CN101804300A - 组合式生物滴滤塔联动处理有机废气设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式生物滴滤塔处理有机废气设备，它涉及一种环境工程中的有机废气及废水的处理装置。本发明采用两套独立的生物膜滴滤塔，增加污水进水系统，增加反冲洗进气系统，同时起到曝气系统的作用，增加串联进气管9、9′，增加三通21、21′、44、44′，增加四通30、30′，增加相关阀门，控制好进气及进液，使得本发明能够以并联运行、串联运行、废水、废气、同时、单独处理废水等多种方式运行。生物滴滤塔装填有4个活性炭纤维布填料处理单元叠加放置，填料为多层圆柱形活性炭纤维布，以同心圆柱形式布置，圆柱形活性炭纤维布填料层直径由外到里逐渐减小，每层填料间隙也逐渐减小，中心填料密，外围相对疏一些，填料上端固定在同一平面上。

Description

组合式生物滴滤塔联动处理有机废气设备

技术领域

本发明涉及一种环境工程中的有机废气的处理设备，具体涉及一种组合式生物滴滤塔处理有机废气设备，该设备也可以应用在废水处理领域。

背景技术

挥发性有机化合物通常指沸点在50-260℃、室温下饱和蒸汽压超过133.32Pa的有机化合物，主要成为分为烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃及低沸点的多环香烃等。挥发性有机化合物具有毒性、刺激性和致癌作用，对人体健康会噪声很大的伤害。卤代烃还能与大气中的NO₂反应生产O₃，对生态环境产生很大的影响。

传统的处理挥发性有机物的方法主要为焚烧法、吸附法、冷凝法、电晕法、光催化氧化法等。焚烧法会产生二次污染，吸附法存在吸附剂再生困难、运行费用高及产生二次污染的问题，冷凝法要与其他处理方法联合使用，电晕法和光催化氧化法稳定性差、催化效率低，实用性及商业化较差。

生物法处理挥发性有机物是近年来发展起来的空气污染控制技术，与常规处理法相比，生物法具有设备简单、运行费用低、较少二次污染等优点。生物法处理技术已经证实对于处理大气量、低浓度有机废气是一项非常经济实用和环境友好性的技术。

目前生物净化废气的设备主要有三种类型，按照液相形式和微生物群落可分为：生物过滤塔、生物洗涤塔和生物滴滤塔。生物滴滤塔是介于生物过滤塔和生物洗涤塔之间的处理技术，生物滴滤塔的液相是流动或间歇流动的，微生物群落则固定在过滤床层上，污染物的吸收和生物降解同时发生在同一个反应装置内。在目前的生物废气处理技术中，生物滴滤法是最有前途的生物废气处理技术，生物滴滤塔具有操作简便、投资少运行费用低、可以调节pH、适合中等浓度废气、能投加营养物质等优点，但它也存在诸如可能会形成气流短流、过剩生物质较难去除而堵塞失效等缺点。

目前，国内外对生物滴滤塔研究重点主要集中在净化过程机理、反应动力学、净化的目标污染物、填料的性能、设备和工艺条件以及菌种选择及优化等几个方面。

生物滴滤法净化挥发性有机废气的机理主要有吸收-生物膜理论和吸附-生物膜理论，两个理论都在不断改进和完善过程中。吸附-生物膜理论描述生物法净化废气中低浓度挥发性有机物的过程机理，不涉及液膜扩散，生化反应级数变化以及过渡区等复杂问题，而且可用一个吸附净化模型来描述整个过程，可以简化计算和提高准确性。

有的研究者选择单一目标进行处理，也有研究者以多种混合有机物为研究对象。目前国外研究者越来越重视生物滴滤法对混合气体降解的研究，国内研究者重点研究生物滴滤法对苯类及卤代苯类有机废气降解的研究。国内外研究者逐渐把研究重点放在优势菌的选择及降解性能的研究上。国内外的专家学者对生物滴滤床的填料做了大量研究，对填料的优选和性能研究较多，但对填料的装填方式及填料大小的级配研究较少，CN101125280A一种处理挥发性有机废气的生物滴滤床公开了选用轻质膨胀陶土颗粒为填料，填料层选用同心圆柱套筒式结构，从中心到边缘所装填的填料粒径由小到大分布，中心区域填小粒径填料，四周近壁环形区域装填大粒径填料，使得滤塔内生物量分布比较均匀，从而充分利用了生物滴滤塔的有效空间。

