專利名稱：：一種納米光催化等離子生物法除臭系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及去除異味
技術領域：
，具體的說是一種納米光催化等離子生物法除臭方法及全自動異味控制除臭系統(tǒng)。
背景技術：
：一、生活污水臭氣、垃圾臭氣分析1、城市生活垃圾的主要成分有-城市生活垃圾主要是廚余、果皮約占垃圾總量的三分之二，廚余、果皮類有機物一般以蛋白質、脂肪與多糖類(淀粉、纖維素等)有機物形式存在，這些有機物在好氧、厭氧細菌的作用下發(fā)酵、腐爛、分解的過程中，會逐漸產生多種惡臭氣體污染物。反應過程式子簡化表示有機物+營養(yǎng)菌+02^^[C，H，0，N，S，Cl]——C02+H2+恥3+502+新細菌+能量-CH4+C02+NH3+N2+H2S+新細菌+能量城市生活垃圾和污水的主要臭氣成分有NH3、CH3SH、H2S等惡臭氣體外，還有其它多種惡臭物質存在，如硫醚類及醛類等惡臭物質，但根據這些惡臭物質的物理特性分析，生活垃圾堆積處理過程中產生的惡臭氣體物質主要為NH3、CH3SH、H2S，其它的惡臭物質均為液體形式存在。日本大阪環(huán)境科學研究所曾對2000t生活垃圾排放的惡臭污染物強度進行過實驗研究，得到惡臭物質的源強為H2S9.2kg/d、NH368kg/d、CH3SH0.97kg/d。同時根據實驗研究，垃圾在裝運、卸料過程中、污水在排放的過程中所產生的惡臭物質約占總產生量的60%。垃圾放置的初期，在好氧菌作用下發(fā)生好氧生化反應，使大分子有機物分解，將有機物中的氮和硫轉化成硝酸鹽(N03-)、硫酸鹽(S042-)，并有C02放出。然后，由于放置過程中垃圾壓實，孔隙減小，含氧量降低，在第一階段生成的N03-和S042-在厭氧菌的作用下，發(fā)生第二階段的厭氧生化反應，最終生成NH3、CH3SH、H2S和(CH3)2S等惡臭氣體，散發(fā)到周圍環(huán)境中，使人們感到臭味。城市污水處理廠臭氣在運行過程中產生的大致魚腥臭、氨臭、腐肉臭、腐蛋臭、腐甘藍臭、糞臭以及某些生產廢水的特殊臭味。二、目前國內常見的傳統(tǒng)的處理方法惡臭污染自身的特點，使得它既有相同于大氣污染，以空氣為傳播介質，通過呼吸系統(tǒng)對人體產生影響，又具有以臭味閾值濃度較低，處理后要求惡臭物質濃度更低甚至為零的個性。這就使得惡臭污染治理有難于一般空氣污染的治理。傳統(tǒng)對臭味的處理方法有直接焚燒法、催化劑氧化法、酸堿洗凈法、臭氧法、化學反應法、活性炭物理吸附法、生物脫臭法、土壤脫臭法等。下面簡單的介紹幾種除臭法以作比較1、土壤脫臭原理及特點土壤脫臭機理主要可分為物理吸附和生物分解兩類，水溶性惡臭氣體(如胺類、硫化氫、低級脂肪酸等)被土壤中的水分吸收去除，而非溶性臭氣則被土壤表面物理吸附繼而被土壤中微生物分解。土壤除臭法特點為一、維護管理費用低，除臭效果與活性炭相當；二、占地多，處理占地為2.5-3.3m2/m3氣體；三、不適于多暴雨多雪地區(qū)，對于高溫、高濕和含水塵等氣體須進行預處理。2、化學反應法除臭氯氣和雙氧水方法。此反應的實際效率受許多因素制約，其中最重要的是有效反應時間和反映持續(xù)的時間。3.生物/活性炭吸附脫臭3.1工作原理和填料選擇生物脫臭是在適宜條件下利用載體填料比表面積上微生物的作用脫臭，臭氣物質先被填料吸收，然后被填料上附著的微生物氧化分解，從而完成除臭過程。