本发明涉及包装印刷行业废气处理，具体涉及一种基于物联网的包装印刷行业废气治理系统及方法。
背景技术：
1、包装印刷是以各种包装材料为载体的印刷，在包装上印上装饰性花纹，图案或者文字，以此来使产品更有吸引力或更具说明性，从而起到传递信息，增加销量的作用。包装印刷产业园废气排放是环保监督重点领域，该行业废气的产生主要在上墨、烘干及复合过程。包装印刷行业颗粒污染物主要来自油、纸张、碳黑粉以及少量细小纤维状的金属微粒。包装印刷生产过程中产生的大气污染物主要为vocs和颗粒物，其中颗粒物产生量较少，vocs为主要污染物，大多为有毒物质，且会随着生产工艺不同而发生变化。
2、挥发性有机物(volatile organic compounds，vocs)主要来源于油墨、稀释剂、清洗剂、涂布液、润版液、胶粘剂、复合胶、上光油、涂料等原辅材料，主要成分为苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、200号溶剂油、乙醇、丁醇等。包装印刷产业园废气如得不到有效得收集与处理，既会对劳动者生命健康造成严重损害，还会影响周边环境空气质量，进而导致大气中o3与pm2.5浓度超标，造成空气二次污染。颗粒物作为包装印刷废气的重要成分，能够悬浮在空气中，并被人体吸入，对呼吸系统产生刺激作用，长期暴露于颗粒物可能导致呼吸道炎症、肺部疾病等，针对行业存在的预处理不重视导致系统堵塞，催化剂失活、吸附材料失效，治理效率下降，存在安全隐患，引发火灾等痛点和难点，
3、多数包装印刷企业选用活性炭、uv光解、低温等离子体等单一、低效、低成本vocs治理技术，无法实现对于包装印刷企业废气排放的有效管控。复合光催化剂是选用高效吸附材料作为载体，采用超声技术将锐钛矿型tio2或改性tio2均匀负载于载体上，实现了吸附与光催化氧化技术的耦合，强化了对vocs的去除性能。发明专利cn1418721a公开了化学实验室废气净化吸附板及其制备方法，其是将tio2或改性tio2负载于活性炭纤维上，但活性炭纤维因其燃点低，在吸附放热过程中容易自燃，在工程应用过程中存在安全隐患。为了克服活性炭纤维容易自燃的缺点，用惰性强的树脂替代活性炭纤维作为复合光催化剂的载体。发明专利cn105728055a公开了一种tio2/aer复合光催化剂的制备方法，将tio2负载于717型强碱性阴离子交换树脂上。但因离子交换树脂吸附容量有限，uv-tio2/aer复合光催化氧化体系去除能力(elimination capacity,ec,g m-3h-1)偏低，若在vocs进气负荷偏高的情况下，该体系则无法确保达标排放。生物过滤技术通过生物滤床中填料层表面的微生物以vocs为碳源和能量源，利用自身的代谢活动将有机污染物分解为co2和h2o等小分子，进而达到降解vocs的目的。但疏水性vocs由于受传质速率所限，导致生物滤床启动周期较长、去除性能偏低。发明专利cn 106039983 a公开了一种降解疏水性挥发性有机物生物滴滤系统的挂膜启动方法，先通过液相疏水性挥发性有机物对活性污泥进行塔外驯化后，以高质量浓度易生物降解基质为唯一碳源快速挂膜，再以气液相联合法进行生物滴滤系统的启动，该方法能够在2～3天内实现菌种挂膜，10～15天内完成生物滴滤系统启动，但在挂膜前需要30天的污泥驯化期，整个驯化启动周期约45天，启动周期太长，不利于工程应用。发明专利cn116351237a公开了一种低碳净化多相抽提尾气的生物滴滤塔快速挂膜方法，接种菌为高效降解菌菌悬液与活性污泥混合物，体积比为0.5～1:1，其中活性污泥sv＝30～50％，svi＝60～100ml/g，高效降解菌菌悬液的od600值为0.8～1.5，所述高效降解菌选自以下种类中的至少一种：苯系物降解菌株corynebacterium sp.al-5，或为achromobacter sp.ed-2，或为diaphorobacter sp.ed-3。而包装印刷产业园废气通常为混合物，且会随生产工艺的变化而发生变化，因此这种以“特征污染物降解菌+活性污泥”作为接种菌种的生物滤床启动方式，在工程推广应用中受限。
