一种挥发性有机废气分离装置

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及有机废气处理技术领域，具体涉及一种挥发性有机废气分离装置。

背景技术

随着工业化的快速发展，有机废气的大量排放，不仅危害生态环境，还制约经济可持续增长。在此背景下，有机废气污染防治引起了社会普遍重视，解决好这一问题不仅有利于环境保护，对于经济发展更有着重要意义。由于很多有机废气，即挥发性有机污染物在土壤和地下水中的扩散和迁移相对容易，因此，在地下水污染中，地下水受到挥发性有机污染物的污染很常见，有机污染物包括氯乙烯、氯仿、二氯甲烷、甲苯、甲醇、四溴乙烷、四氢呋喃以及石油烃等。

地下水有机污染物中，有相当数量的挥发性有机污染物，挥发性有机污染物渗透力强、危害性大且不容易及时准确检测。地下水有机污染物危害人体健康，地下水有机物污染直接影响饮用水源的水质，当饮用水源受到合成有机物污染时，会导致腹水、腹泻、肠道线虫、肝炎、胃癌、肝癌等很多疾病的产生，特别是人们饮用被硝酸盐污染的地下水后可以导致癌症，还可能引起高铁(变形)血红蛋白症，导致患者死亡。地下水有机污染物降低农作物的产量和质量。地下水有机污染物加速生态环境的退化和破坏，地下水污染造成的水质恶化对生态环境的影响也是巨大的，地下水有机污染物排入河流、湖泊后除了对水体中天然鱼类和水生物造成危害外，对水体周围生态环境也造成破坏。过量的硝酸盐进入河等水域后使得水酸化并有腐蚀性，影响水中生物的正常生长，甚至能导致某些水中生物的灭绝，对生态环保造成巨大的危害。

地下水中的有机污染物常以自由相、溶解相和气相存在，单一的修复技术难以适应多种相态污染修复的需求，目前常采用多相抽提技术进行修复。该技术通过使用真空提取等手段，同时抽取地下水污染区域的多种污染物质，包括非饱和带中的气相挥发性物质、地下水中的自由相和溶解相污染物等，并在地面对抽取的多种污染物进行相分离及相关防污染处理，以控制和修复土壤与地下水中的污染。

在多相技术抽提技术中，相分离是关键环节，现有的大部分气液分离器设备中，主要采用重力式和循环式分离器，它们靠重力的不同将气体和液体分离。例如，公开号为CN112645442A的专利公开了一种三相分离器，其包括：主体，主体限定有在水平方向间隔布置的脱气腔、沉淀腔以及位于脱气腔和沉淀腔下方的储存腔，储存腔将脱气腔和沉淀腔连通，主体具有位于脱气腔上部的进料部以及位于沉淀腔上部的出液部；脱气装置，脱气装置设于脱气腔，用于将进入脱气腔内的混合物中的气体分离出；沉淀装置，沉淀装置设于沉淀腔，用于将进入沉淀腔内的混合物中的液体和固体分离开；储存腔的底部形成封闭结构，储存腔内的固体适于通过抽吸装置抽出。根据该发明实施例的三相分离器，通过将储存腔的底部设置成封闭结构，防止储存腔底部的液体和气体对固体形成干扰，使气体、液体和固体分离更彻底，分离效果更好。但是该专利所涉及的装置无法同时有效地分离挥发性有机污染物和半挥发性有机污染物，其分离产物能力和污染修复能力任具有一定的限制性。

挥发性有机废气(V0Cs)是指在常温下，沸点50℃至260℃的各种有机化合物。在我国，VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10Pa且具有挥发性的全部有机化合物。VOCs通常分为非甲烷碳氢化合物、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。VOCs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的贡献。大多数VOCs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。VOCs是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。

多相抽提液是指地下污染区域的土壤气体、地下水、易挥发和易流动的非水相液体(NAPL)。

挥发性多相抽提液一般是指土壤、地下水和NAPL中含有自由态挥发性污染物。

半挥发性多相抽提液一般是指土壤、地下水和NAPL中含有残留浓度角度较低且极易挥发的半挥发性有机物(SVOCs)。

多相抽提液的预处理包括热氧化法、催化氧化法和生化法等。

公开号为CN111826196A的专利公开了一种油气水三相分离器，其包括立式罐体和油水分离管，立式罐体的罐壁上具有进液口、排油口、排水口和隔板，排水口位于立式罐体的底部，隔板位于立式罐体的中部并将立式罐体的内腔分隔成气液分离区和油水分离区，进液口和排油口分别位于隔板的两侧，油水分离管包括同轴布置的内管和外管螺旋叶片，内管和外管之间的环形空间与气液分离区连通，螺旋叶片布置在环形空间中，内管的管壁上具有与环形空间连通的第一通孔，外管的管壁上具有第二通孔。该油气水三相分离器可以提高气液分离的效率。但是该油气水三相分离器无法彻底地完成污染物的分离，尤其是分离后的产物仍可能存在部分挥发性有机污染物和半挥发性有机污染物处于混合状态，不利于分离后污染物进行二次处理。

