本發(fā)明涉及一種有機(jī)污染物催化降解系統(tǒng)，特別是生活垃圾焚燒過程中非故意產(chǎn)生持久性有機(jī)污染物(up-pops)的降解系統(tǒng)，特別是用于煙氣中多種up-pops的催化降解，屬于廢氣治理的環(huán)保領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高，生活垃圾的產(chǎn)生量迅速增加。焚燒法處理廢棄物與其他垃圾處理方法相比，具有“減量化、資源化和無害化”的優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。焚燒過程中會產(chǎn)生二噁英、多氯聯(lián)苯、五氯苯、六氯苯等有機(jī)污染物，這類污染物統(tǒng)稱為非故意產(chǎn)生持久性有機(jī)污染物(簡稱up-pops)。up-pops進(jìn)入環(huán)境后很難降解，具有脂溶性和蓄積性的特點(diǎn)，對人體健康存在潛在危害，其中以二噁英的毒性最強(qiáng)。生活垃圾焚燒煙氣中二噁英的控制技術(shù)多依附于活性炭吸附，不能實(shí)現(xiàn)二噁英的有效分解，針對多種up-pops的協(xié)同減排技術(shù)還處于研發(fā)的初級階段。
國內(nèi)生活垃圾焚燒廠廣泛采用布袋除塵器結(jié)合活性炭吸附的煙氣凈化工藝控制二噁英的排放，該技術(shù)將粉末活性炭噴入煙道來吸附氣相中的二噁英，通過布袋除塵器濾出摻雜有活性炭的飛灰，從而減少氣相二噁英的排放。但該技術(shù)本身不能減少二噁英的排放總量，僅是將氣相中的二噁英轉(zhuǎn)移到固相飛灰中。摻雜有活性炭的飛灰富集了高濃度的二噁英，需要作為危險廢物處理，成本高昂。且研究表明，該技術(shù)不能有效地協(xié)同脫除多氯聯(lián)苯、五氯苯、六氯苯等非故意產(chǎn)生持久性有機(jī)污染物。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供用于協(xié)同脫除焚燒煙氣中多種up-pops的催化降解系統(tǒng)。
即，本發(fā)明提供一種有機(jī)污染物催化降解系統(tǒng)，包括up-pops催化降解反應(yīng)器，所述up-pops催化降解反應(yīng)器包括多層或兩層以上的催化劑。
本發(fā)明所述的催化降解系統(tǒng)，所述催化劑為v-w/tio2或其他過渡金屬修飾的tio2催化劑。
本發(fā)明所述的催化降解系統(tǒng)，所述up-pops催化降解反應(yīng)器包含導(dǎo)流板、催化劑支撐層、吹灰裝置、采樣裝置、轉(zhuǎn)軸式柜門、溫度壓力監(jiān)測裝置、飛灰收集系統(tǒng)。
本發(fā)明所述的催化降解系統(tǒng)，還包括選自除塵器、煙氣加熱器、up-pops催化降解反應(yīng)器、還原劑噴淋器、壓力傳感器、吹灰器、飛灰收集裝置及引風(fēng)機(jī)中任意一種以上。
本發(fā)明所述的催化降解系統(tǒng)，所述催化劑支撐層為可拆卸的可滑動托盤式結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明所述的催化降解系統(tǒng)，所述除塵器為布袋除塵器或旋風(fēng)除塵器。
本發(fā)明所述的催化降解系統(tǒng)，所述煙氣加熱裝置一個或多個空氣加熱器或者換熱器。
本發(fā)明所述的催化降解系統(tǒng)，所述凈化系統(tǒng)為移動式箱體結(jié)構(gòu)或移動式其他結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還提供一種有機(jī)污染物催化降解方法，該方法為采用本發(fā)明所述的up-pops的凈化系統(tǒng)進(jìn)行，包括以下步驟，煙氣脫硫步驟、除塵步驟、加熱步驟、催化降解步驟、飛灰收集步驟。
本發(fā)明所述的有機(jī)污染物催化降解方法，控制進(jìn)入系統(tǒng)煙氣量為100-2000m3/h，優(yōu)選1500m3/h。
本發(fā)明所述的有機(jī)污染物催化降解方法，其特征在于：所述加熱步驟中煙氣加熱裝置的工作溫度為150-350℃，優(yōu)選260℃。
本發(fā)明的有益效果在于：
(1)采用本發(fā)明的up-pops催化降解系統(tǒng)比傳統(tǒng)工藝更經(jīng)濟(jì)；
(2)可實(shí)現(xiàn)多種up-pops的協(xié)同脫除，減少up-pops進(jìn)入環(huán)境的排放總量。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖，圖中序號：1為除塵器，2為煙氣加熱器或換熱器，3-1為up-pops催化降解反應(yīng)器ⅰ，3-2為up-pops催化降解反應(yīng)器ⅱ，4為引風(fēng)機(jī)，5為煙囪，6為截止閥(圖中未示出)。
圖2為催化降解反應(yīng)器視圖，2-1為反應(yīng)器主視圖，2-2為反應(yīng)器剖視圖，2-3為反應(yīng)器后視圖，2-4為反應(yīng)器俯視圖，2-5為反應(yīng)器側(cè)視圖。
