本實(shí)用新型屬于廢氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及臭氧催化氧化大風(fēng)量低濃度惡臭氣體的裝置。

背景技術(shù)：

惡臭氣體污染已成為當(dāng)前公眾環(huán)境污染投訴的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。惡臭氣體種類繁多，其中僅憑人類嗅覺能感覺到的有4000多種，由于很多惡臭物質(zhì)的嗅覺閾值低，如含硫有機(jī)物，有機(jī)胺類等物質(zhì)，即使惡臭物質(zhì)的濃度不高，也極易引起人們嗅覺器官不愉，從而損害生活質(zhì)量。輕者使人感到不適、出現(xiàn)頭痛、頭暈、惡心、嘔吐和精神不集中等癥狀，重則對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)與神經(jīng)精神系統(tǒng)造成不同程度的毒害，甚至某些芳香族化合物，如苯、甲苯、苯乙烯等還能使人體產(chǎn)生畸變、癌變。因此，有關(guān)惡臭氣體污染的控制一直備受關(guān)注，尤其是大風(fēng)量低濃度的惡臭氣體的凈化處理，日益成為大氣污染控制領(lǐng)域最主要的任務(wù)之一。

目前用于大風(fēng)量低濃度惡臭氣體的凈化方法中，臭氧氧化法因具有凈化效果好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，備受關(guān)注。但使用臭氧氧化法的過程中，存在臭氧自身易分解等原因?qū)е缕淅寐什桓?，停留時(shí)間長，臭氧與惡臭物質(zhì)反應(yīng)慢等缺點(diǎn)，因此，臭氧與光技術(shù)、催化劑、生物法等工藝單元結(jié)合，成為當(dāng)前臭氧凈化惡臭的流行做法。

在臭氧與光技術(shù)協(xié)同方面，臭氧在紫外光分解下產(chǎn)生氧原子，氧原子除了與惡臭物質(zhì)反應(yīng)，還會(huì)自身復(fù)合生成氧氣，從而導(dǎo)致臭氧利用率極低，加之受限于紫外燈的發(fā)光效率、紫外光利用率較低等因素，使得臭氧與光技術(shù)協(xié)同應(yīng)用受到限制。

臭氧與催化劑結(jié)合，對(duì)提高臭氧利用率方面效果顯著，但由于臭氧易自分解，臭氧利用率仍不盡滿意，加之催化劑易失活、堵塞等情況時(shí)有發(fā)生，臭氧催化氧化工藝僅在個(gè)別領(lǐng)域得到應(yīng)用。

臭氧與生物法等工藝單元結(jié)合使用方面，因臭氧利用率未得到根本提高，且新增加的工藝提高了對(duì)場(chǎng)地、設(shè)備投資、運(yùn)轉(zhuǎn)管理等方面的要求，因而限制了其推廣和使用。

本實(shí)用新型針對(duì)臭氧氧化工藝中，臭氧利用率不高的問題，提供了一種提高臭氧利用率并將之用于惡臭氣體凈化的方法和裝置，拓寬了臭氧氧化在氣體凈化領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種臭氧利用率高，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便和投資費(fèi)用較低的濃度高、穩(wěn)定性好的大風(fēng)量低濃度惡臭氣體凈化的裝置。

本實(shí)用新型提供的大風(fēng)量低濃度惡臭氣體凈化的裝置，包括臭氧水制備單元和臭氧水使用單元兩大部分；其中，所述臭氧水制備單元由臭氧發(fā)生器、冷水制備機(jī)、冷水儲(chǔ)罐、氣液混合泵及高濃度臭氧水緩沖罐組成，用于制備濃度高、穩(wěn)定性好的臭氧水；其中，氣液混合泵分別與臭氧發(fā)生器和冷水儲(chǔ)罐聯(lián)通，將臭氧發(fā)生器的臭氧和冷水制備機(jī)制備的冷水泵入臭氧水緩沖罐。

所述臭氧發(fā)生器采用空氣源或氧氣源的氣體放電形式產(chǎn)生，使用前需對(duì)氣源進(jìn)行干燥處理。

所述冷水制備機(jī)和冷水儲(chǔ)罐為一體化設(shè)備單元，制備的冷水溫度在0~10℃，相比常溫水，使用冷水作為臭氧溶解水，可提高臭氧在水中的溶解度五倍以上，同時(shí)也大大提高臭氧水的有效壽命。冷水使用前需在水中投加臭氧穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑為硅酸鹽類，投加量按重量比0.5‰~5%，所用硅酸鹽類穩(wěn)定劑可有效吸附水總的亞鐵離子和其他對(duì)臭氧有催化分解作用的金屬離子，如銅離子、錳離子等，采用穩(wěn)定劑后，可有效降低臭氧水無效分解。

