專利名稱：活性氧凈化處理有機(jī)廢氣和惡臭氣體的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，是一種有機(jī)廢氣和惡臭氣體凈化處理的方法及其裝置。
石油、化工、機(jī)電、涂裝等行業(yè)在生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，如噴漆廢氣、有機(jī)溶劑、揮發(fā)性工藝中間體以及產(chǎn)品、副產(chǎn)品，它們主要含有苯、甲苯、二甲苯(統(tǒng)稱“三苯”)、乙醚、甲醛以及異味成份等污染因子，這些有機(jī)污染物是造成城市光化學(xué)污染、全球氣候變暖以及臭氧層破壞的重要大氣因素；有些還是劇毒、致癌物質(zhì)，直接危害著人類的健康。由于工藝要求或勞動(dòng)安全需要，往往采用大風(fēng)量排送這些廢氣，造成此類有機(jī)廢氣具有大風(fēng)量、低濃度、高線速度等特點(diǎn)，給凈化處理帶來(lái)極大的困難。
城市污水處理廠、小區(qū)污水處理站以及污水提升泵站，在運(yùn)行時(shí)均會(huì)產(chǎn)生大量的惡臭污染，所含主要化學(xué)成分是H2S、氨氣(NH3)、胺類、二胺類、甲硫醇、有機(jī)硫化物以及臭氣等。惡臭是一種感官污染，即通過感官刺激使人產(chǎn)生抑郁、不快、情緒低落、煩躁，對(duì)人的生活、健康產(chǎn)生不良影響。人體嗅覺能夠感覺到的最低濃度稱為“閾值”。由于惡臭污染有低濃度、低閾值等特點(diǎn)，同樣給凈化處理帶來(lái)極大的困難。
傳統(tǒng)處理有機(jī)廢氣和惡臭的方式主要有吸收法、吸附法、吸附-催化燃燒法、氧化法和生物法等。上述這些方法都有各自無(wú)法避免的缺點(diǎn)和弊病，例如燃燒起火、爆炸、更換風(fēng)機(jī)、影響生產(chǎn)工藝等嚴(yán)重的實(shí)際問題，尤其對(duì)低濃度、大風(fēng)量的有機(jī)廢氣和惡臭的處理，難以達(dá)到理想的凈化效果。所以長(zhǎng)期以來(lái)未獲得廣泛的推廣。比如，一種采用臭氧處理有機(jī)廢氣的方法，其裝置為筒式結(jié)構(gòu)，其筒本身作為一個(gè)電極，外面環(huán)繞金屬絲作為外電極，經(jīng)過電源控制，使筒內(nèi)產(chǎn)生臭氧，廢氣從筒中通過，被氧氣處理，該方法臭氧產(chǎn)生量少。因此，對(duì)有機(jī)廢氣等處理量也比較小，難以大批量工業(yè)化應(yīng)用。
本發(fā)明目的在于提出一種能夠處理低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣和惡臭氣體且凈化效果好的方法及其裝置。
本發(fā)明提出的凈化處理有機(jī)廢氣和惡臭氣體的方法，是將活性氧發(fā)射裝置直接安置于有機(jī)廢氣或惡臭氣體流通管道中，利用活性氧發(fā)射裝置發(fā)射高能活性氧，直接對(duì)管道中的有機(jī)廢氣或惡臭氣體進(jìn)行凈化處理。
對(duì)應(yīng)于上述方法，本發(fā)明設(shè)計(jì)了有機(jī)廢氣和惡臭氣體凈化處理裝置，即活性氧發(fā)射裝置。該裝置由活性氧發(fā)射控制器、電源以及活性氧發(fā)射管組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，控制器1的輸出端與電源2的輸入端通過接線插座聯(lián)接，發(fā)射管3為內(nèi)外電極結(jié)構(gòu)形式，共有1-32個(gè)，安裝于電源2上，發(fā)射管3的內(nèi)、外電極與電源2的兩極連通?？刂破?控制電源2的脈沖波形和占空比，通過電源2升壓后，使發(fā)射管3連續(xù)發(fā)射高能活性氧，與有機(jī)廢氣和惡臭氣體混合，達(dá)到凈化處理目的。
本發(fā)明的活性氧發(fā)射控制器1的電路原理如圖2所示，它由存貯器4、鎖存器5、分頻器6、史密特觸發(fā)器7和7′、編碼開關(guān)8、光電隔離器9以及電阻R1-R14三極管BG1和BG2、光耦合觸發(fā)可按硅J等經(jīng)電路連接構(gòu)成。存貯器4、分頻器6和史密特觸發(fā)器7-路相互連接，存貯器4的另一路依次與銷存器5、史密特觸發(fā)器7連接，存貯4的輸出端與三極管BG1、光耦合觸發(fā)可控硅J、三極管BG2、電感L等依次連接。銷存器5與編碼開關(guān)8連接。分頻器6的輸出端與光電隔離器9、史密特觸發(fā)器7′依次連接?？刂破鞯妮敵龆丝珊碗娫吹妮斎攵诉B接。