CN101898084B

CN101898084B - 多组分恶臭废气生物净化方法

Info

Publication number: CN101898084B
Application number: CN2009100117620A
Authority: CN
Inventors: 郭兵兵; 彭德强; 刘忠生; 刘玲
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: CN101898084A

Abstract

本发明公开了一种多组分恶臭废气生物净化方法，采用两级生物净化处理，废气首先通过生物鼓泡塔，然后通过生物滤塔处理，两级生物处理后的尾气排放，所述生物鼓泡塔使用含有微生物菌体的微生物菌液，废气通过鼓泡塔的喷嘴分散后与微生物菌液在鼓泡反应区净化处理废气中的恶臭组分，鼓泡塔的喷嘴为鼓泡脉冲阀结构。鼓泡吸收塔采用含菌体吸收液，不但可以净化硫化氢和有机硫化物，还可以化学吸收废气中的氨类碱性废气组分，增强了净化效果，同时具有操作弹性大、耐冲击的优点，保证了后续生物滤塔的正常稳定操作。本发明方法可以有效净化含硫化物、氨、VOCs等混合恶臭组分的废气，适用于各种污水处理场逸散恶臭废气，泵站等设施逸散废气。

Description

多组分恶臭废气生物净化方法

技术领域

本发明涉及一种含硫、氨及VOCs恶臭废气生物净化方法，特别是含硫化氢、甲硫醇等有机硫化物和烃类等有害组分的恶臭废气的生物净化方法。

背景技术

污水处理场是炼油厂、市政设施中主要恶臭污染源之一，由于其运行温度较高，生化池敞口运行，在正常运行过程中，逸散出大量的恶臭污染物，这些恶臭污染物包括硫化氢、有机硫化物、氨、苯系物及其它VOCs等污染物，职工长期活动在被这些物质污染的环境中，可能引发呼吸系统、消化系统、生殖系统等疾病，也可能引发机体病变和致癌；在污染严重时，还会使人产生头晕、喉疼、恶心、呕吐等急性中毒症状。

这些废气组分复杂，不但造成造成周边环境的恶臭污染、对人体健康造成威胁，但这类废气浓度低，组分复杂，普通的物理化学方法难以彻底净化。

传统的废气治理方法如吸附法、焚烧法、催化燃烧法、冷凝法、吸收法等处理这类废气并不经济。吸附法存在吸附剂用量过大缺点，再生困难。焚烧法存在能耗高、经济性差的缺点。催化燃烧法虽然能耗降低，但废气组分复杂，催化剂容易中毒失效。冷凝法和吸收法仅仅能去除此类废气中的部分组分，并且一般适用于浓度较高的废气处理。生物法净化这类废气具有运行费用低，无二次污染优点，目前，生物技术处理废气也越来越普遍。

然而，目前生物净化装置存在耐冲击性差、填料容易堵塞、净化效率不稳定的不足。

CN200710031286.X提出采用吸收-生物联合处理方法，该方法中，吸收采用通常的吸收设备，生物法也采用常用的滴滤设备，该方法可使硫化氢和氨去除率达99％以上。但该方法处理含VOCs等复杂废气时，废气净化不彻底，没有解决生物法处理废气时存在的不足。同时，生物处理滴滤设备耐冲击性能差，操作弹性小，易于堵塞，不能保证长周期稳定操作。

CN01127539.1介绍了一种净化硫化氢的方法，CN1133568A介绍了一种吸收方法去除硫化氢的方法。CN91110451.8介绍了一种烃类加工过程中的溶剂回收方法。这些方法均仅能去除硫化氢或烃类，不能同时净化复杂组分的废气。

CN01804540.5提出了一种装有搅拌器的生物净化方法，通过搅拌器使填料表面的无活性的生物膜脱落并去除，从而延长生物反应器的使用寿命，该方法可以净化各种组分的废气，但对于浓度波动较大的硫化物废气，则很难保证净化率，对生物净化影响也比较大。