公开号为CN104771941A的专利公开了一种地热水气液固三相分离器及方法，其包括上壳体、下壳体、旋流除砂机构、撞击分淋机构和分离伞机构，上壳体和下壳体活动连接，下壳体内腔安装旋流除砂机构、撞击分淋机构和分离伞机构，旋流除砂机构与气液流道分隔桶配合，气液流道分隔桶的下方设有撞击分淋机构和分离伞机构，在下壳体的最底部设有出水管；所述的旋流除砂机构的底部设有旋流内排砂管，通过旋流外排砂管引出下壳体外。有益效果是：将旋流除砂、撞击分淋、分离伞三种分离工艺集成于本装置，结构紧凑，减少设备占地面积；采用的撞击分淋机构、分离伞机构可多级布置，增加分离效果；另外，该发明装置巧妙运用导轨卡槽设计，装置内芯可整体抽出，方便制造及检修。但是该装置结构复杂、设备体积和重量较大，处理挥发性污染物种类单一以及处理系统分离材料更换成本较高。

综上所述，这些技术只利用了介质的重力作用，因此其缺点是分离效率低，分离不彻底，设备体积和重量较大，处理挥发性污染物种类单一以及处理系统分离材料更换成本较高等问题，因此迫切需要一种高效、全面且经济成本更低的气液分离装置。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供一种挥发性有机废气分离装置，旨在解决现有技术中的一个或多个技术问题。

现有技术中，用于多相抽提技术的大部分气液分离设备，主要采用重力式和循环式分离器，它们依靠重力的不同将气体和液体分离，但这些分离器具有分离效率低、分离不彻底、设备体积和重量较大的缺点。同时，这些分离器具有处理挥发性污染物种类单一以及处理系统分离材料更换材料成本较高等问题。因此，本发明申请一种分离效率较高、分离挥发性污染物种类更加全面且经济成本低的挥发性有机废气分离装置。

本发明涉及一种挥发性有机废气分离装置，包括能够同时分离挥发性多相抽提液和半挥发性多相抽提液中的有机废气的分离单元，分离单元中的一个或多个组件选择性工作以对进入分离单元的多相抽提液进行软化预处理、加热曝气和二次分离中的至少一项，并以多种路径定向地分离有机废气，分离单元以检测多相抽提液的温度和有机废气浓度的方式来控制多个组件的选择性工作和曝气的曝气量，以调节多相抽提液的温度。

根据一种优选的实施方式，分离单元通过温度传感器检测多相抽提液温度，来判断是否改变曝气量来调节多相抽提液温度。

根据一种优选的实施方式，分离单元通过VOCs传感器感应有机废气浓度，并结合温度传感器检测的多相抽提液的温度来判断是否改变多相抽提液的进液量。

根据一种优选的实施方式，分离单元通过曝气管来调节分离单元内的曝气量，并通过外部进水控制装置来调节进入分离单元的多相抽提液的进液量，使曝气量和多相抽提液的进液量能够维持分离单元内的蓄水量动态平衡。

根据一种优选的实施方式，VOCs传感器通过感应有机废气浓度，并结合温度传感器检测在加热曝气过程中多相抽提液的温度，来选择多相抽提液是否需要经历二次分离过程。

根据一种优选的实施方式，当VOCs传感器感应到有机废气浓度超出第一阈值时，且温度传感器检测到多相抽提液温度超出第二阈值时，以增加曝气量的方式将多相抽提液温度降至第二阈值，控制多相抽提液进行二次分离过程。

根据一种优选的实施方式，当VOCs传感器未感应到有机废气或感应到有机废气浓度低于第一阈值时，多相抽提液仅经历软化预处理和加热曝气过程。

根据一种优选的实施方式，多相抽提液与有机废气以不同路径定向地排出分离单元，其中，当多相抽提液经历软化预处理和加热曝气过程时，多相抽提液在加热曝气过程中流经排水管通过出水口排出分离单元；当多相抽提液经历软化预处理、加热曝气、二次分离过程时，排水管被选择性封堵，多相抽提液通过出水口排出分离单元。