控制器用以控制電流的脈沖波形以及占空比，電源占空比在1-99％之間可調(diào)，使220V的交流電產(chǎn)生連續(xù)或間斷的正弦波和方波。控制器1可以通過手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖占空比?？刂破鬏斎攵?1輸入電壓為220V，當(dāng)編碼開關(guān)8選定占空比后，銷存器5和分頻器6確定存貯器4的地址，存貯器4的參數(shù)即被輸送到三極管BG1，通過光耦合觸發(fā)可控硅J，產(chǎn)生電源2內(nèi)的升壓變壓器所需的初級(jí)電壓?？刂破魉璧?V直流電流經(jīng)220V交流電整流濾波和三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后供給。控制器最后的輸出端22與電源2的輸入端23，可以通過接線插座聯(lián)接，該控制器1可以并聯(lián)控制1-4個(gè)電源2。
本發(fā)明的電源2由升壓變壓器10以及電源外殼11構(gòu)成，為通常結(jié)構(gòu)形式，如圖3和圖4所示。電源2將活性氧控制器1產(chǎn)生的初級(jí)電壓升壓，其電壓在1500V-30000V之間連續(xù)可調(diào)，功率可在5-320瓦之間可調(diào)。最后輸出電壓的兩端與電源外殼11上的內(nèi)電極接口12和外電極接頭13相聯(lián)接，以便驅(qū)動(dòng)發(fā)射管3工作。電源外殼上可以并聯(lián)安裝1-32組內(nèi)電極接口和外電極接頭，而且各組接口(頭)可以平行的方形排列或菱形排列。內(nèi)電極接口12中間可以為螺旋絲口，發(fā)射管3可以固定其上，外電極接頭13可以為螺栓。
本發(fā)明的發(fā)射管3采用內(nèi)外電極的結(jié)構(gòu)形式，如圖5所示，內(nèi)電極14為帶孔不銹鋼薄壁圓筒，外電極15為網(wǎng)格狀不銹鋼絲網(wǎng)圓筒，內(nèi)外電極間固定一根一端封閉的絕緣材料管(如玻璃管)16，即內(nèi)電極14安裝在玻璃管16內(nèi)壁，而外電極15安裝在玻璃管16的外壁，并且相互緊密結(jié)合。內(nèi)外電極和玻璃管均固定在絕緣座17上。絕緣座17中心有螺栓18，其內(nèi)端與內(nèi)電極14連接，外端可以與電源外殼11上的內(nèi)電極接口12相聯(lián)接，外電極15通過一根導(dǎo)線19與電源外殼11上的外電極接頭13相聯(lián)接。每個(gè)電源2上可以安裝1-32根發(fā)射管，具體視處理廢氣風(fēng)量的大小而定。內(nèi)外電極長(zhǎng)度一般為100-700mm，外電極直徑為10-50mm，內(nèi)電極直徑根據(jù)絕緣管16的壁厚，略小于外電極直徑。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的有機(jī)廢氣和惡臭氣體凈化處理裝置可直接安裝在風(fēng)管20上或旁插在風(fēng)管20上，如圖6和圖7所示。具體安裝方式根據(jù)廢氣處理時(shí)的廢氣性質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)情況而定。
本裝置的工作原理如下在絕對(duì)溫度不為零的任何氣體中，總存在一定程度的電離。宇宙射線或熱燈絲也可以使空氣產(chǎn)生一定數(shù)量的初級(jí)電子，當(dāng)其能量高于空氣中氧分子的電離電勢(shì)時(shí)，電子與分子的非彈性碰撞將導(dǎo)致電離而發(fā)生高能離子化過程。將電離過程控制在一定條件下即可產(chǎn)生活性氧(AO)，它具有電子密度高和可在常壓下運(yùn)行的特點(diǎn)?；钚匝跏抢酶邏红o電的特殊脈沖放電方式(活性氧發(fā)射管每秒鐘發(fā)射上千億個(gè)高能電子)，產(chǎn)生高密度的高能活性氧(介于氧分子和臭氧之間的一種過渡態(tài)氧)迅速與有機(jī)分子碰撞，激活有機(jī)分子，并直接將其破壞；或者高能活性氧激活空氣中的氧分子產(chǎn)生二次活性氧，與有機(jī)分子發(fā)生一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并利用自身反應(yīng)產(chǎn)生的能量維系氧化反應(yīng)，而進(jìn)一步氧化有機(jī)物質(zhì)，生成二氧化碳和水以及基本無(wú)異味的小分子化合物。由于上述過程是在常溫下進(jìn)行的，因此也稱為“低溫燃燒”過程，包括了許多種技術(shù)和作用，如過氧化氫、OOH的催化作用和紫外線作用，這是一個(gè)極端復(fù)雜的物理過程。利用有機(jī)廢氣和惡臭氣體凈化處理裝置，在凈化過程中，可將其直接放入廢氣風(fēng)道，也可以利用它將空氣激活后從旁路通入廢氣風(fēng)道?；钚匝蹙哂袠O強(qiáng)的氧化能力，可將有機(jī)廢氣和惡臭廢氣(如烴類、醇類、氨類以及硫化氫等)氧化成二氧化碳和水以及基本無(wú)異味的化合物，而且可以在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的處理效率。
