水溶性VOCs零排放處理工藝制造技術

本發明專利技術涉及水溶性VOCs零排放處理工藝，該處理工藝包括生化接觸氧化、Fenton氧化、氣體膜分離與臭氧活性炭反應的步驟。與現有技術相比，本發明專利技術在利用水溶性VOCs溶于水之后，充分發揮并增強強化廢水處理站接觸氧化池功能的同時，再進一步利用Fenton氧化性能，去除部分難降解污染物，使得氣體進一步被凈化，然后通過膜分離，環境安全氣體排放，剩余污染環境的大分子氣體進入活性炭臭氧水合反應器進行處理，使得膜濃縮后的污染氣體基本氧化，同時將最后氣體重新回到接觸氧化池，這樣重新回到系統進行流程處理，因而實現水溶性VOCs零排放，同時將廢水處理過程中產生的廢氣也得到凈化，使得廢水達標排放和VOCs零排放。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于大氣污染控制
，尤其是涉及一種水溶性VOCs零排放處理工藝。
技術介紹
近年來，我國工業發展迅速，為國民經濟的發展做出了重要貢獻，與此同時，各類工業的揮發性有機物(VOCs，volatile organic compounds)排放量也大幅度增加。特別是汽車、船舶等交通運輸行業快速發展，其噴漆量也在快速增加，同時也產生了大量的難處理的VOCs，水性漆的推廣也并未能消除VOCs的排放，水性漆產生的VOCs水溶性好，但該類氣體一般具有濃度高、組成復雜、毒性強的典型特征，其排放不僅危害周邊居民的身體健康，還會促進城市光化學煙霧和霾的生成，間接影響區域大氣環境質量。由于其成分復雜、濃度高且波動大，難以用單純的方法處理。目前，對于工業VOCs的排放的控制越來越受到各級環境保護部門和企業的重視，采用替代原料和清潔生產是減少VOCs產生和排放的首選措施，然而在多數情況下，對所產生的VOCs進行收集處理是必不可少的控制措施。針對該類VOCs，目前一般是采用熱力燃燒、催化燃燒、吸附、生物處理(包括生物過濾、生物滴濾、生物洗滌等工藝)、等離子氧化、吸收、冷凝、膜分離、光氧化、光催化氧化等技術。從全球范圍來看，催化燃燒、吸附和生物處理是目前應用較多的VOCs處理計劃，市場占有率分別為26％、25％和24％，其中生物處理技術由于成本低、環境友好日益受到市場青睞，具有良好的應用前景。但由于生物對某些物質的偏好，單一的生物法處理一般無法達到排放要求，因此后續需要增加一些技術措施來保證VOCs達標排放。Fenton法作為一種成熟有效的水處理工藝，能夠有效的氧化水中的有機物質，同時其產生的污泥也能作為混凝劑回用至廢水處理的混凝段。但Fenton法也只能將完全溶解于水中的VOCs物質氧化掉，因此過程中還會有一小部分VOCs物質仍舊在氣體中，此時濃度雖較低，但仍舊達不到排放標準和總量控制要求，因此需要對其進行濃縮再處理，通過氣體分離膜處理后，大量的O2、N2、CO2等無污染氣體進行排放，此濃縮后的VOCs氣體體積大大縮小，濃度提高，有利于減少后續處理設施投資，但膜只能起到分離和濃縮作用，并不能將VOCs轉化為無害的氣體。常規臭氧氧化難以高效去除有機物，臭氧不能將有些有機物徹底氧化，活性炭也只是吸附并沒起到降解作用；一般將VOCs通過活性炭進行吸附固定，然后再用臭氧進行氧化，即使不能完全降解，也能生成水溶性更好的小分子物質，隨著水排放再進入接觸氧化系統進行降解，臭氧活性炭水合反應，能夠有效利用活性炭對VOCs的吸附，然后利用臭氧在水中反應產生·OH進行氧化，對于仍存在于氣體中的VOCs，可以重新回流至接觸氧化端，再次進入系統進行處理，使VOCs處理實現密閉循環處理和零排放。因此，為能穩定達標排放，必須采取一個閉路循環系統將VOCs物質進行有效降解，形成一個高效、穩定的工藝組合。
技術實現思路