為了是微生物保持高活性，必須為之創(chuàng)造一個良好的生存環(huán)境，比如:適宜的濕度、pH值、氧氣含量、溫度和營養(yǎng)成分等。實際生產設計要求載體填料相對濕度保持在80%-95%，所以需經常噴淋原水或初沉池出水以提供水分的營養(yǎng)。填料選擇生物脫臭塔的最主要部分是填料。一種好的載體填料必須滿足容許生長的微生物種類豐富，為微生物棲息生長提供較大的比表面積，營養(yǎng)成分合理(N、P、K和微量元素)，有好的吸水性，自身無異味，吸附性好，結構均勻，空隙率大，材料易得且價格便宜，耐老化，運行、養(yǎng)護簡單。常用的填料有塑料、半軟性塑料、干樹皮、干草、纖維性泥炭或其混合物。脫臭塔填料的堆放高度取決于所要求的停留時間和表面負荷。工程上填料高度一般為1.0-1.2m。如果選擇的填料合適，工藝上能做到布氣均勻、排除氣流短路的話，最低可為0.5m.3.2活性炭吸附脫臭活性炭利用多孔的物理特性來吸附空氣中的大分子氣體及懸浮顆粒，多是通過強制空氣循環(huán)達到濾凈空氣的目的，需要定期更換濾芯，實際使用效率不高，不能起根除有害氣體的目的。另外，活性炭只能暫時吸附一定的臭氣異味，溫度、風速升高到一定程度的時候，所吸附的臭氣、異味就有可能游離出來，再次進入呼吸空間中，吸附達到飽和不再具有吸附能力時，如不更換過濾材料，其所吸附的臭氣、異味、細菌等將隨時被釋放出來成為隱形炸彈。水洗吸收法對硫化氫、硫醇等效果較差；藥液洗滌吸收法存在二次污染，需進行廢水處理，也不合適；直接燃燒法盡管脫臭效果好，但需燃燒設備且燃燒成本高；觸媒燃燒法需貴金屬作觸媒且易老化，成本高，效果也不甚理想；活性碳吸附和臭氧氧化法一次性工程措施相對簡單且脫臭效果也較理想，但活性碳吸附的管理費時費力且活性碳再生費用大；采取臭氧氧化法則除了費用高外尚需加強安全措施。
發(fā)明內容本實用新型的目的為提供一種處理效果好的納米光催化等離子生物法除臭系統(tǒng)。實現(xiàn)上述目的的技術方案如下一種納米光催化等離子生物法除臭系統(tǒng)，包括一級凈化室和二級凈化室，所述一級凈化室的出口與二級凈化室的進口連接，所述一級凈化室內由進口至出口方向依次設置有粗效過濾設備、靜電集塵設備、光觸媒、等離子凈化系統(tǒng)和負離子發(fā)生器，所述二級凈化室內設置有噴淋霧化器，所述噴淋霧化器將貯存系統(tǒng)內的植物提取液霧化成直徑1Mm以下的液滴，所述二級凈化室的出口連接排風系統(tǒng)。本實用新型對垃圾的除臭率達90%以上，凈化率高，本實用新型的方法和設備進行除臭簡單有效。圖1為本實用新型除臭系統(tǒng)的結構示意圖圖2為本實用新型的等離子凈化系統(tǒng)的示意圖圖3為本實用新型的生物處理的流程圖圖4為本實用新型對硫化處理的時間曲線圖具體實施方式以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，一種納米光催化等離子生物法除臭系統(tǒng)，包括一級凈化室和二級凈化室，所述一級凈化室的出口與二級凈化室的進口連接，所述一級凈化室內由進口至出口方向依次設置有粗效過濾網1、靜電集塵設備2、光觸媒3、等離子凈化系統(tǒng)4和負離子發(fā)生器5，所述二級凈化室內入口處依次設有風速均流板6和粗效過濾層7，二級凈化室內設置一、二、三級填料8、9、10，填料上方設有噴淋霧化器11，所述噴淋霧化器通過高壓泵12將貯存系統(tǒng)13內的植物提取液泵如噴淋霧化器11，噴淋霧化器11將植物提取液霧化成直徑lMm以下的液滴，所述二級凈化室的出口連接排風系統(tǒng)14,一級凈化室入口連接管道15，管道上接有吸氣罩16，所述吸氣罩設置在垃圾周圍。