所述氣液混合泵和臭氧水緩沖罐為一體化設(shè)備，氣液混合泵自動(dòng)將臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧吸入泵內(nèi)，與添加了穩(wěn)定劑的冷水充分混合，形成高濃度的臭氧水，出口壓力在0.15~5 MPa之間，臭氧水流量根據(jù)惡臭氣體處理風(fēng)量確定，一般控制液氣比為（0.1-2）：1（L/m3）。

所述臭氧水使用單元包括反應(yīng)塔體、高壓高濃度臭氧水釋放器、觸媒單元、臭氧二次利用區(qū)、收集槽、淋洗液循環(huán)系統(tǒng)、除液器及附屬管件。其中，臭氧水釋放器、觸媒單元、臭氧二次利用區(qū)設(shè)置于反應(yīng)塔體內(nèi)，觸媒單元至少有2層；

其中，反應(yīng)塔體為不銹鋼或其他耐臭氧腐蝕材質(zhì)，圓形或方形筒式結(jié)構(gòu)。反應(yīng)塔體的頂部設(shè)有凈化氣體出口。

高壓高濃度臭氧水釋放器與臭氧水緩沖罐通過管道相連，采用穿孔管或噴嘴形式，釋放臭氧水。臭氧水釋放器置于上下兩層觸媒單元層之間，臭氧水釋放出來后淋洗在下觸媒單元層，部分臭氧水被氣流載帶到上層觸媒單元層，進(jìn)一步充分反應(yīng)。

觸媒單元由空心網(wǎng)狀塑料球、觸媒填料組成，觸媒填料置于空心網(wǎng)狀塑料球內(nèi)，避免直接堆積觸媒填料，引起過流阻力大，氣流易短路的問題；根據(jù)需要，觸媒單元層可設(shè)置兩層或多層。所述空心網(wǎng)狀塑料球不僅作為觸媒填料的支撐件，也用于氣流均布和臭氧水在觸媒填料表面的均勻分布，材質(zhì)為耐臭氧惰性材料，口徑大小20-100mm，網(wǎng)孔大小2-10目；所述觸媒填料為球形、棒狀或其他不規(guī)則狀，主要包括具有催化功能的金屬氧化物、具有吸附功能的載體，金屬氧化物負(fù)載量0.5-10%（重量比）；金屬氧化物可采用鈦、銅、鋅、鐵、鎳、錳等的氧化物；載體可采用具有吸附功能的三氧化二鋁、活性炭、竹炭、疏水沸石等，通過吸附作用，可提高臭氧與惡臭物質(zhì)的接觸幾率，提高反應(yīng)效率。

臭氧二次利用區(qū)在上層觸媒單元的上部，為雙層喇叭口結(jié)構(gòu)，下喇叭口半開，上喇叭口封閉，上、下喇叭口間隔一定空隙，便于氣體流通，并使氣體通過空隙的過流速度為0.5-3 m/s。

收集槽與反應(yīng)塔體相連，用于收集從下層觸媒單元淋洗下來的臭氧水，經(jīng)過下層觸媒單元的充分反應(yīng)，水中臭氧含量大幅降低，進(jìn)入收集槽中后，水中少量臭氧繼續(xù)與溶解在水中惡臭物質(zhì)反應(yīng)，進(jìn)一步強(qiáng)化了除臭效果。

淋洗液循環(huán)系統(tǒng)包括噴嘴、循環(huán)水泵、循環(huán)水槽附屬管件，其中，循環(huán)水槽下部通過管道與收集槽聯(lián)通，循環(huán)水槽上部通過管道與反應(yīng)塔體中的臭氧二次利用區(qū)聯(lián)通，噴嘴設(shè)置于臭氧二次利用區(qū)的上方，循環(huán)水泵分別與循環(huán)水槽和噴嘴聯(lián)通；淋洗液循環(huán)系統(tǒng)用于對(duì)微量殘余臭氧進(jìn)行淋洗捕集，可保證尾氣中臭氧含量小于0.1 mg/m3，小于環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3095-2012）中規(guī)定限值，同時(shí)兼有對(duì)廢氣中逃逸的可溶性物質(zhì)進(jìn)行淋洗祛除。淋洗液采用清水或去離子水，并在淋洗液中添加某些助溶劑，增加臭氧的淋洗效果，如投加對(duì)苯二酚等，投加量在0.1‰-5%（重量比）。

