專利名稱：紫外光降解廢氣的管式反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種紫外光降解廢氣的管式反應器，特別涉及一種用于降解揮發性有機氣體及惡臭氣體的管式反應器。
背景技術：
大氣污染是目前最為突出的環境問題之一，據世界衛生組織估計，全球約10億人健康受到大氣污染的威脅，每年因大氣污染導致全世界約200萬人過早死亡，其中我國多達60多萬人。大氣中的有毒有害物質通過呼吸、沉降，進入人體和生態環境，給人體健康、生態安全及全球經濟發展造成嚴重危害。近幾年我國大氣已呈復合型污染的趨勢。大氣環境質量總體上已進入了以多污染物共存、多污染物疊加、多尺度關聯、多過程耦合、多介質影響為特征的復合型大氣污染階段。大氣環境污染形勢非常嚴峻，揮發性有機廢氣及惡臭氣體污染已成為世界各國公認的一種典型的環境公害。目前處理揮發性有機廢氣及惡臭氣體的常用主要方法有吸附法、吸收法、燃燒法、生物法等。吸附法是利用吸附劑的多孔結構，將廢氣中的污染物捕獲，吸附劑以炭質居多(如活性炭、纖維炭等)，適合于含水率低、濃度低的廢氣，具有去除效率高、工藝成熟等優點，但涉及飽和吸附劑脫附再生處理問題，需要與冷凝、氧化等其他方法聯合。吸收法是采用低揮發性或不揮發性溶劑對廢氣進行洗滌吸收，從而消除污染，吸收劑可以是水、酸堿、礦物油和碳氫化合物，設備一次性投資費用低，但吸收后的廢吸收液需要再次處理，易產生二次污染。燃燒法是利用高溫(500 800°C，使用催化劑后，溫度可降至350 500°C )，將有機廢氣在0.3 0.5s時間內氧化分解，分解產物為CO2和H2O,涉及含硫、氯、氮化合物，則會產生S02、HC1、NOx，適合于處理污染物濃度高、毒性大的廢氣，具有效率高、氧化徹底等特點，但氧化后廢氣存在二噁英等污染風險，使用催化劑易被硫、氯中毒。生物法是利用微生物將廢氣中污染物降解為C02、H2O等無毒無害的產物，因其處理費用低、二次污染小等特點，正在成為一項在廢氣污染控制領域迅速推廣的技術，尤其是在較低濃度、較大氣量的易生物降解有機廢氣和惡臭氣體治理中更具優勢。然而，對于那些疏水性難生物降解氣態污染物(烴類、含氯烴類等)，由于其固有的物化特性，采用生物法難以獲得較為理想的去除效果。因此，研究開發一種凈化效率高、投資與運行費用低、運行穩定、安全可靠的揮發性有機廢氣及惡臭氣體凈裝置及其處理工藝，具有重要意義和實用價值。

實用新型內容為克服常規廢氣處理設備及其工藝的諸多不足之處，本實用新型提出一種高能UV(紫外光)降解廢氣管式反應器及其方法。本實用新型如下的解決技術方案:提供一種紫外光降解廢氣的管式反應器，包括管式的殼體，殼體兩端分別設廢氣進口和凈化氣出口 ；還包括置于殼體內的UV放電管模塊，UV放電管模塊共有η個，相鄰UV放電模塊軸線互相垂直且間隔設置，與殼體構成光解艙；所述UV放電管模塊由UV放電管與包覆于UV放電管外部的套管構成，在通電后能發射主波長為184.9nm或253.1xm的紫外光。本實用新型中，管式反應器具有至少3組并列的管式殼體，其兩端的廢氣進口和凈化氣出口分別各自連接；每組管式殼體的入口端還設有流量調節閥門。本實用新型中，所述的UV放電管模塊的軸線垂直于管式殼體的軸線，相鄰UV放電管模塊的軸線相互垂直。本實用新型中，相鄰兩組UV放電管模塊的間距為200 600mm。本實用新型中，所述包覆于UV放電管外部的套管是石英玻璃，其厚度為2 5mm。本實用新型中，所述殼體的內壁具有經過鏡面拋光或鍍膜處理的表面結構。