公布日：2023.04.07
申请日：2022.12.21
分类号：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
本发明涉及一种低浓度污水池废气的处理方法，通过先水洗，除去废气中易溶于水的组分，再通过降温-升温方式进行脱水处理，而后通过沸石转轮进行吸附浓缩处理。沸石转轮处理后的气体中还含有少量小分子量组分，尤其是乙醛、戊烷等需要经过改性沸石吸附处理。沸石转轮浓缩的气体进入氧化处理设备彻底氧化，转化为无害物质，净化后经排气筒排放。沸石转轮和改性沸石处理后的气体也经排气筒排放。本发明对含有乙醛、戊烷等小分子成分的低浓度的废气处理效果好，处理效率高，具有工艺简单、成本低等优点。
权利要求书
1.一种低浓度污水池废气的处理方法，其特征在于包括以下步骤：污水池产生的废气通过水洗塔进行水洗，水洗塔产生的洗水返回污水池进行处理，水洗后的废气通过先降温再升温的方式进行脱水处理，而后通过沸石转轮进行吸附浓缩处理，沸石转轮的吸附材料为沸石，沸石转轮处理后的气体经过固定床设备进行浓缩处理，固定床设备的吸附材料为改性沸石，沸石转轮和/或固定床设备浓缩后的气体进入氧化处理设备氧化，转化为无害物，排放；所述改性沸石在成型后的处理方法包括以下步骤：沸石颗粒用质量分数为1~5%的硝酸铵溶液浸泡4~10小时，而后在200℃温度下烘干3~6小时，自然冷却至50℃后，用改性溶液浸泡3~8小时，而后200℃烘干3~6小时，600℃焙烧2~5小时，经5~8小时降温至200℃，每小时降温幅度不超过100℃，而后用180~250℃蒸汽吹扫0.5~1小时，再经3~6小时降温至50℃以下，每小时降温幅度不超过50℃；其中，所述改性溶液是质量分数为1~5%的硝酸铜溶液、质量分数为1~5%的硝酸银溶液中的一种或多种；所述沸石颗粒包含固体成分，所述固体成分包括以下质量分数的组分：
以上各组分之和为100%；还添加有硅溶胶，硅溶胶的添加质量是固体成分总质量的0~2.5倍；将沸石粉、硅胶、石墨、二氧化钛、玉米淀粉、聚乙二醇、硅溶胶在经30~50℃下搅拌，干燥，挤出或者压制成型为片型、圆柱型、长条形或三叶草形，在120~150℃的温度下干燥2~3小时，经450~550℃焙烧3~6小时后制成。
2.根据权利要求1所述的一种低浓度污水池废气的处理方法，其特征在于：污水池上方设置集气罩，污水池产生的废气经集气罩收集，通过集气管道并经风机加压后进入水洗塔，污水池产生的废气经水洗塔水洗后得到第一气体；水洗塔产生的洗液分为第一液体和第二液体，第一气体进入冷凝换热器进行降温，在冷凝换热器内冷凝下来的冷凝液和第一液体合并成含污染物液体，含污染物液体经污水泵返回污水池；第二液体经循环泵驱动，从水洗塔的塔顶喷下；第一气体经冷凝换热器冷却后得到冷却气体，冷却气体进入加热换热器进行升温加热得到加热气体，加热气体进入沸石转轮经过吸附净化后得到一级净化气；固定床设备由并联的改性沸石吸附固定床一和改性沸石吸附固定床二组成，一级净化气周期性进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净化气一或者净化气二；净化气一或净化气二中选取一部分气体并将该部分气体标记为净化气三，净化气三通过脱附气换热器与氧化处理设备的燃烧室中抽取的一部分热气体进行换热，热气体换热降温后为余热气体，余热气体与净化气一、净化气二合并后经排气管道排至排气筒排放；净化气三在脱附气换热器内换热升温后生成热净化气，热净化气进入改性沸石吸附固定床一生成脱附气一，改性沸石吸附固定床一脱附完全、改性沸石吸附固定床二吸附饱和后，热净化气进入改性沸石吸附固定床二生成脱附气二，脱附气一或者脱附气二与沸石转轮所产生的脱附气三合并为有机物废气，有机物废气进入氧化处理设备中进行氧化反应后得到净化后气体，净化后气体通过排气筒排放。
3.根据权利要求1所述的一种低浓度污水池废气的处理方法，其特征在于，所述固定床设备的脱附采用160~230℃热空气进行脱附。
4.根据权利要求1所述的一种低浓度污水池废气的处理方法，其特征在于，所述污水池产生的废气中所含有的不溶于水或者难溶于水的有机物在废气中的浓度不超过2000ppm。
5.根据权利要求2所述的一种低浓度污水池废气的处理方法，其特征在于，水洗后的废气通过先降温再升温的方式进行脱水处理，升温后的温度与降温后的温度之间的温度差不小于5℃，所述冷凝换热器、加热换热器采用板式或者管壳式换热器。
