CN102188898A - 复合式生物除臭一体化设备及其臭味气体的处理方法 - Google Patents

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刘俊新
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Abstract

本发明涉及一种复合式生物除臭一体化设备及其臭味气体的处理方法。本发明的设备是在复合式生物臭气处理设备的上向流式生物臭气处理设备的悬浮式生物反应区和固定式生物反应区之间增加一个液体收集区；悬浮式生物反应区的顶部与液体收集区对接；两个区之间安装有隔板；液体收集区的侧壁设有出水口，顶部与固定式生物反应区对接；两个区之间安装有穿孔板；在液体收集区的内部设有与悬浮式生物反应区连通的两根以上的通气管。另外，在悬浮式生物反应区的外侧增加一个液位控制区；液位控制区的侧壁设有上述的连通管。本发明不仅保留了复合式生物臭气处理设备的优点，而且布气均匀，有效收集液体和控制液位，喷淋过程与气体处理可以同时进行。

Description

复合式生物除臭一体化设备及其臭味气体的处理方法
技术领域
本发明属于利用生物反应器处理废气的设备，特别涉及一种复合式生物除臭一体化设备及其臭味气体的处理方法。
背景技术
在污水、污泥处理、垃圾处理和堆肥等过程中会产生大量的臭味气体，臭味气体中的发臭物质包括硫化氢、氨、挥发性有机污染物等。恶臭物质逸散到大气中，随着空气的流动扩散到各处，对周围环境造成污染，对人体健康产生危害。目前，空气污染和臭气的治理正在引起人们的关注，许多国都制定了严格的排放标准。严格控制废气中污染物的排放，并要求企业在排放污染物前，应采取相应的治理措施。我国于1993年开始实施的国家《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)中对挥发性有机污染物及恶臭物质的排放做出了严格的规定。
与其它物理化学废气处理方法相比，生物处理方法因其具有成本低、操作简便、技术清洁、无二次污染等优点，九十年代以后成为当前研究的热点。生物法的原理是利用微生物的生物氧化作用将挥发性有机污染物或恶臭气体中的发臭物质转化为二氧化碳、水及低害类物质的过程。生物反应器内的微生物悬浮生长在溶液中如活性污泥，或是附着生长在无机填料(如：砾石、陶粒、活性炭)或有机填料(如：树皮、木片、堆肥、树脂等)上。
复合式生物反应器废气处理设备(专利申请号：01141503.7，图2所示)由悬浮式生物反应器和固定式生物反应器构成，在两部分反应器中，降解废气中污染物的微生物是不相同的，它们是依据废气中污染物的水溶性的差异，有选择地培养的。悬浮式生物反应器内的微生物以适于悬浮生长在水中的、有利于废气中亲水生污染物降解的细菌为主；在固定式生物反应器内部填充填料，降解污染物的微生物是附着生长在填料上的真菌。培养真菌代替细菌，有利于废气中疏水性污染物的去除，因此，复合式生物反应器废气处理设备可以有效地将废气中亲水性和疏水性污染物同时去除，从而实现将废气中的多种污染物同时有效地去除的目的；并且，悬浮式生物反应器中可同时实现曝气、气体预湿和易溶于水的污染物从气相到水相的转移与降解，减少辅助设备。固定式生物反应器中用真菌代替细菌降解废气，一方面，真菌在空气中会生成菌丝，菌丝向四周分布形成菌丝网，有助于增大气相中污染物与菌类的接触面积，使气相中的污染物在生物反应器中直接与真菌充分接触，更好地完成传质过程，特别是对于某些有机废气，真菌的降解能力高于细菌；另一方面，真菌对湿度和pH值的适应性更强。处理设备喷淋次数少，减少能耗。复合式生物反应器废气处理设备具有结构紧凑、构造简洁、占地面积小，运行操作与维护简单的优点。
