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一种回收废气中挥发性有机物用作反硝化碳源的

挥发性有机物是大气中O3和PM2.5的重要前体物,是大气污染治理的重点和难点。大量挥发性有机物在空气中聚集还容易导致城市降雨过程中初雨COD浓度高,与氮和磷一起成为河流、湖泊、土壤等环境的重要污染源。

含挥发性有机物废气的有机物组分常见为醇类(甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇等)、醛类(甲醛、乙醛等)、酮类(丙酮、丁酮等)、有机酸类(甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等)、脂类(乙酸乙酯、乙酸丙脂、乙酸丁脂、乙酸异戊脂等)、苯系物(苯、甲苯、二甲苯、苯酚等),广泛应用于化工、表面涂装、合成革、橡胶和塑料制品、印刷包装、纺织印染、人造板制造、制鞋、化纤、电子信息等行业。

烧热法(直接燃烧法(TO)、换热式催化燃烧法(ECO)、蓄热式催化燃烧法(RCO)、蓄热式烧热法(RTO)、旋转蓄热式燃烧法(RRTO)等)能够把含挥发性有机物的废气中的有机物完全氧化为水和二氧化碳,治理效果最好最彻底,投资和运维成本相对较高,设计运行不好时存在燃烧爆炸等风险。生物法适用低浓度有机废气或异味治理,存在占地面积大投资费用高、运行费用相对较低等问题。水喷淋/溶液吸收法由于受到挥发性有机物的溶解度(饱和蒸汽压)限制去除率不稳定,但是投资和维护费用较低,操作水平要求不高,且存在吸收液进一步处理问题。

活性炭吸附法去除率不稳定,中当活性炭失去吸附能力后需要作为危险废物焚烧处置或再生处置,废弃的活性炭在贮存和运输过程中,吸附的有机废气存在脱附再进入大气的问题。UV光解、等离子等治理技术也存在废气中富含活性成分、废灯管处置问题。

现有含挥发性有机物废气治理技术中,每种技术都有各自的优点和缺点,在运用过程中需要择优使用。

水性漆(或水性油墨)作为绿色环保的产品逐步推广应用,但含少量溶解性有机物。在使用过程中水溶性有机物挥发成为废气的重要组成部分,由于含湿量大,有机物浓度低,采用传统吸附-脱附-燃烧等技术存在一定困难,水或溶剂吸收然后生物处理占地面积大,投入和运行成本均较高。水性漆(或水性油墨)挥发性有机物总量虽然减少,但是使用过程中少量的水溶性挥发有机物进入废气后含量降低,后续废气处理存在一定困难。

采用吸收法处理有机废气如果不对吸收液进一步处理,直接排入城市下水道,会在管道中再次进入大气,甚至危及管道安全,且不受控制的含挥发性有机物在污水厂的好氧曝气环境中也会再次进入大气。

中国专利201710416548.8公开一种低浓度含挥发性有机物废气的浓缩和处理方法,介绍了多级逆流吸收浓缩有机废气的方法,但是长期使用存在乳化难分离的问题。中国专利申请201810615466.0公开一种反硝化用复合碳源的配方及其制备方法,介绍了含乙醇、乙酸钠、乙酸钙、葡萄糖作为反硝化复合碳源的方案,但是成分均来源于工业产品,成本较高且也存在生产运输和使用过程的挥发性有机污染的问题。

珠三角典型工业行业含挥发性有机物废气治理技术调研中的6种典型治理技术(宗江等,工业源VOCs治理技术效果实测评估[J],环境科学研究,2015,28(6):994-1000):“活性炭吸附去除率-98.1%~79.2%(负值可能存在活性炭脱附)、水喷淋+活性炭吸附去除率-167.4%~57.5%、活性炭吸附浓缩+催化燃烧去除率-3.8%~66.5%、低温等离子体去除率34.1%~96.3%、溶液吸收去除率22.8%~43.1%、水喷淋+溶液吸收去除率2.7%~19.6%”;水喷淋+溶液吸收法对醇类、酮类和醚类去除率可达到41.8%~98.9%。调研结果显示,各种技术都有一定的去除率,但是使用场所和配置及运行维护等差异,导致去除率波动很大。

水喷淋+溶液吸收对含溶解性较高的醇类、酮类和醚类的挥发性有机物废气去除率较高,去除率较低的情况可能是挥发性有机物的溶解性较低或挥发性有机物吸收饱和后吸收能力下降所至。若能够将吸收饱和后的吸收液循环利用,确保吸收液处于非饱和状态,则吸收法可能是较好的治理含挥发性水溶性有机物废气的好方法。

发明内容

本发明的目的在于提供既能治理含挥发性有机物废气,又能够获得用于污水用反硝化碳源,治理环境同时节约资源,投资少且运行维护费用低的一种回收废气中挥发性有机物用作反硝化碳源的方法。

本发明包括以下步骤:

1)含挥发性有机废气的多级逆流吸收;

在步骤1)中,所述含挥发性有机物废气所含的有机物主要为醇类、醛类、酮类、有机酸类、脂类、苯系物等;

所述含挥发性有机废气的多级逆流吸收的具体方法可为:开启废气吸收装置中的循环水泵和风机;吸收液开始为水,在最后一个吸收装置中补充,并依次逆流至倒数第一个吸收装置、倒数第二个吸收装置,最后进入第一个吸收装置中;

