公布日：2023.04.07
申請日：2022.12.21
分類號：B01D53/06(2006.01)I;B01D53/04(2006.01)I;B01D53/14(2006.01)I;B01D53/74(2006.01)I;B01J20/18(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及一種低濃度污水池廢氣的處理方法，通過先水洗，除去廢氣中易溶于水的組分，再通過降溫-升溫方式進行脫水處理，而后通過沸石轉(zhuǎn)輪進行吸附濃縮處理。沸石轉(zhuǎn)輪處理后的氣體中還含有少量小分子量組分，尤其是乙醛、戊烷等需要經(jīng)過改性沸石吸附處理。沸石轉(zhuǎn)輪濃縮的氣體進入氧化處理設(shè)備徹底氧化，轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，凈化后經(jīng)排氣筒排放。沸石轉(zhuǎn)輪和改性沸石處理后的氣體也經(jīng)排氣筒排放。本發(fā)明對含有乙醛、戊烷等小分子成分的低濃度的廢氣處理效果好，處理效率高，具有工藝簡單、成本低等優(yōu)點。
權(quán)利要求書
1.一種低濃度污水池廢氣的處理方法，其特征在于包括以下步驟：污水池產(chǎn)生的廢氣通過水洗塔進行水洗，水洗塔產(chǎn)生的洗水返回污水池進行處理，水洗后的廢氣通過先降溫再升溫的方式進行脫水處理，而后通過沸石轉(zhuǎn)輪進行吸附濃縮處理，沸石轉(zhuǎn)輪的吸附材料為沸石，沸石轉(zhuǎn)輪處理后的氣體經(jīng)過固定床設(shè)備進行濃縮處理，固定床設(shè)備的吸附材料為改性沸石，沸石轉(zhuǎn)輪和/或固定床設(shè)備濃縮后的氣體進入氧化處理設(shè)備氧化，轉(zhuǎn)化為無害物，排放；所述改性沸石在成型后的處理方法包括以下步驟：沸石顆粒用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~5%的硝酸銨溶液浸泡4~10小時，而后在200℃溫度下烘干3~6小時，自然冷卻至50℃后，用改性溶液浸泡3~8小時，而后200℃烘干3~6小時，600℃焙燒2~5小時，經(jīng)5~8小時降溫至200℃，每小時降溫幅度不超過100℃，而后用180~250℃蒸汽吹掃0.5~1小時，再經(jīng)3~6小時降溫至50℃以下，每小時降溫幅度不超過50℃；其中，所述改性溶液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~5%的硝酸銅溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~5%的硝酸銀溶液中的一種或多種；所述沸石顆粒包含固體成分，所述固體成分包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：
以上各組分之和為100%；還添加有硅溶膠，硅溶膠的添加質(zhì)量是固體成分總質(zhì)量的0~2.5倍；將沸石粉、硅膠、石墨、二氧化鈦、玉米淀粉、聚乙二醇、硅溶膠在經(jīng)30~50℃下攪拌，干燥，擠出或者壓制成型為片型、圓柱型、長條形或三葉草形，在120~150℃的溫度下干燥2~3小時，經(jīng)450~550℃焙燒3~6小時后制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度污水池廢氣的處理方法，其特征在于：污水池上方設(shè)置集氣罩，污水池產(chǎn)生的廢氣經(jīng)集氣罩收集，通過集氣管道并經(jīng)風(fēng)機加壓后進入水洗塔，污水池產(chǎn)生的廢氣經(jīng)水洗塔水洗后得到第一氣體；水洗塔產(chǎn)生的洗液分為第一液體和第二液體，第一氣體進入冷凝換熱器進行降溫，在冷凝換熱器內(nèi)冷凝下來的冷凝液和第一液體合并成含污染物液體，含污染物液體經(jīng)污水泵返回污水池；第二液體經(jīng)循環(huán)泵驅(qū)動，從水洗塔的塔頂噴下；第一氣體經(jīng)冷凝換熱器冷卻后得到冷卻氣體，冷卻氣體進入加熱換熱器進行升溫加熱得到加熱氣體，加熱氣體進入沸石轉(zhuǎn