一种废气处理系统及废气处理方法与流程

本发明涉及环保
技术领域：
，尤其涉及一种废气处理系统和废气处理方法。
背景技术：
：废气处理主要是针对工业场所产生的工业废气诸如粉尘颗粒物、烟气烟尘、异味气体和有毒有害气体进行治理的工作。目前，在挥发性有机物(VOCs)环境治理领域中，废气处理的方法包括催化燃烧法和光催化氧化法。催化燃烧法是废气在催化剂的作用下，在一定的温度条件下进行的燃烧反应。在该方法中，废气需要外界提供能源来进行燃烧反应，浪费了能源，同时燃烧反应需要的温度为300℃，反应温度较高，存在安全隐患；光催化氧化法是用半导体为催化剂，通过光激发引起氧化-还原反应来氧化分解废气。在该方法中，光激发引起的反应对于浓度较高的废气处理能力有限，不能满足处理废气浓度范围较广的工况。技术实现要素：有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种废气处理系统和废气处理方法，以解决现有技术中存在的浪费能源、安全隐患以及对废气处理能力有限的技术问题。根据本发明的一方面，提供了一种废气处理系统，该系统包括：催化装置，所述催化装置用于将从入口进入的废气在第一催化剂下进行催化，得到被活化的废气；氧化装置，所述氧化装置的入口与所述催化装置的出口连接，用于将所述被活化的废气在氧化剂下进行氧化，得到被氧化的废气；光催化氧化装置，所述光催化氧化装置的入口与所述氧化装置的出口连接，用于将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气在第二催化剂下进行催化氧化，得到符排放标准的气体混合物。进一步地，所述光催化氧化装置为紫外光催化氧化装置。进一步地，所述第一催化剂为固体催化剂；所述氧化剂为液体氧化剂。进一步地，该系统还包括：雾化装置，所述雾化装置包括雾化喷嘴和雾化泵；所述雾化喷嘴设置在所述氧化装置的内部，与设置在所述氧化装置的外部的雾化泵的一端连接；所述雾化泵的另一端与所述氧化装置的内部连接；所述雾化装置用于将所述氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂。进一步地，该系统还包括：预处理过滤装置，所述预处理过滤装置与所述催化装置的入口连接，用于将废气进行过滤处理。进一步地，该系统还包括：三级过滤装置，所述三级过滤装置设置在所述氧化装置与所述光催化氧化装置之间，用于将所述经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行过滤处理，得到三级过滤之后的废气。根据本发明的另一方面，提供了一种废气处理方法，该方法包括：催化步骤，将废气进行催化，得到被活化的废气；氧化步骤，将所述被活化的废气进行氧化，得到被氧化的废气；光催化氧化步骤，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行催化氧化，得到符合排放标准的气体混合物。进一步地，在所述催化步骤与所述氧化步骤之间还包括：雾化步骤，将氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂。进一步地，在所述催化步骤之前还包括：预处理过滤步骤，将废气进行过滤处理。进一步地，在所述氧化步骤与所述光催化氧化步骤之间还包括：三级过滤步骤，将所述经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行过滤处理，得到三级过滤之后的废气。与现有技术相比，本发明的有益效果为：根据本发明的废气处理系统，通过将催化装置、氧化装置和光催化氧化装置结合设置，在催化装置中将废气进行活化，在氧化装置中将活化的废气进行氧化，氧化反应在常温下便能进行，在光催化氧化装置中，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行催化氧化，废气的浓度得到降低；经过上述的废气处理方法,不需要外界提供能源，避免了安全隐患，节约了能源；同时提高了光的利用效率，从而提高了光催化氧化装置对废气的处理能力，使得光催化氧化反应能够满足处理废气浓度范围较广的工况。根据本发明的废气处理方法，通过将催化步骤、氧化步骤和光催化氧化步骤的结合来处理废气，在催化步骤中将废气进行活化，在氧化步骤中将活化的废气进行氧化，氧化反应在常温下便能进行，在光催化氧化步骤中，将经催化步骤和氧化步骤后未被活化氧化的废气进行催化氧化，废气的浓度得到降低；经过上述的废气处理方法,不需要外界提供能源，避免了安全隐患，节约了能源；同时提高了光的利用效率，从而提高了光催化氧化步骤对废气的处理能力，使得光催化氧化反应能够满足处理废气浓度范围较广的工况。