本專利技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供水溶性VOCs零排放處理工藝。本專利技術的工藝適用于處理高濃度水溶性VOCs，充分發揮強化生物處理、化學氧化、物理吸附、膜分離功能的同時，再進一步利用氣體與廢水處理的協同作用，進一步提高水溶性VOCs處理效果，并耦合臭氧活性炭處理工藝，實現VOCs的完全處理。本專利技術的目的可以通過以下技術方案來實現：水溶性VOCs零排放處理工藝，該處理工藝包括以下步驟：(1)生化接觸氧化：將收集的水溶性VOCs與氧氣溶解于密閉的生化接觸氧化池內廢水中進行反應；(2)Fenton氧化：從密閉生化接觸氧化池內抽出的廢氣通入Fenton反應器進行反應，Fenton反應器內加清水、雙氧水及七水硫酸亞鐵；反應過程中，將1～3wt％的Fenton反應液排放至廢水混凝池，同時補入與排出量相同的清水，將Fenton反應器上方集氣罩內的氣體抽出，其中30～50％氣體回流至Fenton反應器重新反應，其余氣體打入氣體膜分離器；(3)氣體膜分離：從Fenton反應器流出的氣體打入氣體膜分離器，使VOCs與無污染氣體分離，VOCs得到濃縮，無污染氣體排放；(4)臭氧活性炭反應：將經過氣體膜分離器濃縮的VOCs打入臭氧活性炭水合反應器內部，臭氧活性炭水合反應器內部含有活性炭，并加入清水，通入臭氧，反應過程中每小時排放1～3wt％的反應液，同時往其中補相應排放量的清水。進一步地，步驟(1)中，生化接觸氧化池為密閉結構，上方設置氣體罩。密閉的生化接觸氧化池內安裝有分別通入氧氣與水溶性VOCs的微孔曝氣盤，并安裝有生物膜載體填料；收集的水溶性VOCs與氧氣分別通過不同的微孔曝氣盤溶解于廢水中。進一步地，生化接觸氧化池內安裝的微孔曝氣盤材質為陶瓷，微孔孔徑小于100μm。其中氧氣采用純氧曝氣。進一步地，步驟(1)中，水溶性VOCs控制流量范圍為0.1～0.5m3/m2·h，壓力0.03～0.04MPa，生化接觸氧化池內溶解氧控制在1.5～2.5mg/L。進一步地，步驟(2)中，Fenton反應器底部安裝微孔曝氣盤，從密閉生化接觸氧化池內抽出的廢氣通過微孔曝氣盤通入Fenton反應器內，控制廢氣流量范圍為5～20m3/m2h，壓力0.03～0.04MPa。進一步地，Fenton反應器底部安裝的微孔曝氣盤材質為陶瓷，微孔孔徑小于100μm。其中氧氣采用純氧曝氣。進一步地，步驟(2)中，雙氧水濃度為30wt％，投加量為50～150mg/L，七水硫酸亞鐵投加量為125～400mg/L，Fenton反應器內pH值控制在3～5。進一步地，步驟(3)中，氣體膜分離器使用的氣體膜為中空膜，材質為聚酰亞胺或醋酸纖維。步驟(3)中，無污染氣體包括O2、N2、CO2等。進一步地，步驟(4)中，臭氧活性炭水合反應器內安裝有分別通入水溶性VOCs與臭氧的微孔曝氣盤，經過氣體膜分離器濃縮的VOCs與臭氧分別通過不同的微孔曝氣盤溶解于臭氧活性炭水合反應器內液體中。進一步地，步驟(4)中，經過氣體膜分離器濃縮的VOCs在臭氧活性炭水合反應器內釋放量范圍為3～10m3/m2·h，壓力0.03～0.04MPa，臭氧投加量為30～100mg/L，臭氧活性炭水合反應器內pH值控制在7～9。進一步地，所述的活性炭為顆粒狀。進一步地，步驟(4)中，臭氧活性炭水合反應器上方也設有集氣罩，反應過程中集氣罩內的氣體回流到生化接觸氧化池內。本專利技術的處理工藝還包括水的循環工藝，車間來水經過廢水接收池緩存后進入廢水混凝池，在廢水混凝池內添加混凝劑，廢水混凝池的出水經過沉淀池的沉淀，然后進入生化接觸氧化池作為生化接觸氧化內的廢水，從Fenton反應器排出的Fenton反應液也排放至廢水混凝池，Fenton反應液中含有鐵離子又可作為廢水處理的混凝劑，從臭氧活性炭水合反應器排放的反應液同樣排放至廢水混凝池。