根据一种优选的实施方式，有机废气以流经加热曝气过程中的出气口并集中流进气流腔的方式从分离单元中排出。

根据一种优选的实施方式，本发明包括通气外壳，通气外壳的轴向上端连接有能够对其端部进行选择性封闭的圆盖，通过圆盖向通气外壳的中空内腔中注入多相抽提液；圆盖与气流腔内部相通，以形成有机废气的流通空间，使得有机废气能够通过圆盖排出。

优选地，本发明的圆盖与通气外壳轴向上端可拆卸连接，圆盖起到同时进水和排气的作用。本发明采用一体式结构，能够依据实际使用情况对本分离装置的工作状态进行评估，并选择是否通过拆取圆盖来进一步的更换本分离装置的内部组件，比如，在本分离装置使用过程中，若分离速度较慢，则可以采取更换圆盖的方式来选择具有更大尺寸的进水口和排气口的圆盖。

根据一种优选的实施方式，多相抽提液能够沿中空内腔定向流动以完成有机废气的分离，多相抽提液能够有序地流经分离单元并在分离单元中经历软化预处理、加热曝气和二次分离过程。

优选地，本发明的分离单元至少具有软化、加热曝气和单向滤透的功能，并通过这些功能完成有机废气的分离。本发明的多相抽提液基于自身重力沿多相抽提液液流方向在中空内腔中以多条流通路径定向地朝出水口方向流动，并从出水口排出通气外壳。为了达到提高分离效率的目的，本发明的多相抽提液在分离单元中进行有序流动和/或无序流动、且多条流通路径中的多相抽提液速度可以保持相同，也可以采用不同的速度，同时，本发明的多相抽提液以恒速和/或变速的方式在中空内腔中流动。

根据一种优选的实施方式，分离单元包括可拆卸连接于中空腔室轴向上段腔壁的纳滤膜组件，纳滤膜组件以层叠的方式对进入中空腔室的多相抽提液进行拦截过滤，以达到软化多相抽提液的目的。

根据一种优选的实施方式，分离单元包括加热管段结构，按照经纳滤膜组件软化后的多相抽提液能够流入加热管段结构的方式设置加热管段结构于中空内腔轴向中段，加热管段结构对经纳滤膜组件软化后的多相抽提液进行加热和/或曝气处理，以促进多相抽提液中有机废气的分离。

根据一种优选的实施方式，加热管段结构局部腔壁与气流腔连通，使得经加热和/或曝气处理分离出的有机废气能够从加热管段结构排出至气流腔中。

优选地，本发明通过加热来降低有机废气在多相抽提液中的溶解度，有机废气的溶解度与加热管段结构所提供温度呈非线性关系，随着温度的升高，多相抽提液内部扩散、解吸附、蒸发和化学反应等相应增加，进而导致有机废气的释放加快。

根据一种优选的实施方式，分离单元还包括中空纤维膜组件，用于对多相抽提液进行二次分离的中空纤维膜组件按照经加热管段结构预加热后的多相抽提液能够流入中空纤维膜组件的方式设置于中空内腔轴向下段。

优选地，本发明的中空纤维膜组件的二次分离过程为动态分离过程，经加热管段结构预加热后的多相抽提液具有一定的温度，且中空纤维膜组件的分离速率与该温度呈正比，因此，本发明的中空纤维膜组件设置于加热管段结构下端，有利于提高本发明的分离效率。

根据一种优选的实施方式，分离单元设有VOCs传感器，VOCs传感器判断多相抽提液中有机废气的浓度，以及加热\曝气对多相抽提液中有机废气的分离程度。

根据一种优选的实施方式，分离单元设有温度传感器，温度传感器感应多相抽提液的温度以判断其是否达到中空纤维膜组件工作的条件，温度传感器与VOCs传感器协同作用以控制中空纤维膜组件的选择性工作。

本发明申请一种挥发性有机废气分离方法，该方法包括：分离单元中的一个或多个组件选择性工作，对通过通气外壳进入分离单元的多相抽提液进行软化预处理、加热曝气和分离中的至少一项，并以多种路径定向地分离多相抽提液中的有机废气，分离单元以检测多相抽提液的温度和有机废气浓度的方式来控制多个组件的选择性工作和曝气的曝气量，以调节多相抽提液的温度。