CN01114172.7采用预处理-催化燃烧的方法，将含复杂组分的废气净化，该方法净化效率高，可满足苛刻的环保标准要求，但该方法能耗较大，当废气中污染物浓度特别低时，完全靠电加热达到反应温度，对于环保装置而言，经济性相对较差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种化采用增强吸收-生物滤塔净化方法。该方法处理含硫含氨及VOCs废气具有净化效率高，占地少，耐冲击，填料不易发生堵塞等优点。

本发明多组分恶臭废气生物净化方法包括如下内容：采用两级生物净化处理，多组分恶臭废气首先通过生物鼓泡塔，然后通过生物滤塔处理，两级生物处理后的尾气排放。其中生物鼓泡塔使用含有微生物菌体的微生物菌液，废气通过鼓泡塔的喷嘴分散后与微生物菌液在鼓泡反应区净化处理废气中的恶臭组分，鼓泡塔的喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，鼓泡脉冲阀包括下部穿过鼓泡反应区塔板的圆形通筒、重球和重球限位帽，圆形通筒顶部活动放置密封重球，重球限位帽设置在重球上方，重球限位帽与重球顶部设置适宜空间，重球可以在圆形通筒上端开口和重球限位帽之间自由活动，重球限位帽与圆形通筒固定连接，重球限位帽开设筛孔，微生物菌液通过设置在鼓泡反应区塔板上的降液管向下流动。

本发明中多组分恶臭废气生物净化方法中，生物鼓泡塔使用的微生物菌液为含有微生物菌体的溶液，菌体一般为混合菌体，包括芽孢杆菌属、假单胞菌属、硫杆菌属、酵母属、假丝酵母属、曲霉属和青霉属等中的一种或几种，优选嗜酸性菌体，如嗜酸硫杆菌(Thiobacillus acidophilus)、氧化硫硫杆菌(Thiobacillusthiootidans)，嗜酸嗜热的芽孢杆菌(Bacillus)、头孢霉(Cephalosporium)、Acidophilic thiobacillus、氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillusferrooxidans)、耐酸酵母菌R1(Rhodotorulasp.)等中的一种或几种，可同时净化硫化物和部分VOCs等有恶臭组分，微生物菌液温度5～50℃，优选15～30℃。微生物菌液温度的保持可通过储液槽加热或喷淋管线加热等各种方式，生物鼓泡塔层数为1～5层，优选2～3层。微生物菌液的pH值保持1～9。微生物菌液中含有的微生物菌体可以先进行驯化，然后引入微生物菌液中，微生物的驯化为本领域常规方法，如选择适宜菌源，用含有恶臭组分的废气逐步驯化，淘汰不适应菌体，保留对恶臭组分有净化作用的菌体。微生物菌液中可以按本领域常规技术添加适宜的微生物营养物质。

本发明中多组分恶臭废气生物净化方法中，生物滤床可以采用本领域常规技术，如可以选择生物过滤床、生物滴滤床等。生物滤床中的填料可以选择本领域常规填料，如可以选择植物的茎、叶、根的残体、秸秆、棉花杆、泥炭、活性炭、纺织物、动物毛发、各种形状工程塑料填料、金属填料、沸石、各种瓷球、中的一种或几种的混合物。生物滤床使用的菌液以净化VOCs为主，主要包括芽孢杆菌属、假单胞菌属、梭形芽胞杆菌、罗非氏不动杆菌等。菌液可连续喷淋，也可间歇喷淋，菌液pH值5～10，优选6～7。

生物鼓泡塔菌液和生物滤床菌液的pH值可通过酸碱溶液进行调节，本发明中的酸性溶液包括H₂SO₄，HCl，HNO₃等物质，碱性溶液包括NaOH，KOH，HCO₃ ^-，CO₃ ^2-，NH₃等物质。