6.根据权利要求1所述的一种低浓度污水池废气的处理方法，其特征在于，所述氧化处理设备是热氧化器、催化氧化器、蓄热式热氧化器或者蓄热式催化氧化器。
7.根据权利要求1所述的一种低浓度污水池废气的处理方法，其特征在于，所述沸石粉为5A沸石、13X沸石、ZSM-5沸石或者Y型沸石经粉碎后得到，沸石粉的硅铝比为2~50。
8.根据权利要求1所述的一种低浓度污水池废气的处理方法，其特征在于，片型沸石颗粒的高径比为1:5~1:10，直径5~15mm；圆柱型沸石颗粒的高径比为3:1~5:1，直径3~10mm；长条形沸石颗粒的长径比为8:1~20:1，直径2~10mm；三叶草形沸石颗粒的长径比为8:1~20:1。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种低浓度污水池废气的处理方法，具体技术方案如下：
本发明特别适合于处理含有乙醛和戊烷的低浓度的污水池废气(污水池产生的废气)。此处的低浓度是指不可溶或者难溶于水的有机物浓度不超过2000ppm，最好不超过1000ppm。如果含有可溶于水的有机物，不影响处理效果，也可以采用本发明进行处理。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种低浓度污水池废气的处理方法，包括以下步骤：
污水池产生的废气通过水洗塔进行水洗，水洗塔产生的洗水返回污水池进行处理，水洗后的废气通过先降温再升温的方式进行脱水处理，而后通过沸石转轮进行吸附浓缩处理，沸石转轮的吸附材料为沸石，沸石转轮处理后的气体经过固定床设备进行浓缩处理，固定床设备的吸附材料为改性沸石，沸石转轮和/或固定床设备浓缩后的气体进入氧化处理设备氧化，转化为无害物，排放。
污水池产生的废气用集气罩进行收集，如果污水池较大时用多个集气罩进行收集。废气收集后经风机加压，首先进入水洗塔进行水洗，可以除去其中的易溶于水的组分，例如氨、硫化氢等；产生的洗液含有易溶于水的污染组分，可返回污水池进行处理。水洗塔可以采用填料塔、板式塔或者喷淋塔。水洗后的废气通过先降温、后升温均不小于5℃的方式进行脱水干燥，使得气体中的水蒸气处于不饱和状态，相对湿度不大于80％。而后进入沸石转轮中进行浓缩处理，气体中的有机物吸附在沸石上，用热空气进行脱附，有机物进入小风量的热脱附气中。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转轮上的吸附材料。沸石转轮处理过的废气主要含有一些小分子的污染物，进入改性沸石为吸附材料的固定床设备中进行处理，固定床设备采用两床并联操作，一台吸附，另一台脱附或者备用，用热空气进行脱附；脱附下来的脱附气和沸石转轮脱附下来的脱附气合并后进入氧化处理设备进行氧化处理，氧化处理后的气体和前述的固定床设备处理后的气体合并后可经排气筒排放。
作为上述技术方案的改进，污水池上方设置集气罩，污水池产生的废气经集气罩收集，通过集气管道并经风机加压后进入水洗塔，污水池产生的废气经水洗塔水洗后得到第一气体；
水洗塔产生的洗液分为第一液体和第二液体，第一气体进入冷凝换热器进行降温，在冷凝换热器内冷凝下来的冷凝液和第一液体合并成含污染物液体，含污染物液体经污水泵返回污水池；
第二液体经循环泵驱动，从水洗塔的塔顶喷下；
第一气体经冷凝换热器冷却后得到冷却气体，冷却气体进入加热换热器进行升温加热得到加热气体，加热气体进入沸石转轮经过吸附净化后得到一级净化气；
固定床设备由并联的改性沸石吸附固定床一和改性沸石吸附固定床二组成，一级净化气进入改性沸石吸附固定床一后得到净化气一，改性沸石吸附固定床一吸附饱和后，一级净化气切换进入改性沸石吸附固定床二进行吸附处理得到净化气二，改性沸石吸附固定床一进行脱附再生。
净化气一或者净化气二中选取一部分气体并将该部分气体标记为净化气三，净化气三通过脱附气换热器与氧化处理设备的燃烧室中抽取的一部分热气体进行换热，热气体换热降温后为余热气体，余热气体与净化气一、净化气二合并后经排气管道排至排气筒排放；
净化气三在脱附气换热器内换热升温后生成热净化气，热净化气进入改性沸石吸附固定床一生成脱附气一，改性沸石吸附固定床一脱附完全、改性沸石吸附固定床二吸附饱和后，热净化气进入改性沸石吸附固定床二生成脱附气二，脱附气一或者脱附气二与沸石转轮所产生的脱附气三合并为有机物废气，有机物废气进入氧化处理设备中进行氧化反应后得到净化后气体，净化后气体通过排气筒排放。
