申请日2016.03.23
公开(公告)日2016.07.13
IPC分类号F23G7/06
摘要
本发明提供一种污水处理厂VOCs气体的处理方法，基于VOCs气体吸附解析系统、焚烧及余热回收系统和废水处理系统;具体流程是污水厂内的低浓度VOCs气体经过吸附解析系统得到浓缩的VOCs气体，与污水处理厂高浓度VOCs气体、厌氧处理单元输出气体合并通送入焚烧及余热回收系统;通过引入一定量的燃料和废水处理系统中产生的甲烷废气，使VOCs气体充分燃烧;焚烧后，使用废热锅炉回收热量，出口部分净烟气送吸附解析系统解析低浓度VOCs气体，另一部分与吸附解析装置的尾气合并进入烟囱排放。
摘要附图
权利要求书
1.一种污水处理厂VOCs气体的处理方法，其特征在于，基于VOCs气体吸附解析系统、焚烧及余热回收系统和废水处理系统;具体流程是污水厂内的低浓度VOCs气体经过吸附解析系统得到浓缩的VOCs气体，与污水处理厂高浓度VOCs气体、厌氧处理单元输出气体合并通送入焚烧及余热回收系统;通过引入一定量的燃料和废水处理系统中产生的甲烷废气，使VOCs气体充分燃烧;焚烧后，使用废热锅炉回收热量，出口部分净烟气送吸附解析系统解析低浓度VOCs气体，另一部分与吸附解析装置的尾气合并进入烟囱排放。
2.根据权利要求1所述的VOCs气体的处理方法，其特征在于所述的燃烧装置合理选用热力燃烧、催化燃烧、蓄热燃烧、蓄热催化燃烧装置中的一种。
3.根据权利要求1所述的VOCs气体的处理方法，其特征是用净烟气再生吸附的VOCs气体，净烟气使用量为总量的10-20%，再生时间为吸附时间的10-50%。
4.根据权利要求2所述的VOCs气体的处理工艺，其特征在于所述的进入燃烧装置的混合气中还包括一定量的燃料气或油和废水处理系统中产生的甲烷废气，选用热力燃烧时，通过控制热力燃烧温度不小于800℃，停留时间不小于3s，空气过量系数不小于20%使VOCs气体充分燃烧。
5.根据权利要求2所述的VOCs气体的处理工艺，其特征在于污水厂内的低浓度VOCs气体指非甲烷总烃浓度小于500mg/Nm3、高浓度VOCs气体指非甲烷总烃浓度2000～8000mg/Nm3;焚烧后，使用废热锅炉回收热量，出口部分净烟气送吸附解析系统解析低浓度VOCs气体，另一部分与吸附解析装置的尾气合并进入烟囱排放。
6.根据权利要求2所述的VOCs气体的处理工艺，其特征在于进入燃烧装置的混合气中还包括一定量的燃料气或油和废水处理系统中产生的甲烷废气，选用热力燃烧时，通过控制热力燃烧温度不小于800℃，停留时间不小于3s，空气过量系数不小于20%使VOCs气体充分燃烧。
7.根据权利要求1-5所述的污水处理厂VOCs气体的处理系统，其特征在于，包括吸收与处理低浓度VOCs气体的VOCs气体吸附解析系统、气体吸附解析系统的输出与高浓度VOCs并联进入气体焚烧及余热回收系统和废水处理系统;进入气体焚烧及余热回收系统的还有厌氧处理单元的甲烷废气;焚烧后，使用废热锅炉回收热量，出口部分净烟气送吸附解析系统解析低浓度VOCs气体，另一部分与吸附解析装置的尾气合并进入烟囱排放。
说明书
一种污水处理厂VOCs气体的处理方法与系统
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及VOCs气体的处理方法，尤其涉及一种污水处理厂VOCs气体的处理方法。
背景技术
挥发性有机物(VOCs)参与大气光化学反应，可形成二次有机气溶胶，可能是雾霾的主要来源之一。常用的VOCs处理方法有回收技术和销毁技术两大类，由于污水处理厂排放的废气组分相对复杂，浓度波动较大，主流工艺采用销毁技术进行VOCs治理。其中，燃烧法是传统的有机废气治理技术，也是目前应用最为广泛的VOCs治理实用技术。