圖3為催化劑支撐層視圖，3-1為支撐層主視圖，3-2為側(cè)視圖，3-3為俯視圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明具體實(shí)施方式提供了一套催化降解焚燒煙氣中up-pops的凈化系統(tǒng)，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
本發(fā)明提供了一套用于協(xié)同脫除煙氣中多種up-pops的煙氣凈化系統(tǒng)，所述煙氣凈化系統(tǒng)包含除塵器、煙氣加熱器、n級(n為大于等于1的正整數(shù))up-pops催化降解反應(yīng)器、還原劑噴淋器、壓力傳感器、吹灰器、飛灰收集裝置及引風(fēng)機(jī)；所述up-pops催化降解反應(yīng)器采用可移動式箱體結(jié)構(gòu)，箱體中集成煙氣加熱器、up-pops催化降解反應(yīng)器、吹灰器、飛灰收集裝置及引風(fēng)機(jī)；所述up-pops催化降解反應(yīng)器所用催化劑為v-w/tio2或其他過渡金屬修飾的tio2催化劑(tio2或貴金屬修飾的tio2)。其中，可以舉出第一過渡系的鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅；第二過渡系的釔、鋯、鈮、鉬、锝、釕、銠、鈀、銀、鎘等，但不限于此。
所述的up-pops煙氣凈化系統(tǒng)為移動式箱體或其他結(jié)構(gòu)。
所述除塵器可以是布袋除塵器或旋風(fēng)除塵器。
所述的煙氣加熱器是電加熱器或換熱器中的一種，換熱可使用換熱鍋爐煙氣；所述的煙氣加熱裝置的工作溫度可為150-350℃，實(shí)際操作溫度為150-300℃，優(yōu)選260℃。
所述的多級up-pops催化降解反應(yīng)器是指多臺反應(yīng)器并聯(lián)使用，既單獨(dú)運(yùn)行，也可共同運(yùn)行。
所述的up-pops催化降解反應(yīng)器是一種轉(zhuǎn)軸式柜門結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)，內(nèi)置多層或兩層以上的催化劑。
所述的up-pops催化降解反應(yīng)器是設(shè)置進(jìn)口和出口的不銹鋼容器。
所述的多層或兩層以上的催化劑是v-w/tio2或其他過渡金屬修飾的tio2催化劑，由可抽取盤式支撐層支撐。
所述的吹灰器是由壓力傳感器控制的聲波吹灰器或壓縮空氣激波吹灰器中的一種。
所述的吹灰器是由壓力傳感器控制吹灰是指壓力達(dá)到清灰的要求后自動起停吹灰器。
所述的采樣裝置是指在up-pops催化降解反應(yīng)器末端預(yù)置采樣閥門。
所述的飛灰收集裝置可與引流煙道交叉開啟。
所述的up-pops的煙氣凈化系統(tǒng)的操作空速范圍為3000-18000h-1，實(shí)際操作中為3000-12000h-1。
在本發(fā)明中，控制進(jìn)入系統(tǒng)煙氣量為100-2000m3/h，優(yōu)選為1500m3/h。
本發(fā)明中的催化降解煙氣中up-pops的方法，是在焚燒爐尾氣處理中設(shè)置所述催化降解系統(tǒng)，經(jīng)過脫硫處理之后的煙氣首先進(jìn)入除塵器，除塵后的煙氣引入煙氣加熱器，加熱至所需反應(yīng)溫度后進(jìn)入up-pops催化降解反應(yīng)器，經(jīng)導(dǎo)流板均勻分布，煙氣與催化劑接觸，煙氣中up-pops得以分解，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出。催化劑用支撐層置于反應(yīng)器內(nèi)腔，所用催化劑可以降解煙氣中的up-pops。當(dāng)催化劑表面、孔隙被飛灰堵塞達(dá)一定壓力，壓力控制器會自動開啟吹灰器，反應(yīng)器底部同時開啟飛灰收集裝置，吹灰結(jié)束后，所用催化劑可恢復(fù)活性循環(huán)使用。
本發(fā)明的up-pops凈化方法，具體包括以下步驟：
(1)催化劑裝載于催化劑支撐架中，放入催化反應(yīng)器中，催化劑的開關(guān)門設(shè)計可以隨時查看催化劑的狀態(tài)、添加或減少催化劑。系統(tǒng)可安裝在除塵器的后方，經(jīng)處理過的煙氣可以直接排放。
(2)將引流進(jìn)入系統(tǒng)的煙氣經(jīng)煙氣加熱器加熱到所需溫度。
(3)催化反應(yīng)器運(yùn)行一段時間后，由于催化劑表面被飛灰覆蓋，使其活性降低，此時，催化劑床層上端的壓力傳感器壓力上升至設(shè)定值，開啟吹灰器或直接開啟二級催化反應(yīng)器。
(4)吹灰器開啟后，反應(yīng)器底部同時開啟飛灰收集裝置。完成吹灰的催化劑可繼續(xù)使用，從而延長催化劑的使用壽命。