目前生物滴滤塔普遍采用立式圆柱性生物滴滤塔，国内一些学者对生物滴滤塔的设备及工艺改进做了一些研究。专利200410013545.2公开了一种多用生物滴滤塔脱臭装置，使用两节塔体用法兰对接，上节塔体上部设置排气管，下节塔体底部设置排水管和反冲洗泵，两节塔体均设置有液态分布器。专利指出该生物滴滤塔设备将处理臭气和处理污水的功能集于一体，节省设备投资减少占地面积。孙珮石用生物膜填料塔和液相生物处理相结合的气液组合生物法净化低浓度甲醛废气，因为甲醛易溶于水，甲醛气体一部分在生物膜填料塔上降解，一部分溶于水在液相生物处理装置中得到去除，去除率比单独使用生物填料塔净化系统，效率提高35％。专利200510095104.6公开了一种用于去除空气中恶臭污染物的生物滴滤塔中，采用了两种规格填料填充滴滤塔，从底部至顶部装填颗粒从大到小分布，在一定程度上解决了滤塔底部负荷过大、生物量积累较多的问题。专利200420028535.1公开了一种高传质生物滴滤塔废气净化及脱臭设备，该设备分为三段，分别设有自动散水装置，每段又分为数层，每层之间装填有轻质多孔塑料及软性纤维球填料，能够处理多种工业废气。专利200310122164.3公布了一种生物滴滤塔和生物涤气器组合而成的生物除臭器联合除臭，效率较高。专利200610165557.6公开了一种气液错流式生物滴滤装置，气体为水平流向，液体为垂直流向，该装置减少了营养液流经高度，均匀分布，强化了气液传质和生物降解能力。专利200510010247.2公开了一种采用新型填料的，中间设有隔离层的两段反应塔构成的生物滴滤脱臭装置，两段分别设置喷淋器。专利200710023272.3公开了一种增加了净化气体循环装置的生物滴滤系统，同时公开了一种快速制备菌膜的方法。

有学者指出生物滴滤池的实验室研究与工业应用中，尤其是对高浓度废气的处理时，影响滴滤池应用的最主要因素是生物量的过度积累。生物量的过度积累将会出现：填料的有效面积减少，影响废气与生物膜的有效接触面积，有可能产生短流现象，导致反应器压降增加去除效率降低；反应器能承受的负荷降低；微生物活性降低；滴滤塔上段微生物数量多于下段微生物数量。目前控制微生物的数量的方法主要有化学法和物理机械法。化学法是添加化学物质抑制微生物生长，容易产生新的污染物，对微生物活性有影响，降低处理效率。物理机械法控制微生物生长较多采用冲洗或反冲洗需要较大的反应床体、产生大量高BOD废水，不能连续运行、处理后须一定时间才一能恢复活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合式生物滴滤塔联动处理有机废气设备，它具有结构合理，启动迅速，生物载体利用率高，维修方便，操作灵活，适用范围广，有机废气及废水去除率高的特点。

本发明的设备由两个同样的独立生物滴滤塔(A、A′)、进液系统B、反冲洗及进气系统C以及排气系统D组成。单独一个生物滴滤塔由喷淋、排气单元E、活性炭纤维填料段F及排水、进气及反冲洗单元G组成。填料段F由4个规格一样的处理单元叠加而成，单体生物滴滤塔6个处理单元之间通过法兰2连接，处理单元E在上，处理单元G在下，填料单元在中间。喷淋、排气单元E由喷淋系统3(3′)、法兰25(25′)及排气管21(21′)组成，排气管21(21′)设置在生物滴滤塔顶部。活性炭纤维填料段F由4个规格一样的处理单元分段叠加而成，各段间用法兰2连接，便于安装及拆卸。筒体内分层填充活性炭纤维布填料，其特征在于：填料为圆柱形活性炭纤维布，以同心圆柱形式分层布置；圆柱形活性炭纤维布填料层直径由外到里逐渐减小，填料层间隙也有外层向里层减小，中心填料密，外围相对疏一些，填料上端固定在同一平面上。排水、进气及反冲洗段G由法兰27、28、29、2(27′、28′、29′、2)和出水管6(6′)、反冲洗进水管8(8′)、进气管7(7′)、排空管20(20′)、回流管5(5′)及阀门18、19(18′、19′)组成。反冲洗进水管布置在进气管上方，出水管6(6′)布置在进气管的下方，通过法兰及阀门与回流管5(5′)相连接。生物滴滤池底部设置成倒梯形，底部设置阀门19(19′)及放空管20(20′)。