本发明方法中，生物鼓泡塔和生物滤床分别设置菌液储槽，分别储存生物鼓泡塔菌液和生物滤床菌液，两种菌液可以分别循环，也可以根据操作条件定期排放，并补充新鲜菌液。

本发明方法中，生物鼓泡塔菌液在储液槽内的停留时间3～600s，优选5～180s，最优选10～60s。废气在生物鼓泡塔内发生吸收和生物降解两种作用。通过充分吸收将污染物携带进入储液槽，储液槽内含大量的微生物菌体，在一定停留时间内，污染物可以被充分降解，因此本生物鼓泡塔的降解效率进一步提高。

本发明中，废气在生物滤床内停留时间为3～180s，优选10～60s，由于生物滤床内填料比表面积非常大，废气负荷也比较低，废气中污染物在滤床内即被完全净化。

本发明多组分恶臭废气生物净化方法中，废气首先采用高效的生物鼓泡塔净化硫化氢、氨、有机硫化物和VOCs等废气，然后在风机提供动力下进入生物滤床进行进一步净化，最后净化气排放。鼓泡吸收塔采用含菌体吸收液，不但可以净化硫化氢和有机硫化物，还可以化学吸收废气中的氨类碱性废气组分，增强了净化效果，同时具有操作弹性大、耐冲击的优点，保证了后续生物滤塔的正常稳定操作。净化塔通过适宜的喷嘴结构使气相在液相中均匀分散，大大提高了菌种与污染组分的接触效果，提高了生物降解效率和操作弹性，减小了设备规模，节省了占地。由于生物鼓泡塔消减了废气大部分的污染物负荷，大大减轻了生物滤塔的处理负荷，因此，生物滤塔填料可保持通畅，不易发生堵塞，从而保证了生物净化效率的稳定性。生物鼓泡塔具有操作弹性大，耐冲击性强等优点，保证整个废气净化处理工艺的稳定操作。

附图说明

图1为本发明一种工艺流程图。

图2为本发明方法使用的一种具体结构生物鼓泡塔的装配图。

图3为鼓泡反应区塔盘组件结构示意图。

图4为鼓泡反应区淋液盘结构示意图。

图5为淋液盘的溅板分配器结构示意图。

其中：1为出气口，2为上端封头，3为除雾器，4为液相分配器，5为鼓泡反应区塔盘组件，6为淋液盘，7为液封槽，8为降液管，9为筒体，10为气相分配器，11为进气口，12为下封头，13为出液口，5-1为鼓泡反应区塔板，5-2为鼓泡脉冲阀圆形通筒，5-3为重球，5-4为重球限位帽，6-1为圆筒形围堰，6-2为淋液塔板，6-3为溅板分配器，6-3-1为拉杆，6-3-2为上部溅板，6-3-3为中间溅板，6-3-4为下部溅板。

具体实施方式

废气在风机d提供动力下，首先经过生物鼓泡塔b，在鼓泡塔盘a上与生物菌液逆流接触，部分污染物被吸收降解，菌液进入储液槽，废气进入液气分离器c，然后经过风机d进入生物滤塔f，在生物滤床e内菌体的生物降解作用下，废气中污染物被完全净化，净化气最后排放。

生物鼓泡塔内的微生物菌液吸收降解污染物后进入储液槽g中，经过适宜停留时间后，通过泵h循环喷淋。生物滤塔内喷淋液经过滤床后进入储液槽i，在滤床需要喷淋时，通过泵j打入生物滤塔f。

本发明方法使用的脉冲生物鼓泡净化塔的一种具体结构包括筒体、气相分配器、液相分配器、降液管和至少一个鼓泡反应区，为了达到适宜的处理效果，鼓泡反应区一般设置为1～5层，气相分配器设置在简体下部，液相分配器设置在筒体上部，鼓泡反应区设置在气相分配器和液相分配器之间，鼓泡反应区底部为塔盘组件，塔盘组件包括鼓泡反应区塔板和分布设置在鼓泡反应区塔板上的喷嘴，喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，鼓泡脉冲阀结构包括下部穿过鼓泡反应区塔板的圆形通筒、重球和重球限位帽，圆形通筒顶部活动放置密封重球，重球限位帽设置在重球上方，重球限位帽与重球顶部设置适宜空间，重球可以在圆形通筒上端开口和重球限位帽之间自由活动，重球限位帽与圆形通筒固定连接，重球限位帽开设筛孔，降液管为通过鼓泡反应区塔板的通筒结构。重球优选使用耐腐蚀钢球。