如圖1所示，包括：除塵器1，用于去除煙氣中粉塵濃度，并將所述煙氣輸送到煙氣加熱器2；煙氣加熱器2，可以是電加熱器或使用換熱鍋爐煙氣進(jìn)行換熱，用于將除塵器1處理后的煙氣加熱至所需反應(yīng)溫度，并將加熱后的煙氣輸送至up-pops催化降解反應(yīng)器3；up-pops催化降解反應(yīng)器3，其中包含多層或兩層以上的催化劑，用于去除煙氣加熱器2加入后的煙氣中up-pops，并將所述煙氣輸送到引風(fēng)機(jī)4；up-pops催化降解反應(yīng)器3也可以多級聯(lián)用或單獨(dú)使用；引風(fēng)機(jī)4，可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，用于煙氣引流，調(diào)節(jié)進(jìn)入凈化系統(tǒng)的煙氣流量，并將處理后的煙氣輸送至煙囪5；煙囪5，用于煙氣排放；截止閥6，用于控制煙氣流向，并將煙氣輸送至up-pops催化降解反應(yīng)器3或引風(fēng)機(jī)4。
具體的，除塵器1可以通過管道與煙氣加熱器2連接，除塵器1可以使用布袋除塵器或旋風(fēng)除塵器，煙氣加熱器2可以使用電加熱器或利用換熱鍋爐加熱，煙氣加熱器2可以將煙氣短時間加熱至150-350℃，以滿足不同的污染物去除要求。通過截止閥6控制加熱后的煙氣流入up-pops催化降解反應(yīng)器3-1或3-2或3-1和3-2。up-pops催化降解反應(yīng)器3內(nèi)置多層兩層以上不同用途的催化劑，可以是v-w/tio2催化劑或其他過渡金屬修飾的v-w/tio2催化劑或多種催化劑聯(lián)用，以達(dá)到不同的去除效果。up-pops催化降解反應(yīng)器3入口、出口均配置壓力傳感器3-a、溫度傳感器3-b、吹灰管3-c，以監(jiān)測和調(diào)節(jié)進(jìn)入up-pops催化降解反應(yīng)器3的煙氣參數(shù)。凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)4排入到煙囪5，引風(fēng)機(jī)4可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速進(jìn)而調(diào)節(jié)煙氣流量，煙氣最終通過煙囪5排入環(huán)境。
根據(jù)本發(fā)明，制作一套u(yù)p-pops催化降解中試裝置，用于處理某典型生活垃圾焚燒廠脫硫處理后的實(shí)際煙氣。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)4，控制進(jìn)入系統(tǒng)煙氣量為1000m3/h，煙氣首先經(jīng)過除塵器1去除粉塵后利用電加熱器2加熱至260℃，進(jìn)入一級up-pops催化降解反應(yīng)器3，反應(yīng)器3內(nèi)裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)4引入煙囪5，排入環(huán)境。運(yùn)行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應(yīng)器3出口按照煙氣采樣標(biāo)準(zhǔn)采集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯(lián)苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結(jié)果表明，在上述條件下，本發(fā)明的凈化系統(tǒng)可以去除煙氣中95％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低于排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中70％pecbz、65％hxcbz。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)4，控制進(jìn)入系統(tǒng)煙氣量為300m3/h，煙氣首先經(jīng)過除塵器1去除粉塵后利用電加熱器2加熱至260℃，進(jìn)入一級up-pops催化降解反應(yīng)器3，反應(yīng)器3內(nèi)裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)4引入煙囪5，排入環(huán)境。運(yùn)行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應(yīng)器3出口按照煙氣采樣標(biāo)準(zhǔn)采集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯(lián)苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結(jié)果表明，在上述條件下，本發(fā)明的凈化系統(tǒng)可以去除煙氣中96％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低于排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中80％pecbz、75％hxcbz。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)4，控制進(jìn)入系統(tǒng)煙氣量為1500m3/h，煙氣首先經(jīng)過除塵器1去除粉塵后利用電加熱器2加熱至260℃，進(jìn)入一級up-pops催化降解反應(yīng)器3，反應(yīng)器3內(nèi)裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)4引入煙囪5，排入環(huán)境。