CN102188899B - 一种生物滴滤塔脱臭装置及脱臭方法 - Google Patents
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Abstract
本发明针对生物滴滤塔运行过程死亡微生物堵塞生物滴滤塔，造成生物滴滤塔阻力大，恶臭气脱除率不稳定，运行周期短，需要定期进行反冲洗等问题，在生物滴滤塔上增加了液体收集盘和气体分布器，避免了上段和中段填料死亡微生物被循环液带到生物滴滤塔下部，堵塞下部填料层，同时也能防止循环液对生物滴滤塔下部填料层过度冲刷，提高下层填料表面生物膜数量。在石化污水厂连续运行实验结果表明：生物滴滤塔阻力小于2000Pa/m，运行周期大于2年，不需要进行反冲洗，恶臭气体脱除率稳定且直接达到国家排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种恶臭气体生物处理装置及方法，具体地说是通过吸收、生物降解作用，将复杂恶臭气体中的恶臭及有机气体去除的生物滴滤塔及采用该生物滴滤塔进行恶臭气体脱臭的方法。
背景技术
生物滴滤塔，也叫固定膜生物洗涤器，其结构与生物过滤器相似，不同之处在于顶部装有喷淋系统，不断喷淋下的液体通过多孔填料的表面向下滴，喷淋液中往往含有微生物生长所需要的营养物质，并且由此来控制设备内的湿度和pH值，液体连续循环的方法使得大多数的污染物能溶解在液体中。生物滴滤塔内增设了附着微生物的填料，为微生物的生长、有机物的降解提供了条件，所采用的填充料是不能为微生物所降解的惰性材料，诸如聚丙烯小球、陶瓷、木炭、颗粒活性炭等，这为延长填料的寿命以及减少压降提供了可能。由于在除臭方面的优越性，生物滴滤塔已经成为国内外研究的热点，荷兰1992年开发了用于处理高浓度、含酸组分的生物滴滤塔。Levenrkusencai用该方法去除甲苯取得了良好的效果。
目前，生物滴滤塔在使用过程存在的主要问题是塔内布水、布气不均，死亡微生物堆积引起填料堵塞，运行周期短。针对这些问题，进行了大量研究，一是生物滴率塔结构的研究：如CN1752034A采用喷淋液分段喷淋的方式解决布水不均和生物膜堆积的问题，但是分段喷淋会对生物滴滤塔下部填料层过度冲刷，死亡微生物堵塞下层填料。CN1557741A通过增加气体、液体分布气使布水、布气均匀，为了防止死亡微生物堵塞填料，增加了反冲洗系统，但需要定期对生物滴滤塔进行反冲洗。CN101259367A为一种同时除去多种混合气体恶臭的工艺及装置，采用不同的喷淋液分别脱除硫化氢和挥发性有机气体，安装了反冲洗系统，定期冲洗生物滴滤塔，增加了气体预处理装置，调节进塔气体温度，并使进入生物滴滤塔的气流充分混合，存在的问题是处理高浓度恶臭气体时，容易堵塞，塔的填料采用硬质材料与软体物质构成，挂膜周期长。二是生物滴滤塔填料的研究：如CN200943056Y采用网状聚氨酯泡沫塑料和硬质环形两种填料，克服单独使用聚氨酯多孔泡沫塑料作为填料时，填料容易压实，气体短流，固定微生物不易更新和填料中央易产生厌氧区等缺点，以及单独使用硬质塑料环型填料出现填料比表面积小、孔隙率低、不易挂膜等缺点。CN2768882Y采用一种网状填料，制成不同形状及大小的填料，解决生物堵塞问题及填料比表面小的问题。以上两种方法，采用空隙率大的有机填料，在一定程度上防止了生物滴滤塔的堵塞，但完全采用有机填料，使生物滴滤塔抗冲击性差，恶臭气体浓度出现波动时，造成下部生物膜大量脱落。CN200510095104.6公开了一种用于除去空气中恶臭污染物的生物滴滤塔，采用两种规格的填料，从底部到顶部填装的颗粒填料从大到小分布，该塔下部采用大颗粒填料，空隙率大，在一定程度上防止了死亡微生物堵塞，但随运行周期的增长，会造成下部填料层堵塞，稳定运行反冲洗周期只大于两个月。CN10112528A涉及一种处理挥发性有机气体的生物滴滤床，采用圆柱型套筒，从中间到四周逐渐采用由小到大的填料，通过阻力变化使填料表面生物量分布均匀，但是该方法设备结构复杂，其实在塔底部采用气体分布盘便可实现径向浓度分布均匀的目的。
通过以上研究可以看出，无论是生物滴滤塔结构的改变，还是填料的改变，都没有从根本上解决生物滴滤塔的堵塞问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理复杂恶臭气体的生物滴滤塔及脱臭方法，以解决上层死亡微生物被循环液带到生物滴滤塔下部，堵塞生物滴滤塔下部填料层的问题，同时也防止循环液分段喷淋对生物滴滤塔下部填料层过度冲刷，从而提高下层填料表面生物膜数量；本发明生物滴滤塔运行稳定，阻力低，抗冲击性强，不需要进行反冲洗，恶臭气体脱除稳定，运行周期长。