鼓泡塔中，在至少一个鼓泡反应区(即鼓泡反应区层)下面设置喷淋段，在鼓泡反应区下面设置淋液盘，降液管将鼓泡反应区上的液体导入淋液盘，淋液盘将液体分散与向上流动的气相接触。淋液盘的结构包括淋液塔板、圆筒形围堰和溅板分配器，圆筒形围堰分布设置在淋液塔板上，圆筒形围堰内部的淋液塔板设置开口，开口下方吊挂溅板分配器，圆筒形围堰上端具有V形齿槽。溅板分配器由至少一块溅板及拉杆构成，拉杆将溅板分配器吊挂在淋液塔板下部，溅板上开设筛孔。

降液管上端开口高度按照鼓泡反应区需要控制的液位高度确定，一般鼓泡反应区液位高度为100～1000mm，优选200～600mm，吸收塔入口液气体积比为50～500L/m³，降液管上端开口开设V形齿槽，降液管下端设置液封槽。

本发明鼓泡塔中，鼓泡塔上部设置进液口和出气口，下部设置进气口和出液口，气相分配器与进气口相通，液相分配器与进液口相通。液相分配器由环形管、接管和法兰构成；环形管下表面开设若干小孔。气相分配器由集合管、若干根支管和法兰构成；支管下表面开设若干小孔。

溅板分配器可以为多层筛板结构，若干层溅板自上而下其直径递减，并用拉杆将若干层溅板连接在一起。液封槽由筒体和圆形底板构成，液封槽的筒体上沿开设若干个V型齿槽。

重球限位帽开设的筛孔直径为φ1～φ5mm，优选直径为φ3mm，开孔率10％～50％，优选为30％。降液管呈筒状，降液管上沿开设若干个V型齿槽，齿槽间无过渡段，齿槽夹角30°～120°，优选60°，齿高3mm～20mm，优选10mm。淋液盘圆筒形围堰上沿开设若干个V型齿槽，齿槽间无过渡段，齿槽夹角30°～120°，优选60°，齿高3mm～10mm，优选5mm。溅板分配器为多层筛板结构，溅板上开设筛孔，筛孔直径为φ5mm，开孔率20％～50％，优选为30％。若干层筛板自上而下其直径递减，并用拉杆将若干层溅板连接在一起。液封槽由筒体和圆形底板构成。液封槽的筒体上沿开设若干个V型齿槽，齿槽间无过渡段，齿槽夹角30°～120°，优选60°，齿高3mm～20mm，优选10mm。液封槽焊接在淋液盘上，并高于淋液盘一定高度，使液封槽上部形成齿形堰板。

本发明的鼓泡塔在工作时，液相通过入口进入到设置在筒体上部的液相分配器，从环形管下表面开设的若干小孔喷洒到床层；气相自塔底部进口进入到气相分配器，从集合管支管下表面开设若干小孔的分布到塔内。降液管高出鼓泡反应区塔板一定高度，液相在鼓泡反应区塔板上形成液层，降液管上沿开设若干个V型齿槽，使整个床层液相均匀流动。气相穿过溅板分配器，进入鼓泡脉冲阀，在重球限位帽处生成气泡，分散到鼓泡反应区塔板上的液层里，由于重球限位帽上设有筛孔，使重球处于不稳定的气流中，重球会连续不断地开启与关闭，气相形成脉动流，在鼓泡反应区塔板上生成均匀且不聚并的气泡，气液两相在此实现鼓泡接触，进行传质与反应。当气量(压)降低时，脉冲阀自动关闭，给气相提供聚集的时间，当气量(压)达到设置数值时，脉冲阀自动打开，因此，可操作的范围很宽。