CN203336608U提出了低浓度VOC气体处理装置，从前至后依次包括风机(1)、活性炭收集器(2)以及燃烧器(3)，所述风机(1)与活性炭收集器(2)之间连接有低浓度VOC管路(4)，所述低浓度VOC管路(4)上还设置有过滤装置(5)，所述活性炭收集器(2)以及燃烧器(3)之间连接有标准浓度VOC管路(6)，所述燃烧器(3)包括底部的热交换室(7)以及顶部的主催化室(8)，所述燃烧器(3)的后部连接有达标气体排放总管路(9)。该工艺不能处理高浓度VOCs气体，且未利用污水处理的甲烷气，运行成本高。
CN201410706619.4提出了一种新型VOCs处理设备及处理工艺，包括吸附器罐体、固定板、吸附材料、进气口、出气口、在线检测仪、进惰性载体口、出料口、储槽;吸附器罐体上设置有超声脱附装置，其包括超声发生器、超声传导器。本发明通过吸附材料将废气中的VOCs进行吸附，通过超声脱附装置将吸附有VOCs的吸附材料进行超声脱附实现再生，再将溶有VOCs的惰性载体进行分离，其中的VOCs废物利用，惰性载体重复利用，最后再使用热载体对吸附材料进行吹脱以实现吸附材料的进一步再生。该工艺再生流程复杂，再生气VOCs分离、回收利用困难，吹脱气未处理。
CN204502718U提出了一种VOCs尾气处理装置，包括废气预滤器、吸附罐、脱附罐和鼓风机，其特点为废气预滤器连接吸附罐，吸附罐底部与尾气管道连接，尾气管道分两路、其中一路接引风机、另一路经VOCs管道接催化燃烧装置，脱附罐底部与VOCs管道连接，VOCs管道分两路、其一路连接引风机，另一路连接催化燃烧装置，脱附罐顶部经热气管道与催化燃烧装置的燃烧气流出口连接;在吸附罐与脱附罐之间通过ACF颗粒循环管路连接，外部循环管路的进气口经过滤筛网接鼓风机，外部循环管路分别接到吸附罐内的阶梯状隔层、脱附罐内的阶梯状隔层，从ACF颗粒加料口进入的ACF颗粒流经ACF颗粒循环管路后能从ACF颗粒出料口出料。该工艺吸附罐、脱附罐分设，投资大，ACF颗粒通过管道输送，故障率高。
CN204563932U提出了恶臭气体处理装置，包括臭气浓缩装置和生物降解装置，臭气浓缩装置主要包括沸石浓缩转轮和热交换器，沸石浓缩转轮的转轮叶片上设有沸石分子筛，沸石浓缩转轮的圆周区域沿着转轮旋转的方向依次设有吸附区、脱附区和净化区，吸附区的侧壁进气口与风道连接，吸附区出气口通过安装在风道上的排气筒与外界连通;沸石浓缩转轮的脱附区通过风道与热交换器连接，将吸附在沸石浓缩转轮上的有机物由热交换器中的热风吹扫脱附后，通过脱附区的出风口进入生物降解装置处理，所述生物降解装置的出气口与排气筒连接。该工艺微生物脱热再生的VOCs工艺控制难度大，脱附气易与吸附区出气口串气，导致尾气排放不达标。
CN100496678提出了一种恶臭废气的综合净化方法，将炼油、化工等企业的多种来源的恶臭废气按VOC浓度进行分类：高VOC浓度废气和低VOC浓度废气。低浓度VOC废气先进行洗涤，然后进行吸附净化，尾气达标排放;洗涤后的废水进污水处理场处理。脱附再生气与高浓度VOC废气混合进行浓度均化-燃烧净化处理。该工艺增大了污水处理的难度，流程复杂，投资大。
CN104028066A提出了一种VOCs废气治理方法和装置，装置主要由进风口、预处理塔、风管、防火阀、除雾器、VOCs浓度监测系统、等离子净化器、温度测控报警系统、风机、旋流板塔、排气筒、风帽构成。在该方法中，工业VOCs废气经收集后进入预处理塔。预处理塔采用清水对废气进行降温、除尘处理。预处理后废气经除雾进入等离子体净化器，等离子体净化器中产生高活性粒子，与废气中的VOCs分子发生反应，最终降解为二氧化碳和水。部分有机物在等离子体中未完全降解，生成小分子有机酸和气溶胶。废气再经旋流板塔中碱液吸收后去除二次污染物。该工艺有高浓度有机废水排放，投资大，运行成本高。
