浸水式废气分离处理系统论文和设计-吴正新

全文摘要

本实用新型提供了一种浸水式废气分离处理系统，包括水槽、引风机、连接管、风管、设在风管上并向外延伸的带喷嘴的支管、以及设置在水槽外的微纳米臭氧设备。本实用新型所述浸水式废气分离处理系统及方法，通过将废气扩散到水中以浸水形式和喷嘴放送方式，在水里扩散成大小不等的废气气泡，再以含臭氧的微纳米气泡形成气泡层将废气气泡滞留在水里，使臭氧和废气中的有机溶剂能够相互吸附和反应分解后排放。实现了对废气的有效分离处理。成本低，适用于大型、小型作业。

主设计要求

1.一种浸水式废气分离处理系统，其特征在于，包括水槽、引风机、连接管、与连接管连接的设在水槽水面下的风管、设在风管上并向外延伸的带喷嘴的支管、以及设置在水槽外的微纳米臭氧设备，引风机通过连接管将废气引入风管，风管再通过其支管上连接的喷嘴将废气扩散到水中，水槽底端部设有一引水管，将水槽中的水引入到微纳米臭氧设备中并向引入的水中注入微纳米臭氧气泡，将含有微纳米臭氧气泡的水再通过水管引回到水槽中，并通过水管上的喷嘴扩散到水中。

设计方案

2.根据权利要求1所述的浸水式废气分离处理系统，其特征在于，所述水槽带有烟囱，引风机设在水槽烟囱的另外一侧，风管向烟囱侧延伸，支管与风管成钝角。

3.根据权利要求2所述的浸水式废气分离处理系统，其特征在于，所述引水管设置在水槽烟囱侧底端部。

4.根据权利要求1所述的浸水式废气分离处理系统，其特征在于，所述喷嘴为螺旋式喷嘴。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的浸水式废气分离处理系统，其特征在于，在所述微纳米臭氧设备上还设有一引管，该引管在水槽水面面向水槽扩散的废气行进方向喷射微纳米臭氧设备中的含有微纳米臭氧气泡的水。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，尤其涉及一种浸水式废气分离处理系统。

背景技术

在许多工业生产环节中常会产生各种不同的有机溶剂废气。这些有机废气需要进行吸附、过滤、净化等处理后才可以正常排放。

然而，有机废气的种类众多，例如甲醛有机废气、苯甲苯二甲苯等苯系有机废气，丙酮丁酮有机废气，乙酸乙酯有机废气，油雾有机废气，糠醛、树脂、漆雾有机废气等。上述这些废气的处理工艺，很大程度采用淋洗塔概念，即在淋洗水内加酸或加碱来减少有机溶剂的废气排放。

但是，随着废气排放标准愈来愈高，废气中的化学成分、溶剂、粉尘、甚至重金属离子再使用传统的淋洗塔喷淋方式，特别是小型的淋洗塔，已经不能够满足需要，此外，传统的淋洗塔喷淋方式还需要较庞大的体积空间，且它的净化效率到一定程度已接近极限，因此传统的淋洗塔处理方式已经不再适应目前的废气处理需要。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种浸水式废气分离处理系统，实现对废气的有效分离处理。成本低，适用于大型、小型作业。

于是，本实用新型提供了一种浸水式废气分离处理系统，包括：水槽、引风机、连接管、与连接管连接的设在水槽水面下的风管、设在风管上并向外延伸的带喷嘴的支管、以及设置在水槽外的微纳米臭氧设备，引风机通过连接管将废气引入风管，风管再通过其支管上连接的喷嘴将废气扩散到水中，水槽底端部设有一引水管，将水槽中的水引入到微纳米臭氧设备中并向引入的水中注入微纳米臭氧气泡，将含有微纳米臭氧气泡的水再通过水管引回到水槽中，并通过水管上的喷嘴扩散到水中。

