本发明涉及废气处理技术领域，具体地，涉及一种处理挥发性有机物的方法。
背景技术：
挥发性有机物(voc)是大气光化学反应的前驱物，也是形成雾霾的重要因素。石油化工企业生产、使用或储存的大量有机化学品，多数属于挥发性有机物，这些有机化学品不可避免地会以挥发性有机物的形式进入大气或水体中，从而造成环境污染。所以目前急需一种可以最大程度地减少voc排入环境的技术方法。
石油化工企业排放voc的主要环节包括物料储罐的呼吸气排放、污水收集输送和处理过程中有机化学品的挥发以及输送有机化学品的设备及管阀密封泄漏等。目前石油化工企业voc控制和治理的主要措施包括：设备及管阀密封泄漏通过定期的泄漏检测和修复进行控制；物料储罐的呼吸气一部分进行了回收或处理，一部分则直接排放；污水收集输送过程中voc基本无控制措施，当污水收集系统敞开面积较大时，将造成污水中voc向大气的逸散，而当污水收集系统密闭时，voc则可能在系统中聚集，浓度过高时会产生爆炸；污水处理过程中voc废气多数进行了收集和处理。
对于voc的处理方法，强挥发性物料储罐的呼吸气voc浓度很高，目前多采用吸收或吸附处理；污水预处理设施产生的废气中voc浓度较高，多采用焚烧法处理，污水生化处理产生的废气中voc浓度低、气量大，多采用生物处理。但是现有的吸收处理工艺和生物处理工艺排放尾气voc浓度多数情况难以满足排放标准。
对于voc废气的收集方法，现有的系统均多采用负压收集，即利用废气收集系统的引风机使voc产气设施的气相空间产生负压，环境空气或氮气通过进气口进入voc产气设施，再通过voc废气排气管道汇集。这种收集系统的废气总量相对稳定，但由于连接各设施的废气管路阻力差异性，难以按设定气量收集各设施的voc废气，使得部分设施voc废气不能有效收集，造成向大气的逸散。此外，当空气进入收集系统时，氧浓度高，当voc浓度较高时，可能存在爆炸危险。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种处理挥发性有机物的方法，该方法可以解决现有的挥发性有机物收集和处理方法中存在的对挥发性有机物的收集效率低、造成向环境中逸散，且排放尾气不达标的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种处理挥发性有机物的方法，该方法包括如下步骤：
(1)使惰性气进入气相密闭的产气装置进行气体置换，以使产气装置中的挥发性有机物从产气装置排出；
(2)使所述从产气装置中排出的挥发性有机物进入废气处理装置(15)进行焚烧处理，得到净化烟气；
所述惰性气为氮气和/或经降温和除湿处理后的所述净化烟气。
通过上述技术方案，利用惰性气进入产气装置驱排挥发性有机物可以有效控制产气装置和废气处理装置的气体总量，消除气量的不均衡性；废气收集过程中无环境空气进入，产气装置内废气和收集后废气中的氧浓度控制在安全范围内，可以避免爆炸危险；利用现有燃烧设施的净化烟气经降温和除湿处理后作为全部或部分惰性气源，收集的挥发性有机物气体再进入现有燃烧设施焚烧处理得到净化烟气循环使用，可以减少废气排放，同时可不设置专用的焚烧炉，从而节省设备投入、降低操作费用。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一种实施方式的处理挥发性有机物的方法的示意图。
附图标记说明
1工艺加热炉2惰性气输送风机
3冷却器4惰性气输送支管
5物料储罐6回收装置
7排气干管8排气支管
9储罐10气浮装置
11集水池排气风机12吹脱装置鼓风机
13吹脱装置14引风机
15废气处理装置16污水集水池
17污水井18污水重力流管道
19废气气柜
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示，本发明提供一种处理挥发性有机物的方法，该方法包括如下步骤：
本发明所述的方法利用惰性气进入产气装置驱排挥发性有机物可以有效控制产气装置和废气处理装置的气体总量，消除气量的不均衡性；废气收集过程中无环境空气进入，产气装置内废气和收集后废气中的氧浓度控制在安全范围内，可以避免爆炸危险；利用现有燃烧设施的净化烟气经降温和除湿处理后作为全部或部分惰性气源，收集的挥发性有机物气体再进入现有燃烧设施焚烧处理得到净化烟气循环使用，可以减少废气排放，同时可不设置专用的焚烧炉，从而节省设备投入、降低操作费用。