目前燃烧法主要有热力燃烧、催化燃烧、蓄热燃烧、蓄热催化燃烧等。(1)热力燃烧是将含有机类气体的废气送入有火焰的燃烧炉中，使可燃成分燃烧，转化成CO2和H2O。VOCs的去除率一般在90%以上，适用于浓度大于3000mg·m-3的VOCs废气。(2)催化燃烧的实质是活性氧参与的深度氧化作用，借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化分解为CO2和H2O。该法起燃温度低，节省能源;适用范围广;处理效率高，VOCs净化率一般在95%以上;减少NOx的生成;运行费用的经济性。适用于浓度大于1000mg·m-3的VOCs废气。(3)蓄热燃烧采用热氧化法处理中低浓度的有机废气，操作过程中气体流动方向间歇逆转，气体在交替通过陶瓷蓄热床进入RTO时被加热，流出RTO时被冷却。该法热回收率高，一般95%以上;运行费用较少，性价比合理;去除效率高，可以达到98～99%，适用于浓度大于450mg·m-3的VOCs废气。(4)蓄热催化燃烧是在蓄热燃烧的基础上，也采用流向变换操作，但在燃烧阶段采用催化燃烧的形式。该法具有更强的自适应性;热损失小;可以快速启动;无NOx生成;适用于浓度大于450mg·m-3的VOCs废气。总体来说，燃烧法并不适合直接处理大风量低浓度的VOCs废气。现有技术均存在投资和运行成本高，对每个排放源单独进行处理，没有对废弃物进行资源化利用等缺点。
发明内容
本发明的目的是，克服现有燃烧处理工艺的局限性，提供一种污水处理厂VOCs气体的处理方法。能够同时处理高浓度和低浓度的VOCs气体。本发明目的还在于应用于废水、废气处理单元的一体化组合工艺。将污水处理系统中厌氧处理装置产生的甲烷废气可以作为燃料气使用，减少燃料气或油的使用量，降低运行成本。
本发明的技术方案：一种污水处理厂VOCs气体的处理方法，基于VOCs气体吸附解析系统、焚烧及余热回收系统和废水处理系统;具体流程是污水厂内的低浓度VOCs气体经过吸附解析系统得到浓缩的VOCs气体，与污水处理厂高浓度VOCs气体、厌氧处理单元输出气体合并通送入焚烧及余热回收系统;通过引入一定量的燃料和废水处理系统中产生的甲烷废气，使VOCs气体充分燃烧;焚烧后，使用废热锅炉回收热量，出口部分净烟气送吸附解析系统解析低浓度VOCs气体，另一部分与吸附解析装置的尾气合并进入烟囱排放。
所述的燃烧装置合理选用热力燃烧、催化燃烧、蓄热燃烧、蓄热催化燃烧装置中的一种。
本发明所述的挥发性有机废气热力焚烧净化系统包括吸附解析装置、引风机、燃烧装置、废热锅炉和废水处理系统;其中，引风机、焚烧装置和废热回收装置顺次相连。
本发明的具体处理流程是：污水厂内的低浓度VOCs气体(非甲烷总烃浓度小于500mg/Nm3)经过吸附解析系统得到浓缩的VOCs气体，与高浓度VOCs气体(非甲烷总烃浓度2000～8000mg/Nm3)合并通送入焚烧及余热回收系统。通过引入一定量的燃料和废水处理系统中产生的甲烷废气，使VOCs气体充分燃烧。焚烧后，使用废热锅炉回收热量，出口部分净烟气送吸附解析系统解析低浓度VOCs气体，另一部分与吸附解析装置的尾气合并进入烟囱排放。
燃烧装置合理选用热力燃烧、催化燃烧、蓄热燃烧、蓄热催化燃烧装置中的一种。
用净烟气再生吸附装置，净烟气使用量为总量的10-20%，再生时间为吸附时间的10-50%。
进入燃烧装置的混合气中还包括一定量的燃料气或油和废水处理系统中产生的甲烷废气，选用热力燃烧时，通过控制热力燃烧温度不小于800℃，停留时间不小于3s，空气过量系数不小于20%使VOCs气体充分燃烧。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
(1)本发明能够同时处理高浓度和低浓度的VOCs气体。
(2)本发明同时包括了或应用于废水、废气处理单元，属于一体化组合工艺。
(3)污水处理系统中厌氧处理装置产生的甲烷废气可以作为燃料气使用，减少燃料气或油的使用量，降低运行成本。
(4)本发明能够同时处理低浓度VOCs气体和高浓度VOCs气体，VOCs气体的总去除率为90%以上，尾气达标排放。本发明简单实用，运行费用低，VOCs去除效率高，可达标排放，具有显著的环境和社会效益。