但是，复合式生物反应器废气处理设备的上向流式生物废气处理设备，其固定式生物反应区的下端没有出水口，在给固定式生物反应区的填料上的微生物喷淋营养液时，多余的液体只能从穿孔板向下流入悬浮式生物反应区；而在悬浮式生物反应区的未被处理的气体也是从穿孔板向上流动进入固定式生物反应区，从固定式生物反应区流下的液体常常妨碍气体的向上流动。因此，喷淋操作时，通常须将气泵关闭，使废气处理设备处于停止状态，这样导致了废气的处理不能连续进行；另外，悬浮式生物反应区内的水分会随着气体的向上流动，被带入固定式生物反应区内，造成悬浮式生物反应区的水分流失。水分的大量流失使悬浮式生物反应区的水位下降，引起废气中亲水性污染物在悬浮式生物反应区内的处理效果降低的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服复合式生物废气处理设备的上向流式生物废气处理设备存在的缺陷，提供一种不仅能够操作简便、能耗较低、能有效地将浓度范围大、废气中含有的亲水性和疏水性物质同时去除，而且布气均匀，还能有效收集液体和控制液位，喷淋操作和废气处理可以同时进行的复合式生物除臭一体化设备。
本发明的另一目的是提供利用复合式生物除臭一体化设备进行臭味气体的处理方法。
本发明的设备是在复合式生物臭气处理设备的上向流式生物臭气处理设备的悬浮式生物反应区和固定式生物反应区之间增加一个液体收集区；悬浮式生物反应区的顶部与液体收集区对接；两个区之间安装有隔板；液体收集区的侧壁设有出水口，顶部与固定式生物反应区对接；两个区之间安装有穿孔板；在液体收集区的内部设有与悬浮式生物反应区连通的两根以上的通气管。另外，在悬浮式生物反应区的外侧增加一个液位控制区；液位控制区的侧壁设有上述的连通管。本发明不仅保留了复合式生物臭气处理设备的优点，而且布气均匀，有效收集液体和控制液位，喷淋过程与气体处理可以同时进行。
本发明的复合式生物除臭一体化设备是对复合式生物臭气处理设备(专利申请号：01141503.7)的上向流式生物废气处理设备的改进，包括用于容置细菌微生物悬浮的溶液的悬浮式生物反应区、用于容置真菌微生物附着的填料的固定式生物反应区、液体收集区和液位控制区。
在所述的复合式生物除臭一体化设备的内腔中有开有多个孔的穿孔板和带有孔的隔板，并由所述的开有多个孔的穿孔板和所述的带有孔的隔板将所述的复合式生物除臭一体化设备内腔分为用于所述的容置细菌微生物悬浮的溶液的悬浮式生物反应区、所述的用于容置真菌微生物附着的填料的固定式生物反应区和所述的液体收集区；其中，所述的穿孔板与所述的复合式生物除臭一体化设备的顶壁之间的区域为所述的固定式生物反应区，所述的穿孔板与所述的隔板之间的区域为所述的液体收集区，所述的隔板与所述的复合式生物除臭一体化设备的底壁之间的区域为所述的悬浮式生物反应区；
在所述的悬浮式生物反应区下部的一侧壁上开有一进气口，在进气口的内端处安装有多孔穿孔管；在悬浮式生物反应区下部的另一侧壁上设有与悬浮式生物反应区和为一容器的液位控制区相连通的连通管，且该连通管在位于所述的悬浮式生物反应区内部作为连通管出口的连通管的顶端向上折弯，使连通管的出口向上，并且连通管的出口高于所述的多孔穿孔管的进气口；在安装有多孔穿孔管的所述的悬浮式生物反应区上部的侧壁上设有出水口，且该出水口高于所述的连通管的出口和所述的多孔穿孔管的进气口；在安装有连通管的悬浮式生物反应区上部的侧壁上设有进水口；
在安装有连通管一侧的所述的液体收集区下部的侧壁上设有出水口；液体收集区的内部设有两根以上的通气管，且该通气管的出口高于所述的液体收集区下部的侧壁上设有的出水口，在该作为通气管出口的通气管的顶端设有弯头或直接将所述的通气管的顶端折弯，所述的通气管的另一端与所述的带有孔的隔板上的孔一一对应对接，使所述的液体收集区通过所述的通气管与所述的悬浮式生物反应区连通；
所述的液位控制区的内部安装有控制液位的浮球；下部侧壁设有与所述的悬浮式生物反应区相连通的连通管；上部侧壁设有进水口；
所述的固定式生物反应区的内部填充有填料；顶部设有排气口；上部侧壁设有喷淋液进口，在喷淋液进口的内端处安装有带有多个液体喷淋头的水管。
所述的穿孔板上的孔的孔径为3～50mm。
所述的穿孔管上的孔的孔径为0.5～8mm。