4、针对包装印刷行业实际生产中排放的废气种类、气量会随生产工艺的变化而发生变化这一特点，现有专利难以确保能够达标排放，因而有必要开发一种智能型综合处理工艺。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于物联网的包装印刷行业废气治理系统及方法，实时监测并处理包装印刷过程生产排放的有组织废气。
2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
3、一种基于物联网的包装印刷行业废气治理系统，包括中央控制模块、废气浓度监测模块和废气处理模块，所述的废气浓度监测模块布置在废气监测点，所述的废气处理模块用于对包装印刷生产车间产生的废气进行处理，所述的废气浓度监测模块和废气处理模块均连接中央控制模块并由中央控制模块统一控制，各模块间通过物联网传输数据和指令；
4、所述的废气处理模块包括电袋除尘模块、uv-负载纳米tio2吸附树脂模块、真菌-细菌耦合生物滤床模块和活性炭吸附模块；所述的电袋除尘模块的进气口与包装印刷生产车间废气的收集管道通过连接管路相连，所述的电袋除尘模块的出气口与uv-负载纳米tio2吸附树脂模块的进气口相连，所述的uv-负载纳米tio2吸附树脂模块的出气口与真菌-细菌耦合生物滤床模块的进气口相连，所述的真菌-细菌耦合生物滤床模块的出气口与活性炭吸附模块的进气口相连，所述的活性炭吸附模块的出气口连接通往室外的排气筒；
5、所述的电袋除尘模块、uv-负载纳米tio2吸附树脂模块和真菌-细菌耦合生物滤床模块还分别设有与通往室外的排气筒相连的排气口。
6、所述的包装印刷生产车间的废气监测点包括生产车间废气负压收集主管道内、电袋除尘模块管道的出气口处、uv-负载纳米tio2吸附树脂模块管道的出气口处、真菌-细菌耦合生物滤床模块管道的出气口处和排气筒的室外出气口处。
7、所述的废气浓度监测模块的监测信息包括废气气量以及主要污染物的组分和浓度信息，主要污染物包括4组：苯、苯系物、非甲烷总烃nmhc和颗粒物；所述的包装印刷生产车间产生的废气通过引风机引入废气处理模块。
8、所述的电袋除尘模块包括串联的静电除尘器与袋式除尘器，用于去除废气中的颗粒污染物；所述的电袋除尘模块选用rs芒刺线的极配形式，过滤风速0.5～2.5m/min，滤袋材质选用聚苯硫醚pps+聚四氟乙烯ptfe。
9、所述的uv-负载纳米tio2吸附树脂模块包括固定床，固定床内部均匀设置有uv灯管，固定床的床空隙由负载纳米tio2的吸附树脂均匀填充，用于将废气中的vocs降解为小分子有机物、co2和h2o，并实现吸附树脂的自清洁；所述的uv灯管选用150w臭氧汞齐灯，所述的负载纳米tio2吸附树脂选用超髙交联吸附树脂。
10、所述的真菌-细菌耦合生物滤床模块，包括生物滤床，生物滤床接种来自污水处理好氧池的污泥，用于深度去除废气中的vocs。
11、所述的活性炭吸附模块由活性炭固定吸附床组成，用于去除残余的有组织vocs，确保排出废气达标。
12、本发明还提供采用上述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统的废气处理方法，包括：
13、中央控制模块根据接收到的各废气监测点的废气浓度监测模块传输的监测数据信息，监测数据信息反映出需要对废气进行处理时，中央控制模块向废气处理模块发送指令信息通过废气处理模块对废气进行处理，并在处理过程中根据各废气监测点的监测数据信息对废气处理模块调整配置；
14、废气处理模块中废气的处理路径由前至后依次为：电袋除尘模块、uv-负载纳米tio2吸附树脂模块、真菌-细菌耦合生物滤床模块和活性炭吸附模块；在处理过程中中央控制模块根据各废气监测点的监测数据信息对废气处理模块调整配置时，若废气处理模块中某一处理模块对应的废气监测点的监测数据达标，则关闭该处理模块之后依次连接的处理路径，直接将达标废气排出。