本實用新型處理廢氣的方法包括以下步驟:(I)給UV放電管模塊通電，釋放出主波長為184.9nm或253.1xm的單獨或混合的紫外光；(2)將待處理廢氣通入廢氣進口，廢氣流經串聯的光解艙后由凈化氣出口排放；在光解艙中:主波長為253.1xm的紫外光使污染物分子鍵斷裂或變為激發狀態，能穿透廢氣中細菌或病毒的細胞膜，給核酸造成損傷，使細胞失去繁殖能力；主波長為184.9nm的紫外光使污染物分子鍵斷裂或變為激發狀態，使O2分子分解生成活性氧O*與O2進而產生臭氧03，并使H2O分子產生羥基自由基H0.，進而形成UV/03/H0.光激發氧化體系，擴大單一光氧化去除有機物的范圍，污染物最終分解為無毒無害的C02、H2O產物，從而使廢氣得到凈化。本實用新型的有益效果是:(I)污染物凈化效率高:能高效去除惡臭氣體、揮發性有機物(VOCs)，如H2S、NH3、硫醇類、硫醚類、苯系物等污染物，凈化后的尾氣可穩定達標排放。(2)適應范圍廣:在溫度-30 95°C、濕度在30 98%、pH2 13等環境均可正常工作。凈化過程無需添加任何物質參與化學反應，從源頭上避免了二次污染產生。(3)投資費用低:反應器裝置結構簡單，安裝于廢氣輸送管路上，構成輸送管道一部分，無獨立廢氣處理設備，無需配置輔助動力設備，投資費用低。(4)運行成本低:反應器為管道一部分，系統阻力降極低，無能耗，無需專人管理和日常維護，只需作定期檢查。(5)適合于工程應用:反應器由3組及3組以上以上構成，每組管式反應器設流量調節閥門，并聯后連接于廢氣輸送管道。可調節各廢氣流量及管道間壓力平衡，同時實現在運行狀態下單組輪流檢修。反應器可根據廢氣流量、成分、濃度等特性進行工藝參數設計，可實現多組分廢氣多級處理，較好地解決了其他光解反應器因通氣量較小，只能進行實驗研究和機理研究等困難。

圖1是管式反應器系統布置圖；圖2是管式反應器的結構示意圖。圖中附圖標記:1為主管道，2為管式反應器，3為流量調節閥，4為殼體，5 12為UV放電管模塊，13為光解艙，14為UV放電管，15為石英套管。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。本實用新型的降解廢氣機理是:在紫外光束的照射下，廢氣中的有機污染物吸收光子能使分子鍵斷裂或變為激發狀態，廢氣中的O2分子吸收光子能生成的0*(活性氧)與O2結合產生臭氧O3，廢氣中的H2O分子吸收光子能產生羥基自由基H0.，形成UV/03/H0.光激發氧化體系，這將有利于擴大單一光氧化去除有機物的范圍，污染物最終分解為無毒無害的C02、H2O等產物，從而使廢氣得到凈化。本實施例中(圖1、2),管式反應器2由反應器殼體4和設于其內部的UV放電管模塊5 12組成，相鄰兩個UV放電管模塊的軸線空間垂直交錯設置并與殼體4構成一個光解艙13，可實現廢氣多級處理。UV放電管模塊由UV放電管14與包覆于UV放電管14外部的石英套管15構成，在通電后能發射主波長為184.9nm或253.7nm的紫外光，使光解艙13受到相同或不同波長的紫外光照射，可實現多組分廢氣處理。圖1中的管式反應器共有三組并聯的管式殼體結構，各自的廢氣進口端均接至廢氣的主管道1，每組管式的殼體4均設流量調節閥門3，并聯后連接于廢氣輸送管道。管式反應器2的殼體4采用優質不銹鋼材料制造，接縫采用焊接，廢氣進口、凈化氣出口、UV放電管模塊安裝口、廢氣取樣口等處進行密封處理，防止紫外光外泄危害人體健康。