本發(fā)明與其他有機(jī)廢氣和惡臭處理方法比較，具有以下特點(diǎn)1、體積小是同等處理效率的傳統(tǒng)設(shè)備(如吸附裝置或催化燃燒設(shè)備)的1／5-1／8體積。適用于布置緊湊、場(chǎng)地狹小等特殊條件的改造項(xiàng)目。
2、自重輕是同等處理效率的傳統(tǒng)設(shè)備重量的約1／10。
3、能耗低是同等處理效率的傳統(tǒng)設(shè)備能耗的約1／20-1／30。
4、處理效率高有機(jī)污染物去除率達(dá)50％-90％。
5、安裝方便即可以直接安裝在管道上，又可以旁插在管道上。
因此本發(fā)明裝置滿足處理有機(jī)廢氣和惡臭的工業(yè)實(shí)用化要求，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為本發(fā)明裝置側(cè)視圖。
圖2為本發(fā)明裝置活性氧發(fā)射控制器原理圖。
圖3為本發(fā)明裝置電源俯視圖。
圖4為本發(fā)明裝置電源原理圖。
圖5為本發(fā)明裝置發(fā)射管結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本發(fā)明裝置直插安裝圖。
圖7為本發(fā)明裝置旁插安裝圖。
圖中標(biāo)號(hào)1為活性氧發(fā)射控制器，2為電源，3為發(fā)射管，4為存貯器，5為鎖存器，6為分頻器，7和7′為史密特觸發(fā)器，8為編碼開關(guān)，9為光電隔離器，10為升壓變壓器，11為電源外殼，12為內(nèi)電極接口，13為外電極接頭，14為內(nèi)電極，15為外電極，16為絕緣管，17為絕緣座，18為螺栓，19為導(dǎo)線，20為風(fēng)管。R1-R14為電阻，BG1、BG2為三極管，J為光耦合觸發(fā)可控硅。
實(shí)施例，如圖3所示，本裝置的活性氧發(fā)射控制器1，長(zhǎng)度為200mm，寬度為150mm，高度為100mm，波形為矩形方波，通電時(shí)間通過手動(dòng)調(diào)節(jié)，可以控制一個(gè)電源2；控制器1的電路按照?qǐng)D2所示進(jìn)行連接。其中，EPROM存貯器4采用27C256，8D銷存器5采用74HC373，十二級(jí)計(jì)數(shù)／分頻器6采用CD4040，史密特觸發(fā)器7和7′采用4093，編碼開關(guān)8采用8421，光隔離器9采用MCT2E，三極管BG1和BG2采用2N3904。220V交流電通過2×9V的兩組電源變壓器，經(jīng)整流濾波、三端穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓后形成兩組+5V電源，供系統(tǒng)使用占空比預(yù)設(shè)置，通過面板上安裝的編碼開關(guān)8421送入電路系統(tǒng)。為了保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作，裝置中采用了光電隔離措施。電源2按照?qǐng)D3和圖4連接安裝。其中，電源2外殼長(zhǎng)度為620mm，寬度為220mm，高度為100mm，面板上以矩形方式布置8組內(nèi)電極接口12和外電極接頭13，電壓為2800V；對(duì)應(yīng)于電源外殼上的8組內(nèi)外電極接口(頭)，發(fā)射管3共8根，每根發(fā)射管3長(zhǎng)度為530mm，直徑為40mm。內(nèi)電極14采用帶孔的不銹鋼薄板制作而成，外電極16采用網(wǎng)格狀不銹鋼絲網(wǎng)制作、絕緣管15采用玻璃管。內(nèi)電極14、絕緣管15、外電極16按照?qǐng)D5所示，緊密結(jié)合，安裝于絕緣座17上，絕緣座中心部位設(shè)置螺栓18，其向內(nèi)一端與內(nèi)電極連接，外電極16引出導(dǎo)線19。發(fā)射管3安裝于電源上。其螺栓18插入電源外殼上的接口12中，外電極的導(dǎo)線19與電源外殼上的接頭13連接。將以上各部分固定安裝即可成為有機(jī)廢氣和惡臭氣體凈化處理裝置。