15、所述的在处理过程中根据各废气监测点的监测数据信息对废气处理模块调整配置包括：若废气处理模块中某一处理模块对应的废气监测点的监测数据达标，则打开该处理模块与通往室外的排气筒相连的排气口、关闭该处理模块与其出气口相连的后一处理模块的连接通道，使该处理模块处理后的达标废气直接排出；废气监测点的监测数据信息中，若苯、苯系物和非甲烷总烃nmhc的浓度均低于其各自的设定阈值时，则表示监测数据达标。
16、所述的在处理过程中根据各废气监测点的监测数据信息对废气处理模块调整配置还包括：中央控制模块对废气处理模块中的各处理模块的处理能力进行分析，以方便更换材料或检修，保障其能够达到预定处理水平。
17、将包装印刷产业园中产生的废气经各包装印刷生产车间废气收集管道与连接管路连接后统一连接至废气处理模块，利用设于各包装印刷生产车间以及废气处理模块中各废气监测点的废气浓度监测模块对废气进行监测，通过中央控制模块集中控制。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19、包装印刷生产过程中产生的大气污染物主要为vocs和颗粒物，其中颗粒物产生量较少，vocs为主要污染物，大多为有毒物质，且会随着生产工艺不同而发生变化。本发明中废气浓度监测模块的主要功能则是分析废气气量以及主要污染物组分与浓度，根据废气特性确定合理有效的处理工艺。
20、本发明采用电袋除尘技术对废气进行预处理，实现颗粒污染物的高去除率，最高可达到99％。
21、本发明的uv-负载纳米tio2吸附树脂模块的主要功能则是去除包装印刷废气中的vocs，该模块耦合了树脂吸附与uv-nmtio2催化氧化技术，废气中的vocs首先被树脂吸附，然后被uv-纳米tio2体系光催化氧化降解为co2和h2o，该技术替代了树脂脱附工序，既实现了吸附树脂的自清洁，又有效去除废气中的苯、苯系物及nmhc。本发明中电袋除尘模块可较好地去除包装印刷废气中的颗粒污染物，避免对uv-负载纳米tio2吸附树脂模块的影响。uv-负载纳米tio2吸附树脂模块因uv-nmtio2体系可生成氧化性极强的·oh，将吸附在树脂上的vocs降解为co2和h2o，并随气流排出，实现了树脂的“自清洁”，确保吸附树脂能够长期稳定使用。
22、本发明的真菌-细菌耦合生物滤床模块的主要功能则是深度去除包装印刷废气中的vocs，真菌-细菌耦合生物滤床模块充分利用真菌吸附能力强和细菌降解能力强的特点，基于两种技术的耦合，强化生物滤床去除含疏水性工业vocs的性能。若废气中vocs浓度较高(＞500mg m-3)且疏水性vocs含量偏高(＞30％)，由于uv-负载纳米tio2吸附树脂模块的停留时间所限，无法满足排放标准，则需要进入真菌-细菌耦合生物滤床模块进行深度处理。该模块耦合了真菌吸附能力强与细菌降解性能高的特点，可实现对亲疏水混合vocs的深度去除。
23、最后的活性炭吸附模块则起兜底保障功能，当包装印刷产业园废气组分、浓度与风量发生波动，如部分vocs处理设备检修工况下时，活性炭吸附技术可稳定、高效地去除包装印刷工艺产生的vocs，确保达标排放。
24、发明利用电袋除尘模块、uv-负载纳米tio2吸附树脂模块、真菌-细菌耦合生物滤床模块和活性炭吸附模块协同去除包装印刷行业废气，针对不同生产工艺排放的废气，基于废气浓度监测模块和中央控制模块，实现处理工艺组合优化，在确保满足《印刷工业大气污染物排放标准》(gb 41616-2022)的前提条件下，提高包装印刷行业废气处理装置的智能化水平，降低其运行成本。
25、本发明的方案还可将包装印刷产业园视为一个整体，对于园区中企业产生的废气进行分别收集、集中处理，具有高效、低成本、易管控的特点。
