一种焦化废水逸散VOCs处理系统及方法

一种焦化废水逸散vocs处理系统及方法
技术领域
1.本发明涉及废气处理领域，更确切地说，它涉及一种焦化废水逸散vocs处理系统及方法。


背景技术：

2.vocs(volatile organic compounds)学名挥发性有机物，vocs具有光化学反应特性，是光化学烟雾的重要前体物，在光照下能与氮氧化物发生光化学反应生成臭氧等有害光化学氧化剂，同时形成二次有机气溶胶，参与大气中二次颗粒物的形成，诱发灰霾。同时，vocs对臭氧层具有破坏作用，强烈吸收红外线，导致全球气候变暖，对大气环境和人体健康有很大危害。近年来，随着我国工业及经济的迅速发展，以细颗粒物(pm2.5)和臭氧(o3)为首的区域性复合污染态势日趋严峻，逐渐成为我国最主要的大气污染问题。vocs也是pm2.5和o3的重要前体物，是影响大气环境的主要污染物之一，近年逐渐成为国家管控防治的重点。
3.焦化生产中的化产、焦炉及废水等工序是钢铁行业中除电弧炉和轧钢过程以外重要的vocs排放源，是最为典型的vocs排放的复杂源。焦化废水逸散vocs归属于废水无组织排放vocs，其排放的vocs来源于几乎覆盖焦化生产(包括炼焦、煤气净化及化工产品精加工等)各个过程所产生的废水，这些废水在收集处理过程中通过无组织的形式逸散vocs废气，所产生的vocs废气具有以下典型特点：(1)废水处理的各个工序均会无组织逸散vocs，且种类繁多，成分复杂。主要vocs为苯系物、酯类、醇类等，同时含有一定量的h2s、nh3等无机物及硫醇、硫醚等恶臭气体；(2)无组织逸散废气一般气量较大，且含有较高的水分，同时极大部分行业废水vocs浓度较低，一般为几十上百mg/m3。
4.由于钢铁行业特殊性，其vocs治理为起步阶段，已有的vocs控制技术较少、覆盖面较低，更多亟需的vocs控制技术尚处于研发阶段。焦化废水逸散vocs治理，目前多采用四种技术：活性炭吸附法、光催化技术、等离子技术及生物法等。活性炭吸附法是高效的vocs控制技术，但存在吸附选择性差、易燃、单位时间内吸附的vocs质量低、设备体积庞大等缺点，光催化技术和等离子技术是较为低效的vocs控制技术，vocs处理效率通常低于40％，且等离子技术存在易爆风险等。生物法是一类成熟的除臭技术，可实现h2s、nh3、vocs等多污染物协同控制，缺点是处理vocs效率较低(与光催化/等离子法类似，vocs处理效率较低，高效处理停留时间较长)。目前，常采用蓄热燃烧或催化燃烧等方法来处理焦化废水vocs。但是以上这些单一技术难以实现目前焦化废水逸散vocs的高效低成本处理。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种焦化废水逸散vocs处理系统及方法，所述技术方案如下：
6.第一方面，提供了一种焦化废水逸散vocs处理系统，包括：vocs废气收集装置、预处理装置、过滤装置、吸附脱附罐、混合装置、蓄热燃烧装置、吹扫装置、风机、管路阀门和排
气口；
7.其中，vocs废气收集装置包括进气端与出气端，所述进气端与焦化废水池连接，所述出气端、预处理装置、过滤装置、管路阀门和吸附脱附装置依次连接；所述吸附脱附装置包括吸附装置和脱附装置，所述吸附装置、脱附装置、管路阀门、风机和蓄热燃烧装置依次连接；过滤装置和蓄热燃烧装置分别连接至混合装置，混合装置经过管路阀门与吸附脱附装置连接；吸附脱附装置经过管路阀门、风机连接至排放口；吹扫装置与蓄热燃烧装置连接；蓄热燃烧装置经过风机与预处理装置连接。
8.作为优选，所述焦化废水逸散vocs处理系统包括至少两个吸附脱附装置，所述至少两个吸附脱附装置并联。