含挥发性有机物的废气经过多个吸收装置后,第一个吸收装置的吸收液中含有机物浓度最高,最后一个吸收装置含有机物浓度最低;

所述吸收装置可设2~5个;吸收液的pH维持在6~9。

2)将经过步骤1)中的第一个吸收装置中的部分吸收液泵入发酵罐中发酵,得发酵液;

在步骤2)中,所述发酵罐的发酵的时间为6~36h。

3)将步骤2)所得发酵液引入到第一个吸收装置的吸收液中;

含挥发性有机物的吸收液经发酵罐中培养的微生物发酵后转化为含乙酸、丙酸等挥发性脂肪酸的发酵液,循环至第一个吸收装置中作为吸收液使用,增加废气中挥发性有机物的溶解度,强化第一个吸收装置对挥发性有机物的吸收效率。

4)将经过步骤2)中的发酵罐中的发酵液用于反硝化碳源;

步骤2)的发酵罐中的发酵液经多次循环吸收和发酵后,CODcr浓缩至8 000~100000mg/L时泵入槽车或管道运至需要反硝化碳源的场地综合利用。

5)发酵罐产生的气体用管道引入到第一个吸收装置中。

本发明适用于含挥发性有机废气的回收和综合利用,即以较少的投资和运行维护费用治理含挥发性有机物废气,又能够获得用于污水用反硝化碳源,即治理环境也节约了资源。吸收装置中的吸收液为水和含挥发性有机物的吸收液经发酵罐发酵后产生的含挥发性脂肪酸的发酵液。本发明针对含挥发性有机物废气处理工艺的吸收法进行改进,由多个逆流吸收装置和发酵罐组成;将易溶于水的有机物转化挥发性脂肪酸,将微溶于水或难溶于水的挥发性有机物转化为易溶或微溶性物质,增加吸收液的有机物浓度,能够减少贮运及使用过程的再次挥发,降低运输成本,发酵液能综合利用作为新型反硝化碳源,减少资源消耗,节能减排。

附图说明

图1为本发明实施例的处理流程图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示,本发明实施例包括以下步骤:

1)含挥发性有机废气的多级逆流吸收,具体方法为:开启废气吸收装置中的循环水泵和风机;吸收液开始为水,在最后一个吸收装置中补充,并依次逆流至倒数第一个吸收装置、倒数第二个吸收装置,最后进入第一个吸收装置中;

含挥发性有机物的废气经过多个吸收装置后,第一个吸收装置的吸收液中含有机物浓度最高,最后一个吸收装置含有机物浓度最低;

所述吸收装置可设2~5个;吸收液的pH维持在6~9。

所述含挥发性有机物废气所含的有机物主要为醇类、醛类、酮类、有机酸类、脂类、苯系物等,

2)将经过步骤1)中的第一个吸收装置中的部分吸收液泵入发酵罐中发酵,得发酵液,所述发酵罐的发酵的时间为6~36h。

3)将步骤2)所得发酵液引入到第一个吸收装置的吸收液中;

含挥发性有机物的吸收液经发酵罐中培养的微生物发酵后转化为含乙酸、丙酸等挥发性脂肪酸的发酵液,循环至第一个吸收装置中作为吸收液使用,增加废气中挥发性有机物的溶解度,强化第一个吸收装置对挥发性有机物的吸收效率。

4)将经过步骤2)中的发酵罐中的发酵液用于反硝化碳源;

步骤2)的发酵罐中的发酵液经多次循环吸收和发酵后,CODcr浓缩至8 000~100000mg/L时泵入槽车或管道运至需要反硝化碳源的场地综合利用。

5)发酵罐产生的气体用管道引入到第一个吸收装置中。

以下给出具体实施例。

实施例1

某印刷企业的有机废气主要为乙醇和乙酸乙酯。

有机废气经两个吸收装置后经UV等装置处理后经25m高的排气筒排放。

第一个吸收装置、第二个吸收装置的吸收液为水,饱和后吸收液CODcr约为10 000~20 000mg/L。

将第一个吸收装置中的吸收液引入发酵罐中,发酵罐的容积15m3

发酵罐用生活污水和葡萄糖接种,逐步引入吸收液。

发酵罐中的发酵液溢流至第一个吸收装置中。

发酵罐产生的气体用管道引入第一个吸收装置中。

当发酵罐中的发酵液CODcr累积至40 000mg/L时,罐车运输至污水站做反硝化碳源。

实施例2

某有机废气主要成分为天那水(醋酸丁脂),含少量二甲苯。有机废气经第一个吸收装置(水帘)吸收,再经过第二个吸收装置(喷淋塔)吸收后经UV光解、活性炭吸附等处理后高空排放。

第一个吸收装置和第二个吸收装置用水吸收,水从第二个吸收装置中补充,逆流进入第一个吸收装置中,第一个吸收装置吸收液中的CODcr为1 500~4 000mg/L。

将第一个吸收装置中的吸收液引入发酵罐中发酵,发酵罐的容积10m3

发酵罐用生活污水和葡萄糖接种,逐步引入第一个吸收装置的吸收液。

发酵罐中的吸收液溢流至第一个吸收装置中。

发酵罐产生的气体用管道引入第一个吸收装置中。

当发酵罐中的发酵液CODcr累积至20 000mg/L时,罐车运输至污水站做反硝化碳源。