中，廢氣中：苯含量為42.5mg/m3；甲苯含量為115.0mg/m3；二甲苯含量為251.0mg/m3。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。