[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

本發明公開了一種處理有機廢氣的低溫等離子體?生物集成反應系統，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；集氣體流量精確控制、低溫等離子體高效預處理、氣?液?固三相高效反應于一體，具有控制二次污染(O₃)、控制精度高、安全性能優良、自動化程度高等明顯優勢。本發明反應系統利用PLC根據實時數據反饋動態調整自動精確調節放電電壓和液氣比等參數，可有效提高污染物處理精度和效率，解決二次污染影響，降低運行成本和系統能耗，實現了系統的自動化，廢氣和污染物處理能力明顯提升。

技術領域

本發明涉及環境污染治理領域，具體為一種處理有機廢氣的低溫等離子體-生物集成反應系統。

背景技術

隨著“2+26”城市2017年大氣污染防治方案的出臺，在影響大氣污染的因子中，SO₂、NO_x、粉塵顆粒等污染物排放量逐年下降，但是作為PM_2.5前體物和導致光化學煙霧現象的揮發性有機污染物(Volatile Organic Compounds，VOCs)其排放卻日益上升。VOCs可導致光化學煙霧，同時也是生成PM_2.5的主要前驅物。它是石油化工、涂裝、印刷、電子制造、交通運輸以及各類化工生產過程中廢氣排放的主要污染因子。有機廢氣處理技術主要分為兩類：一類是回收法，另一類是消除法。常用的VOCs臭氣降解技術有燃燒、光催化、生物法、等離子體技術等。國外多采用吸附濃縮+蓄熱催化燃燒(RCO)技術，凈化效率高，運行穩定，但設備費用較高。而等離子體技術降解有機廢氣設備簡單，管理方便，但存在易產生二次污染，對目標污染物降解不徹底的弊端。

低溫等離子體法是根據介質放電產生的等離子體，高速、反復地轟擊有機氣體分子，使得分子間化學鍵被破壞，大分子變成小分子，直到最終被分解為常見的CO₂和H₂O。目前對于這種技術的機理研究仍不夠透徹，因此開發適于有機廢氣處理的等離子體裝置還存在一定難度，目前該技術的凈化效率并非理想。生物法是微生物利用廢氣中的有機物進行自身新陳代謝，一部分同化為細胞的組成成分，另一部分異化為CO₂和H₂O從而獲取能量，間接實現對 VOC_s有效處理的方法。生物處理常見的技術有生物滴濾、生物過濾和生物濾池，這些方法其微生物對有機污染物的降解比較徹底，無二次污染、安全性較好，投資和后期運行所需費用較低，但后期運行中可能會存在填料堵塞等情況。

目前國內外已授權多項基于低溫等離子體或生物法降解有機廢氣的發明專利。授權公告號為CN103585880A公開了一種處理氣體的變徑生物滴濾裝置。該專利提供的方法針對目前生物滴濾裝置存在的一些問題，能夠節省填料，使氣液分布符合生物量變化規律，降低成本，另外該裝置還配套在線監測儀表，智能化控制程度高，具有操作管理方便等特點。但其并未對生物法處理難降解污染物的技術短板提出有效解決措施，亦未實現智能控制系統對所有工藝參數的綜合處理，進而實現系統單元間的協同調節。授權公告號為CN102059047A公開了一種低溫等離子體與生物相結合處理難降解有機廢氣的方法及其裝置。該專利提供的方法針對焦化、印染、噴涂、屠宰、化工行業難生物降解有機化合物(包括多環芳烴、鹵代烴、雜環類化合物和有機腈化物等)，通過低溫等離子體反應器和生物處理反應器處理，可使廢氣中難生物降解有機化合物在投資和運行費用相對較低的前提下，總凈化效率達到90％以上。但其并未對低溫等離子體運行中產生的二次污染物O₃提出控制措施，這對后續生物法的正常運行可能會產生負面影響。另外，由于生物降解體系中微生物的敏感性，該件專利亦未提出該技術在運行過程中各參數的精確控制，這對系統長期運行的穩定性具有積極意義。