[发明专利]一种人工湿地VOCs废气净化方法和系统

说明书

本发明涉及一种人工湿地VOCs废气净化方法和系统，系统主功能区包括水分饱和填料层和水分非饱和填料层两部分，VOCs气体通过布气装置首先进入饱和填料层，该层填料及其表面附着的生物膜完全浸没在污水中，VOCs废气的降解机理遵循“吸收‑生物膜理论”；随后VOCs气体进入非饱和填料层，污染物的去除符合“吸附‑生物膜理论”。最后净化气体从顶部排出湿地系统。污水从布水区通过穿孔板均匀进入介质中，并水平流动，同时为填料层附着的生物膜提供营养元素，维持其健康稳定的生命活动，最后通过出水装置排出系统。本发明的方法和系统可高效净化工业生产、建筑材料以及交通运输中产生的低浓度、无回收价值而又严重污染环境的VOCs废气。

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种可以处理挥发性有机物(VOCs)的生物生态处理技术——人工湿地VOCs废气处理工艺，该方法是针对工业生产、建筑材料以及交通运输中产生的低浓度、无回收价值而又严重污染环境的有机废气而开发出的一种新型废气处理方法。

背景技术

随着经济的快速发展，挥发性有机物(VOCs)的污染问题日益严重，不仅种类繁多，而且多数有毒，并具有致癌、致畸、致突变作用，特别是苯、甲苯及二甲苯对人体健康会造成很大的伤害。VOCs除了本身的危害外，还容易引发二次污染。在城市或者工业密集区，通过紫外线的照射VOCs和空气中氮氧化物以及大气游离态的O、O₃、OH和HO₂等发生光化学反应，产生光化学烟雾。VOCs在特定的条件下能够和空气中的颗粒物反应形成二次有机气溶胶，其中含有大量三致效应的有机化合物，如多氯联苯、多环芳烃和其他卤代有机物等，同时还可长距离传输，影响全球环境。挥发性有机物(VOCs)可以破坏臭氧层，引起雾霾天气，产生光化学烟雾，对人体健康十分有害，特别是低浓度VOCs不易引起注意，导致人产生慢性中毒、癌变危及生命。世界各国通过立法形式严格控制排放，同时不断研发新的VOCs处理技术。

目前VOCs处理技术种类繁多，根据其基本原理主要分为化学氧化法、物理分离法、光解法、低温等离子体法以及生物法等。(1)化学氧化法应用较多的是燃烧法，对于高浓度、难以回收利用的挥发性有机废气适宜采用此法，但如果废气不能与空气充分混合、燃烧，产物中含有二噁英等有害成分，将造成二次污染，而对于低浓度有机废气无法直接燃烧，需进行浓缩预处理。在此基础上增加少量燃烧辅助剂使蓄热燃烧法逐渐成熟，能耗低，处理效率达99％，但是处理成分复杂的有机废气时，易造成催化剂中毒，降低处理效果，而且催化剂一般为贵金属，成本更高。(2)物理分离法能够回收利用分离出来的有机物，然而其中的冷凝法处理低浓度有机废气时需要先浓缩处理，膜分离法的制造和运行成本较高，吸附法需要不断更换吸附剂，增加运行成本，解析脱附过程也容易造成二次污染。吸收法的吸收剂大部分具有一定毒性和污染性的有机溶剂，在吸收后续工艺产生二次污染。(3)光解法是处理多种难降解、低浓度有机化合物的新技术，但并不适用大规模的工业应用，因为催化剂表面有机物累积过高时，会造成催化剂失去活性。(4)低温等离子体法的脱硫、脱硝反应可避免终产物SO₂、NO₂的二次污染。但是条件控制不好时，则相应的产物不稳定。

本发明将VOCs通过人工湿地饱和/非饱和的附有生物膜的滤料介质，有机物作为能源物质参与微生物的新陈代谢被分解成CO₂和H₂O等，从而实现净化废气的目的。本发明所述的人工湿地废气处理系统属于一种环保友好技术，相对于传统方法，更加适用于处理低浓度VOCs废气，且具有投资运行费用省、维护管理简单、不产生二次污染等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够处理低浓度VOCs废气的改进型人工湿地处理技术，主要污染物包括总烃、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯酚等，旨在改善大气环境质量，保护人体健康。人工湿地不仅能够净化低浓度VOCs废气，同时具有一定的生态景观功能，能够为人们提供休闲和娱乐的场所。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：