一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺
技术领域
1.本发明属于废气处理领域，具体涉及一种减少碳排放的vocs绿色处理工艺。
背景技术：
2.挥发性有机化合物(简称vocs)，即常压下沸点为50～260℃的各种有机化合物。因此vocs所包含的化合物比较广泛，有醇类、醛类、酮类、脂肪酸、苯及其衍生物、酚及其衍生物等。在石油化工、医药合成、塑料材料、建筑材料等工业的发展中，社会生活得到了极大的进步，经济水平大幅提高。因此vocs废气的治理成为科研院所与企业研究人员关注的热点问题。
3.目前处理vocs废气的常用方法为催化燃烧法、光催化法，生物法等。催化燃烧需要采用催化剂，制备成本高，光催化法催化剂简单，能耗低，适用范围广。缺点是：光催化剂需要附着在载体上，经紫外光照射，为避免光照不充分，对设备内部结构、载体安放要求严格；当有机组分浓度较低时，光催化氧化速度变慢，会产生有害中间产物，使催化剂中毒，并造成二次污染。生物法主要是通过滤池、滴滤塔或再生池中的微生物，将vocs捕获降解，变成co2、h2o等小分子的过程。生物法操作条件温和，常温、常压下即可进行；去除率高。但是上述处理方法均存在一个共同的问题，即将vocs 转化为二氧化碳和水，并没有减少二氧化碳的排放。
4.因此本发明提出一种能够减少碳排放的vocs废气处理工艺，可以有效的将vocs去除的同时也能够将vocs中的碳进行固化，达到节能减排的目标。
技术实现要素：
5.本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，该处理工艺对工业vocs废气进行活性动态膜吸收处理，循坏水溶液脱膜处理，生物固碳处理和污泥处理等步骤，实现大部分vocs中的碳生物固化，减少二氧化碳排放，处理工艺
危废产生量少，危废处置费用低；vocs处理系统能耗低，运行费用低，运行效果稳定，能长期稳定实现超低浓度排放。
6.本发明的上述目的可以通过下列技术方案来实现：
7.一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，主要包括如下步骤：
8.1)活性动态膜吸收处理，即将含有vocs的废气与活性循环水溶液接触，使得活性循环水溶液在废气中雾化成水滴，形成活性动态膜，使废气中的 vocs快速的溶解于活性循环水溶液中；
9.2)将雾化的水滴回收至活性循环水溶液中，活性循环水溶液循环使用；
10.3)活性循环水溶液脱膜处理，待活性循环水溶液处理后的废气接近超标时，将上述活性循环水溶液转移脱膜处理，获得浮渣和高浓度cod废水；所述脱膜处理为往活性循环水溶液中添加活性剂和脱膜催化剂，使活性循环水溶液分层，上层为浮渣，下层形成高浓度cod废水，脱膜处理实现有毒有机物以浮渣的形式去除，实现高浓度cod废水的减毒处理；
50000mg/l。
19.上述步骤4)中，对脱膜产生的滤渣进行危废处理；对高浓度cod废水进行预处理，上述高浓度cod废水预处理为混凝气浮，所用的凝聚剂可以为聚合氯化铝、聚合氯化亚铁中的一种或多种，所用的絮凝剂为聚丙烯酰胺。高浓度cod废水进行预处理后，cod通常为15000-30000mg/l。
20.上述步骤5)中，所述生物固碳工艺选择具体的微生物为异养好氧微生物和自养好氧微生物，微生物的浓度为3000-8000毫克每升，在生物固碳中培养活性微生物，及时去除老死污泥以及活性不高的污泥，保证微生物将更多溶解于水中的有机物吸收用于自身的生长繁殖，同时自养微生物吸收异养微生物产生的二氧化碳，从而实现微生物固碳；生物固化形成的有机污泥作为市政污泥进行处理，生物固化得到的清水循环到步骤1)中。
21.进一步的，去除老死污泥以及活性差的污泥的方法为：静置沉降阶段，将悬浮的污泥排出除去，在曝气阶段，将沉积在水池底部的污泥技术排出去除。这样保证了将活性较高的微生物保留在反应系统中进行固碳，实现将溶解的有机物转化成活性污泥，而不是分解成二氧化碳。经生物固碳处理后，水中的cod要求低于2000mg/l。
22.进一步的，上述生物固化过程中，水质cod低于2000mg/l的时候停止生物固化，所述异养好氧微生物可以为动胶杆菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等以溶解性有机物为碳源的微生物，自养好氧微生物为硝酸杆菌属、螺旋杆菌属、球菌属等以溶解性碳酸根为碳源的微生物。所述的异养好氧微生物和自养好氧微生物为可以通过控制运行参数调控，也可通过微生物接种或生物菌剂投加调控，异养好氧微生物和自养好氧微生物的比例在 100：10～1为宜。
23.进一步的，步骤5)中获得的生化污泥可以作为市政污泥进行处理。
24.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
25.(1)本发明采用生物固碳技术，实现vocs基本上的零排放，并且不采用燃烧或者等离子体等高能耗技术，具有很好的节能减排的作用。
26.(2)本发明采用的处理工艺条件温和，安全性高，适用范围广，有利于在工业上大规模推广应用，具有很高的经济商业价值。
27.(3)本发明将活性动态膜吸收工艺，循环水脱膜工艺以及生物固碳工艺结合起来，活性动态膜吸收工艺保证vocs的高效去除，并且获得高浓度cod 活性循环水溶液，为后续脱膜处理和生物固化处理提供了前提条件；脱膜处理可以将高浓度废水中高毒物质有效的分离去除，只需要处理少量的危废，一方面节约了处理成本，一方面为后续的生物固化提供了有利条件，本发明的一整套方案实现vocs废气处理的绿色处理，过程不产生其他污染，实现低碳减排的功能。
28.(4)本发明提供的工艺方法危废产生量少，危废处置费用低；vocs处理系统能耗低，运行费用低。
29.(5)本发明提供的vocs处理效率高，运行效果稳定，能长期稳定实现超低浓度排放，加上所有工艺步骤处理工艺条件温和，安全性高。
附图说明
30.图1本发明处理工艺的工艺流程图。
31.图2本发明处理工艺的装置图。
32.附图中标识为1-活性动态膜发生器，2-喷淋塔回收装置，3-脱膜装置，4
??
