[發明專利]一種處理有機廢氣的低溫等離子體-生物集成反應系統

有效

• 申請號: 202010191839.3
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111420525B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 劉楠;蔡雅蘭;蘇東宇;李營營;馬闖;趙繼紅
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32;B01D53/86;B01D53/66;B01D53/84;B01D53/85;B01D53/34
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種處理有機廢氣的低溫等離子體-生物集成反應系統，其特征在于，包括氣路控制單元、低溫等離子體反應裝置、工藝參數監控輔助系統和生物滴濾反應裝置，氣路控制單元與低溫等離子體反應裝置連接，低溫等離子體反應裝置與生物滴濾反應裝置連接，氣路控制單元、低溫等離子體反應裝置和生物滴濾反應裝置分別與工藝參數監控輔助系統連接；

所述氣路控制單元包括三通電磁閥(1)、質量流量計(2)、溫度傳感器(7)、壓降傳感器(8)、氣體泄漏傳感器(9)；其中，三通電磁閥(1)、質量流量計(2)、溫度傳感器(7)、壓降傳感器(8)和氣體泄漏傳感器(9)依次由前往后安裝在輸入型第一氣路管路上，氣體泄漏傳感器(9)最靠近反應系統氣體進氣口(10)；第一氣路管路通過氣體進氣口(10)傳輸廢氣進入到低溫等離子體反應裝置內；質量流量計(2)用于精確控制進入低溫等離子體反應裝置的待處理廢氣流量，其調節受工藝參數監控輔助系統的PLC(3)控制，PLC(3)由45W單軌道電源(6)供電；

所述低溫等離子體反應裝置包括氣體進氣口(10)、密封墊(11)、絕緣層(12)、不銹鋼放電電極(13)、石英管(14)、氣體出氣口(15)、高壓電源(16)、Mn-Al₂O₃催化劑涂層(29)和催化劑裝填層(30)；石英管(14)的兩側端分別設置有氣體進氣口(10)和氣體出氣口(15)，石英管(14)靠近氣體進氣口(10)的一端安裝密封墊(11)，石英管(14)外部包裹絕緣層(12)，石英管(14)內部安裝不銹鋼放電電極(13)，不銹鋼放電電極(13)與高壓電源(16)連接；催化劑裝填層(30)置于石英管(14)中心，且催化劑裝填層(30)圍繞不銹鋼放電電極(13)布置；設置在氣體出氣口(15)管壁內部的Mn-Al₂O₃催化劑涂層(29)是用于還原低溫等離子體反應裝置產生的臭氧；其中，高壓電源(16)通過不銹鋼放電電極(13)與石英管(14)中產生10kV-30kV的高壓放電，能夠將石英管(14)空氣中氣體分子電離，產生包括電子、離子和自由基在內的強氧化基團；這樣高壓放電能夠激發石英管(14)內催化劑裝填層(30)中催化劑，從而實現難降解的VOCs類有機物的初步分解，有利于后續對這類VOCs的徹底降解；

所述生物滴濾反應裝置包括增壓風機(18)、循環營養液噴淋口(19)、填料層(20)、儲罐循環營養液出口(21)、循環營養液儲罐(22)、計量泵(23)、液體轉子流量計(24)、生物滴濾塔(25)；低溫等離子體反應裝置的氣體出氣口(15)與增壓風機(18)一端連接，增壓風機(18)另一端連接生物滴濾塔(25)；生物滴濾塔(25)由上往下分別包括循環營養液噴淋口(19)、填料層(20)和循環營養液儲罐(22)，生物滴濾塔(25)頂部與尾氣出口閥(27)連接；循環營養液儲罐(22)與加藥泵(26)連接，循環營養液儲罐(22)上設置有循環營養液出口(21)；儲罐循環營養液出口(21)與第二輸出管路連接，計量泵(23)、液體轉子流量計(24)由下往上依次安裝在該第二輸出管路上，該第二輸出管路的輸出端與循環營養液噴淋口(19)連接；其中，循環營養液儲罐(22)用于存放循環營養液，循環營養液中配制有硅油及微生物所需的營養物質，用于維持生物膜中微生物生長；填料層(20)壓力調節通過PLC(3)自動控制；尾氣出口閥(27)與四通電磁閥(28)相連，再經過氣體在線分析儀(5)排放；位于質量流量計(2)與溫度傳感器(7)之間第一氣路管路上的三通、以及位于低溫等離子體反應裝置的氣體出氣口(15)與增壓風機(18)之間第二氣路管路上的三通分別連接到四通電磁閥(28)，作為緊急情況下的應急旁路；

所述工藝參數監控輔助系統包括PLC(3)、PC(4)和氣體在線分析儀(5)，PLC(3)與PC(4)連接；三通電磁閥(1)、增壓風機(18)、計量泵(23)、壓降傳感器(8)均通過數據線路與PLC(3)相連，其運行受PLC(3)控制與調控；生物滴濾塔(25)的廢氣進口數據和尾氣出口數據由氣體在線分析儀(5)分析并實時發送至PLC(3)；氣體在線分析儀(5)檢測得到的數據和壓降傳感器(8)得到的數據傳輸至PLC(3)，PLC(3)將接收到的數據綜合處理后，分別發送指令至高壓電源(16)調節放電電壓，發送指令至質量流量計(2)調整系統總進氣流量，發送信號至增壓風機(18)調節生物滴濾塔(25)進氣流量，發送信號至計量泵(23)對生物滴濾塔(25)循環營養液噴淋量進行調節，即調節放電電壓、液氣比和傳質速率參數，進而提高污染物處理效率，實現系統自動化運行。