本發(fā)明涉及一種除臭裝置及其除臭方法，具體地，涉及一種去除高濃度惡臭氣體及VOC廢氣的除臭裝置及方法。

背景技術(shù)：

在光電及半導(dǎo)體行業(yè)生產(chǎn)上，采用了大量的化學(xué)藥品如清潔劑，剝離劑等，這些化學(xué)劑在廢水的生化過程中，會(huì)大量產(chǎn)生惡臭。如：甲硫醇，甲硫醚，三甲胺等，這些臭味的濃度有高達(dá)100ppm以上。在這種情況下，一般的光催化，生物濾鏡及洗滌塔，都沒能有效去除相關(guān)的臭味，并對(duì)廠周邊的居民的生活造成影響。針對(duì)這些高濃度惡臭，而現(xiàn)有的處理技術(shù)并沒能有效的去除。

現(xiàn)有處理臭氣方法主要有：O₃，O₃/UV，O₃/VUV，UVA+觸媒，UV+NaOCl，UV+H₂O₂，生化除臭中的一種或兩種以上混合方法?？墒乾F(xiàn)有技術(shù)大部分是針對(duì)無機(jī)臭氣如H₂S及NH₃，有機(jī)臭氣的研究及處理方法較少，對(duì)高濃度有機(jī)臭氣就更少了，且處理技術(shù)集中在光觸媒的氧化(一般采用UVA(365nm)或UVC(254nm)兩種紫外光燈，加上TiO₂為觸媒達(dá)到光催化的效果。

現(xiàn)有技術(shù)的局限、缺點(diǎn)及這些缺點(diǎn)存在的原因：

1.現(xiàn)有技術(shù)的局限：

a、只能處理低濃度10～20ppmv左右的惡臭氣體和濃度≦50ppmvVOC廢氣；

b、不適合處理高濕度的惡臭氣體和VOC廢氣；

c、只適合無機(jī)臭味如H₂S及NH3的去除，對(duì)有機(jī)臭味的去除效果有限。

2.現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)：

a、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定；

b、處理效果差，不穩(wěn)定；

c、對(duì)有機(jī)臭氣處理成效低；

3.造成現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的原因：

a、處理裝置流場(chǎng)設(shè)計(jì)不合理；

b、惡臭和VOC廢氣在光照區(qū)停留時(shí)間過短；

c、生物除臭容易被毒化而失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種能有效和高效率去除高濃度惡臭氣體及VOC廢氣的除臭裝置。為了達(dá)到上述技術(shù)目的，所采用的技術(shù)方案為：

一種去除高濃度惡臭氣體及VOC廢氣的除臭裝置，其包括順次連接的真空紫外光反應(yīng)室與碳錳混裝濾塔；其中所述真空紫外光反應(yīng)室為一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)，其包括一反應(yīng)內(nèi)腔及與該反應(yīng)內(nèi)腔連通的進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口與供氣端連接；所述碳錳混裝濾塔包括一塔體及與該塔體連通的濾塔進(jìn)口和濾塔出口，所述濾塔出口與排放端連通，而所述的出風(fēng)口與濾塔進(jìn)口連接。

進(jìn)一步地，按照氣體流動(dòng)方向，所述反應(yīng)內(nèi)腔由下而上依次設(shè)置有進(jìn)風(fēng)箱，真空紫外光區(qū)和出風(fēng)箱，其中所述進(jìn)風(fēng)箱內(nèi)設(shè)置有分風(fēng)器，所述進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在進(jìn)風(fēng)箱上，所述出風(fēng)口設(shè)置在出風(fēng)箱上。

進(jìn)一步地，所述真空紫外光區(qū)包括VUV燈組，其上下交叉排列或上下組成柵形格排列；所述VUV燈組的VUV燈的波長采用185nm，或185nm與254nm組合。

為了有效測(cè)定所需處理惡臭氣體及VOC廢氣的濃度及相對(duì)濕度，在所述供氣端與所述進(jìn)風(fēng)口間依次設(shè)置有惡臭氣體濃度測(cè)試儀和在線濕度檢測(cè)儀。

進(jìn)一步地，所述碳錳混裝濾塔的塔體由上至下依次設(shè)置有上風(fēng)箱、單槽或多槽串聯(lián)的濾床及下風(fēng)箱；所述濾塔進(jìn)口設(shè)置在上風(fēng)箱上，所述濾塔出口設(shè)置在下風(fēng)箱上；所述濾床充填有焦碳與含錳強(qiáng)氧化劑。