混凝气浮池，5-微生物固碳装置。
具体实施方式
33.为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。此外，下面所描述的本发明专利各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
34.一种减少碳排放的vocs绿色处理工艺，主要包括如下步骤：
35.1)活性动态膜吸收处理，即将某汽车配件生产企业涂装线有机废气与活性循环水溶液在文丘里式气液混合器(1)，即活性动态膜发生器(1)中混合接触，其中有机废气最大风量为30000立方/小时；活性循环水液使用量为 8立方，活性药剂投加量为20公斤/立方，有机废气和活性活性循环水溶液的流量比为1500：1。
36.2)采用连接的喷淋塔回收装置(2)来实现活性动态膜发生器中形成的微小水滴的回收，喷淋塔采用的喷淋溶液为步骤1)中采用的活性循环水溶液，喷淋的方式采用大流量喷淋的方式，一方面可以防止形成微小的液滴，随着处理后的废气被排到空气中；另外一方面大流量喷淋的方式可以较好吸收回收步骤1)中产生的活性动态膜，将活性药剂有效回收，并且采用大流量活性循环水溶液喷淋的方式，还可以对活性动态膜处理后的废气做进一步的处理，提高了废气中vocs的吸收效果；步骤1)和步骤2)工艺共用活性循环水溶液。
37.3)采用的活性循环水溶液连续处理90天后，第三方环保监测单位连续监测结果显示，经90天连续不间断运行后，废气净化效率能满足排放标准要求，对连续处理90天后的活性循环液通入到脱膜装置(3)中进行脱膜处理，获得泡沫浮渣平均产生量为36kg/月；对浮渣进行危化处理，对脱膜处理后的滤液通入到混凝气浮池(4)中进行混凝气浮预处理，确保水溶液cod为 15000-30000mg/l
38.4)将经过混凝气浮预处理过的废液通入到微生物固碳装置(5)中进行固碳处理，即将预处理后的高cod废水进行生物固碳，得到生化污泥和清水，微生物固碳污泥平均产生量为170kg/月；而将获得的清水作为循环水进行循环使用，在循环水中按照20公斤/立方投加活性药剂后直接回用于有机废气净化系统，废气净化效率没有明显降低。此外生物固化形成的有机污泥作为市政污泥进行处理。
39.本发明描述的工艺成功应用于某汽车配件生产企业涂装线有机废气污染治理工程。有机废气最大设计处理风量为30000立方/小时，通过风机变频器调节风机实际抽风量，以适应自动喷涂线对风量和风速的要求。系统活性循环水液使用量为8立方，活性药剂投加量为20公斤/立方，有机废气和活性活性循环水溶液的流量比为1500：1。活性循环水设计饱和时间为90天，第三方环保监测单位连续监测结果显示，经90天连续不间断运行后，废气净化效率能满足排放标准要求。饱和活性循环液经处理后感官清澈、透明、无气味，按20公斤/立方投加活性药剂后直接回用于有机废气净化系统，废气净化效率没有明显降低。该有机废气污染治理工程泡沫浮渣平均产生量为36kg/月，微生物固碳污泥平均产生量为170kg/月。
40.其中对经过活性动态膜工艺处理的废气的浓度进行检测，委托第三方进检测，废气标准限值来源于《大气污染综合排放标准》(gb16297-1996)。检测结果见表1.