本實用新型通過如下步驟來達到除臭目的a.預荷電集塵；b.等離子凈化；c.植物提取液凈化，將植物提取液霧化成直徑lMm以下的液滴進行凈化；d.納米光催化凈化。本實用新型是集靜電集塵+納米光催化+等離子于一體，既能有效地去除空氣中的粉塵、懸浮顆粒物、可吸入顆粒物，又能有效去除硫化物、氨、醛、酮等有害異味氣體物質，達到殺菌、消毒、去除粉塵、清除異味等凈化空氣的目的。其核心裝置等離子空氣凈化系統(tǒng)的工作原理是步驟一1、預荷電集塵過濾器預荷電集塵是利用極不均勻電場，形成電暈放電，產生等離子體，其中包含的大量電子和正負離子在電場梯度的作用下，與空氣中的微粒發(fā)生非彈性碰撞，從而附著在上面，使之成為荷電粒子。在外加電場力作用下，荷電粒子向集塵極遷移，最終沉積在集塵極上。其處理過程分為三個階段a.e—+M(氣體分子)-M—b.M一+PM(微粒)-(P腿)—；c.(P腿)———P薩(沉積在集塵極上)。靜電集塵是一個物理過程，在這個過程中，對懸浮在空氣中直徑小于lOOMm的總懸浮顆粒(TSP)和直徑小于10Mm可吸入顆粒(PM10)的產生一定的清除效果。步驟二2、等離子凈化系統(tǒng)等離子反應段工作時能產生高能量、高濃度的離子群，其中正離子能穿透細菌細胞壁，深入細胞壁內部，破壞細胞電解質的平衡，損壞細胞膜，導致細菌的迅速死亡。該系統(tǒng)能夠產生大量等離子體，高頻放電產生瞬間高能量，能打開一些分子鍵很緊密的有害異味氣體分子的化學鍵，使其分解成單質原子或無害分子；等離子體中包含大量的高能電子、離子、激發(fā)態(tài)粒子和具有強氧化性的氫氧自由基，這些活性粒子的平均能量高于氣體分子的鍵能，它們和有害氣體分子發(fā)生頻繁的碰撞，打開氣體分子的化學鍵，同時還會產生大量的OH、H02、O等自由基和氧化性極強的03，它們與有害氣體分子發(fā)生化學反應生成無害產物。在化學反應過程中，添加適當?shù)拇呋瘎?，能使分子化學鍵松動或削弱，降低氣體分子的活化能從而加速化學反應。等離子體中的化學反應主要是通過氣體高壓放電產生的高電子激發(fā)來完成的。這些高能電子、粒子、離子、氫氧自由基與異味氣體分子碰撞，使氣體分子激發(fā)到更高的能級。被激發(fā)到高能級的分子,由于其內能的增加，既可以發(fā)生鍵的斷裂也可以與其他特種發(fā)生化學反應。典型的反應類型如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表l中可以看到，非平衡等離子體是使分子活化的有效方法，它能使幾乎所有的分子激發(fā)、電離和自由基化、產生大量的活性基團e。這些活性物種使得在通常條件下難以實現(xiàn)的反應可以很容易地在等離子體系統(tǒng)中完成。尤其對空氣污染物的脫除、可以在很短的時間內使其甚至完全分解。等離子體分解空氣污染物可過以下兩種途徑進行a.高能級電子直接作用于污染物分子e-各種碎片分子b.高能級電子間接作用于污染物分子e-+02(N2,H20)^20(N，N.，.0H)+污染物分子中性分子表2:各種氧化劑的氧化電位<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>以上說明，等離子體產生的能量遠遠大于傳統(tǒng)的臭氧和雙氧水，能夠把以上物質無法凈化的殘余的垃圾臭氣的分子鍵強有力的擊斷，破壞分子結構，從而達到清除異味氣體。