優(yōu)選地，所述含錳強(qiáng)氧化劑為KMnO₄或MnO₂所述濾床充填的焦碳與含錳強(qiáng)氧化劑的重量比為1：0.5～4。

作為另外一種實(shí)施方式，本發(fā)明還提供了一種采用以上除臭裝置去除高濃度惡臭氣體及VOC廢氣的方法，包括如下步驟：

(1).真空紫外光反應(yīng)室除臭：待處理的惡臭氣體及VOC廢氣從供氣端經(jīng)由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入所述真空紫外光反應(yīng)室的反應(yīng)內(nèi)腔內(nèi)，沿氣體流動(dòng)方向，所述待處理的氣體在進(jìn)風(fēng)箱內(nèi)經(jīng)分風(fēng)器作用下均勻進(jìn)入真空紫外光區(qū)，在VUV燈組的照射作用下迅速氧化，氧化反應(yīng)完畢后進(jìn)入出風(fēng)箱并由出風(fēng)口排出；

(2).碳錳混裝濾塔深層除臭：經(jīng)步驟(1)處理過的惡臭氣體及VOC廢氣經(jīng)由濾塔進(jìn)口進(jìn)入碳錳混裝濾塔的塔體內(nèi)，按照從上自下的順序，從上風(fēng)箱進(jìn)入充滿活性焦碳及含錳強(qiáng)氧化劑的濾床，步驟(1)未反應(yīng)完全或逃逸的惡臭氣體及VOC廢氣進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，而后進(jìn)入 下風(fēng)箱；

(3).經(jīng)步驟(2)處理過的氣體從濾塔出口排出，然后通過排放端排走。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述濾床至少為多槽并聯(lián)時(shí)，經(jīng)過第一級(jí)濾床處理的氣體再次進(jìn)入充填有焦碳及含錳強(qiáng)氧化劑的濾床再一次進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。具體地，所述真空紫外反應(yīng)室采用185nm真空紫外光燈組,或185nm與254nm真空紫外光燈組的組合，該燈組與臭氣中的空氣及水分發(fā)生氧化反應(yīng)生成臭氧、羥基自由基和初生態(tài)氧，從而破壞惡臭氣體及VOC廢氣的分子結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述真空紫外光反應(yīng)室內(nèi)的參數(shù)如下：

①待處理的惡臭氣體及VOC廢氣在真空紫外光反應(yīng)室的總停留時(shí)間3～4秒，其中真空紫外光區(qū)內(nèi)停留時(shí)間≧1～2秒；；

②臭氧產(chǎn)生量≧0.2～0.8g/Nm³氣體；

③紫外燈功率：2.5～5/1000Nm³。

更優(yōu)選地，所述惡臭氣體及VOC廢氣通過碳錳混裝濾塔內(nèi)濾床的速度為≦0.5m/s。

本發(fā)明的有益效果

1.采用真空紫外光反應(yīng)室與碳錳混裝濾塔聯(lián)合除去惡臭氣體及VOC廢氣，比采用單一臭氧作為氧化劑的除臭工藝效能高3倍。

2.真空紫外光反應(yīng)室除臭，使得不管是高濃度或低濃度的惡臭氣體，在進(jìn)入真空紫外光反應(yīng)光區(qū)時(shí)，會(huì)被全面照射，快速氧化，避免氣體逸逃或短路的情況發(fā)生，有效去除率可達(dá)99％。

3.填充有活性焦碳及含錳強(qiáng)氧化劑的碳錳混裝濾塔的濾床，惡臭氣體及VOC廢氣通過具有強(qiáng)氧化性的化學(xué)濾料，被氧化分解為低分子物質(zhì)H₂O和CO₂，而化學(xué)濾料由Mn⁴⁺變?yōu)镸n²⁺時(shí)，化學(xué)濾料失效，但真空紫外光反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生的O₃氣體氧化失效的化學(xué)濾料，可使Mn²⁺變?yōu)镸n⁴⁺，這種可再生的化學(xué)濾料在提高裝置穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上降低媒介的更換頻率，更換周期長達(dá)2～6個(gè)月。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的去除高濃度惡臭氣體及VOC廢氣的除臭裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的真空紫外光反應(yīng)室結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2的A部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加明確，下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