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本发明实施例1所提供的一种废气处理系统的流程图；图2示出了本发明实施例2所提供的一种废气处理系统的流程图；图3示出了本发明实施例3所提供的一种废气处理系统的流程图；图4示出了本发明实施例4所提供的一种废气处理系统的流程图；图5示出了本发明实施例4所提供的一种废气处理系统的结构示意图；图6示出了本发明实施例5所提供的一种废气处理方法的流程图；图7示出了本发明实施例6所提供的一种废气处理方法的流程图；图8示出了本发明实施例7所提供的一种废气处理方法的流程图；图9示出了本发明实施例8所提供的一种废气处理方法的流程图。附图标记1-催化装置2-氧化装置3-催化氧化装置4-雾化装置5-预处理过滤装置6-三级过滤装置S1-催化步骤S2-氧化步骤S3-催化氧化步骤S4-雾化步骤S5-预处理过滤步骤S6-三级过滤步骤具体实施方式具体实施方式仅为对本发明的说明，而不构成对本
发明内容的限制，下面将结合附图和具体的实施方式对本发明进行进一步说明和描述。根据本发明的一方面，提供了一种废气处理系统，该系统包括：催化装置，催化装置用于将从入口进入的废气在第一催化剂下进行催化，得到被活化的废气；氧化装置，氧化装置的入口与催化装置的出口连接，用于将被活化的废气在氧化剂下进行氧化，得到被氧化的废气；光催化氧化装置，光催化氧化装置的入口与氧化装置的出口连接，用于将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气在第二催化剂下进行催化氧化，得到符合排放标准的气体混合物。根据本发明的废气处理系统，通过将催化装置、氧化装置和光催化氧化装置结合设置，在催化装置中将废气进行活化，在氧化装置中将活化的废气进行氧化，氧化反应在常温下便能进行，在光催化氧化装置中，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行催化氧化，废气的浓度得到降低；经过上述的废气处理方法,不需要外界提供能源，避免了安全隐患，节约了能源；同时提高了光的利用效率，从而提高了光催化氧化装置对废气的处理能力，使得光催化氧化反应能够满足处理废气浓度范围较广的工况。其中，该装置能够处理的废气由氨气、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯，硫化物、苯、甲苯、二甲苯、VOCs类有机物等中的一种或多种组成，应用范围广。其中，废气经过催化装置和氧化装置的处理，70～80％的废气量逐步分解生成无害的小分子，例如，二氧化碳和水等小分子。氧化装置内设有多排高能光波发生器，光波发生器发射出不同波段的高能光波，使其内部形成高能光量子激发区，在光量子的作用下，经催化步骤和氧化步骤后为被催化氧化的废气中的有机分子吸收特定波长的光子后分子键被打断，呈游离态；第二催化剂为二氧化钛光触媒,二氧化钛光触媒是在光参与下发生反应的催化剂，二氧化钛光触媒在光照射下，其表面的电子吸收足够能量而发生脱离，此时电子脱离的位置便形成带正电的空穴，空穴会将周围水分子游离出的氢氧根离子，使氢氧根离子成为活性较大的羟基自由基；羟基自由基遇上呈游离态的废气中的有机物分子，便会将有机物分子中的电子夺回，使得有机物分子分解，分解变成无害的水及二氧化碳等小分子，从而使得排放的废气符合排放标准。优选羟基自由基作为分解废气中的有机物分子的氧化剂，主要原因为羟基自由基与普通氧化剂相比具有较强的氧化能力，能够充分的与废气中的有机物分子发生反应；表一为多种氧化剂的氧化电位,表一如下表所示。表一氧化剂反应氧化电位/V﹒OH﹒OH+H++e-→H2O3.06O3O3+2H++2e-→O2+H2O2.07H2O2H2O2+2H++2e-→2H2O1.77HClOHClO+H++2e-→Cl-+H2O1.63Cl2Cl2+2e-→2Cl-1.36从表一可以得出，羟基自由基与普通的氧化剂相比，在发生氧化过程中，具有较高的氧化电位，所以羟基自由基具有较强的氧化性。其中，对于整个废气处理系统而言，各部分装置造价低廉，占地面积小，无需专人维护和操作，安全方便。根据本发明废气处理系统的一种实施方式，光催化氧化装置为紫外光催化氧化装置。根据本发明的废气处理系统，由于第二催化剂的光响范围在紫外波段，采用紫外光激发第二催化剂，能够迅速生成具有强氧化性的羟基自由基，且生成的羟基自由基的数量较多，从而使得光催化氧化反应中被氧化的废气的量增多，进而使得被处理的废气更易达到排放标准。