從表l中可以看到，非平衡等離子體是使分子活化的有效方法，它能使幾乎所有的分子激發(fā)、電離和自由基化、產生大量的活性基團e。這些活性物種使得在通常條件下難以實現(xiàn)的反應可以很容易地在等離子體系統(tǒng)中完成。尤其對空氣污染物的脫除、可以在很短的時間內使其甚至完全分解。等離子體分解空氣污染物可能過以下兩種途徑進行a.高能級電子直接作用于污染物分子各種碎片分子b.高能級電子間接作用于污染物分子e-+02(N2，H20)20(N，N.，.0H)+污染物分子中性分子負離子發(fā)生，增加空氣維生素。在產生等離子體的同時，也產生大量負離子，若將這些負離子釋放到室內空間，由一方面能調節(jié)空氣離子平穩(wěn)；另一方面，還能有效地清除空氣中的污染物。高濃度的負離子同空氣中的有毒化學物質和病菌懸浮顆粒物相碰撞使其帶負電。這些帶負電的顆粒物會吸引其周圍帶正電的顆粒物(包括空氣中的細菌、病毒、孢子等)，從而積聚增大。積聚過程一直持續(xù)到顆粒物的質量足以使它降落到地面為止。步驟三3、生物法。本實用新型除味劑含有反應活性很高的功能團化合物和萜類化合物，經本實用新型霧化器霧化成直徑為lum以下的氣體分子。液滴具有很大的比表面積，具有很大的表面能。平均每摩爾約為幾十千卡。這個數(shù)量級的能量已是許多元素中鍵能的1/3-1/2。溶液的表面不僅能有效地吸咐在空氣中的異味分子，同時也能使被吸附的異味分子的立體構型發(fā)生改變，削弱了異味分子中的化合鍵，使得臭氣分子的不穩(wěn)定性增加，容易與其他分子進行化學反應。由于直徑小，比表面積增大，比表效應增加，具有很強的活性。分布在污染區(qū)域的空中，如在垃圾堆上方噴灑，這些物質會與垃圾臭氣分子發(fā)生碰撞，并在碰撞中產生化學位移。這類化合物不穩(wěn)定，很容易進一步分解成對人體無害物質。具有反應活性的功能團和路類化合物可用于氧化還原反應在該類物質與硫化物分子進行碰撞時，可氧化負二價的硫，產生萜基硫化物。這類化合物不穩(wěn)定，很容易進一步分解為硫酸根離子。例如在生成硫化氫的各種垃圾處理場所，用本實用新型天然植物提取液消除其異味就屬這一類反應。本實用新型除味劑能與胺類CH3NH2，(CH3)3N，氨臭(氨NH3)、腐蛋臭(硫化氫H2S)、腐甘藍臭、有機硫化物CH3(2S)、糞類C8H5NHCH3等有機物反應。在本實用新型除味劑中的物質含有羥基。因為氧的電負性大于碳，在鍵中氧是顯示負電荷，而碳是正電荷。帶正電荷的碳是親電性的容易受到親核進攻。這就是含有羰基的化合物能與親核的化合物反應的原因。如胺類CH3NH2，(CH3)3N，氨臭(氨NH3)、腐蛋臭(硫化氫H2S)、腐甘藍臭、有機硫化物CH3(2S)、糞類C8H5NHCH3。這些化合物正是垃圾臭氣的主要組成。羥基也是極性很大的基團，所以醇可以與醛類反應，生成不嚴格的、稱為半縮醛分子。醇也能與有機酸反應，一些有機酸也是臭氣的組成之一。3.2本實用新型除味天然植物提取液凈化原理本實用新型的植物提取液為從萜類物質中提取?？赏ㄟ^專用提煉設備中萃取得到。垃圾臭氣成分大都是胺類CH3NH2，(CH3)3N，氨臭(氨NH3)、腐蛋臭(硫化氫H2S)、腐甘藍臭、有機硫化物CH3(2S)、糞類C8H5NHCH3，帶有活性基團的這些物質被液相吸收后，特別易被生物氧化，當活性基團被氧化后，惡臭氣味就消失了。