本发明与现有技术相对照，其效果是积极和明显的。本发明通过分离单元的纳滤膜组件、加热管段结构和中空纤维膜组件对进入本发明的多相抽提液依次进行软化预处理、加热曝气和二次分离，使得本发明能够同时分离挥发性多相抽提液和半挥发性多相抽提液中的有机废气，相比现有技术，本发明的适用范围更广、能够分离的挥发性多相抽提液种类更加全面、分离效率较高。本发明能够通过VOCs传感器和温度传感器的协同作用，控制本发明的曝气量以促进有机废气分离的同时，降低多相抽提液的温度以保护中空纤维膜组件的正常运行，延长其使用寿命并提高分离效率。本发明的通气外壳、分离单元以及分离单元内的各个组件均采用拆卸式连接，从而使得本发明的各个组件易于更换，大幅度降低更换新组件的成本，具有良好的经济效益。因此，本发明有利于生态环境保护，能够促进生态环境和经济的可持续发展。

附图说明

图1是本发明的一种挥发性有机废气分离装置的剖面示意图；

图2是本发明的一种挥发性有机废气分离装置的立体示意图；

图3是本发明的一种挥发性有机废气分离装置的拆分结构示意图；

图4是本发明的温度数据表；

图5是本发明的中空纤维膜细管束结构示意图；

图6是本发明的加热曝气腔室和最大曝气量高度线示意图；

图7是本发明的最大蓄水量水位线示意图；

图8是本发明的纳滤膜结构示意图。

附图标记列表

1：通气外壳；2：圆盖；3：纳滤膜组件；4：加热管段结构；5：曝气管；6：曝气头；7：中空纤维膜组件；8：出水口；21：进水口；22：抽气口；41：出气口；42：加热板；43：绝热内壁；71：上密封接口；72：中空纤维膜细管束；73：下密封接口；11：气流腔；12：分离单元；13：中空内腔；44：加热曝气腔室；45：最大蓄水量水位线；46：最大曝气量高度线；14：排水管；15：VOCs传感器；16：温度传感器；r：内径；R：外径；A：壁厚；B：孔隙度；S：多相抽提液液流方向；Q：气流方向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明提供一种挥发性有机废气分离装置，包括双层外壁结构的通气外壳1，通气外壳1的双层外壁之间限定出能够容纳有机废气流通的间隙腔室。根据本发明，通过在间隙腔室中设置气流腔11来限定有机废气定向地排出通气外壳1，其中，通气外壳1在其轴向上开设有能够容纳分离单元12的、且被气流腔11包围的中空内腔13，中空内腔13轴向上构造为多层级结构以容纳分离单元12的多个组件3、4、7，其中，分离单元12按照能够对进入通气外壳1的多相抽提液进行预处理并能够同时分离挥发性多相抽提液和半挥发性多相抽提液中的有机废气的方式设置于通气外壳1中，经分离单元12分离后的多相抽提液以不同于有机废气排出方向的方式排出通气外壳1。

如图1所示，通气外壳1构造为圆柱状的双层外壁结构，并在双层外壁之前限定出能够容纳有机废气流通的气流腔11。

优选地，如图3所示，通气外壳1的轴向上端连接有能够对其端部进行选择性封闭的端盖2(下文也根据图中形状将其命名为圆盖2)。根据本发明，圆盖2可以外接注液装置，该注液装置通过圆盖2向通气外壳1的中空内腔13中注入多相抽提液。根据图1和图3，圆盖2直径设置为等同于通气外壳1的周向长度，圆盖2上贯穿设置有用于注入多相抽提液的进水口21和用于抽取分离出的有机废气的抽气口22。抽气口22连通气流腔11，使得圆盖2与气流腔11内部相通，以形成有机废气的流通空间，进而有机废气能够通过圆盖2排出。

优选地，进水口21的直径小于抽气口22的直径，进水口21连通的入水管直通通气外壳1内的中空腔室，抽气口22与气流腔11相通，通过这种设置方式，进入气流腔11中的有机废气均通过抽气口22定向排出，便于集中收集有机废气。进水口21位于圆盖2顶面的高度低于抽气口22位于圆盖2顶面的高度，且抽气口22局部外壁上间歇性平行设置多条凸纹，通过这种设置方式，外接的抽气装置可以稳固地连接于抽气口22，防止在抽气过程中发生滑脱。进水口21高度低于抽气口22，以避免注入的多相抽提液外溅至抽气口22中并经抽气口22进入气流腔11，影响本发明的运行。进水口21直径小于抽气口22直径，以减缓进入通气外壳1的多相抽提液速度，避免在分离单元12内短时间积聚大量多相抽提液、影响分离效率和加速分离装置的损坏速度。抽气口22直径大，抽气效率高，在抽气装置的作用下可以使得气流腔11内的有机废气始终保持顺畅流通。