本发明与现有复合式生物废气处理设备的上向流式生物废气处理设备的区别是，除了带有悬浮式生物反应区和固定式生物反应区以外，在两个区之间还设有一个液体收集区；另外，设有一个液位控制区与悬浮式生物反应区连通。
在本发明设备中的液体收集区内部设有与悬浮式生物反应区连通的两个以上的通气管，在下部侧壁设有出水口，并且通气管出口高于出水口，气体从通气管出口流出，穿过穿孔板进入固定式生物反应区，多余的喷淋液在液体收集区收集，并从出水口排出，气体、喷淋液在液体收集区被有效分离，喷淋操作和废气处理可以同时进行。在通气管的出口处设有弯头或直接将通气管的顶端折弯，可以有效防止喷淋液进入通气管，保持气体流动畅通，还可以使布气均匀。
从固定式生物反应区的出水口排出的喷淋液，用循环泵经悬浮式生物反应区的进水口流入悬浮式生物反应区中，为悬浮式生物反应区中的微生物提供营养。
液位控制区与悬浮式生物反应区连通，可以有效控制悬浮式生物反应区的液位。将位于悬浮式生物反应区内部的作为连通管出口的连通管的顶端向上折弯，使连通管的出口向上，且连通管出口高于安装有多孔穿孔管的进气口，在有效控制悬浮式生物反应区液位的同时，可防止气体从连通管进入液位控制区。
本发明的利用复合式生物除臭一体化设备进行臭味气体的处理方法是：臭味气体从悬浮式生物反应区的进气口进入悬浮式生物反应区内，向上流动，臭味气体中易溶于水的物质被悬浮式生物反应区水中的微生物吸收降解；同时气体被预湿；未被降解的疏水性污染物经通气管进入液体收集区内，向上流动，穿过穿孔板从底部进入固定式生物反应区，被附着在填料上的真菌微生物降解；净化后的气体从固定式生物反应区顶部的排气口排出。
固定式生物反应区顶部的喷淋液进口以及带有多个液体喷淋头的水管定期向填料喷洒营养液，过量的营养液及水从穿孔板流入液体收集区，并从液体收集区下部侧壁的出水口排出，用循环泵经悬浮式生物反应区的进水口流入悬浮式生物反应区中，为悬浮式生物反应区中的微生物提供营养，多余的液体经悬浮式生物反应区的出水口排出。
本发明的设备不仅具有复合式生物废气处理设备的所有优点，而且还具有如下优点：
1.本发明的设备将两个生物反应区、液体收集区及液位控制区结合，结构紧凑、构造简洁，运行操作与维护简单。
2.液体收集区内部设有与悬浮式生物反应区连通的两个以上的通气管，在下部侧壁设有出水口，并且通气管出口高于出水口，气体从通气管出口流出，穿过穿孔板进入固定式生物反应区，多余的喷淋液在液体收集区收集，并从出水口排出，气体、喷淋液在液体收集区被有效分离，喷淋操作和废气处理可以同时进行。
3.在位于液体收集区内部的通气管的出口处设有弯头或直接将通气管的顶端折弯，可以有效防止喷淋液进入通气管，保持气体流动畅通，还可以使布气均匀。
4.从液体收集区下部的侧壁上设有的出水口排出的喷淋液，用循环泵经悬浮式生物反应区的进水口流入悬浮式生物反应区中，为悬浮式生物反应区中的微生物提供营养。
5.液位控制区与悬浮式生物反应区连通，可以有效控制悬浮式生物反应区的液位。
6.将位于悬浮式生物反应区内部的作为连通管出口的连通管的顶端向上折弯，使连通管的出口向上，出口高于安装有多孔穿孔管的进气口，在有效控制悬浮式生物反应区液位的同时，可防止气体从连通管进入液位控制区。
附图说明
图1.本发明设备的示意图。
图2.现有复合式生物臭气处理设备的上向流式生物臭气处理设备示意图。
附图标记
1.穿孔管         2.进气口         3.悬浮式生物反应区
4.出水口         5.隔板           6.弯头
7.穿孔板         8.液体收集区     9.固定式生物反应区
10.排气口        11.带有多个液体喷淋头的水管
12.喷淋液进口    13.出水口        14.进水口
15.循环泵        16.浮球          17.进水口
18.液位控制区    19.连通管        20.填料
21.通气管        22.复合式生物除臭一体化设备
23.喷头          24.连通管出口
具体实施方式
实施例1.