除臭裝置

如圖1所示，本發(fā)明的去除高濃度惡臭氣體及VOC廢氣的除臭裝置，順次連接有真空紫外光反應(yīng)室3(以下簡稱VUV反應(yīng)室)與碳錳混裝濾塔4；所述VUV反應(yīng)室3的數(shù)量為一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)VUV反應(yīng)室3為若干個(gè)時(shí)，它們之間采用并聯(lián)方式連接。所述VUV反應(yīng)室3包括一反應(yīng)內(nèi)腔30及與該反應(yīng)內(nèi)腔30連通的進(jìn)風(fēng)口34和出風(fēng)口35，所述進(jìn)風(fēng)口34與供氣端1連接；所述碳錳混裝濾塔4包括一塔體40及與該塔體40連通的濾塔進(jìn)口44和濾塔出口45，所述濾塔出口45與排放端8連通。而VUV反應(yīng)室3與碳錳混裝濾塔4之間的連通則通過所述出風(fēng)口35與濾塔進(jìn)口44之間連接。

如圖1所示，在供氣端1與進(jìn)風(fēng)口34間依次設(shè)置有惡臭氣體濃度測(cè)試儀和在線濕度檢測(cè)儀2，這樣可以測(cè)得在進(jìn)入VUV反應(yīng)室3前待處理的氣體的濃度和相對(duì)濕度，VUV反應(yīng)室3中VUV燈組的設(shè)置則需要這組數(shù)據(jù)。而所述碳錳混裝濾塔4的濾床出口45通過制風(fēng)閥6與風(fēng)機(jī)7連接，所述風(fēng)機(jī)7則與排放端8連通。在所述碳錳混合濾塔4的濾床進(jìn)口44與濾床出口45間設(shè)置有旁通5，檢測(cè)道經(jīng)VUV反應(yīng)室3處理過的惡臭氣體及VOC廢氣在進(jìn)入上風(fēng)箱41若已達(dá)標(biāo)，則可通過旁通5，經(jīng)風(fēng)機(jī)7后從排放端8直接排出。

真空紫外光反應(yīng)室

如圖2～3所示，按照氣體流動(dòng)方向，所述反應(yīng)內(nèi)腔30由下而上依次設(shè)置有進(jìn)風(fēng)箱31，真空紫外光區(qū)32和出風(fēng)箱33；其中，所述進(jìn)風(fēng)箱31內(nèi)設(shè)置有分風(fēng)器36，所述分風(fēng)器36的作用是讓待處理的惡臭氣體及VOC廢氣能均勻地進(jìn)入真空紫外光區(qū)32；所述濾塔進(jìn)口44設(shè)置在上風(fēng)箱41上，所述濾塔出口45設(shè)置在下風(fēng)箱43上。

所述真空紫外光區(qū)包括VUV燈組，其上下交叉排列或上下組成柵形格排列。若干個(gè)VUV反應(yīng)室3通過并聯(lián)方式組合而成，同時(shí)處理惡臭氣體及VOC廢氣，這樣會(huì)極大提高處理氣體的效率。所述VUV反應(yīng)室3的風(fēng)管排布原則是以左進(jìn)右出，低進(jìn)上出的非對(duì)稱排列。對(duì)于所述真空紫外光區(qū)32的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也有所要求，其包括VUV燈組，呈上下交叉排列或上下組成柵形格排列。所述VUV反應(yīng)室3采用185nm的VUV燈組,或185nm與254nmVUV燈組的組合，該燈組與臭氣中的空氣及水分發(fā)生氧化反應(yīng)生成臭氧、羥基自由基和初生態(tài)氧，從而破壞惡臭氣體及VOC廢氣的分子結(jié)構(gòu)。所述VUV反應(yīng)室3中真空紫外光區(qū)32的大小根據(jù)惡臭氣體濃度測(cè)試儀和在線濕度檢測(cè)儀2所測(cè)得惡臭氣體濃度及相對(duì)濕度作相互調(diào)整，調(diào)整時(shí)須考慮VUV燈管的固有長度、維修要求、停留時(shí)間或速度等因素。

碳錳混裝濾塔

所述碳錳混裝濾塔4包括一塔體40，及與該塔體40連通的濾塔進(jìn)口44和濾塔出口45，而所述濾塔出口45與排放端8連通。具體地，所述塔體40由上至下依次設(shè)置有上風(fēng)箱41、濾床42和下風(fēng)箱43，所述濾塔進(jìn)口44設(shè)置在上風(fēng)箱41上，所述濾塔出口45設(shè)置在下風(fēng)箱43上。所述濾床42上面充填了活性焦碳及含錳強(qiáng)氧化劑(KMnO₄，MnO₂等)，其會(huì)產(chǎn)生吸附及化學(xué)氧化還原的效果。濾床的材料表面所吸附的有機(jī)臭味及VOC廢氣(真空紫外光反應(yīng)室3處理沒完成，或接觸時(shí)間不夠的，或逃逸的)，在所述碳錳混裝濾塔4內(nèi)發(fā)生下列反應(yīng)：