其中，所述喷嘴为螺旋式喷嘴。

所述水槽带有烟囱，引风机设在水槽烟囱的另外一侧，风管向烟囱侧延伸，支管与风管成钝角。

所述引水管设置在水槽烟囱侧底端部。

在所述微纳米臭氧设备上还设有一引管，该引管在水槽水面面向水槽扩散的废气行进方向喷射微纳米臭氧设备中的含有微纳米臭氧气泡的水。

本实用新型还提供了一种浸水式废气分离处理方法，包括：

将废气依次通过引风机、与引风机连接的设在水槽水面下的风管、设在风管上并向外延伸的带喷嘴的支管将废气扩散到水中；

将水槽中的水通过水槽底端部设有的引水管引入到微纳米臭氧设备中，并向引入的水中注入微纳米臭氧气泡；

将微纳米臭氧设备中含有的微纳米臭氧气泡的水再经过水管引回到水槽中，并通过水管上的喷嘴扩散到水中。

其中，所述喷嘴为螺旋式喷嘴。

所述水槽带有烟囱，引风机设在水槽烟囱的另外一侧，风管向烟囱侧延伸，支管与风管成钝角。

所述引水管设置在水槽烟囱侧底端部。

上述方法还包括：将所述微纳米臭氧设备内含有的微纳米臭氧气泡的水通过设在微纳米臭氧设备上的一引管引出后，面向水槽水面扩散的废气行进方向喷射。

本实用新型所述浸水式废气分离处理系统及方法，通过将废气扩散到水中以浸水形式和喷嘴放送方式，在水里扩散成大小不等的废气气泡，再以含臭氧的微纳米气泡形成气泡层将废气气泡滞留在水里，使臭氧和废气中的有机溶剂能够相互吸附和反应分解后排放。实现了对废气的有效分离处理。成本低，适用于大型、小型作业。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述浸水式废气分离处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，本实施例提供了一种浸水式废气分离处理系统10。位于箭头12的废气，由引风机14经连接管15，引入水槽16。水槽16预先注水到预定的水位线18。水槽16内的风管20在水位线18以下延伸出多个支管，例如图1中的支管22是其中的一个支管。每个支管上有一个或多个喷嘴，例如喷嘴24位于支管22的一端。

在水面下安置喷嘴的数量主要是取决于引风机14的风量大小，要克服水压，引风机14通常采用中压或高压风机。所以，由引风机14导入水槽16内的废气，经风管20分布到多个支管，再由各支管的喷嘴，把废气扩散到水里，而未溶于水部分的废气，经由喷嘴24的扩散，以大小不等的废气气泡形式，分散到水面以下。

水槽16的尾端连接一引水管26，将水引到微纳米臭氧设备28后，注入微纳米臭氧气泡。微纳米气泡是指气泡直径在一百微米以下的微小气泡。气泡内含臭氧、氧气和其他气体。经设备28添加微纳米臭氧气泡的水后，由进水管30回流到水槽16的另一端，再经由喷嘴32把含微纳米臭氧气泡水扩散到水里。

由微纳米臭氧设备28产生的微纳米臭氧气泡，经由喷嘴32在水里扩散，若微纳米气泡的尺寸是接近一百纳米级的，一大比例的气泡将逐渐缩小体积，最终溶解在水里。若微纳米气泡的尺寸是接近或超过微米级的，它将在浮力的作用下，缓慢上浮，而后在接近水面之处，由许多微小气泡形成一层气泡层34。因臭氧气泡膜的表面有极性，各个气泡之间或气泡和水表面之间的相互吸附，形成一层稳定的气泡层34。

水表面由于气泡层34的形成，使水中的污染物，特别针对不是亲水性的污染物，较不容易脱离水体。当有机污染物接触到气泡层34时，更增加和臭氧接触的机会，经由和臭氧反应来分解有机污染物。

举例而言，城市生活垃圾里，除了厨余外，或多或少也会有一些工业生产环节中常见的废弃物。在垃圾无害化加热烘干过程中，除了产生一般的厨余碳氢化合物和水汽外，还会可能产生各种不同程度的工业有机废气成分。然而有机废气的种类众多，例如:建筑废料的醛类残余物-甲醛有机废气、苯类残馀物-苯甲苯二甲苯等有机废气，酮类残馀物-丙酮丁酮有机废气，酸酯类残余物-乙酸乙酯有机废气，其他还可能油雾有机废气，糠醛、树脂、漆雾有机废气等。上述这些有机废气，虽然量不多但传统的淋洗塔处理有难度，因许多有机溶剂的废气是疏水性。

废气在水槽内通过风机14输送的浸水形式和喷嘴24扩散放送，在水里扩散成大小不等的废气气泡。同时水槽16内的水循环的经过微纳米臭氧设备28使整个水槽内的各外充满微纳米气泡。

以臭氧为主的微纳米气泡在水槽里的水面形成气泡层34，把废气的各种成份滞留在在水里。若废气内的有机成分是亲水性的，很明显地它会溶于水中，并有机会和水中的臭氧或羟基而逐步分解。若废气内的有机成分是疏水性的，在此成分离开水之前和气泡层34相遇，因微纳米臭氧气泡有极性，经由静电相吸的特性，疏水性的有机成分被吸附在气泡层上，然后才有机会多次地和臭氧或羟基反应而逐步分解。

在图1中，废气经由风管20进入水槽16，经喷嘴扩散到水里。废气接触水时，部分溶水性或亲水性的物质溶解在水里，其余的废气在水里形成大小不一的气泡，一大部分形成厘米级至毫米级的气泡。然而一毫米气泡和一百微米气泡的尺寸相差约10倍，一厘米气泡和一百微米气泡的尺寸相差约100倍。而废气气泡的大小，在很大程度，取决于喷嘴24的设计。良好的喷嘴24设计可以把废气气泡和微米级气泡的尺寸差异维持在数十至数百倍之间，优选的范围是10至500倍之间。