请参见图1。塑料板制成的复合式生物除臭一体化设备22，其长、宽、高分别为0.80m、0.70m、1.80m，总体积为1.01m3；其包括用于容置细菌微生物悬浮的溶液的悬浮式生物反应区3、用于容置真菌微生物附着的填料的固定式生物反应区9、液体收集区8和液位控制区18。
在所述的复合式生物除臭一体化设备22的内腔中有开有多个孔的穿孔板7(孔径为3～50mm)和带有孔的隔板5，并由所述的开有多个孔的穿孔板7和所述的带有孔的隔板5将所述的复合式生物除臭一体化设备内腔分为用于所述的容置细菌微生物悬浮的溶液的悬浮式生物反应区3、所述的用于容置真菌微生物附着的填料的固定式生物反应区9和所述的液体收集区8；其中，所述的穿孔板7与所述的复合式生物除臭一体化设备22的顶壁之间的区域为所述的固定式生物反应区9，所述的穿孔板7与所述的隔板5之间的区域为所述的液体收集区8，所述的隔板5与所述的复合式生物除臭一体化设备22的底壁之间的区域为所述的悬浮式生物反应区3；
在所述的悬浮式生物反应区3下部的一侧壁上开有一进气口2，在进气口2的内端处安装有多孔穿孔管1，孔径为0.5～8mm；在悬浮式生物反应区3下部的另一侧壁上设有与悬浮式生物反应区3和为一容器的液位控制区18相连通的连通管19，且该连通管19在位于所述的悬浮式生物反应区3内部作为连通管出口24的连通管的顶端向上折弯，使连通管的出口24向上，并且连通管19的出口24高于所述的多孔穿孔管1的进气口2；在安装有多孔穿孔管1的所述的悬浮式生物反应区3上部的侧壁上设有出水口4，且该出水口4高于所述的连通管19的出口24和所述的多孔穿孔管1的进气口2；在安装有连通管19的悬浮式生物反应区3上部的侧壁上设有进水口14；
在安装有连通管19一侧的所述的液体收集区8下部的侧壁上设有出水口13；液体收集区8的内部设有两根以上的通气管21，且该通气管21的出口高于所述的液体收集区8下部的侧壁上设有的出水口13，在该作为通气管21出口的通气管21的顶端设有弯头6或直接将所述的通气管21的顶端折弯，所述的通气管21的另一端与所述的带有孔的隔板5上的孔一一对应对接，使所述的液体收集区8通过所述的通气管21与所述的悬浮式生物反应区3连通；
所述的液位控制区18的内部安装有控制液位的浮球16；下部侧壁设有与所述的悬浮式生物反应区3相连通的连通管19；上部侧壁设有进水口17；
所述的固定式生物反应区9的内部填充有填料20(图中以×显示部分)；顶部设有排气口10；上部侧壁设有喷淋液进口12，在喷淋液进口12的内端处安装有带有多个液体喷淋头23的水管11。
利用上述复合式生物除臭一体化设备进行臭味气体处理。室温条件下操作，悬浮式生物反应区中装有稀的活性污泥，填料为无机填料如砾石、陶粒或活性炭；或有机填料如树皮、木片、堆肥或树脂等。
浓度为0.18mg/m3的硫化氢、10.0mg/m3的乙酸和41.1mg/m3的苯乙烯混合臭味气体，从悬浮式生物反应区的进气口2经稀的活性污泥鼓泡进入悬浮式生物反应区3内，向上流动，时间为1～3mins。臭味气体中易溶于水的物质被稀的活性污泥中的水中的微生物吸收降解；同时臭味气体被预湿；臭味气体中的未被降解的疏水性污染物经通气管21进入液体收集区8内，向上流动，穿过穿孔板7从底部进入固定式生物反应区9，被附着在填料20上的真菌微生物降解；净化后的气体从固定式生物反应区9的顶部的排气口10排出；排气口10的硫化氢、乙酸和苯乙烯的浓度分别为0.01mg/m3，0.33mg/m3和3.82mg/m3，达到国家制定的恶臭污染物排放标准，去除率分别达到94％，96.7％和91％。
固定式生物反应区9顶部的喷淋液进口12以及带有多个液体喷淋头23的水管11定期向填料20喷洒营养液，过量的营养液及水从穿孔板7流入液体收集区8，并从液体收集区8下部侧壁的出水口13排出，用循环泵15经悬浮式生物反应区的进水口14流入悬浮式生物反应区3中，为悬浮式生物反应区3中的微生物提供营养，多余的液体经悬浮式生物反应区3的出水口4排出。喷淋操作时，气体、喷淋液被有效分离，无需关闭气泵，臭味气体的处理可以连续进行。
带有压力的水从液位控制区的进水口17进入液位控制区18。液位控制区18内部安装有控制液位的浮球16，使液位控制区18保持一定的水位。液位控制区下部侧壁设有连通管19与悬浮式生物反应区3连通，悬浮式生物反应区3可以长期保持适当的水位。
实施例2.