根据本发明废气处理系统的一种实施方式，第一催化剂为固体催化剂；氧化剂为液体氧化剂。根据本发明的废气处理系统，第一催化剂为稀有金属的氧化物，例如氧化锆或氧化钛；选用的固体催化剂的化学性质稳定，不易受到外界环境的影响，失去催化活性；氧化剂选用液态的氧化剂，使得氧化剂通过雾化装置更易形成雾状的氧化剂。根据本发明废气处理系统的一种实施方式，该系统还包括：雾化装置，雾化装置包括雾化喷嘴和雾化泵；雾化喷嘴设置在氧化装置的内部，与设置在氧化装置的外部的雾化泵的一端连接；雾化泵的另一端与氧化装置的内部连接；雾化装置用于将氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂。根据本发明的废气处理系统，雾化装置将液体氧化剂雾化，得到雾状的氧化剂，使得液体氧化剂的分子跳过制约氧化反应速率的解离阶段；雾状的氧化剂粒径较小，能够与废气在氧化装置中充分接触，从而使得被氧化的废气的量增多，进而使得被处理的废气更易达到排放标准。废气在催化装置中经催化、在氧化装置中经雾状的氧化剂氧化之后，再进入光催化氧化装置，雾状的氧化剂和高能光波的协同作用，使得光波的利用效率提高10倍以上，从而增强了光催化氧化法对于废气的处理能力，使得光催化氧化法能够满足处理废气浓度范围较广的工况。根据本发明废气处理系统的一种实施方式，该系统还包括：预处理过滤装置，预处理过滤装置与催化装置的入口连接，用于将废气进行过滤处理。根据本发明的废气处理系统，在废气进入催化装置之前，将废气在预处理过滤装置中进行过滤处理，滤除废气中的颗粒物和粘性物质，防止颗粒物和粘性物质阻塞第一催化剂孔道，提高第一催化剂的活性，增强废气处理系统的废气处理能力。根据本发明废气处理系统的一种实施方式，该系统还包括：三级过滤装置，三级过滤装置设置在氧化装置与光催化氧化装置之间，用于将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行过滤处理，得到三级过滤之后的废气。根据本发明的废气处理系统，通过废气进入光催化氧化装置之前，将废气在三级过滤装置中进行过滤处理，滤除废气中细小的颗粒物，防止细小的颗粒物阻塞第二催化剂孔道，提高第二催化剂的活性，增强废气处理系统的废气处理能力。根据本发明的另一方面，提供了一种废气处理方法，该方法包括：催化步骤，将废气进行催化，得到被活化的废气；氧化步骤，将被活化的废气进行氧化，得到被氧化的废气；光催化氧化步骤，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行催化氧化，得到符合排放标准的气体混合物。根据本发明的废气处理的方法，采用了本发明的废气处理系统，通过将催化步骤、氧化步骤和光催化氧化步骤的结合来处理废气，在催化步骤中将废气进行活化，在氧化步骤中将活化的废气进行氧化，氧化反应在常温下便能进行，在光催化氧化步骤中，将经催化步骤和氧化步骤后未被活化氧化的废气进行催化氧化，废气的浓度得到降低；经过上述的废气处理方法,不需要外界提供能源，避免了安全隐患，节约了能源；同时提高了光的利用效率，从而提高了光催化氧化步骤对废气的处理能力，使得光催化氧化反应能够满足处理废气浓度范围较广的工况。根据本发明废气处理方法的一种实施方式，在催化步骤与氧化步骤之间还包括：雾化步骤，将氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂。根据本发明的废气处理方法，采用本发明废气处理系统中的雾化装置，雾化装置将液体氧化剂雾化，得到雾状的氧化剂，使得液体氧化剂的分子跳过制约氧化反应速率的解离阶段；雾状的氧化剂粒径较小，能够与废气在氧化装置中充分接触，从而使得被氧化的废气的量增多，进而使得被处理的废气更易达到排放标准。废气在催化装置中经催化、在氧化装置中经雾状的氧化剂氧化之后，再进入光催化氧化装置，雾状的氧化剂和高能光波的协同作用，使得光波的利用效率提高10倍以上，从而增强了光催化氧化法对于废气的处理能力，使得光催化氧化法能够满足处理废气浓度范围较广的工况。根据本发明废气处理方法的一种实施方式，在催化步骤之前还包括：预处理过滤步骤，将废气进行过滤处理。根据本发明的废气处理方法，采用本发明废气处理系统中的预处理过滤装置，将废气在预处理过滤装置中进行过滤处理，滤除废气中的颗粒物和粘性物质，防止颗粒物和粘性物质阻塞第一催化剂孔道，提高第一催化剂的活性，增强废气处理系统的废气处理能力。