臭氣經本實用新型除味天然植物提取液分解后，產物不一樣。如含氮的臭氣，經除味劑的氨化作用后，分解為NH3，NH3又通過亞硝化細菌、硝化細菌的作用，進一步氧化為穩(wěn)定的無味的化合物；而含硫的臭氣經除味劑分解后產生H2S，H2S可以被被進一步氧化分解。在本實用新型天然植物提取液中所含的有效分子是來自于植物的提取液，它們大多含有多個共軛雙鍵體系，具有較強的提供電子對的能力，這樣又增加了異味分子的反應活性。吸附在本實用新型天然植物提取溶液的表面的臭氣分子與空氣中的氧氣接觸，此時的臭氣分子因上述兩種原因使得它的反應活性增大，改變了與氧氣反應的機理，從而可以在常溫下與氧氣發(fā)生反應。綜合以上闡述，垃圾中的臭氣分子被分散在空間的天然植物提取液液滴吸附,在常溫壓下發(fā)生催化氧化反應生成無味無毒的分子，如氮氣、水、硫酸根離子等。本實用新型天然植物提取液與臭氣分子的反應可以從幾方面來講。(1)酸堿反應如本實用新型除味植物提取液中含有生物堿，它可以與胺類CH3NH2，(CH3)3N,氨臭(氨NH3)、腐蛋臭(硫化氫H2S)、腐甘藍臭、有機硫化物CH3(2S)、糞類C8H5NHCH3等多種臭氣氣體分子反應。與一般酸堿反應不同的是，一般的堿是有毒的，不可食用的，不能生物降解。而本實用新型天然植物提取液是能生物降解的。(2)催化氧化反應如胺類，氨臭(氨NH3)、腐蛋臭(硫化氫H2S)、腐甘藍臭、有機硫化物CH3(2S)、糞類C8H5NHCH3，在一般情況下，不能與空氣中的氧進行氧化反應。但在本實用新型除味天然植物提取液中有成分的催化作用下，可與空氣中的氧發(fā)生反應。以油脂加入天然植物提取液后在堿性條件下的反應為例，天然植物提取液的除臭原理為R-0HR，-OH+3NaOH生成(無條件)R—Na+R，Na+R''Na+3水R，，-OH話"^R+H2SH20-RH++HS_HS-+02+H20-S042-+OH-OH-+RH+H20-R+H20式中R為植物液組分，H2S為硫化氫成分，OH-為氫氧根離子(堿性介質)氨氣的反應方程為R-NH2+NH3-R-NH2++N2+H20R-COOH+NH3-RC00H4式中R-NH2為植物液組分(一個胺基的載體)，NH3為氣態(tài)氨，OH-為氫氧根離子(堿性介質)(3)從熱力學的角度來分析經過本實用新型霧化噴頭霧化的本實用新型除味液滴，其中直徑在lum以下，在這種情況下，液滴的表面能以達到一些有機化合物鍵能的五分之一和三分之一。在這種情況下，足以破壞臭氣分子中的鍵，使它們不穩(wěn)定，易分解。(4)吸附與溶解植物液中的一些糖類物質可吸附并溶解臭氣中的異味分子。(5)脂化反應植物液中的單寧類物質可以同異味分子發(fā)生脂化或脂交換反應，從而去除異味或生成具有芳香的物質。由于臭氣的組分千變萬化，非常復雜，所以我們植物液的除臭機理也是臭氣中的主要組成成分，進行有針對性地處理。因其先迸的技術和科學的方法，真正意義上做到了綠色、環(huán)保，既不會影響人體健康，對環(huán)境也不會造成二次污染。(6)氧化還原反應醛類物質具有氧化性，在本實用新型天然植物提取液中有的有效分子具有還原性。它們可以直接進行反應。與醛類和氨類的的反應HR-NH2+HCH0R-NH2+H-C=0C02+H20R-NH2+NH3R-NH2+N2+H203.3本實用新型天然植物提取液的組成在本實用新型技術中，所使用的天然植物提取液是一系列植物提取液復配而成的，這些植物提取液含有氣味的有機物，它們是從樹、草和花等植物中提取的。