圆盖2下方外圈设有多对长条形的开孔，这些开孔与通气外壳1的气流腔11的中空结构对齐，通气外壳1的上端壳身设置为螺纹结构，从而通过旋转的方式使圆盖2与通气外壳1的壳身密封相连，从而形成有机废气的流通空间。

在运行本发明时，抽气装置始终保持启动状态，使进入气流腔11的有机废气可以不断地被抽出，同时在气流腔11中形成负压，以达到促进多相抽提液中有机废气分离的目的。

优选地，多相抽提液能够沿中空内腔13定向流动以完成有机废气的分离，多相抽提液能够有序地流经分离单元12并在分离单元12中经历软化预处理、预加热和二次分离过程。

优选地，分离单元12包括可拆卸连接于中空腔室轴向上段腔壁的纳滤膜组件3，纳滤膜组件3以层叠的方式对进入中空腔室的多相抽提液进行拦截过滤，以达到软化多相抽提液的目的。

根据图1、图3、图8，纳滤膜组件3包括多层间隔布设且以层叠的方式对多相抽提液进行拦截过滤的纳滤膜板，多层纳滤膜板的两端通过卡扣与气流腔11可拆卸连接，这种连接方式使得本发明易于更换纳滤膜组件3。纳滤膜板上的纳滤膜不仅对痕量挥发性有机污染物具有较高的去除率，并且能够通过降低多相抽提液中的钙镁含量，从而降低多相抽提液的硬度，以达到软化多相抽提液的目的。

优选地，本发明的纳滤膜也可以采用双层结构的非对称膜，该非对称膜的上层采用起支撑作用和筛分作用的多孔膜；该非对称膜的下层采用起分离作用的致密膜，以降低多相抽提液中的钙镁含量。

优选地，分离单元12包括加热管段结构4，按照经纳滤膜组件3软化后的多相抽提液能够流入加热管段结构4的方式设置加热管段结构4于中空内腔13轴向中段，加热管段结构4对经纳滤膜组件3软化后的多相抽提液进行加热和/或曝气处理，以促进多相抽提液中有机废气的分离。

优选地，加热管段结构4局部腔壁与气流腔11连通，使得经加热和/或曝气处理分离出的有机废气能够从加热管段结构4排出至气流腔11中。

根据图1和图3，多相抽提液依靠自身重力流入纳滤膜组件3下方的加热管段结构4，软化后的多相抽提液在加热管段结构4加热后不易结垢，防止成垢物质堵塞加热管段结构4，提高了本发明的使用寿命。加热管段结构4由至少两个出气口41、加热板42和绝热内壁43组成。加热管段结构4通过卡扣可拆卸连接于气流腔11。环形结构的加热板42可以对经纳滤膜组件3软化后的多相抽提液进行加热。加热板42径向外侧套设有绝热内壁43，使其产生的热量可以被限制在一定空间内，且绝热内壁43上开设有可以排出挥发性有机废气的出气口41。具体地，环形加热板42的外壁设置若干条相对轴向线具有一定倾斜角度的防滑凸纹，并在绝热内壁43的内壁设置与该防滑凸纹相契合的凹槽，使得环形加热板42可以稳固地套设在绝热内壁43中，且环形加热板42外壁与绝热内壁43之间形成密闭空间。出气口41连通加热板42、绝热内壁43和气流腔11，经加热板41分离的有机废气通过出气口41的位于加热板42内的进气端进入出气口41，流经出气口41位于绝热内壁43的局部管段，再从位于气流腔11中的出气端流出并进入气流腔11。加热板42基于物质沸点不同，对挥发性或半挥发性的多相抽提液进行加热，以促进多相抽提液中的有机废气挥发。

优选地，本发明的加热板42的加热温度可以设置为90-95℃。若加热温度过高，则导致多相抽提液水体沸腾，水分大量蒸发，连同挥发性有机废气一并从出气口41吹出，无法起到分离作用；若加热温度过低，则达不到大多数挥发性有机废气的沸点，导致本发明分离效率低下。加热板42可以选用陶瓷加热圈，其具有发热均匀、升温快、机械强度高、与被加热物体接触面积大和使用寿命长的优点。同时，陶瓷加热圈不怕水、耐酸碱、安装维修方便和使用费用低，即使陶瓷加热圈内部发热器材料损坏，其外部的陶瓷器件仍可重复利用。