本发明进液系统B由循环回流进液系统和污水进液系统组成。循环进液系统由循环回流液槽42、循环回流泵32、流量计41、电磁阀13、13′以及连接管道组成，污水进液系统由污水槽43、污水泵33、电磁阀14、14′、流量计40以及连接管道组成。进液系统通过法兰25及25′与喷淋系统3及3′相连接。其特征在于：同时设置循环回流进液系统和污水进液系统，污水进液系统可以根据实际需要保留或者去掉。

本发明反冲洗及进气系统C由反冲洗进水系统、废气进气系统及反冲洗进气系统组成。反冲洗进水系统由水泵34、流量计39、电磁阀15、15′以及连接管道组成。反冲洗进气系统由气泵35、流量计38、电磁阀16、16′及连接管道组成。废气进气系统由气泵36、流量计37、电磁阀17、17′、法兰26、26′、四通30、30′及连接管道组成。反冲洗及进气系统C通过法兰26、27、28(26′、27′、28′)与串联进气管9(9′)、反冲洗进水管8(8′)、进气管7(7′)相连接。进气系统的管道、与串联进气管9、9′通过四通30、30′相连接。其特征在于：增加四通30、30′，增加串联进气管9、9′使得串联运行成为可能。

本发明排气系统D由排气管4、21、4′、21′、阀门10、11、10′、11′、法兰22、23、24、22′、23′、24′、三通31、44、31′、44′及连接管道组成。排气系统D通过三通31、31′及排气管21、21′与生物滴滤塔相连接；通过三通44、44′及法兰24、24′与串联进气管9、9′相连接。串联进气管9和9′的上端安装有阀门12及12′。其特征在于：增加了三通31、44、31′、44′，增加了阀门11、12、11′、12′，增加了法兰22、23、24、22′、23′、24′。

本发明的优点在于：1、单个生物滴滤塔由不同处理单元叠加放置，通过法兰连接。组合式生物滴滤塔联动处理有机废气设备的五大组成部分A、A′、B、C、D之间也通过法兰连接，在运输及修理过程非常方便，易于管理。2、设备的填料数量可以根据试验或工程的需要通过改变填料单元的数量来实现。3、生物滴滤塔安装了反冲洗进水及反冲洗进气系统，采用气水联合反冲洗方式，效果比单纯水反冲洗好。反冲洗使老化的生物膜脱落，保证生物膜活性，控制生物滴滤塔内生物量，使填料不易堵塞，提高反应器运行稳定性。设备并联运行时，可以定期交替进行气水反冲洗，能够保证其中一个装置在反冲洗后生物膜活性恢复阶段另一个生物滴滤塔仍然具有较好的处理效果。4、本发明运行方式多样，多用途。设备可以根据实际需要实行串联运行，处理中、高浓度的有机气体；可以并联运行，处理大气量低浓度的有机气体；可以一个生物滴滤塔处理废气，一个滴滤塔处理废水，同时处理废气和废水；可以只用来处理废水。5、挂膜方式多样，缩短挂膜时间。通常生物滴滤塔挂膜都是采用气液相逆流方式挂膜，本发明也可以在单纯液相状态下挂膜，通过添加优势菌，处理含有特征污染物的废水来实现快速挂膜。6、活性炭纤维布填料中间密四周疏，间隙逐渐缩小的布置方式有助于进气界面上气流分布均匀，改善生物滴滤塔壁流、股流的现象，提高生物滴滤塔的有效利用空间。