喷嘴24的设计可以是一般采用针孔式的喷嘴，但针孔容易被堵塞，优选的喷嘴是螺旋式喷嘴。螺旋式喷嘴在水出口处有螺旋状的结构，所以水自喷嘴出口处离开时，会激射打击在螺旋式结构而四散，这使任何气泡在离开出口处后，激射打击在螺旋式结构，四散后形成小气泡，一部分形成厘米级气泡，一部分形成毫米级气泡。

当废气气泡36在浮力的推动因而上浮，而和气泡层34接触。因臭氧气泡表面的极性作用于废气气泡36表面，容易使废气气泡36提早破裂，这样可以减少废气气泡36的上浮动力，而减少废气中的有机物质或重金属的脱离。

废气气泡36内的有机污染物中，若含有亲水性的成份都能很快速地和臭氧或羟基反应。并且这些有机污染物在上浮的路径中，和臭氧或羟基接触就可以加速污染物的氧化分解。有机污染物中若含有苯类，由于苯的疏水性，苯容易脱离水面，气泡层34可以阻挡苯类的水面脱离。有些苯类沉浸在水里，有些苯类可能附著在气泡层34中的微小气泡表面。这样就让苯类有机会和臭氧或羟基之间，多次碰撞，进而把稳定的苯环结构分解开。

在图1中，脱离水槽水面的废气，依箭头40所指示的方向前进，喷嘴42在废气前进的路径上反方向喷洒水珠44。喷嘴42用来自微纳米臭氧设备28的微纳米臭氧气泡水。水珠44因含有臭氧气泡的极性，所以较有利于吸附原脱离水面废气中的污染物。水珠44落回到水面气泡层34时，气泡层34内臭氧气泡能够帮忙分解水珠44吸附的污染物。

所以废气在前段的浸水方式处理后，脱离水面时即再以淋洗的方式吸附气相中的污染物，并在淋洗水珠落回水面时，再以水面排列的臭氧气泡来帮助分解污染物。

废气经过喷嘴42的淋洗作业后，经过通道进入折板区48，即是使废气以曲折的方式前进，经指示箭头50，52，54。在前进的进程，把废气中附著水珠排除在间隔板上。最后废气经由烟囱56而排放到周围的大气里。

废气在折板区48内，以风压损失的代价，经过曲折的通道，来减少其中的水汽含量，多余的水珠和折板区48内的间隔板接触而滞留，剩余的废气持续向烟囱56的方向前行。

综上所言，含有机溶剂的废气，经由中压或高压的引风机14的推送，浸入水槽16的水面后，经由优选的螺旋式喷嘴24以激射打击的方式形成废气气泡36，一部分形成厘米级气泡，一部分形成毫米级气泡，扩散分布于水里。同时水槽16内一部分的水经微纳米臭氧设备28后，注入微纳米臭氧气泡，回流到水槽16内。这使水槽16内充满了微纳米臭氧气泡，特别是在水表面附近形成了一气泡层34。气泡层34能阻止有机污染物的脱离水表面，并在一定程度上，气泡层34上的臭氧能帮助有机污染物的氧化分解。

此浸水方式，对污染物中的醛类、酯类、醇类、及重金属等都可以收集在水槽16内。对于苯类，虽然苯类具有疏水性，但水面的气泡层34内含有臭氧气泡可以把苯类停留在臭氧气泡上，这样让臭氧和苯类之间有机会进行碰撞，而把苯环结构打开。

脱离水面的废气，再经过含微纳米臭氧的水珠淋洗，吸附原脱离水面废气中的污染物，回落到水面的气泡层34内再进行氧化分解，然后脱离的废气再经曲折通道的方式，减少剩余废气中的水珠，排放到大气。

使用上述浸水式废气分离处理系统10，本实施例还提供了一种浸水式废气分离处理方法，包括：

将废气依次通过引风机、与引风机连接的设在水槽水面下的风管、设在风管上并向外延伸的带喷嘴的支管将废气扩散到水中；

将水槽中的水通过水槽底端部设有的引水管引入到微纳米臭氧设备中，并向引入的水中注入微纳米臭氧气泡；

将微纳米臭氧设备中含有的微纳米臭氧气泡的水再经过水管引回到水槽中，并通过水管上的喷嘴扩散到水中。

以及，上述方法还包括：将所述微纳米臭氧设备内含有的微纳米臭氧气泡的水通过设在微纳米臭氧设备上的一引管引出后，面向水槽水面扩散的废气行进方向喷射。

综上所述，本实施例所述浸水式废气分离处理系统及方法，通过将废气扩散到水中以浸水形式和喷嘴放送方式，在水里扩散成大小不等的废气气泡，再以含臭氧的微纳米气泡形成气泡层将废气气泡滞留在水里，使臭氧和废气中的有机溶剂能够相互吸附和反应分解后排放。实现了对废气的有效分离处理。成本低，适用于大型、小型作业。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

浸水式废气分离处理系统论文和设计

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