)輪經(jīng)過吸附凈化后得到一級凈化氣；固定床設(shè)備由并聯(lián)的改性沸石吸附固定床一和改性沸石吸附固定床二組成，一級凈化氣周期性進入改性沸石吸附固定床一或改性沸石吸附固定床二后得到凈化氣一或者凈化氣二；凈化氣一或凈化氣二中選取一部分氣體并將該部分氣體標(biāo)記為凈化氣三，凈化氣三通過脫附氣換熱器與氧化處理設(shè)備的燃燒室中抽取的一部分熱氣體進行換熱，熱氣體換熱降溫后為余熱氣體，余熱氣體與凈化氣一、凈化氣二合并后經(jīng)排氣管道排至排氣筒排放；凈化氣三在脫附氣換熱器內(nèi)換熱升溫后生成熱凈化氣，熱凈化氣進入改性沸石吸附固定床一生成脫附氣一，改性沸石吸附固定床一脫附完全、改性沸石吸附固定床二吸附飽和后，熱凈化氣進入改性沸石吸附固定床二生成脫附氣二，脫附氣一或者脫附氣二與沸石轉(zhuǎn)輪所產(chǎn)生的脫附氣三合并為有機物廢氣，有機物廢氣進入氧化處理設(shè)備中進行氧化反應(yīng)后得到凈化后氣體，凈化后氣體通過排氣筒排放。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度污水池廢氣的處理方法，其特征在于，所述固定床設(shè)備的脫附采用160~230℃熱空氣進行脫附。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度污水池廢氣的處理方法，其特征在于，所述污水池產(chǎn)生的廢氣中所含有的不溶于水或者難溶于水的有機物在廢氣中的濃度不超過2000ppm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低濃度污水池廢氣的處理方法，其特征在于，水洗后的廢氣通過先降溫再升溫的方式進行脫水處理，升溫后的溫度與降溫后的溫度之間的溫度差不小于5℃，所述冷凝換熱器、加熱換熱器采用板式或者管殼式換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度污水池廢氣的處理方法，其特征在于，所述氧化處理設(shè)備是熱氧化器、催化氧化器、蓄熱式熱氧化器或者蓄熱式催化氧化器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度污水池廢氣的處理方法，其特征在于，所述沸石粉為5A沸石、13X沸石、ZSM-5沸石或者Y型沸石經(jīng)粉碎后得到，沸石粉的硅鋁比為2~50。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低濃度污水池廢氣的處理方法，其特征在于，片型沸石顆粒的高徑比為1:5~1:10，直徑5~15mm；圓柱型沸石顆粒的高徑比為3:1~5:1，直徑3~10mm；長條形沸石顆粒的長徑比為8:1~20:1，直徑2~10mm；三葉草形沸石顆粒的長徑比為8:1~20:1。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種低濃度污水池廢氣的處理方法，具體技術(shù)方案如下：
本發(fā)明特別適合于處理含有乙醛和戊烷的低濃度的污水池廢氣(污水池產(chǎn)生的廢氣)。此處的低濃度是指不可溶或者難溶于水的有機物濃度不超過2000ppm，最好不超過1000ppm。如果含有可溶于水的有機物，不影響處理效果，也可以采用本發(fā)明進行處理。
為達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：
一種低濃度污水池廢氣的處理方法，包括以下步驟：
污水池產(chǎn)生的廢氣通過水洗塔進行水洗，水洗塔產(chǎn)生的洗水返回污水池進行處理，水洗后的廢氣通過先降溫再升溫的方式進行脫水處理，而后通過沸石轉(zhuǎn)輪進行吸附濃縮處理，沸石轉(zhuǎn)輪的吸附材料為沸石，沸石轉(zhuǎn)輪處理后的氣體經(jīng)過固定床設(shè)備進行濃縮處理，固定床設(shè)備的吸附材料為改性沸石，沸石轉(zhuǎn)輪和/或固定床設(shè)備濃縮后的氣體進入氧化處理設(shè)備氧化，轉(zhuǎn)化為無害物，排放。