除液器設(shè)置于反應(yīng)塔體上部，其作用是消除氣流通過塔體時(shí)的帶液問題。可采用絲網(wǎng)過濾或折流波紋板形式。

其工作流程見圖1所示。

外界空氣或氧氣經(jīng)干燥處理后由臭氧發(fā)生器制備臭氧，該臭氧在氣液混合泵中與來自冷水儲(chǔ)罐的冷水充分混合，該冷水由冷水制備機(jī)制備，控制為水溫0-10℃，冷水中投加臭氧穩(wěn)定劑硅酸鹽類，投加量按重量比0.5‰~5%。形成的高壓高濃度臭氧水收集在臭氧水緩沖罐內(nèi)，罐內(nèi)壓力達(dá)到0.15~5 MPa后，由臭氧水釋放器淋洗在反應(yīng)塔內(nèi)的觸媒填料上，臭氧水流量按液氣比（0.1-2）：1（L/m3）控制。在反應(yīng)塔內(nèi)臭氧和惡臭物質(zhì)反應(yīng)后再進(jìn)入臭氧二次利用區(qū)，并通過淋洗液循環(huán)系統(tǒng)對(duì)微量殘余臭氧進(jìn)行淋洗捕集，保證尾氣中臭氧含量小于0.1 mg/m3，低于環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3095-2012）中規(guī)定限值，并對(duì)廢氣中逃逸的可溶性物質(zhì)進(jìn)行淋洗祛除。淋洗液采用清水或去離子水，并添加對(duì)苯二酚等助溶劑，助溶劑投加量在0.1‰-5%（重量比）。最后凈化后的氣體經(jīng)反應(yīng)塔體上部的除液器消除帶液問題后排出。

本實(shí)用新型的關(guān)鍵點(diǎn)在于：

1、所述制備臭氧水的冷水溫度在0~10℃，冷水使用前需在水中投加臭氧穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑為硅酸鹽類，投加量按重量比0.5‰~5%；

2、所述氣液混合泵自動(dòng)將臭氧吸入泵內(nèi)，與添加了穩(wěn)定劑的冷水充分混合，形成高濃度的臭氧水，出口壓力在0.15~5 MPa之間，臭氧水流量根據(jù)惡臭氣體處理風(fēng)量確定，按液氣比（0.1-2）：1（L/m3）考慮；

3、臭氧水釋放器置于上下兩層觸媒單元層之間，臭氧水釋放出來后淋洗在下觸媒單元層，部分臭氧水被氣流載帶到上層觸媒單元層，進(jìn)一步充分反應(yīng)；

4、觸媒填料置于空心網(wǎng)狀塑料球內(nèi)，避免直接堆積觸媒填料，引起過流阻力大，氣流易短路的問題。空心網(wǎng)狀塑料球材質(zhì)為耐臭氧惰性材料，口徑大小20-100mm，網(wǎng)孔大小2-10目；所述觸媒填料為球形、棒狀或其他不規(guī)則狀，主要包括具有催化功能的金屬氧化物、具有吸附功能的載體，金屬氧化物負(fù)載量0.5-10%（重量比）；金屬氧化物可采用鈦、銅、鋅、鐵、鎳、錳等的氧化物；載體可采用具有吸附功能的三氧化二鋁、活性炭、竹炭、疏水沸石等；

5、觸媒單元層設(shè)置兩層或多層，在下觸媒單元層設(shè)置收集槽，并與反應(yīng)塔體相連，用于收集從下觸媒單元層淋洗下來的臭氧水，進(jìn)入收集槽中后，水中少量臭氧繼續(xù)與溶解在水中惡臭物質(zhì)反應(yīng)，進(jìn)一步強(qiáng)化了除臭效果；

6、臭氧二次利用區(qū)在上觸媒單元層上部，為雙層喇叭口結(jié)構(gòu)，下喇叭口半開，上喇叭口封閉，上下喇叭口間隔一定空隙，便于氣體流通，并使氣體通過空隙的過流速度為0.5-3 m/s；

7、臭氧二次利用淋洗液采用清水或去離子水，并在淋洗液中添加某些助溶劑，如對(duì)苯二酚等，投加量在0.1‰-5%（重量比）。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)