9.作为优选，所述吸附脱附装置内部具有吸附剂，所述吸附剂为分子筛。
10.作为优选，所述vocs废气收集装置包括废水池加盖和收集风管，所述废水池加盖上具有所述进气端，所述收集风管上具有所述出气端。
11.作为优选，所述蓄热燃烧装置为两室结构或三室结构。
12.作为优选，所述系统还包括净化装置，所述净化装置与所述蓄热燃烧装置连接。
13.第二方面，提供了一种焦化废水逸散vocs处理方法，由第一方面任一所述的焦化废水逸散vocs处理系统执行，包括：
14.步骤1、vocs废气收集装置对焦化废水池产生的废气进行收集；
15.步骤2、预处理装置对步骤1收集的废气进行洗涤；
16.步骤3、过滤装置对步骤2处理后的废气进行水分、杂质去除；
17.步骤4、吸附装置中的吸附剂对步骤3处理后的废气进行吸附，再进入脱附装置；
18.步骤5、脱附装置对吸附剂中的废气进行脱附，脱附后的高浓度废气进入蓄热燃烧装置进行热力燃烧；
19.步骤6、净化装置对步骤5燃烧后产生的气体进行净化。
20.作为优选，步骤2中，所述预处理装置对废气进行酸洗、碱洗或氧化洗。
21.作为优选，步骤4中，所述吸附剂吸附的废气进行间歇脱附，吸附剂在吸附饱和后，再进入脱附装置。
22.作为优选，步骤4中，根据vocs种类和废气性质，吸附剂的结构或表面性质能够进行调变。
23.本发明的有益效果是：
24.本发明充分考虑了焦化废水vocs浓度较低的特征，针对焦化废水工段vocs废气浓度低、组分复杂、含湿量较大，在吸附阶段先将大风量、低浓度的vocs进行浓缩富集，提高vocs浓度、减少气量，减少了后续蓄热燃烧(rto)的燃料用量，降低vocs燃烧运行的成本。一方面利用吸附法可以实现多污染物同时控制的优势，与常规活性炭vocs吸附剂相比，所采用分子筛吸附剂为硅铝酸盐，可根据vocs种类、废气性质对其结构或表面性质进行调变，避免了活性炭吸附活性易降低、高温脱附易燃等问题；另一方面配合燃烧法作为吸附剂再生方法，能将燃烧前后的无机物进行脱出，通过吸附和间歇脱附将低浓度vocs进行浓缩富集，最后进行燃烧处理，实现vocs的高脱除。针对焦化行业vocs废气组分复杂，对于苯并芘、多环芳烃或其他燃烧形成的副产物，可设置催化或吸收单元进行净化。以上工艺不仅可以解决低浓度、复杂组分vocs废气高效治理难题，且避免了燃烧技术存在的副产物污染问题。
附图说明
25.图1为本技术提供的焦化废水逸散vocs处理系统结构示意图；
26.附图标记说明：vocs废气收集装置1、预处理装置2、过滤装置3、吸附脱附装置4、混合装置5、蓄热燃烧装置6、吹扫装置7、风机8、管路阀门9、排放口10。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
28.实施例1：
29.如图1所示，焦化废水逸散vocs处理系统，包括：vocs废气收集装置1、预处理装置2、过滤装置3、吸附脱附罐4、混合装置5、蓄热燃烧(rto)装置6、吹扫装置7、风机8、管路阀门9和排放口10；
30.其中，vocs废气收集装置1包括进气端与出气端，所述进气端与焦化废水池连接，所述出气端、预处理装置2、过滤装置3、管路阀门9和吸附脱附装置4依次连接；所述吸附脱附装置包括吸附装置和脱附装置，所述吸附装置、脱附装置、管路阀门9、风机8和蓄热燃烧装置6依次连接；过滤装置3和蓄热燃烧装置6分别连接至混合装置5，混合装置5经过管路阀门9与吸附脱附装置4连接；吸附脱附装置4经过管路阀门9、风机8连接至排放口10；吹扫装置7与蓄热燃烧装置6连接；蓄热燃烧装置6经过风机8与预处理装置2连接。