附图说明

附图1为圆柱形活性炭纤维布填料形状示意图及同心圆布置方式示意图。同心圆的布置方式，外层填料间的间隙要大于里层填料的间隙。

附图2为单独一个生物滴滤池示意图。

附图3为本发明组合式生物滴滤塔联动处理有机废气设备结构示意图。图中1为活性炭纤维填料，10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、10′、11′、12′、13′、14′、15′、16′、17′、18′、19′为阀门，2、22、23、24、25、26、27、28、29、22′、23′、24′、25′、26′、27′、28′、29′为法兰，42为循环回流液槽，43为污水槽，3、3′为进液喷淋系统，4、21、4′、21′为排气管，9、9′为串联进气管，8、8′为反冲洗进水管，7、7′为进气管，6、6′为排水管，5、5′为回流管，20、20′为排空管，32、33、34为水泵，35、36为气泵，14为液体流量计、16、37、38、39、40、41为气体流量计，30、30′为四通，31、44、31′、44′为三通。

具体实施方式

本发明挂膜方式：1、液相挂膜，由污水系统在生物滴滤塔中喷淋含有待降解污染物的废水，添加营养物质，从反冲洗进气系统经过控制流量后通入空气曝气，通过放空管排放废水，在液相条件下挂膜。2、在液相挂膜过程中添加优势菌，加快挂膜速度。3、通过添加优势菌的气液相逆流同步驯化挂膜。4、在生物滴滤塔运行过程中，可以通过交替挂膜恢复生物膜活性，不会影响到企业的生产运行。

本发明的运行方式：

1、并联运行方式。如果处理易降解有机废气或低浓度难降解有机废气时，可以关闭污水系统阀门14、14′，关闭串联进气管9、9′，本发明当作并联系统运行。

2、串联运行方式。但处理中高浓度有机废气或要强化低浓度有机废气处理效果时，本发明可以采用串联运行的方式。以A生物滴滤塔排放气进入A′生物滴滤塔串联处理为例：关闭阀门10、12、11′、17′，开启阀门10′、12′。A塔的处理排放气可以通过串联进气管9′进入A′塔，则本发明可以以串联的方式运行。

3、气液联动处理方式。以A生物滴滤塔处理有机废气，A′处理废水为例：关闭阀门11、11′、12′、14、13′、17′，本发明可以同时处理废气及废水，不会影响反冲洗。

4、处理废水。本发明还可以只用来处理废水，关闭废气进气系统，去掉循环回流系统，去掉废气进气系统，以喷淋的方式进水，以反冲洗进气系统来曝气，本发明相当于一套废水处理装置。

Claims (4)

1.一种组合式生物滴滤塔联动处理有机废气设备，由两个同样的独立生物滴滤塔(A、A′)、进液系统B、反冲洗及进气系统C以及排气系统D组成。进液系统B由循环回流进液系统和污水进液系统组成。本发明反冲洗及进气系统C由反冲洗进水系统、废气进气系统及反冲洗进气系统组成。本发明排气系统D由排气管4、21、4′、21′、阀门10、11、10′、11′、法兰22、23、24、22′、23′、24′、三通31、44、31′、44′及连接管道组成。回流管37、37′的出水进入循环回流液槽。

2.如权利要求1所述的一种组合式生物滴滤塔联动处理有机废气设备，其特征在于填料为圆柱形活性炭纤维布，以同心圆柱形式分层布置，圆柱形活性炭纤维布填料圆柱直径由外层到里层逐渐减小，填料层间隙逐渐减小，外层填料间隙大于内层填料间隙，中心填料密，外围疏一些，填料上端固定在同一平面上。

3.如权利要求1所述的一种组合式生物滴滤塔联动处理有机废气设备，其特征在于采用两套独立的生物膜滴滤塔联动处理有机废气，增加污水进水系统，增加反冲洗进气系统，处理废水时起到曝气系统的作用，增加串联进气管。本发明能够以并联运行、串联运行、废水、废气同时处理、单独处理废水等多种方式运行。

4.如权利要求3所述的一种组合式生物滴滤塔联动处理有机废气设备，其特征在于在排气系统D和进气系统C之间增加串联进气管9、9′，增加四通30及30′，增加三通31、31′，增加三通44、44′，增加阀门10、11、24、10′、11′、24′。

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