41.表1
[0042][0043][0044]
表二中大气污染物限值，同时满足《四川省固定污染源大气挥发性有机物排放标准》db51/2377-2017表三中表面涂装最高允许排放浓度。
[0045]
上述活性活性循环水溶液持续运行150多天还能保证废气处理后达标排放。
[0046]
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内，并且本发明方案所有涉及的参数间如未特别说明，则相互之间不存在不可替换的唯一性组合。
[0047]
本领域技术人员容易理解，以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。技术特征：
1.一种减少碳排放的vocs绿色处理工艺，其特征在于，处理工艺包括如下步骤：1)活性动态膜吸收处理，将含有vocs的废气与活性循环水溶液接触，使活性循坏水溶液在废气中雾化成水滴，形成活性动态膜，废气中的vocs快速的溶解于活性循环水溶液中；2)将雾化的水滴回收至活性循环水溶液中，活性循环水溶液循环使用；3)活性循环水溶液脱膜处理，待活性循环水溶液处理后的废气接近超标时，将上述活性循环水溶液转移至脱膜处理，所述脱膜处理为往活性循环水溶液中添加活性剂和脱膜催化剂，使活性循环水溶液分层，上层为浮渣，下层形成高浓度cod废水；4)对脱膜处理所得的浮渣采用危废模式处理，将脱膜处理所得的高浓度cod废水进行预处理；5)生物固碳处理，即将预处理后的高浓度cod废水进行生物固碳，得到有机污泥和清水，将获得的清水作为循环水添加活性药剂后补充到步骤1)中得到活性循环水溶液，生物固化形成的有机污泥作为市政污泥进行处理。2.根据权利要求1所述的一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，其特征在于，所述的活性循环水溶液为添加有活性药剂的水溶液，清水和活性药剂的用量比为100:10-1；所述的活性药剂为环丁砜、石蜡油、环氧大豆油、表面活性剂中的一种或者多种。3.根据权利要求1或2所述的一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，其特征在于，所述雾化的水滴回收采用喷淋塔、旋流分离器或者填料塔回收，进一步的，喷淋塔采用的溶液为步骤1)中采用的活性循环水溶液，喷淋的方式采用大流量喷淋的方式，一方面可以防止形成微小的液滴，随着处理后的废气被排到空气中；另外一方面大流量喷淋的方式可以较好吸收回收步骤1)中产生的活性动态膜，将活性药剂有效回收；进一步的，步骤1)和步骤2)共用活性循环水溶液，既可以节约工艺用料成本，也可以保持活性循环水溶液主要组分稳定；直至上述活性循环水溶液吸收vocs性能达不到废气的排放标准，再将上述活性循环水溶液进行脱膜处理。4.根据权利要求1或2所述的一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，其特征在于，所述活性剂为双氧水、臭氧、氧气、芬顿试剂、次氯酸钠、二氧化氯、氯气一种或多种；脱膜催化剂为水溶性铝盐、镁盐、铁盐、铜盐中的一种或者多种；所述活性剂的添加量为1-20公斤每立方循环水，脱膜催化剂的添加量为0.5-10公斤每立方循环水。5.根据权利要求4所述的一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，其特征在于，所述的浮渣采用危废方式处理，对所述高浓度cod废水进行混凝气浮处理，所用的凝聚剂可以为聚合氯化铝、聚合氯化亚铁中的一种或多种，所用的絮凝剂为聚丙烯酰胺。6.根据权利要求1或2所述的一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，其特征在于，所述生物固碳工艺选择的微生物为异养好氧微生物和自养好氧微生物，微生物的浓度为3000-8000毫克每升。7.根据权利要求6所述的一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，其特征在于，所述异养好氧微生物为动胶杆菌属、假单胞菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属中的一种或几种，所述自养好氧微生物为硝酸杆菌属、螺旋杆菌属、球菌属中的一种或几种。8.根据权利要求6或7所述的一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，其特征在于，所述的异养好氧微生物和自养好氧微生物为可以通过控制运行参数调控，也可通过微生物接种或生物菌剂投加调控，异养好氧微生物和自养好氧微生物的比例在100：10～1。
9.根据权利要求6-8中任一所述的一种减少碳排放的vocs废气绿色处理工艺，其特征在于，生物固碳中培养活性微生物，及时去除老死污泥以及活性差的污泥，保证微生物将更多溶解于水中的有机物吸收用于自身的生长繁殖，同时自养微生物吸收异养微生物产生的二氧化碳，从而实现微生物固碳。10.根据权利要求9所述的一种减少碳排放的vocs绿色处理工艺，其特征在于，去除老死污泥以及活性差的污泥的方法为：静置沉降阶段，将悬浮的污泥排出除去，；在曝气阶段，将沉积在水池底部的污泥及时排出处理。
技术总结
本发明公开了一种减少碳排放的VOCs废气绿色处理工艺，该处理工艺对工业VOCs废气进行活性动态膜吸收处理，循坏水溶液脱膜处理，生物固碳处理和污泥处理等步骤，实现大部分VOCs中的碳生物固化，减少二氧化碳排放，处理工艺危废产生量少，危废处置费用低；VOCs处理系统能耗低，运行费用低，运行效果稳定，能长期稳定实现超低浓度排放。实现超低浓度排放。实现超低浓度排放。
技术研发人员：王小平 牟坚 刘剡 陈刚 陈旭
受保护的技术使用者：重庆工商大学
技术研发日：2022.03.24
技术公布日：2022/7/29
声明：
“减少碳排放的VOCs废气绿色处理工艺” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：重庆工商大学
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2024年05月17日 ~ 19日 
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