2O₂+O₃+2(CH₃-)→2CO₂+3H₂O

通過實(shí)驗(yàn)及小試發(fā)現(xiàn)：該碳錳混裝濾塔4的濾料壽命比一般沒有OH·及O₃存在的濾料延長15-30％。這就是說，在低溫條件下，例如20-60℃的條件下，O₃、OH·在活性碳催化及錳金屬的氧化還原反應(yīng)不是100％有效，但能有15～30％左右的反應(yīng)效果。測(cè)試結(jié)果顯示，由于本裝置前段采用VUV反應(yīng)室，后段的濾塔材料的設(shè)計(jì)壽命在2～6個(gè)月之間，而不用更換濾料。

所述塔體內(nèi)的濾床42可為多槽串聯(lián)方式，但經(jīng)VUV反應(yīng)室處理過的惡臭氣體及VOC廢氣通過濾床的速度≦0.5米/秒，符合上述VUV反應(yīng)室的風(fēng)速要求(≦0.5米/秒)。這樣碳錳混合濾塔將VUV反應(yīng)室3尚未處理好的惡臭氣體及VOC廢氣作進(jìn)一步處理，提高了除臭裝置的處理臭氣種類的多樣性及去除效率，去除效率可在99％以上。

除臭處理工藝

高濃度惡臭氣體及VOC廢氣的除臭需要經(jīng)過一段真空紫外反應(yīng)室3的光催化氧化反應(yīng)后進(jìn)入二段碳錳混合濾塔4的進(jìn)一步處理。

一段處理——VUV反應(yīng)室3的具體處理步驟為：惡臭氣體及VOC廢氣從供氣端1輸出，依次經(jīng)過惡臭氣體濃度測(cè)試儀和在線濕度檢測(cè)儀2，在獲得氣體濃度和相對(duì)濕度后再由進(jìn)風(fēng)口34進(jìn)入VUV反應(yīng)室3內(nèi)。所述惡臭氣體及VOC廢氣從反應(yīng)內(nèi)腔30的進(jìn)風(fēng)口34進(jìn)入進(jìn)風(fēng)箱31，在分風(fēng)器36的作用下使得氣體均勻進(jìn)入真空紫外光區(qū)32進(jìn)行光催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)完畢后進(jìn)入出風(fēng)箱33并由出風(fēng)口35排出。若此時(shí)VUV反應(yīng)室3為若干個(gè)，這樣就能同時(shí)處理大流量的惡臭氣體及VOC廢氣，極大提高了處理惡臭氣體及VOC氣體的效率。

一般光催化的做法是：采用UVC或UVA加TiO₂工序，使空氣中的氧氣及水分衍生為 OH·(羥基自由基)，但這些方法產(chǎn)生的OH·濃度不夠。本發(fā)明采用VUV燈組，與空氣的氧及水分接觸會(huì)產(chǎn)生下列的反應(yīng)：

2O₂+2H₂O→[O]+O₃+2OH·+2H⁺

除了OH·之外，真空紫外光會(huì)引發(fā)臭氧(O₃)及初生能氧[O]的產(chǎn)生，它們具有非常強(qiáng)的氧化性，加上OH·共三種氧化物質(zhì)，對(duì)有機(jī)硫臭氣的氧化非常有效，每1Kw的VUV所產(chǎn)生的O₃及OH·遠(yuǎn)比UVC+TiO₂的效率高，因此可以有效處理高濃度惡臭氣體。

VUV反應(yīng)室所述的特性：VUV燈會(huì)產(chǎn)生足夠濃度的光子(hv)、初生態(tài)氧﹝O﹞、臭氧(O₃)及羥基自由基(OH·)。在VUV反應(yīng)室內(nèi)，對(duì)各類有機(jī)臭氣，如DMS，TEA，苯，甲苯有強(qiáng)氧化的功能。在相同濃度及相同成分的臭氣下，VUV紫外光比其他的UVC，UVA的光觸媒的處理更有效及更節(jié)能。其原因是：首先與普通的多段平面設(shè)計(jì)的光區(qū)不同，所述真空紫外光區(qū)，采用分段立體式的設(shè)計(jì)，從而可使燈光對(duì)通過的臭氣形成立體和密集的照射，滿足臭氣通過時(shí)(停留時(shí)1-2sec)能與VUV產(chǎn)生的光子，臭氧與OH·能充分接觸，其次通過在進(jìn)風(fēng)口34設(shè)置比例調(diào)節(jié)閥門或采用變頻風(fēng)機(jī)使反應(yīng)連續(xù)不斷的被加強(qiáng)，并非時(shí)高時(shí)低的光解/化學(xué)氧化反應(yīng)。