與現(xiàn)行的同類工藝技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

（1）采用低溫加壓方式，形成高濃度臭氧水，比電解法或光解法制備臭氧水，可提高5倍以上，并有效降低臭氧的自分解；

（2）采用在臭氧水中投加穩(wěn)定劑的方式，可有效避免臭氧在某些金屬離子催化下的分解；

（3）形成的加壓臭氧水，可直接進(jìn)行利用，無需另行用泵提升；

（4）設(shè)置具有催化和吸附功能的雙層或多層觸媒單元，不僅提高臭氧利用率，也增加了惡臭物質(zhì)與臭氧的反應(yīng)幾率；

（5）將觸媒填料置于空心網(wǎng)狀塑料球中，可避免直接堆積觸媒填料，降低氣流阻力和避免氣流短路問題，同時(shí)降低觸媒填料的損耗，也有利于氣流均布和臭氧水在觸媒填料表面的均勻分布；

（6）設(shè)置臭氧二次利用區(qū)，對(duì)殘余的臭氧進(jìn)行二次充分利用，提高能效，還使尾氣中的臭氧濃度小于環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3095-2012）中規(guī)定限值。

附圖說明

圖1為 臭氧水制備單元及利用系統(tǒng)圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1-塔體；2-高壓臭氧水釋放器；3-上觸媒單元層；4-下觸媒單元層；5-收集槽；6-臭氧二次利用區(qū)；7-下喇叭口；8-上喇叭口；9-噴嘴；10-循環(huán)水泵；11-循環(huán)水槽；12-除液器。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

一污水處理站的調(diào)節(jié)池、生化池、沉淀池、污泥濃縮池及污泥脫水間均排放惡臭氣體，經(jīng)密閉收集后總氣體流量20000 m3/h，該惡臭氣體中惡臭成份包含硫化氫、有機(jī)胺類、硫醚等，濃度范圍在10~100 mg/m3之間。采用本實(shí)用新型技術(shù)工藝，在處理前臭氣濃度大于25000時(shí)，處理后臭氣濃度小于300（15米排氣筒），遠(yuǎn)小于《國家惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）之規(guī)定值，惡臭消除率大于98.8%。該實(shí)施例采用氧氣源作為產(chǎn)生臭氧的原料氣，臭氧發(fā)生器采用介質(zhì)阻擋氣體放電形式，臭氧產(chǎn)生量2 kg/h；采用螺桿式冷水機(jī)，制冷量30 kW，冷凍水流量5 m3/h；氣液混合泵采用渦流泵，流量6m3/h，功率4 kW，揚(yáng)程40米；塔體直徑3.0米，采用雙層觸媒單元層，上下觸媒單元層高度均為0.8米，空心網(wǎng)狀塑料球材質(zhì)PP（聚丙烯），直徑50 mm，觸媒為球粒狀大小5-8 mm，由活性氧化鋁和二氧化錳、二氧化鈦復(fù)配而成，三者重量比活性氧化鋁:二氧化錳:二氧化鈦為100:10:2。臭氧二次利用淋洗液采用清水，并在清水中投加5‰濃度的對(duì)苯二酚，循環(huán)泵流量12.5 m3/h，功率2.2 kW，揚(yáng)程15米。

實(shí)施例2：

一垃圾壓縮站，在垃圾分揀和壓縮環(huán)節(jié)產(chǎn)生惡臭氣體，對(duì)垃圾壓縮站操作間進(jìn)行換氣收集后總惡臭氣體流量15000 m3/h，該惡臭氣體中惡臭成份包含硫化氫、有機(jī)胺類、硫醇類、硫醚等，濃度范圍在5~80 mg/m3之間。采用本實(shí)用新型技術(shù)工藝，在處理前臭氣濃度大于18000時(shí)，處理后臭氣濃度小于150（15米排氣筒），遠(yuǎn)小于《國家惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）之規(guī)定值，惡臭消除率大于99%。該實(shí)施例采用空氣源作為產(chǎn)生臭氧的原料氣，臭氧發(fā)生器采用介質(zhì)阻擋氣體放電形式，臭氧產(chǎn)生量1 kg/h；采用風(fēng)冷式冷水機(jī)，制冷量22 kW，冷凍水流量3.6 m3/h，其中添加硅酸鈉，添加量5‰；氣液混合泵采用渦流泵，流量4m3/h，功率2.2 kW，揚(yáng)程30米；塔體直徑2.5米，采用雙層觸媒單元層，上下觸媒單元層高度均為0.7米，空心網(wǎng)狀塑料球材質(zhì)PP（聚丙烯），直徑40 mm，觸媒為球粒狀大小5-8 mm，由活性氧化鋁和二氧化錳、氧化銅復(fù)配而成，三者重量比例活性氧化鋁:二氧化錳:氧化銅為100:10:5。臭氧二次利用淋洗液采用清水，循環(huán)泵流量10 m3/h，功率1.5 kW，揚(yáng)程16米。