根据本发明废气处理方法的一种实施方式，在氧化步骤与催化氧化步骤之间还包括：三级过滤步骤，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行过滤处理，得到三级过滤之后的废气。根据本发明的废气处理方法，采用本发明废气处理系统中的三级过滤装置，将废气在三级过滤装置中进行过滤处理，滤除废气中细小的颗粒物，防止细小的颗粒物阻塞第二催化剂孔道，提高第二催化剂的活性，增强废气处理系统的废气处理能力。综上所述，根据本发明的废气处理系统及废气处理方法可选因素较多。根据本发明的权利要求可以组合出多种实施方案，因此根据本发明的权利要求组合出的技术方案均在本发明的保护范围之内。下面将结合具体的实施例对本发明废气处理系统及废气处理方法进行进一步地描述。下述实施例1-4为本发明实施例提供的几种废气处理系统。实施例1如图1所示，其中，图1为实施例1所提供的一种废气处理系统的流程图。本实施例提供的废气处理系统，该系统包括：催化装置1，催化装置1用于将从入口进入的废气在第一催化剂下进行催化，得到被活化的废气；氧化装置2，氧化装置2的入口与催化装置1的出口连接，用于将被活化的废气在氧化剂下进行氧化，得到被氧化的废气；光催化氧化装置3，光催化氧化装置3的入口与氧化装置2的出口连接，用于将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气在第二催化剂下进行催化氧化，得到符排放标准的气体混合物。实施例2如图2所示，其中，图2为实施例2所提供的一种废气处理系统的流程图。本实施例提供的废气处理系统，该系统包括：催化装置1，催化装置1用于将从入口进入的废气在第一催化剂下进行催化，得到被活化的废气；雾化装置4，雾化装置4包括雾化喷嘴和雾化泵；雾化喷嘴设置在所述氧化装置2的内部，与设置在氧化装置2的外部的雾化泵的一端连接；雾化泵的另一端与氧化装置2的内部连接；雾化装置4用于将氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂；氧化装置2，氧化装置2的入口与催化装置1的出口连接，用于将被活化的废气在氧化剂下进行氧化，得到被氧化的废气；光催化氧化装置3，光催化氧化装置3的入口与氧化装置2的出口连接，用于将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气在第二催化剂下进行催化氧化，得到符排放标准的气体混合物。实施例3如图3所示，其中，图3为实施例3所提供的一种废气处理系统的流程图。本实施例提供的废气处理系统，该系统包括：预处理过滤装置5，预处理过滤装置5与催化装置1的入口连接，用于将废气进行过滤处理；催化装置1，催化装置1用于将从入口进入的废气在第一催化剂下进行催化，得到被活化的废气；雾化装置4，雾化装置4包括雾化喷嘴和雾化泵；雾化喷嘴设置在氧化装置2的内部，与设置在氧化装置2的外部的雾化泵的一端连接；雾化泵的另一端与氧化装置2的内部连接；雾化装置4用于将氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂；氧化装置2，氧化装置2的入口与催化装置1的出口连接，用于将被活化的废气在氧化剂下进行氧化，得到被氧化的废气；光催化氧化装置3，光催化氧化装置3的入口与氧化装置2的出口连接，用于将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气在第二催化剂下进行催化氧化，得到符合排放标准的气体混合物。实施例4如图4所示，其中，图4为实施例4所提供的一种废气处理系统的流程图；如图5所示，其中，图5为实施例5所提供的一种废气处理系统的结构示意图。预处理过滤装置5，预处理过滤装置5与催化装置1的入口连接，用于将废气进行过滤处理；催化装置1，催化装置1用于将从入口进入的预处理过滤之后的废气在第一催化剂下进行催化，得到被活化的废气；雾化装置4，雾化装置4包括雾化喷嘴和雾化泵；雾化喷嘴设置在所述氧化装置2的内部，与设置在氧化装置2的外部的雾化泵的一端连接；雾化泵的另一端与氧化装置的内部连接；雾化装置4用于将氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂；氧化装置2，氧化装置2的入口与催化装置的出口连接，用于将被活化的废气在氧化剂下进行氧化，得到被氧化的废气；三级过滤装置6，三级过滤装置6设置在氧化装置2与光催化氧化装置3之间，用于将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行过滤处理，得到三级过滤之后的废气；光催化氧化装置3，光催化氧化装置3的入口与氧化装置的出口连接，用于将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气在第二催化剂下进行催化氧化，得到符排放标准的气体混合物。