31.在上述的焦化废水逸散vocs处理系统中，vocs废气收集装置1包括废水池加盖和收集风管，废水池加盖上具有进气端，收集风管上具有出气端；废水池加盖采用不锈钢sus304拱形盖板加盖，池体四周外缘设置围栏和扶手，盖板上可根据现场情况设计观察口；收集风管采用不锈钢sus304，具有良好的耐腐蚀性。
32.此外，预处理装置2采用酸洗和碱洗两塔，设置单层喷淋，洗涤塔的形式为填料塔，包含对废气的碱洗、氧化洗等。碱洗主要去除焦化废水逸散vocs中含有的h2s等气体，氧化洗去除部分主要为含硫恶臭物质。
33.吸附脱附装置4采用单罐吸附和单罐脱附，吸附罐按照10000m3/h气量、vocs浓度50mg/m3、吸附剂穿透吸附量50mg/g设计。脱附气通过蓄热燃烧装置6的燃烧室引出高温气体与吸附气部分气体混合，通过调节阀控制引出气流量，使脱附气体温度在100-350℃范围内可调节。吸附阶段对vocs废气可实现90.5％的vocs去除效率，之后应用再生气(气量为初始vocs废气的1/10)对吸附剂进行再生，将吸附vocs脱附。需要说明的是，本技术不对吸附脱附装置4的数量进行限定，焦化废水逸散vocs处理系统可以只有一个吸附脱附装置4，也可以有两个或两个以上的吸附脱附装置4。在焦化废水逸散vocs处理系统包括至少两个吸附脱附装置4时，该至少两个吸附脱附装置4并联。其中，吸附脱附装置4内部具有吸附剂，该吸附剂为分子筛，包括但不限于高硅usy、zsm-5等分子筛中的一种或两种以上的组合。
34.蓄热燃烧装置6采用两室结构或三室结构，反应器处理废气量1000-2000m3/h，滞留时间＞1.2s，反应温度＞800℃，入口段设置过滤箱体。蓄热催化双功能材料放置于蓄热式350-450℃温度浮动变化区域，取体积空速约2000h-1。脱附的高浓度vocs废气进入rto反应器，使vocs高温分解，所放出热量维持rto反应器无需外加燃料运行，vocs降解效率可达
99.6％。
35.焦化废水逸散vocs处理系统还包括净化装置，该净化装置与蓄热燃烧装置6连接。
36.实施例2：
37.一种焦化废水逸散vocs处理方法，包括：
38.步骤1、vocs废气收集装置1对焦化废水池产生的废气进行收集。
39.步骤2、预处理装置2对步骤1收集的废气进行洗涤。
40.步骤2中，预处理装置2对废气进行酸洗、碱洗或氧化洗，可去除焦化废水逸散vocs中含有的nh3、h2s、so2等气体、含硫恶臭物质等。
41.步骤3、过滤装置3对步骤2处理后的废气进行水分、杂质去除。
42.步骤4、吸附装置中的吸附剂对步骤3处理后的废气进行吸附，再进入脱附装置。
43.步骤4中，吸附剂吸附的废气进行间歇脱附，也就是说，吸附剂在吸附饱和后，再进入脱附装置。示例地，吸附剂在数天吸附饱和之后再进行脱附再生。此外，吸附剂能够根据vocs种类和废气性质对其结构或表面性质进行调变，比如可通过增加分子筛硅铝比，提高其疏水性，改善分子筛在高湿气氛下的吸附能力。焦化废水逸散vocs废气经吸附剂吸附后，vocs吸附去除率可达90％以上，废气可进行达标排放。
44.步骤5、脱附装置对吸附剂中的废气进行脱附，脱附后的高浓度废气进入蓄热燃烧装置6进行热力燃烧。
45.在步骤5中，高浓度vocs废气进入蓄热燃烧装置6，vocs高温分解所放出热量即可维持蓄热燃烧装置，进而无需外加燃料运行。蓄热燃烧装置6可根据工况需要灵活采用两室结构或三室结构。
46.步骤6、净化装置对步骤5燃烧后产生的气体进行净化。
47.焦化行业vocs废气组分若包含苯并芘、多环芳烃等难分解且燃烧后可能形成so2、nox及痕量副产物。本技术的净化装置可以是催化单元或吸收单元，对燃烧后的气体进行净化。
48.上述“收集 洗涤 吸附/(间歇)脱附 rto”工艺的技术路线，可以使vocs吸附效率达90％以上，rto降解效率达99％以上。