殼體4的內壁表面作鏡面拋光(也可鍍膜)處理，增強光的反射能力，提高了光能利用效率。本實施例中，所述的UV放電管5-10采用超高功率低氣壓UV放電管，UV放電管11、12采用高功率低氣壓UV放電管。所述的石英套管15采用2 5mm厚石英玻璃。 本實施例中，所述的光解艙13前段、中段處于主波長為184.9nm紫外光照射，流經光解艙13前段的污染物分子吸收光子能，而發生分子化學鍵斷裂或變為激發狀態；廢氣中O2分子吸收光子能生成的0*(活性氧)與O2結合產生臭氧O3 ;廢氣中H2O分子收光子能產生羥基自由基H0.。流經光解艙13中段的廢氣或激發狀態的廢氣分子，在UV/03/H0.光激發氧化體系作用下進一步凈化。本實施例中，所述的光解艙13末段處于波長為253.7紫外光照射，凈化后尾氣流經光解艙13末段在紫外線的穿透下尾氣中的細菌、病毒的核酸(DNA)損傷，細胞失去繁殖能力，從而達到殺菌消毒的效果。所述高能紫外光降解廢氣管式反應器的優點是凈化效率高、適應環境范圍廣、無需添加任何化學藥劑、無獨立廢氣處理設備，無需配置輔助動力設備，無二次污染、不單獨占用土地，投資運行費用低、運行穩定、無需專人管理和日常維護，只需作定期檢查。可在運行狀態下進行單組輪流檢修，并實現多組分廢氣多級處理。以下是本實用新型高能紫外光降解廢氣管式反應器在浙江某化工公司試驗情況如下:浙江某制藥公司污水站揮發廢氣情況如下表I。表I浙江某制藥公司污水站廢氣情況匯總表
權利要求1.一種紫外光降解廢氣的管式反應器，包括管式的殼體，殼體兩端分別設廢氣進口和凈化氣出口 ；其特征在于，還包括置于殼體內的UV放電管模塊，UV放電管模塊共有η個，相鄰UV放電模塊軸線互相垂直且間隔設置，與殼體構成光解艙；所述UV放電管模塊由UV放電管與包覆于UV放電管外部的套管構成，在通電后能發射主波長為184.9 11111或253.7 nm的紫外光。
2.根據權利要求1所述的管式反應器，其特征在于，管式反應器具有至少3組并列的管式殼體，其兩端的廢氣進口和凈化氣出口分別各自連接；每組管式殼體的入口端還設有流量調節閥門。
3.根據權利要求1所述的管式反應器，其特征在于，所述的UV放電管模塊的軸線垂直于管式殼體的軸線。
4.根據權利要求1至3任意一項中所述的管式反應器，其特征在于，相鄰兩組UV放電管模塊的間距為20CT600 mm。
5.根據權利要求1至3任意一項中所述的管式反應器，其特征在于，所述包覆于UV放電管外部的套管是石英玻璃，其厚度為2 5 mm。
6.根據權利要求1至3任意一項中所述的管式反應器，其特征在于，所述殼體的內壁具有經過鏡面拋光或鍍膜處理的表面結構。
專利摘要本實用新型涉及廢氣凈化處理技術，旨在提供一種紫外光降解廢氣的管式反應器。該反應器包括管式的殼體，殼體兩端分別設廢氣進口和凈化氣出口；還包括置于殼體內的UV放電管模塊，UV放電管模塊共有n個，相鄰UV放電模塊軸線互相垂直且間隔設置，與殼體構成光解艙；所述UV放電管模塊由UV放電管與包覆于UV放電管外部的套管構成，在通電后能發射主波長為184.9 nm或253.7 nm的紫外光。本實用新型污染物凈化效率高，無需添加任何化學試劑，適應范圍廣，投資費用低，運行成本低，適合于工程應用。
文檔編號B01D53/76GK203002191SQ20122049272
公開日2013年6月19日 申請日期2012年9月22日 優先權日2012年9月22日
發明者於建明, 陳建孟, 蔣軼鋒, 周珍雄, 孫永強 申請人:浙江工業大學