下述实施例5-8为本发明实施例提供的几种废气处理方法，在几种废气处理方法中采用了实施例1-4中的废气处理系统。实施例5如图6所示，其中，图6为实施例6所提供的一种废气处理方法的流程图。本实施例提供的废气处理方法，该方法包括：首先进行催化步骤S1，将废气进行催化，得到被活化的废气；其次进行氧化步骤S2，将被活化的废气进行氧化，得到被氧化的废气；最后进行光催化氧化步骤S3，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行催化氧化，得到符合排放标准的气体混合物。实施例6如图7所示，其中，图7为实施例7所提供的一种废气处理方法的流程图。本实施例提供的废气处理方法，该方法包括：首先进行催化步骤S1，将废气进行催化，得到被活化的废气；其次进行雾化步骤S4，将氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂；再次进行氧化步骤S2，将被活化的废气进行氧化，得到被氧化的废气；最后进行光催化氧化步骤S3，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行催化氧化，得到符合排放标准的气体混合物。实施例7如图8所示，其中，图8为实施例8所提供的一种废气处理方法的流程图。本实施例提供的废气处理方法，该方法包括：首先进行预处理过滤步骤S5，将废气进行过滤处理；其次进行催化步骤S1，将废气进行催化，得到被活化的废气；再次进行雾化步骤S4，将氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂；然后进行氧化步骤S2，将被活化的废气进行氧化，得到被氧化的废气；最后进行光催化氧化步骤S3，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行催化氧化，得到符合排放标准的气体混合物。实施例8如图9所示，其中，图9为实施例9所提供的一种废气处理方法的流程图。本实施例提供的废气处理方法，该方法包括：首先进行预处理过滤步骤S5，将废气进行过滤处理；其次进行催化步骤S1，将预处理过滤之后的废气进行催化，得到被活化的废气；再次进行雾化步骤S4，将氧化剂进行雾化处理，得到雾状的氧化剂；然后进行氧化步骤S2，将被活化的废气进行氧化，得到被氧化的废气；再然后进行三级过滤步骤S6，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行过滤处理，得到三级过滤之后的废气；最后进行光催化氧化步骤S2，将经催化装置和氧化装置后未被活化氧化的废气进行催化氧化，得到符合排放标准的气体混合物。综上所述，对于实施例1-4的废气处理系统和实施例5-8的废气处理方法而言，具体的过程如下：首先将废气在预处理过滤装置5中进行过滤处理，滤除废气中存在的颗粒物和粘性物质等，其中，废气由氨气、三甲胺、硫化氢、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯，硫化物、苯、甲苯、二甲苯或VOCs类有机物等中的一种或多种组成；其次，过滤之后的废气进入催化装置1，在第一催化剂下化进行催化，得到被活化的废气，其中，第一催化剂为氧化钛或氧化锆；再其次，被活化的的废气进入雾化装置4，雾化泵将氧化装置2中的氧化剂送至雾化喷嘴，雾化喷嘴将氧化剂雾化，使氧化剂形成较小的雾滴，即雾状的氧化剂；然后，雾状的氧化剂与废气在氧化装置中充分接触，发生反应，将废气中的有机物分子逐渐分解，得到被氧化的废气，被氧化的废气主要为无害的二氧化碳和水；再然后，被氧化的废气在三级过滤装置6中进行三级过滤处理，滤除固体颗粒和粘性物质等；最后，经三级过滤之后的废气进入光催化氧化装置3，氧化装置2中的光波发生器发射出不同波段的高能光波，使其内部形成高能光量子激发区，在光量子的作用下，经催化装置1和氧化装置2后未被活化氧化的废气中的有机分子吸收特定波长的光子后分子键被打断，呈游离态；二氧化钛光触媒在光照射下吸收周围水分产生羟基自由基，羟基自由基遇上呈游离态的废气中的有机物分子，便会将有机物分子中的电子夺回，使得有机物分子分解，分解变成无害的水及二氧化碳等小分子，从而使得排放的废气符合排放标准。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页1 2 3