作为上述技术方案的改进，所述改性沸石在成型后的处理方法包括以下步骤：
沸石颗粒用质量分数为1～5％的硝酸铵溶液浸泡4～10小时，而后在200℃温度下烘干3～6小时，自然冷却至50℃后，用改性溶液浸泡3～8小时，而后200℃烘干3～6小时，600℃焙烧2～5小时，经5～8小时降温至200℃，每小时降温幅度不超过100℃，而后用180～250℃蒸汽吹扫0.5～1小时，再经3～6小时降温至50℃以下，每小时降温幅度不超过50℃；其中，所述改性溶液是质量分数为1～5％的硝酸铜溶液、质量分数为1～5％的硝酸银溶液中的一种或多种。
作为上述技术方案的改进，所述固定床设备的脱附采用160～230℃热空气进行脱附。
作为上述技术方案的改进，所述污水池产生的废气中所含有的不溶于水或者难溶于水的有机物在废气中的浓度不超过2000ppm。
作为上述技术方案的改进，水洗后的废气通过先降温再升温的方式进行脱水处理，升温后的温度与降温后的温度之间的温度差不小于5℃，所述冷凝换热器、加热换热器采用板式或者管壳式换热器。
作为上述技术方案的改进，所述氧化处理设备是热氧化器TO、催化氧化器CO、蓄热式热氧化器RTO或者蓄热式催化氧化器RCO。
作为上述技术方案的改进，所述沸石颗粒包含固体成分，所述固体成分包括以下质量分数的组分：
以上各组分之和为100％；
还添加有硅溶胶，硅溶胶的添加质量是固体成分总质量的0～2.5倍；
将沸石粉、硅胶、石墨、二氧化钛、玉米淀粉、聚乙二醇、硅溶胶在经30～50℃下搅拌，干燥，挤出或者压制成型为片型、圆柱型、长条形或三叶草形，在120～150℃的温度下干燥2～3小时，经450～550℃焙烧3～6小时后制成。
作为上述技术方案的改进，所述沸石粉为5A沸石、13X沸石、ZSM-5沸石或者Y型沸石经粉碎后得到，沸石粉的硅铝比为2～50。
作为上述技术方案的改进，片型沸石颗粒的高径比为1:5～1:10，直径5～15mm；圆柱型沸石颗粒的高径比为3:1～5:1，直径3～10mm；长条形沸石颗粒的长径比为8:1～20:1，直径2～10mm；三叶草形沸石颗粒的长径比为8:1～20:1。
沸石吸附分离时起到吸附、脱附作用的是表面的部分，为提高吸附材料利用效率，将沸石粉与填料、粘合剂等助剂(硅胶、石墨、二氧化钛、玉米淀粉、聚乙二醇、硅溶胶)混合后，经加工制成片型、圆柱型、长条形或三叶草形等形状；一方面可以增大比表面积，提高利用效率，另一方面可以提高强度，减少磨损，提高使用寿命。
在本发明中，用于改性的常规沸石是成型后再进行改性。而不是先对沸石粉进行改性处理，然后再成型。本发明这种改性方法不仅对沸石产生作用，而且作用于成型沸石的其它组分，从而提高吸附效果，尤其是对含有乙醛和戊烷的低浓度气体处理效果更显著。
改性沸石对乙醛和戊烷的吸附量显著增大(相对于常规的沸石)，从而对乙醛和戊烷的净化效率提高。改性沸石可以提高对戊烷的吸附量，但是对醛类的吸附量会有所降低，因此对戊烷和乙醛的净化效率也有相应的变化，由实施例1、2可见。
通过改性沸石可以对低浓度的小分子污染物组分进行吸附净化及浓缩。
本发明所述沸石转轮中的沸石为常规沸石，其为高硅铝比沸石，硅铝比为2～50。高硅铝比可以提高对有机物的吸附选择性，但是硅铝比过高对某些有机物的吸附会有不利影响。常规沸石即未进行改性的高硅铝比沸石，可选择ZSM-5、13X、Y型或5A沸石。
水洗塔采用水进行洗涤，洗水用循环泵进行循环，定期排出塔底的液体，补充新鲜水。为提高水洗效果，也可以添加碱液，例如氢氧化钠或者碳酸氢钠溶液，浓度不超过10wt％。乙醛可溶于水，水洗可以除去大部分乙醛。戊烷不溶于水，水洗无法除去戊烷。
本发明的有益效果：
本发明通过对沸石进行改性，得到的改性沸石特别适合于处理含有乙醛、戊烷等小分子成分的低浓度的废气处理过程。
本发明通过先水洗，除去废气中易溶于水的组分，再通过降温-升温方式进行脱水处理，而后通过沸石转轮进行吸附浓缩处理。沸石转轮处理后的气体中还含有少量小分子量组分，尤其是乙醛、戊烷等需要经过改性沸石吸附处理。沸石转轮浓缩的气体进入氧化处理设备彻底氧化，转化为无害物质，净化后经排气筒排放。沸石转轮和改性沸石处理后的气体也经排气筒排放。
本发明对含有乙醛、戊烷等小分子成分的低浓度的废气处理效果好，处理效率高，具有工艺简单、成本低等优点。
（发明人：段志勇;尹晔东）