二段處理——碳錳混合濾塔4的具體處理順序?yàn)椋簮撼魵怏w及VOC廢氣從碳錳混合濾塔4的濾床進(jìn)口44進(jìn)入塔體40內(nèi)，由上風(fēng)箱41通過充填了活性焦碳及含錳強(qiáng)氧化劑的濾床42，再進(jìn)入下風(fēng)箱43。若碳錳混合濾塔4的濾床42為多槽串聯(lián)的連接方式，則可以連續(xù)多次由上至下通過多級(jí)濾床42。經(jīng)過二段處理后惡臭氣體及VOC廢氣再經(jīng)排放端8達(dá)標(biāo)排出，在排出前需要通過控制風(fēng)閥6來控制流速，此時(shí)風(fēng)機(jī)7開始工作。當(dāng)然，如果碳錳混合濾塔4設(shè)置有旁通5，在檢測(cè)臭氣進(jìn)入上風(fēng)箱41或?yàn)V床42前已達(dá)標(biāo)，可通過旁通5及風(fēng)機(jī)7等直接排出。

所述碳錳混合濾塔其功能有以下兩方面：

一方面，提供活性焦碳的多孔吸附作用，給VUV反應(yīng)室中的過剩O₃或OH·提供一個(gè)場(chǎng)地，將其與吸附在活性焦碳上的臭氣作反應(yīng)，以便活性焦碳有更好的吸附能力。

另一方面，錳化合物會(huì)與臭氣及臭氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。2O₂+O₃+2(CH3-)→2CO₂+3H₂O；

使得化學(xué)濾料在此反應(yīng)下，有較長的壽命，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示可延長15-30％的吸附壽命。

所述除臭裝置包括以下參數(shù)：

①VUV反應(yīng)室總停留時(shí)間3-4秒，V U V光區(qū)內(nèi)的參數(shù)：停留時(shí)間≧1-2秒；(含VUV光區(qū))

②臭氧產(chǎn)生量≧0.2～0.8g/Nm3氣體；

③紫外燈功率：2.5～5/1000Nm3；

④氣體表面速度：≦0.5m/s；

⑤高濃度：50～100ppmv；

⑥高溫：15～70℃；

⑦高濕度：50～90％；

⑧去除率：80～99％；

⑨達(dá)標(biāo)排放：GB 14554-93。

本發(fā)明的方法及裝置，可有效處理所產(chǎn)生的有機(jī)惡臭，并在小試過程中有效證明。(500NM3/小時(shí))的測(cè)試廠，排放符合GB14554-93的標(biāo)準(zhǔn)。

效果例

深圳某公司工業(yè)廢水廠除臭工程：(1).真空紫外光反應(yīng)室除臭：待處理的惡臭氣體及VOC廢氣從供氣端1進(jìn)入，以甲硫醚為例，測(cè)得惡臭氣體及VOC廢氣的濃度為200mg/m³，在線濕度檢測(cè)儀2測(cè)得的濕度為≧70％。所述真空紫外光反應(yīng)室總停留時(shí)間為≥3秒，其中真空紫外光區(qū)內(nèi)停留時(shí)間≧1秒；此時(shí)真空紫外光區(qū)臭氧產(chǎn)生量為≧0.2g/Nm3；此時(shí)紫外燈組中紫外燈功率為≧2.5/1000Nm3。

(2).碳錳混裝濾塔深層除臭：經(jīng)步驟(1)處理過的惡臭氣體及VOC廢氣進(jìn)入碳錳混裝濾塔的塔體內(nèi)，此時(shí)惡臭氣體及VOC廢氣通過濾床的速度為≦0.5m/s)。該碳錳混裝濾塔中濾床為二槽串聯(lián)，濾床的活性焦碳及含錳強(qiáng)氧化劑重量比例為1:1；經(jīng)步驟(2)處理過的氣體從濾塔出口45排出，然后通過排放端排走。在該濾床出口45測(cè)得惡臭氣體及VOC廢氣的濃度為20mg/m³，去除率高達(dá)90％，該效果例的處理效果詳情請(qǐng)參考表1。

效果對(duì)比例

以深圳某公司工業(yè)廢水廠的惡臭氣體為樣本，通過自主設(shè)計(jì)DEMO設(shè)備進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)測(cè)試O₃，O₃/UV,O_3/VUV，VUV+觸媒(TiO₂)，VUV+化學(xué)濾網(wǎng)工藝的處理效果請(qǐng)見表1，以甲硫醚為指標(biāo)。

表1各種除臭方法的處理效果對(duì)比表

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也涉及本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。