根据本发明，所述产气装置是指会产生挥发性有机物排放的装置或设备，例如，所述产气装置可以包括污水处理装置、液体物料储运装置和污水集输装置中的至少一种。在本发明所述的方法中，产气装置可以密闭或敞开，优选地产气装置为密闭结构，可以使惰性气进入产气装置后充分排出产气装置内的挥发性有机物，避免挥发性有机物向环境中逸散。根据本发明，为了进一步促使惰性气均匀进入所述各个产气装置，提高产气装置内挥发性有机物的排出效率，所述产气装置中，所述污水处理装置和液体物料储运装置可以在正压条件下运行，所述污水集输装置可以在微负压下运行，上述产气装置的具体运行压力可以根据装置结构和产气状况进行调整，优选情况下，污水处理装置和液体物料储运装置的运行压力可以为5kpa至10kpa；污水集输装置的运行压力可以为-5kpa至0kpa，上述产气装置的运行压力的调整方法没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的，例如，可以通过在上述产气装置中接入风阀、风机和压力泵等装置对其运行压力进行调整和控制。
根据本发明，废气处理装置可以为现有的燃烧设施，其具体种类没有特别的限制，例如，所述废气处理装置可以为选自工艺加热炉、锅炉和废物焚烧炉中的至少一种。利用上述现有的焚烧设施可以避免设置专用焚烧炉，从而降低设备成本。
根据本发明，该方法包括：使经降温和除湿处理后的所述净化烟气进入气相密闭的产气装置进行气体置换，例如，通过冷却器3对净化烟气进行降温和除湿处理得到经降温和除湿处理的净化烟气。降温和除湿处理的操作条件可以在很大范围内变化，具体地操作条件可以根据现有燃烧设施烟气量进行调整，优选地，所述经过降温和除湿处理后的净化烟气的温度可以为低于45℃，且所述经过降温和除湿处理后的净化烟气中氧气的重量含量可以为低于5％。满足上述条件的惰性气用于本发明所述的方法中，可以减少进入废气处理装置15中的氧气含量，避免爆炸危险。
根据本发明，为了进一步提高惰性气进入产气装置进行气体置换的效率，优选地，上述惰性气可以经增压后进入所述产气装置进行气体置换，例如通过惰性气输送风机2进行增压输送。惰性气增压的压力可以根据产气装置的实际情况进行调整，优选地，惰性气可以增压至7-12kpa。
根据本发明，所述惰性气的流量可以在很大范围内变化，为了便于控制各个产气装置中挥发性有机物的排放量、提高挥发性有机物的收集效率，优选情况下，所述处理挥发性有机物的方法还可以包括：调整所述惰性气的流量以使所述产气装置中的压力基本保持不变，例如：对于恒液位产气设施，可以进入恒定流量的惰性气；对于变液位产气设施，可以进入变流量的惰性气。
根据本发明，所述产气装置可以为一个或多个，当产气装置为多个时，所述处理挥发性有机物的方法还可以包括：使惰性气经增压后进入所述多个产气装置进行气体置换，例如通过惰性气输送支管4进入产气装置进行气体置换，使从所述多个产气装置中排出的挥发性有机物汇入排气干管7后进入废气处理装置15进行处理，例如可以使多个产气装置中排出的挥发性有机物经过排气支管8汇入排气干管7后进入废气处理装置15进行处理得到净化烟气。采用排气干管7收集所述多个产气装置中排出的挥发性有机物可以提高挥发性有机物的收集效率，降低收集设备成本。惰性气增压的操作压力和排气干管7的操作压力也可以在很大范围内变化，优选地，惰性气增压至7-12kpa，排气干管7的操作压力可以为4-8kpa。排气干管7的下游可以设置引风机14，以进一步便于排气干管7内的废气进入废气处理装置15进行处理。
进一步地，为了平衡排气干管7的废气气量，更优选地，可以对排气干管设置旁路进行气量调节，例如，在排气干管7旁路设置废气气柜19。所述旁路的操作压力也可以根据排气干管和产气装置的情况进行调整，优选地，旁路的操作压力可以为4-6kpa。
根据本发明，所述产气装置可以包括污水处理装置、液体物料储运装置和污水集输装置中的一种或几种，同一种上述产气装置也可以包括一个或几个。采用本发明所述的方法对污水处理装置中的挥发性有机物进行处理时，所述污水处理装置可以包括储罐9、隔油装置和气浮装置10中的至少一种，其中，所述储罐9可以包括污水储罐、污油储罐和污泥储罐中的至少一种；所述隔油装置为本领域技术人员所熟知，是指利用重力分离原理使含油废水中的杂质、水和油得到分离的装置；所述气浮装置10是指通过在废水或其他废液中产生大量微气泡并使微气泡附着在油滴或悬浮物颗粒上从而使油滴或悬浮物浮于水面而实现固液分离的装置，在本发明所述的方法中，优选情况下，气浮装置10的气泡气源可以为上述的惰性气，在上述优选的情况下，可有效避免向污水处理装置和废气处理装置15中引入空气，提高了系统的运行稳定性。
进一步地，为了提高挥发性有机物的去除效率，上述的污水处理装置中优选地可以设有至少一个吹脱装置13，所述吹脱装置13是指通过向废水或其他废液中通入气体使其中溶解的气体或挥发性有机物转移到气相而脱除的装置，在本发明所述的方法中，优选地，吹脱装置13中通入的吹脱气可以为上述的惰性气。设有吹脱装置13的污水处理装置可以明显提高挥发性有机物的去除速度和去除效率。