优选地，为了避免在加热管段结构4中分离的具有热量的挥发性有机废气在通过出气口41进入到气流腔11后，高温的有机废气接触到低温的气流腔11腔壁迅速发生冷凝转化为液态滴落在气流腔中，本发明可以在气流腔11内安装气化管，通过该气化管将已经冷凝的有机废气再次气化，以保证有机废气能够沿气流腔11排出通气外壳1。同时，本发明通过在加热板42径向外侧套设绝热内壁43，使得其产生的热量可以被限制在一定空间内，从而避免挥发性有机废气在加热板42板壁发生冷凝，影响分离效率。

优选地，根据图1、图2、图3，本发明在绝热内壁43底部设有曝气管5，曝气管5设置为L型结构，曝气管5沿竖直方向分布的管道位于通气外壳1外侧，曝气管5沿水平方向分布的管道顶部连接有多个曝气头6，曝气头6的开口朝向绝热内壁43底部。曝气管5的输入管连接有气泵，通过气泵向曝气管5中注气。曝气头6能够定向地输出气体使得定向输出的气体与加热管段结构4下端完成加热后的多相抽提液进行对冲曝气处理。加热和曝气可以促进多相抽提液中有机废气的挥发，通过出气口41进入到气流腔11中，随后被抽出。抽气口22能够可调节地排出气流腔11内完成曝气处理后的残余气体。

具体地，根据图6，本发明通过曝气管5可以将多相抽提液中的挥发性有机废气进行吹脱，进一步增强挥发性有机废气的分离效果。曝气管5中通入常温空气，以对多相抽提液进行风冷，加快多相抽提液的降温速率。需要说明的是，本发明的曝气量是指曝气管曝入多相抽提液中的气量。本发明的曝气管5配置3个曝气头6，曝气管5的最大曝气量高度线46为气柱高度处于加热曝气腔室44的1/3处。若曝气量过小，则难以达到吹脱有机废气、降低温度的效果；若曝气量过大，则可能将多相抽提液从出气口41吹出，并且多相抽提液未达到相应温度，此时吹脱分离效率低下。根据图6，本发明的加热曝气腔室44包含曝气管5上方的加热管段结构4的所有空间。

此外，根据图7，多相抽提液由进水口21经过纳滤膜组件3，进入到加热曝气腔室44中。为维持加热曝气腔室44中蓄水量的动态平衡，本发明的最大蓄水量水位线45应设置为保持加热曝气腔室44中的水量低于腔室的1/2处。

优选地，分离单元12还包括中空纤维膜组件7，用于对多相抽提液进行二次分离的中空纤维膜组件7按照经加热管段结构4预加热后的多相抽提液能够流入中空纤维膜组件7的方式设置于中空内腔13轴向下段。本发明的中空纤维膜组件7分离过程为动态分离过程，经加热管段结构4预加热后的多相抽提液具有一定的温度，且中空纤维膜组件7的分离速率与该温度呈正比，多相抽提液的温度每升高1℃，中空纤维膜组件7的分离速率相应增加2.0％，因此，本发明的中空纤维膜组件7设置于加热管段结构4下端，有利于提高本发明的分离效率。

优选地，本发明的曝气管5设置在加热曝气腔室和中空纤维膜组件7之间。这种设置方式的优点有以下几点：1.曝气管5起到对多相抽提液风冷的作用，使多相抽提液的温度达到中空纤维膜组件7的最佳工作温度。2.曝气管5吹脱的挥发性有机废气可通过出气口41排出。3.这种设置方式可以增加多相抽提液中的溶气量，使多相抽提液通过中空纤维膜组件7时，中空纤维膜细管束72内外形成足够大的压力差，有利于挥发性有机废气分离。如果曝气管5安装在分离装置的底部，则会出现以下问题：1.曝气管5无法对多相抽提液降温，高温多相抽提液通过中空纤维膜组件7会减短其使用寿命。2.曝气管5吹脱的挥发性有机废气只能透过中空纤维膜组件7排出，排出效率低，同时减短中空纤维膜组件7寿命。3.当曝气管5在分离装置底部时，曝气管5的曝气方向与多相抽提液的液流方向相反，不利于多相抽提液流动，降低分离效率。