请参见图1。塑料板制成的复合式生物除臭一体化设备22，其长、宽、高分别为6.0m、3.0m、3.0m，有效体积为54m3。设备结构及对废气处理方法同实施例1。
利用上述复合式生物除臭一体化设备22进行臭味气体处理。室温条件下操作，悬浮式生物反应区中装有稀的活性污泥，填料为无机填料如砾石、陶粒或活性炭；或有机填料如树皮、木片、堆肥或树脂等。
含有硫化氢、氨的混合臭气，从进气口2进入复合式生物除臭一体化设备22，停留时间为1～3mins。硫化氢、氨的进气浓度分别为：4.86mg/m3和0.325mg/m3，出气浓度分别为0.03mg/m3和0.05mg/m3，低于国家制定的恶臭污染物排放标准，去除率分别达到99％和85％。

Claims (5)

1.一种复合式生物除臭一体化设备，包括用于容置细菌微生物悬浮的溶液的悬浮式生物反应区、用于容置真菌微生物附着的填料的固定式生物反应区、液体收集区和液位控制区；其特征是：
在所述的复合式生物除臭一体化设备的内腔中有开有多个孔的穿孔板和带有孔的隔板，并由所述的开有多个孔的穿孔板和所述的带有孔的隔板将所述的复合式生物除臭一体化设备内腔分为用于所述的容置细菌微生物悬浮的溶液的悬浮式生物反应区、所述的用于容置真菌微生物附着的填料的固定式生物反应区和所述的液体收集区；其中，所述的穿孔板与所述的复合式生物除臭一体化设备的顶壁之间的区域为所述的固定式生物反应区，所述的穿孔板与所述的隔板之间的区域为所述的液体收集区，所述的隔板与所述的复合式生物除臭一体化设备的底壁之间的区域为所述的悬浮式生物反应区；
在所述的悬浮式生物反应区下部的一侧壁上开有一进气口，在进气口的内端处安装有多孔穿孔管；在悬浮式生物反应区下部的另一侧壁上设有与悬浮式生物反应区和方一容器的液位控制区相连通的连通管，且该连通管在位于所述的悬浮式生物反应区内部作为连通管出口的连通管的顶端向上折弯，使连通管的出口向上，并且连通管的出口高于所述的多孔穿孔管的进气口；在安装有多孔穿孔管的所述的悬浮式生物反应区上部的侧壁上设有出水口，且该出水口高于所述的连通管的出口和所述的多孔穿孔管的进气口；在安装有连通管的悬浮式生物反应区上部的侧壁上设有进水口；
在安装有连通管一侧的所述的液体收集区下部的侧壁上设有出水口；液体收集区的内部设有两根以上的通气管，且该通气管的出口高于所述的液体收集区下部的侧壁上设有的出水口，在该作为通气管出口的通气管的顶端设有弯头或直接将所述的通气管的顶端折弯，所述的通气管的另一端与所述的带有孔的隔板上的孔一一对应对接，使所述的液体收集区通过所述的通气管与所述的悬浮式生物反应区连通；
所述的液位控制区的内部安装有控制液位的浮球；下部侧壁设有与所述的悬浮式生物反应区相连通的连通管；上部侧壁设有进水口；
所述的固定式生物反应区的内部填充有填料；顶部设有排气口；上部侧壁设有喷淋液进口，在喷淋液进口的内端处安装有带有多个液体喷淋头的水管。
2.根据权利要求1所述的复合式生物除臭一体化设备，其特征是：所述的穿孔板上的孔的孔径为3～50mm。
3.根据权利要求1所述的复合式生物除臭一体化设备，其特征是：所述的穿孔管上的孔的孔径为0.5～8mm。
4.一种利用权利要求1～3任一项所述的复合式生物除臭一体化设备进行臭味气体的处理方法，其特征是：臭味气体从悬浮式生物反应区的进气口进入悬浮式生物反应区内，向上流动，臭味气体中易溶于水的物质被悬浮式生物反应区水中的微生物吸收降解；同时臭味气体被预湿；臭味气体中未被降解的疏水性污染物经通气管进入液体收集区内，向上流动，穿过穿孔板从底部进入固定式生物反应区，被附着在填料上的真菌微生物降解；净化后的气体从固定式生物反应区顶部的排气口排出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是：所述的固定式生物反应区顶部的喷淋液进口以及带有多个液体喷淋头的水管定期向填料喷洒营养液，过量的营养液及水从穿孔板流入液体收集区，并从液体收集区下部侧壁的出水口排出，用循环泵经悬浮式生物反应区的进水口流入悬浮式生物反应区中，为悬浮式生物反应区中的微生物提供营养，多余的液体经悬浮式生物反应区的出水口排出。
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