污水池產(chǎn)生的廢氣用集氣罩進行收集，如果污水池較大時用多個集氣罩進行收集。廢氣收集后經(jīng)風(fēng)機加壓，首先進入水洗塔進行水洗，可以除去其中的易溶于水的組分，例如氨、硫化氫等；產(chǎn)生的洗液含有易溶于水的污染組分，可返回污水池進行處理。水洗塔可以采用填料塔、板式塔或者噴淋塔。水洗后的廢氣通過先降溫、后升溫均不小于5℃的方式進行脫水干燥，使得氣體中的水蒸氣處于不飽和狀態(tài)，相對濕度不大于80％。而后進入沸石轉(zhuǎn)輪中進行濃縮處理，氣體中的有機物吸附在沸石上，用熱空氣進行脫附，有機物進入小風(fēng)量的熱脫附氣中。由于小分子污染物在沸石上吸附量很小，大部分可以穿透沸石轉(zhuǎn)輪上的吸附材料。沸石轉(zhuǎn)輪處理過的廢氣主要含有一些小分子的污染物，進入改性沸石為吸附材料的固定床設(shè)備中進行處理，固定床設(shè)備采用兩床并聯(lián)操作，一臺吸附，另一臺脫附或者備用，用熱空氣進行脫附；脫附下來的脫附氣和沸石轉(zhuǎn)輪脫附下來的脫附氣合并后進入氧化處理設(shè)備進行氧化處理，氧化處理后的氣體和前述的固定床設(shè)備處理后的氣體合并后可經(jīng)排氣筒排放。
作為上述技術(shù)方案的改進，污水池上方設(shè)置集氣罩，污水池產(chǎn)生的廢氣經(jīng)集氣罩收集，通過集氣管道并經(jīng)風(fēng)機加壓后進入水洗塔，污水池產(chǎn)生的廢氣經(jīng)水洗塔水洗后得到第一氣體；
水洗塔產(chǎn)生的洗液分為第一液體和第二液體，第一氣體進入冷凝換熱器進行降溫，在冷凝換熱器內(nèi)冷凝下來的冷凝液和第一液體合并成含污染物液體，含污染物液體經(jīng)污水泵返回污水池；
第二液體經(jīng)循環(huán)泵驅(qū)動，從水洗塔的塔頂噴下；
第一氣體經(jīng)冷凝換熱器冷卻后得到冷卻氣體，冷卻氣體進入加熱換熱器進行升溫加熱得到加熱氣體，加熱氣體進入沸石轉(zhuǎn)輪經(jīng)過吸附凈化后得到一級凈化氣；
固定床設(shè)備由并聯(lián)的改性沸石吸附固定床一和改性沸石吸附固定床二組成，一級凈化氣進入改性沸石吸附固定床一后得到凈化氣一，改性沸石吸附固定床一吸附飽和后，一級凈化氣切換進入改性沸石吸附固定床二進行吸附處理得到凈化氣二，改性沸石吸附固定床一進行脫附再生。
凈化氣一或者凈化氣二中選取一部分氣體并將該部分氣體標(biāo)記為凈化氣三，凈化氣三通過脫附氣換熱器與氧化處理設(shè)備的燃燒室中抽取的一部分熱氣體進行換熱，熱氣體換熱降溫后為余熱氣體，余熱氣體與凈化氣一、凈化氣二合并后經(jīng)排氣管道排至排氣筒排放；
凈化氣三在脫附氣換熱器內(nèi)換熱升溫后生成熱凈化氣，熱凈化氣進入改性沸石吸附固定床一生成脫附氣一，改性沸石吸附固定床一脫附完全、改性沸石吸附固定床二吸附飽和后，熱凈化氣進入改性沸石吸附固定床二生成脫附氣二，脫附氣一或者脫附氣二與沸石轉(zhuǎn)輪所產(chǎn)生的脫附氣三合并為有機物廢氣，有機物廢氣進入氧化處理設(shè)備中進行氧化反應(yīng)后得到凈化后氣體，凈化后氣體通過排氣筒排放。
作為上述技術(shù)方案的改進，所述改性沸石在成型后的處理方法包括以下步驟：
沸石顆粒用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～5％的硝酸銨溶液浸泡4～10小時，而后在200℃溫度下烘干3～6小時，自然冷卻至50℃后，用改性溶液浸泡3～8小時，而后200℃烘干3～6小時，600℃焙燒2～5小時，經(jīng)5～8小時降溫至200℃，每小時降溫幅度不超過100℃，而后用180～250℃蒸汽吹掃0.5～1小時，再經(jīng)3～6小時降溫至50℃以下，每小時降溫幅度不超過50℃；其中，所述改性溶液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～5％的硝酸銅溶液、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～5％的硝酸銀溶液中的一種或多種。
作為上述技術(shù)方案的改進，所述固定床設(shè)備的脫附采用160～230℃熱空氣進行脫附。
作為上述技術(shù)方案的改進，所述污水池產(chǎn)生的廢氣中所含有的不溶于水或者難溶于水的有機物在廢氣中的濃度不超過2000ppm。