1.一种基于物联网的包装印刷行业废气治理系统，其特征在于：包括中央控制模块、废气浓度监测模块和废气处理模块，所述的废气浓度监测模块布置在废气监测点，所述的废气处理模块用于对包装印刷生产车间产生的废气进行处理，所述的废气浓度监测模块和废气处理模块均连接中央控制模块并由中央控制模块统一控制，各模块间通过物联网传输数据和指令；
2.根据权利要求1所述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统，其特征在于：所述的包装印刷生产车间的废气监测点包括生产车间废气负压收集主管道内、电袋除尘模块管道的出气口处、uv-负载纳米tio2吸附树脂模块管道的出气口处、真菌-细菌耦合生物滤床模块管道的出气口处和排气筒的室外出气口处。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统，其特征在于：所述的废气浓度监测模块的监测信息包括废气气量以及主要污染物的组分和浓度信息，主要污染物包括4组：苯、苯系物、非甲烷总烃nmhc和颗粒物；所述的包装印刷生产车间产生的废气通过引风机引入废气处理模块。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统，其特征在于：所述的电袋除尘模块包括串联的静电除尘器与袋式除尘器，用于去除废气中的颗粒污染物；所述的电袋除尘模块选用rs芒刺线的极配形式，过滤风速0.5～2.5m/min，滤袋材质选用聚苯硫醚pps+聚四氟乙烯ptfe。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统，其特征在于：所述的uv-负载纳米tio2吸附树脂模块包括固定床，固定床内部均匀设置有uv灯管，固定床的床空隙由负载纳米tio2的吸附树脂均匀填充，用于将废气中的vocs降解为小分子有机物、co2和h2o，并实现吸附树脂的自清洁；所述的uv灯管选用150w臭氧汞齐灯，所述的负载纳米tio2吸附树脂选用超髙交联吸附树脂。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统，其特征在于：所述的真菌-细菌耦合生物滤床模块，包括生物滤床，生物滤床接种来自污水处理好氧池的污泥，用于深度去除废气中的vocs；所述的活性炭吸附模块由活性炭固定吸附床组成，用于去除残余的有组织vocs，确保排出废气达标。
7.采用权利要求1-6任一项所述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统的废气处理方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统的废气处理方法，其特征在于：所述的在处理过程中根据各废气监测点的监测数据信息对废气处理模块调整配置包括：若废气处理模块中某一处理模块对应的废气监测点的监测数据达标，则打开该处理模块与通往室外的排气筒相连的排气口、关闭该处理模块与其出气口相连的后一处理模块的连接通道，使该处理模块处理后的达标废气直接排出；废气监测点的监测数据信息中，若苯、苯系物和非甲烷总烃nmhc的浓度均低于其各自的设定阈值时，则表示监测数据达标。
9.根据权利要求7所述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统的废气处理方法，其特征在于：所述的在处理过程中根据各废气监测点的监测数据信息对废气处理模块调整配置还包括：中央控制模块对废气处理模块中的各处理模块的处理能力进行分析，以方便更换材料或检修，保障其能够达到预定处理水平。
10.根据权利要求7所述的基于物联网的包装印刷行业废气治理系统的废气处理方法，其特征在于：将包装印刷产业园中产生的废气经各包装印刷生产车间废气收集管道与连接管路连接后统一连接至废气处理模块，利用设于各包装印刷生产车间以及废气处理模块中各废气监测点的废气浓度监测模块对废气进行监测，通过中央控制模块集中控制。