根据本发明，所述液体物料储运装置可以包括物料储罐5和回收装置6，采用本发明所述的方法对污水处理装置中的挥发性有机物进行处理时，可以使惰性气进入物料储罐5进行气体置换并排出挥发性有机物。为了提高原料利用率，优选情况下，可以首先进行物料回收，再进行挥发性有机物的处理，使所述惰性气进入所述物料储罐5中进行气体置换，以使所述物料储罐5中产生的挥发性有机物进入所述回收装置6进行物料回收，再使从回收装置6中排出的挥发性有机物进入废气处理装置15进行焚烧处理，得到净化烟气。上述惰性气可以为氮气或经降温和除湿处理后的净化烟气，优选情况下，针对挥发性有机物浓度相对较高的液体物料储运装置，惰性气可以选用氮气，以避免使用净化烟气可能造成对物料的污染。
根据本发明，污水集输系统可以包括污水井17、污水重力流管道18和污水集水池16，污水可以通过污水重力流管道18进入污水集水池16；采用本发明所述的方法对污水集输装置中的挥发性有机物进行处理时，可以使所述污水集水池16加盖密闭，使所述惰性气进入气相密闭的所述污水集水池16进行气体置换，以使挥发性有机物排出所述污水集水池16并进入废气处理装置15进行焚烧处理，得到净化烟气。
进一步地，为了便于控制污水集输装置的运行压力，可以在惰性气进气和挥发性有机物排气管路上设置流量计，在挥发性有机物排气管路上设置引风机14，优选情况下，通过污水重力流管道18进入污水集水池16的污水水量q、进入污水集水池16的惰性气的气量qa以及从污水集水池16中排出的废气量qb可以满足式1：
qb>qa+(1-1.5)q式(1)。
根据本发明，所述废气处理装置可以采用焚烧工艺对挥发性有机物废气进行处理，废气处理设施可以为现有工艺加热炉、锅炉和废物焚烧炉中的至少一种，从而避免设置专用的废气焚烧处理设施，降低设备成本。
在本发明的另一具体实施方式中，也可以设置专用voc废气焚烧炉作为废气处理装置，用于进一步提高废气处理效率。
废气处理采用的焚烧工艺为本领域技术人员所熟知，处理后的合格废气可以达到挥发性有机物排放浓度不高于120mg/nm3的要求。
以下通过实施例进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。
实施例
如图1所示，本实施例用于说明本发明的处理挥发性有机物的方法。在本实施例中，污水设计规模300m3/h，污水温度25℃，污水中含有苯，浓度为60mg/l，各单元参数如下表1所示：
表1
(1)确定voc废气产气量
voc废气产气量由曝气量、水流夹带气量、换气气量、进出物料置换气量组成，各单元voc废气产气量计算见如表2所示：
表2
总气量为2121.5nm3/h，确定干管管径dn350。支管管径和单位摩阻见上表中。
(2)voc浓度计算
voc浓度计算情况如表3所示：
表3
总气量为2121.5nm3/h，平均苯浓度6228mg/nm3，苯总排量13214g/h。
其中吹脱罐苯排量10477g/h，占苯总排量的79％，苯浓度从进水中60mg/l降至30.32mg/l。
(3)系统设计
如图1所示，惰性气源采用工艺加热炉1，排烟温度150℃，烟气组成(体积比)：co2占比8.5％，h2o占比17.4％，n2占比71.6％，o2占比2.5％。经烟气冷却器3直接喷水冷却至40℃，按产生2200nm3/h干烟气计，需处理湿烟气2663nm3/h，冷却水温20℃计，需要冷却水14.5t/h，总计排水14.9t/h。冷却后烟气组成如下：co2占比10.3％，n2占比86.7％，o2占比3％。
惰性气输送风机2选用9-19型离心式风机no2，全压7560pa，流量2790m3/h，功率11kw；输送干管dn350，单位摩阻1.046pa/m。
变液位设施依靠压力控制进气量，恒液位设施设恒定进气量。
吹脱装置鼓风机12选用罗茨鼓风机，型号l52ld，压升49000pa，进口流量18m3/min，功率30kw。
集水池排气风机11选用离心风机，型号9-19，no4-1，全压3660pa，进口流量13m3/min，功率2.2kw。
气柜22容积按各设施进出物料置换气量计算，合计为200m3。
惰性气干管末端设引风机14，送入废气处理装置15焚烧处理，废气处理装置为现有的工艺加热炉，引风机14选用离心风机，型号9-19，no4.5-5，全压4450pa，进口流量2269m3/h，功率5.5kw。
含苯voc废气经过工艺加热炉焚烧后，可满足voc<120mg/nm3的要求。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。