根据一种优选的实施方式，本发明还可以在与出气口41相对的位置设置VOCs传感器15。VOCs传感器15可以选用TGS2600型号的用于空气污染物检测的气体传感器。这种传感器具有低功耗、对污染空气有高灵敏度、使用寿命长、成本低、应用电路简单和体积小的特点。VOCs传感器15可以用来判断多相抽提液中挥发性有机废气的浓度，以及加热、曝气对多相抽提液中挥发性有机废气的分离程度。

根据图1，加热管段结构4的下部为多孔结构，使得多相抽提液在重力作用下可以流入中空纤维膜组件7。中空纤维膜组件7由上密封接口71、中空纤维膜细管束72和下密封接口73组成。中空纤维膜组件7可拆卸连接于通气外壳1。上密封接口71和下密封接口73采用橡胶材料制成，上密封接口71与曝气管5沿水平方向分布的管道底部密封相连，多相抽提液穿过上密封接口71进入中空纤维膜细管束72中。本发明的上密封接口与下密封接口73可以作为膜固定件，将中空纤维膜细管束72固定于加热曝气腔室下部与中空内腔13轴向下段之间，当中空纤维膜细管束72超过使用寿命时，本发明可方便更换新的中空纤维膜细管束72。

优选地，在中空纤维膜组件7轴向上间歇性平行排布多条中空纤维膜细管束72，以形成帘式中空纤维膜组件7。中空纤维膜细管束72按照能够单向滤透多相抽提液中挥发性有机废气的方式进行设置。优选地，本发明的中空纤维膜细管束72为多孔结构，以避免使用中空纤维膜细管束72对多相抽提液进行分离时，中空纤维膜细管束72的膜细孔或膜表面吸附、堵塞或堆积一部分多相抽提液中所含的无机物和/或有机物，引起中空纤维膜细管束72的分离性能降低。根据图5，本发明的中空纤维膜细管束72可以采用如图5所示的结构，中空纤维膜细管束72的管腔内径r设置为90-450μm，外径R设置为100-500μm。中空纤维膜细管束72采用典型壁厚A：10-50μm，典型的孔隙度B：10-80％。

优选地，由于中空纤维膜细管束72具有气体单向透过性，因此，进入到中空纤维膜细管束72中的多相抽提液不会进入到气流腔11中，但多相抽提液中的挥发性有机废气可以透过中空纤维膜细管束72进入到气流腔11中，从而达到分离有机废气的效果。由于抽气装置持续抽气，使得气流腔11内的气压偏低，而曝气处理使得多相抽提液中的气压偏高，因此形成气压差，使得挥发性有机废气从多相抽提液中分离。具体地，经过多次实验证明，如图4所示，中空纤维膜组件7在运行时，其温度保持在45℃时，中空纤维膜组件7的分离效率最高。因此，本发明需要控制经曝气管5风冷后流进中空纤维膜组件7的多相抽提液温度在45℃左右。本发明将45℃设定为多相抽提液温度的第二阈值。

根据一种优选的实施方式，根据图1，本发明还可以在加热曝气腔室与中空纤维膜组件7之间、且紧贴曝气管5上部的位置设置温度传感器16。温度传感器16和VOCs传感器15在本发明中可以产生协同作用。由于，上密封接口71具有选择透水性，当温度传感器16检测到多相抽提液温度达到45℃且VOCs传感器15感应到挥发性有机废气浓度时，上密封接口71打开，使多相抽提液进入到中空纤维膜细管束72中。温度传感器16通过判断多相抽提液的温度是否达到中空纤维膜组件7的最佳工作温度45℃，来控制上密封接口71的开合。当多相抽提液温度超过45℃时，并且VOCs传感15器处感应到挥发性有机废气时，温度传感器16控制上密封接口71闭合，此时，曝气管5持续曝气，进水口21持续向分离装置中输入多相抽提液，多相抽提液不得超过最大蓄水量水位线45，若超过即停止输入多相抽提液。当温度降至45℃时、且VOCs传感器15处感应到挥发性有机废气时，温度传感器16控制上密封接口71打开。若温度降至45℃，VOCs传感器15未感应到VOCs或VOCs浓度为达到第一阈值时，控制上密封接口71闭合，打开排水管14的阀门，多相抽提液通过排水管14流进出水口8。优选地，本发明将无需经历中空纤维膜组件7的，仅通过纳滤膜组件3和加热管段结构4即可完全分离的有机废气浓度设定为第一阈值。具体地，温度传感器16还可以和气化管发生协同作用，当温度传感器16处多相抽提液温度超过45℃时，且VOCs传感器15处感应到挥发性有机废气时，启动气化管以防止挥发性有机废气冷凝。本发明通过温度传感器16和VOCs传感器15的协同作用，使得中空纤维膜组件7选择性工作。通过这种设置方式，本发明可以延长中空纤维膜组件7的使用寿命，且节约能源，降低成本。