運(yùn)行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應(yīng)器3出口按照煙氣采樣標(biāo)準(zhǔn)采集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯(lián)苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結(jié)果表明，在上述條件下，本發(fā)明的凈化系統(tǒng)可以去除煙氣中90％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低于排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中65％pecbz、58％hxcbz。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)4，控制進(jìn)入系統(tǒng)煙氣量為1500m3/h，煙氣首先經(jīng)過除塵器1去除粉塵后利用電加熱器2加熱至180℃，進(jìn)入一級up-pops催化降解反應(yīng)器3，反應(yīng)器3內(nèi)裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)4引入煙囪5，排入環(huán)境。運(yùn)行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應(yīng)器3出口按照煙氣采樣標(biāo)準(zhǔn)采集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯(lián)苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結(jié)果表明，在上述條件下，本發(fā)明的凈化系統(tǒng)可以去除煙氣中80％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低于排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中70％pecbz、65％hxcbz。
實(shí)施例5
本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)4，控制進(jìn)入系統(tǒng)煙氣量為1500m3/h，煙氣首先經(jīng)過除塵器1去除粉塵后利用電加熱器2加熱至300℃，進(jìn)入一級up-pops催化降解反應(yīng)器3，反應(yīng)器3內(nèi)裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)4引入煙囪5，排入環(huán)境。運(yùn)行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應(yīng)器3出口按照煙氣采樣標(biāo)準(zhǔn)采集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯(lián)苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結(jié)果表明，在上述條件下，本發(fā)明的凈化系統(tǒng)可以去除煙氣中98％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低于排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中85％pecbz、80％hxcbz。
實(shí)施例6
本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)4，控制進(jìn)入系統(tǒng)煙氣量為1000m3/h，煙氣首先經(jīng)過除塵器1去除粉塵后利用電加熱器2加熱至260℃，進(jìn)入一級up-pops催化降解反應(yīng)器3，反應(yīng)器3內(nèi)裝填2層商用蜂窩型v-w/tio2催化劑，凈化后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)4引入煙囪5，排入環(huán)境。運(yùn)行過程中，分別在除塵器1入口、up-pops催化降解反應(yīng)器3出口按照煙氣采樣標(biāo)準(zhǔn)采集樣品，測定其中二噁英(pcdd/fs)、多氯聯(lián)苯(dl-pcbs)、五氯苯(pecbz)以及六氯苯(hxcbz)的降解率。
結(jié)果表明，在上述條件下，本發(fā)明的凈化系統(tǒng)可以去除煙氣中95％以上的pcdd/fs、dl-pcbs，能夠保證煙氣中二噁英含量低于排放限值0.1ngteq/nm3；同時能夠去除煙氣中70％pecbz、65％hxcbz。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。