液相自降液管自流至液封槽，液封槽的筒体上沿高于淋液盘，且筒体上沿开设若干个V型齿槽，液相均匀分布到淋液盘上。液相均匀分布到各个溅板分配器上，液相在重力作用下坠落至溅板上，形成喷溅流，与自下而上的气相形成逆流喷淋接触，实现传质与反应。上述结构将鼓泡和喷淋两种气液接触传质手段有机地结合在一个设备中，同时充分利用了设备空间，提高了设备的使用性能。

本发明方法使用的脉冲鼓泡塔根据气液传质与反应工艺特点，设置若干内构件，工作时，液相通过入口进入到设置在筒体上部的液相分配器，喷洒到床层；气相自塔底部进口进入到气相分配器，分布到塔内。降液管高出塔板一定高度，液相在鼓泡反应区塔板上形成菌液层；鼓泡反应区塔板上安装了若干个鼓泡脉冲阀，鼓泡反应区塔板与淋液塔板间形成气室，随着鼓泡脉冲阀的开启与关闭，该气室内压力产生规则性波动，气相形成脉动流，使得气相在鼓泡反应区塔板上的液层中生成的气泡均匀且不聚并；气液两相在此实现鼓泡接触，进行传质与反应。液相自降液管自流至液封槽，液封槽的筒体上沿高于淋液塔板，液相均匀分布到淋液塔板上，淋液塔板上设置圆筒形围堰及相应数量的溅板分配器；液相流入围堰在重力作用下坠落至溅板上，形成喷溅流，与自下而上的气相形成逆流喷淋接触，实现传质与反应。至此完成一个床层的鼓泡-喷淋接触过程。上述传质结构(实现鼓泡的结构和实现喷淋的结构)制成立式多级串联结构，气液两相反复实现鼓泡-喷淋接触过程，实现液相与气相完成自上而下的逆流“鼓泡-喷淋”接触反应。该脉冲鼓泡塔有利于将气相压力转化气相分散的动力，同时在同一个传质设备中将两种气液接触方式有机结合、气液接触效率高。

实施例1

某企业污水处理场生化曝气池逸散废气中含硫化氢50～100mg/m³，二甲二硫10mg/m³，甲苯40mg/m³，二甲苯60mg/m³，流量为5000Nm³/h左右。采用三级生物鼓泡净化塔，包括三个鼓泡反应区和三个喷淋反应区，鼓泡净化塔内构件按具体实施方式中优选数据确定，液气比为10L/Nm³，生物鼓泡净化塔菌液在储液槽内的停留时间为30秒。鼓泡反应区液相层厚度为100mm，喷淋段高度为250mm。鼓泡净化塔菌液温度25℃，以嗜酸硫杆菌为主，微生物菌液的pH值保持8左右。鼓泡反应吸收后，废气进入生物滤塔，菌液温度25℃，滤床温度10～25℃，滤床选用棉花杆和秸秆填料，菌液间歇喷淋，废气在生物滤床内停留时间为20秒。

经上述两级生物净化后，废气中硫化氢净化率100％，二甲二硫去除率96％，甲苯和二甲苯去除率均为98％，本装置连续运行180天，去除率稳定不变，生物滤床操作平稳，压降没有明显上升，期间出现数次废气量及浓度有明显波动的情况发生，但对废气净化处理效果及装置的稳定操作没有造成明显不利影响。

实施例2

某炼油企业污水处理场逸散废气中。硫化氢10mg/m³，VOCs 300mg/m³，流量为2000Nm³/h左右。采用二级脉冲鼓泡净化塔，包括二个鼓泡反应区和二个喷淋反应区，鼓泡塔内构件按具体实施方式中优选数据确定。鼓泡反应区液相层厚度为100mm，喷淋段高度为200mm。菌液温度为10℃。滤塔采用滴滤塔，填料采用塑料多面球填料。其它操作条件与实施例1相同。