具体地，当温度传感器16感应到多相抽提液的温度超过45℃时，可以向独立于本发明的外部气泵控制装置发送指令，该外部气泵控制装置接收指令后，增加曝气管5的曝气量，以增加加热曝气腔室44中的常温空气，以对多相抽提液进行风冷，降低多相抽提液的温度。同时，本发明控制曝气管5所增加的曝气量产生的气柱高度不超过加热曝气腔室44的1/3处的最大曝气量高度线46。若曝气气体的气柱高度超过最大曝气量高度线46，则会出现曝气过度，增大能耗处理成本，同时也可能会导致多相抽提液出现泡沫、液体上浮和液体膨胀等问题。当温度传感器16感应到多相抽提液降至45℃后，可以减小曝气量，以将多相抽提液温度维持在45℃左右。在温度传感器16控制曝气管5增加曝气量的同时，增加的曝气量促进多相抽提液中的挥发性有机废气分离，当VOCs传感器15感应到挥发性有机废气时，向独立于本发明的外部进水控制装置发送进液指令，从而控制通过进水口21的多相抽提液的进液量增加，以维持加热曝气腔室44中蓄水量的动态平衡，在进液时，应始终保持加热曝气腔室44中的多相抽提液水位线不超过加热曝气腔室44的1/2处的最大蓄水量水位线45。若进液量超过最大蓄水量水位线45，则会导致曝气效果变差，大量多相抽提液积聚在加热曝气腔室44，降低加热板42的加热效率，进而降低分离效率。大量高温的多相抽提液积聚在加热曝气腔室44，也会影响曝气管5对其的风冷效率，影响加热曝气腔室44的进气。

根据一种优选的实施方式，本发明还可以配置一个单独的组件，沉淀池。沉淀池设置在进水口21前。对于固体悬浮物含量较高的多相抽提液，需要通过沉淀池进行预处理，而后通入分离装置的进水口21，用于防止多相抽提液中的固体悬浮物堵塞分离装置。

优选地，中空内腔13轴向下段的侧壁开设有多个能够排出已完成有机废气分离后的多相抽提液的出水口8，出水口8贯穿通气外壳1。通过中空纤维膜组件7的多相抽提液进入到中空内腔13轴向下段，由出水口8排出通气外壳1。出水口8的直径小于进水口21的直径，以保证出水具有足够的水压。

实施例2

本发明还提供一种挥发性有机废气的分离方法，分离方法包括：分离单元12中的一个或多个组件选择性工作，对通过通气外壳1进入分离单元12的多相抽提液进行软化预处理、加热曝气和二次分离中的至少一项，并以多种路径定向地分离多相抽提液中的有机废气，分离单元12以检测多相抽提液的温度和有机废气浓度的方式来控制多个组件的选择性工作和曝气的曝气量，以调节多相抽提液的温度。

根据图1、图2，本发明的分离的多相抽提液液流方向S与有机废气的气流方向Q以不同的路径定向地排出分离装置。未经过滤的多相抽提液经沉淀池过滤，在去除固体悬浮物后通过进水口21进入纳滤膜组件3进行软化预处理，其后在自身重力作用下流向加热管段结构4，在加热管段结构4中被加热板42加热、被曝气管5曝气以促进有机废气的分离。分离出的有机废气通过出气口41进入气流腔11，并被VOCs传感器15所感应，当VOCs传感15未感应到有机废气或感应到有机废气浓度未达到第一阈值时，控制上密封接口71闭合，并打开排水管14的阀门，分离后多相抽提液经排水管14流入出水口8，并从出水口8流出分离装置。当VOCs传感器15感应到有机废气，且温度传感器16感应到多相抽提液温度降至45℃时，控制上密封接口71打开，多相抽提液进入中空纤维膜组件7进行分离，分离后的有机废气透过中空纤维膜细管束72进入气流腔11，从抽气口22排出，分离后的多相抽提液沿中空纤维膜细管束72管腔流进出水口8，并从出水口8排出分离装置。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。