這些有味的有機物化合物含有大量的復雜的化合物，它們都是絕大多數(shù)植物油的主要成分，3.4本實用新型生物法一天然植物提取液分解臭氣分子的機理用本實用新型天然植物提取液進行除臭是一種廣泛使用的安全有效的方法，在本實用新型技術中，天然植物分解垃圾臭氣分子的機理可以表述如下表3本實用新型垃圾除味液與部分臭氣分子的反應<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表4幾種除臭方法對比方法優(yōu)、缺點活性炭吸附法對乙醇類、脂肪類硫醇有效適用大風量低濃度臭氣有效負荷變動影響小再生費用大、花時間對高濃度處理不利，臭氣通過阻力大離子交換樹脂法適用范圍廣要頻繁再生<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>步驟四4、光催化技術。本實用新型光催化空氣凈化系統(tǒng)，在寬波普光子波發(fā)生器與專有特殊金屬催化媒介的作用及控制下，產生氫氧離子、超級氧離子、過氧化氫及純態(tài)負氧離子，能迅速有效殺滅空氣中超過99%以上的細菌、病毒和霉菌，并化解空氣中的VOC化學氣體、可吸入顆粒物及異味，凈化完成后凈化氣體迅速被還原為氧氣和氫氣，無任何化學殘留物質，不產生二次污染物，對人體和環(huán)境無害。五、實例該污水處理廠處理能力約為164*104m3/d。研究表明，預處理構筑物中的硫化物有兩大主要來源N0Rs和NC0s收集系統(tǒng)(每個系統(tǒng)流入的H2S占處理廠總負荷的45%)。氣候溫和時系統(tǒng)內的液相硫化物濃度約為3-5mg/L，進入預處理構筑物洗滌器的硫化物濃度約為150-200mg/L.化學藥劑投加點及其停留時間見圖3.研究結果表明進入初沉池洗滌器的H2S濃度降低50%-90%，這主要取決于投藥比例。投加植物液后環(huán)境惡臭大量減少；二級處理設施中的傳氧速率也明顯增加。從圖4中可以看到，高濃度的硫化氫通過本實用新型CHO-91納米光催化等離子生物異味控制系統(tǒng)時，凈化時間越長，濃度就越低?？梢猿掷m(xù)將垃圾臭氣逐步凈化干凈。權利要求1.一種納米光催化等離子生物法除臭系統(tǒng)，其特征是包括一級凈化室和二級凈化室，所述一級凈化室的出口與二級凈化室的進口連接，所述一級凈化室內由進口至出口方向依次設置有粗效過濾設備、靜電集塵設備、光觸媒、等離子凈化系統(tǒng)和負離子發(fā)生器，所述二級凈化室內設置有噴淋霧化器，所述噴淋霧化器將貯存系統(tǒng)內的植物提取液霧化成直徑1μm以下的液滴，所述二級凈化室的出口連接排風系統(tǒng)。專利摘要本實用新型為一種納米光催化等離子生物法除臭系統(tǒng)，包括一級凈化室和二級凈化室，所述一級凈化室的出口與二級凈化室的進口連接，所述一級凈化室內由進口至出口方向依次設置有粗效過濾設備、靜電集塵設備、光觸媒、等離子凈化系統(tǒng)和負離子發(fā)生器，所述二級凈化室內設置有噴淋霧化器，所述噴淋霧化器將貯存系統(tǒng)內的植物提取液霧化成直徑1μm以下的液滴，所述二級凈化室的出口連接排風系統(tǒng)。本實用新型具有除臭效果好的特點。文檔編號A61L9/14GK201410131SQ20092000983公開日2010年2月24日申請日期2009年2月23日優(yōu)先權日2009年2月23日發(fā)明者鄭承煜申請人:鄭承煜