作為上述技術(shù)方案的改進，水洗后的廢氣通過先降溫再升溫的方式進行脫水處理，升溫后的溫度與降溫后的溫度之間的溫度差不小于5℃，所述冷凝換熱器、加熱換熱器采用板式或者管殼式換熱器。
作為上述技術(shù)方案的改進，所述氧化處理設(shè)備是熱氧化器TO、催化氧化器CO、蓄熱式熱氧化器RTO或者蓄熱式催化氧化器RCO。
作為上述技術(shù)方案的改進，所述沸石顆粒包含固體成分，所述固體成分包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：
以上各組分之和為100％；
還添加有硅溶膠，硅溶膠的添加質(zhì)量是固體成分總質(zhì)量的0～2.5倍；
將沸石粉、硅膠、石墨、二氧化鈦、玉米淀粉、聚乙二醇、硅溶膠在經(jīng)30～50℃下攪拌，干燥，擠出或者壓制成型為片型、圓柱型、長條形或三葉草形，在120～150℃的溫度下干燥2～3小時，經(jīng)450～550℃焙燒3～6小時后制成。
作為上述技術(shù)方案的改進，所述沸石粉為5A沸石、13X沸石、ZSM-5沸石或者Y型沸石經(jīng)粉碎后得到，沸石粉的硅鋁比為2～50。
作為上述技術(shù)方案的改進，片型沸石顆粒的高徑比為1:5～1:10，直徑5～15mm；圓柱型沸石顆粒的高徑比為3:1～5:1，直徑3～10mm；長條形沸石顆粒的長徑比為8:1～20:1，直徑2～10mm；三葉草形沸石顆粒的長徑比為8:1～20:1。
沸石吸附分離時起到吸附、脫附作用的是表面的部分，為提高吸附材料利用效率，將沸石粉與填料、粘合劑等助劑(硅膠、石墨、二氧化鈦、玉米淀粉、聚乙二醇、硅溶膠)混合后，經(jīng)加工制成片型、圓柱型、長條形或三葉草形等形狀；一方面可以增大比表面積，提高利用效率，另一方面可以提高強度，減少磨損，提高使用壽命。
在本發(fā)明中，用于改性的常規(guī)沸石是成型后再進行改性。而不是先對沸石粉進行改性處理，然后再成型。本發(fā)明這種改性方法不僅對沸石產(chǎn)生作用，而且作用于成型沸石的其它組分，從而提高吸附效果，尤其是對含有乙醛和戊烷的低濃度氣體處理效果更顯著。
改性沸石對乙醛和戊烷的吸附量顯著增大(相對于常規(guī)的沸石)，從而對乙醛和戊烷的凈化效率提高。改性沸石可以提高對戊烷的吸附量，但是對醛類的吸附量會有所降低，因此對戊烷和乙醛的凈化效率也有相應(yīng)的變化，由實施例1、2可見。
通過改性沸石可以對低濃度的小分子污染物組分進行吸附凈化及濃縮。
本發(fā)明所述沸石轉(zhuǎn)輪中的沸石為常規(guī)沸石，其為高硅鋁比沸石，硅鋁比為2～50。高硅鋁比可以提高對有機物的吸附選擇性，但是硅鋁比過高對某些有機物的吸附會有不利影響。常規(guī)沸石即未進行改性的高硅鋁比沸石，可選擇ZSM-5、13X、Y型或5A沸石。
水洗塔采用水進行洗滌，洗水用循環(huán)泵進行循環(huán)，定期排出塔底的液體，補充新鮮水。為提高水洗效果，也可以添加堿液，例如氫氧化鈉或者碳酸氫鈉溶液，濃度不超過10wt％。乙醛可溶于水，水洗可以除去大部分乙醛。戊烷不溶于水，水洗無法除去戊烷。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明通過對沸石進行改性，得到的改性沸石特別適合于處理含有乙醛、戊烷等小分子成分的低濃度的廢氣處理過程。
本發(fā)明通過先水洗，除去廢氣中易溶于水的組分，再通過降溫-升溫方式進行脫水處理，而后通過沸石轉(zhuǎn)輪進行吸附濃縮處理。沸石轉(zhuǎn)輪處理后的氣體中還含有少量小分子量組分，尤其是乙醛、戊烷等需要經(jīng)過改性沸石吸附處理。沸石轉(zhuǎn)輪濃縮的氣體進入氧化處理設(shè)備徹底氧化，轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，凈化后經(jīng)排氣筒排放。沸石轉(zhuǎn)輪和改性沸石處理后的氣體也經(jīng)排氣筒排放。
本發(fā)明對含有乙醛、戊烷等小分子成分的低濃度的廢氣處理效果好，處理效率高，具有工藝簡單、成本低等優(yōu)點。
（發(fā)明人：段志勇;尹曄東）