將上述設(shè)計(jì)的有機(jī)廢氣和惡臭氣體凈化處理裝置直接安裝在廢氣管道上，如圖6所示，廢氣在管道內(nèi)的停留時(shí)間為3秒，風(fēng)速為8m／s，可以處理2000m3／h的有機(jī)廢氣(如苯、甲苯和二甲苯等)或150m3空間的惡臭氣體(如NH3、H2S等)處理，去除效率大約為50-90％(有機(jī)廢氣)或50-80％(惡臭氣體)。
權(quán)利要求
1.一種凈化處理有機(jī)廢氣和惡臭氣體的方法，其特征在于將活性氧發(fā)射裝置直接置于有機(jī)廢氣或惡臭氣體管道中，利用活性氧發(fā)射裝置發(fā)射高能活性氧，對(duì)有機(jī)廢氣或惡臭氣體進(jìn)行氧化，達(dá)到凈化處理的目的。
2.一種凈化處理有機(jī)廢氣和惡臭氣體的裝置，由活性氧發(fā)射控制器、電源以及活性氧發(fā)射管組成，其特征在于控制器的輸出端與電源輸入端通過接插座聯(lián)接，發(fā)射管為內(nèi)外電極結(jié)構(gòu)形式，共有1-32個(gè)，安裝于電源上，發(fā)射管的內(nèi)、外電極與電源兩極連通；控制器控制電源的脈沖波形和占空比，經(jīng)過電源升壓后，使發(fā)射管連續(xù)發(fā)射高能活性氧，與有機(jī)廢氣或惡臭氣體混合，達(dá)到凈化處理目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凈化處理有機(jī)廢氣和惡臭氣體的裝置，其特征在于上述發(fā)射管的內(nèi)電極為帶孔不銹鋼薄壁圓筒，外電極為網(wǎng)格狀不銹鋼絲網(wǎng)圓筒，內(nèi)外電極間固定有一根一端封閉的絕緣管，并且內(nèi)外電極和絕緣管緊密結(jié)合，內(nèi)外電極和絕緣管均固定于絕緣座上，絕緣座中心設(shè)有螺栓，其內(nèi)端與內(nèi)電極連接，外端可以與電源外殼上的內(nèi)電極接口相聯(lián)接，外電極通過導(dǎo)線可以與電源外殼上的外電極接頭相聯(lián)接；內(nèi)外電極長(zhǎng)度為100-700mm，外電極直徑為10-50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的凈化處理有機(jī)廢氣和惡臭氣體的裝置，其特征在于控制器由存貯器(4)、鎖存器(5)、分頻器(6)、史密特觸發(fā)器(7)和(7′)、編碼開關(guān)(8)、光電隔離器(9)以及電阻R1-R14三極管BG1和BG2、光耦合觸發(fā)可按硅J等經(jīng)電路連接構(gòu)成；存貯器(4)、分頻器(6)和史密特觸發(fā)器(7)一路相互連接，存貯器(4)的另一路依次與銷存器(5)、史密特觸發(fā)器(7)連接，存貯(4)的輸出端與三極管BG1、光耦合觸發(fā)可控硅J、三極管BG2、電感L等依次連接；銷存器(5)與編碼開關(guān)(8)連接；分頻器(6)的輸出端與光電隔離器(9)、史密特觸發(fā)器(7′)依次連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3和4所述的凈化處理有機(jī)廢氣和惡臭氣體的裝置，其特征在于電源產(chǎn)生的波形為連續(xù)或間斷的正弦波和方波，占空比在1-99％之間可調(diào)，電壓在1500V-30000V之間可調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明是一種凈化處理有機(jī)廢氣和惡臭氣體的方法及其裝置。由發(fā)射裝置發(fā)射活性氧,直接對(duì)有機(jī)廢氣或惡臭氣體進(jìn)行氧化,達(dá)到凈化處理目的。裝置由發(fā)射控制器、電源以及發(fā)射管組成。電源的電壓在1500V—30000V之間連續(xù)可調(diào)。發(fā)射管采用內(nèi)外電極的方式,內(nèi)電極為帶孔不銹鋼薄壁圓筒,外電極為網(wǎng)格狀不銹鋼絲圓筒,中間固定一根一端封閉的絕緣管。本發(fā)明可以處理大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣和惡臭氣體,達(dá)到了工業(yè)實(shí)用的規(guī)模,具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01D53/48GK1280871SQ0011957
公開日2001年1月24日 申請(qǐng)日期2000年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月3日
發(fā)明者許太明 申請(qǐng)人:上海復(fù)潔環(huán)境科技工程有限公司