而處理后生化接觸氧化內流出的廢水流入另外的沉淀池沉淀處理。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點及有益效果：(1)由于微孔曝氣盤材質為陶瓷，微孔孔徑小于100μm，利用陶瓷微孔曝氣盤的分散功能，將VOCs分散為微小的氣泡并充分溶解進入廢水系統，再利用生化接觸氧化池內生物膜的降解功能，將VOCs降解。(2)由于微孔曝氣盤材質為陶瓷，微孔孔徑小于100μm，利用陶瓷微孔曝氣盤的分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
水溶性VOCs零排放處理工藝，其特征在于，該處理工藝包括以下步驟：(1)生化接觸氧化：將收集的水溶性VOCs與氧氣溶解于密閉的生化接觸氧化池內廢水中進行反應；(2)Fenton氧化：從密閉生化接觸氧化池內抽出的廢氣通入Fenton反應器進行反應，Fenton反應器內加清水、雙氧水及七水硫酸亞鐵；反應過程中，將1～3wt％的Fenton反應液排放至廢水混凝池，同時補入與排出量相同的清水，將Fenton反應器上方集氣罩內的氣體抽出，其中30～50％氣體回流至Fenton反應器重新反應，其余氣體打入氣體膜分離器；(3)氣體膜分離：從Fenton反應器流出的氣體打入氣體膜分離器，使VOCs與無污染氣體分離，VOCs得到濃縮，無污染氣體排放；(4)臭氧活性炭反應：將經過氣體膜分離器濃縮的VOCs打入臭氧活性炭水合反應器內部，臭氧活性炭水合反應器內部含有活性炭，并加入清水，通入臭氧，反應過程中每小時排放1～3wt％的反應液，同時往其中補相應排放量的清水。

【技術特征摘要】
1.水溶性VOCs零排放處理工藝，其特征在于，該處理工藝包括以下步驟：(1)生化接觸氧化：將收集的水溶性VOCs與氧氣溶解于密閉的生化接觸氧化池內廢水中進行反應；(2)Fenton氧化：從密閉生化接觸氧化池內抽出的廢氣通入Fenton反應器進行反應，Fenton反應器內加清水、雙氧水及七水硫酸亞鐵；反應過程中，將1～3wt％的Fenton反應液排放至廢水混凝池，同時補入與排出量相同的清水，將Fenton反應器上方集氣罩內的氣體抽出，其中30～50％氣體回流至Fenton反應器重新反應，其余氣體打入氣體膜分離器；(3)氣體膜分離：從Fenton反應器流出的氣體打入氣體膜分離器，使VOCs與無污染氣體分離，VOCs得到濃縮，無污染氣體排放；(4)臭氧活性炭反應：將經過氣體膜分離器濃縮的VOCs打入臭氧活性炭水合反應器內部，臭氧活性炭水合反應器內部含有活性炭，并加入清水，通入臭氧，反應過程中每小時排放1～3wt％的反應液，同時往其中補相應排放量的清水。2.根據權利要求1所述的水溶性VOCs零排放處理工藝，其特征在于，步驟(1)中，密閉的生化接觸氧化池內安裝有分別通入氧氣與水溶性VOCs的微孔曝氣盤，并安裝有生物膜載體填料；收集的水溶性VOCs與氧氣分別通過不同的微孔曝氣盤溶解于廢水中。3.根據權利要求1或2所述的水溶性VOCs零排放處理工藝，其特征在于，步驟(1)中，水溶性VOCs控制流量范圍為0.1～0.5m3/m2·h，壓力0.03～0.04MPa，生化接觸氧化池內溶解氧控制在1.5～2.5mg/L。4.根據權利要求1所述的水溶性VOCs零排放處理工藝，其特征在于，步驟(2)中，Fenton反應器底部安裝微孔曝氣盤，從密閉生化接觸氧化池內抽出的廢氣通過微孔曝氣盤通入...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王煒，
申請(專利權)人：上海洗霸科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31