经过生物鼓泡塔和生物滴滤塔净化后，硫化氢净化率100％，VOCs净化率99％，尾气排放速度均符合净化气体符合现行国家排放标准。生物滴滤塔经过200天运转，去除率稳定不变，操作平稳，压降没有明显上升。

比较例1

按照实施例1所述的方法，采用两级生物滤床对废气进行净化处理，取消其中的生物鼓泡净化塔，两级生物滤床串联操作，两级生物滤床操作条件参照实施例1的生物滤床操作条件，两级生物滤床的菌液分别循环喷淋。在稳定操作30日内，废气处理效果与实施例1相当，操作50日后，由于几次废气流量和浓度的较大波动，使两级生物滤床操作压力降明显上升，生物滤床出现明显的偏流和沟流现象，废气净化率也逐渐降低，生物滤床逐渐失效。

Claims

1.一种多组分恶臭废气生物净化方法，包括如下内容：采用两级生物净化处理，多组分恶臭废气首先通过生物鼓泡塔，然后通过生物滤塔处理，两级生物处理后的尾气排放，其特征在于：所述生物鼓泡塔使用含有微生物菌体的微生物菌液，废气通过鼓泡塔的喷嘴分散后，与微生物菌液在鼓泡反应区接触反应，净化处理废气中的恶臭组分；鼓泡塔的喷嘴为鼓泡脉冲阀结构，鼓泡脉冲阀包括圆形通筒、重球和重球限位帽，圆形通筒下部穿过鼓泡反应区塔板，圆形通筒顶部活动放置密封重球，重球限位帽设置在重球上方，重球限位帽与重球顶部设置适宜空间，重球可以在圆形通筒上端开口和重球限位帽之间自由活动，重球限位帽与圆形通筒固定连接，重球限位帽开设筛孔，微生物菌液通过设置在鼓泡反应区塔板上的降液管向下流动。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：生物鼓泡塔使用的微生物菌液为含有微生物菌体的溶液，微生物菌体为嗜酸性菌体，微生物菌液温度5～50℃，微生物菌液的pH值保持1～9。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：生物滤塔为生物过滤床或者生物滴滤床。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：生物鼓泡塔和生物滤塔分别设置储液槽，分别储存生物鼓泡塔菌液和生物滤塔菌液。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：生物鼓泡塔菌液在储液槽内的停留时间为3～600s。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：生物鼓泡塔为脉冲生物鼓泡净化塔，结构包括筒体、气相分配器、液相分配器、降液管和至少一个鼓泡反应区，气相分配器设置在筒体下部，液相分配器设置在筒体上部，鼓泡反应区设置在气相分配器和液相分配器之间，鼓泡反应区底部为塔盘组件，塔盘组件包括鼓泡反应区塔板和分布设置在鼓泡反应区塔板上的喷嘴。

7.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于：生物鼓泡塔中，在至少一个鼓泡反应区下面设置淋液盘，降液管将鼓泡反应区上的液体导入淋液盘，淋液盘将液体分散与向上流动的气相接触；淋液盘的结构包括淋液塔板、圆筒形围堰和溅板分配器，圆筒形围堰分布设置在淋液塔板上，圆筒形围堰内部的淋液塔板设置开口，开口下方吊挂溅板分配器，圆筒形围堰上端具有V形齿槽；溅板分配器由至少一块溅板及拉杆构成，拉杆将溅板分配器吊挂在淋液塔板下部，溅板上开设筛孔。

8.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于：降液管上端开口高度按照鼓泡反应区控制的液位高度确定，上端开口开设V形齿槽，降液管下端设置液封槽。

9.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于：鼓泡塔上部设置进液口和出气口，下部设置进气口和出液口，气相分配器与进气口相通，液相分配器与进液口相通。

10.按照权利要求8所述的方法，其特征在于：鼓泡反应区控制的液位高度为100～1000mm。