一种生物滴滤塔脱臭装置包括塔体1、进气管2、塔内气体分布器3、循环液槽4，循环液泵5、循环进液管6、循环液体分布器7、排气管8，塔体1内分别填装上、中、下三段填料，每段填料上方都设置循环液体分布器7，塔体1下部设有塔内气体分布器3，塔内气体分布器3与进气管2连接，塔体1内的循环液体分布器7通过循环进液管6和循环液泵5连通到循环液槽4，其特征在于上段和中段填料的下方分别设有循环液体收集盘9，循环液体收集盘9通过塔体1外侧的循环液体导出管10，连通到循环液槽4，循环液体收集盘9上分别设有多个气体分布管11。
本发明所述的循环液体收集盘9可与塔体1一体成型，也可以单独成型，再安装入塔内，并与塔壁密封焊接。循环液体收集盘9用于收集上段和中段循环液，然后通过循环液体导出管10排入循环液槽4，避免了上段和中段填料中的死亡微生物被循环液带到生物滴滤塔下部，堵塞下部填料层，同时也能防止循环液对生物滴滤塔下部填料层过度冲刷，保持下层填料表面一定的生物膜数量，从而提高脱臭效率。
循环液体收集盘9上设置有多个气体分布管11，气体分布管的管口距离循环液体收集盘表面的高度为30～50mm，这样就可以使得气体从循环液体收集盘上的多个气体分布管自下而上通过，并实现对气体进行两次布气，使气体径向分布均匀，而由于气体分布管的管口距离循环液体收集盘表面有一定的高度，因此可以将从上面填料段流下的循环液收集在循环液体收集盘上，然后通过循环液体导出管10排入循环液槽4。
所述的生物滴滤塔脱臭装置还包括营养液槽12，通过营养液泵13将营养液输入到循环液槽4，目的是提供微生物生长所需的营养元素。
所述的循环液槽4中还设有曝气管14，曝气管14上设有多个曝气头15，鼓风机16通过曝气管14上的多个曝气头15向循环液槽4提供曝气，使循环液槽4中的微生物始终处于好氧状态，从而减少死亡微生物的排放量。
本发明的生物滴滤塔的塔体1内分三段填装上、中、下三段填料，其中，下段填装的填料为粒径均匀的陶粒填料，上段和中段所填装的填料均为上下两层组合填料，其中上层为粒径均匀的半软性塑料填料，下层为粒径均匀的陶粒填料。组合填料的上下两层填料高度比值为2～8∶1～4。上层填装的粒径均匀的半软性填料，能够使生物滴滤塔在保持较低阻力的同时，使恶臭气体径向浓度相同，轴向浓度变化均匀；下层的陶粒填料空隙率小，陶粒能起到布气作用，同时也利用陶粒填料的吸附性，提高抗冲击性。
采用本发明装置进行脱臭的方法如下：
臭气从进气管2进入塔内气体分布器3，气体均匀进入塔体1的下部，依次通过下、中、上三段填料，在中段和上段经循环液体收集盘9上的气体分布管11，使下段填料处理后的恶臭气体进行进一步均匀分布，最后从排气管8排出；循环液泵5将循环液由循环液槽4抽出，分三股通过循环进液管6进入塔体1中，经循环液体分布器7均匀分布后分别从上、中、下三段填料上方流下，循环液通过填料层时，一方面提供微生物所需的水分和营养物质，同时把死亡的微生物带出生物滴滤塔，上段和中段填料层流下的循环液通过循环液体收集盘9收集后，经过循环液体导出管10排入循环液槽4，下段填料层流下的循环液直接流入循环液槽4；根据循环液组成变化，及时开启营养液泵13，将营养液槽12中的营养液打入循环液槽4，调整循环液槽4中营养元素的比例；试验过程开启鼓风机16，经曝气管14，通过曝气头15，连续给循环液槽4曝气，使循环液槽4中的微生物始终处于好样状态。
与现有技术相比，本发明装置的特点在于：
1、通过在生物滴率塔内增加循环液体收集盘和循环液体导出管，将生物滴滤塔的循环液分段收集后通过循环液体导出管送到循环液槽，解决了死亡微生物被循环液带到生物滴滤塔下部，堵塞生物滴滤塔下部填料层的问题；也防止循环液对生物滴滤塔下部填料层过度冲刷，提高了下层填料表面生物膜的数量。每层循环液分别引入循环液槽，避免了上部死亡微生物进入中部，上部、中部死亡微生物进入下部，造成下部陶粒填料堵塞。
2、采用陶粒和半软性塑料组合填料，使恶臭气体在生物滴滤塔轴向浓度变化均匀、径向浓度相等，使生物滴滤塔径向、轴向生物膜分布均匀，有效地解决了气体短路和沟流。
3、本发明生物滴滤塔脱臭装置挂膜周期短、阻力低、脱除率稳定、运行周期长。由于生物滴滤塔底部采用陶粒填料，充分利用陶粒填料挂膜快的性质，缩短微生物的培养、驯化、挂摸周期，中段和上段采用半软性塑料填料和陶粒填料组合的方式。上层半软性塑料填料能够使生物滴滤塔在保持较低阻力的同时，使恶臭气体径向浓度相同，轴向浓度变化均匀；下层的陶粒填料空隙率小，陶粒能起到布气作用，同时也利用陶粒填料的吸附性，提高抗冲击性，因此采用这种填料组合方式可使恶臭气体脱除率稳定，连续运行周期长，不需要进行反冲洗。
4、采用本发明的生物滴滤塔脱臭装置进行污水厂恶臭气体脱除试验，微生物的培养挂膜周期缩短到5天，生物滴滤塔阻力为1800Pa/m，连续运行周期大于2年，不需要进行反冲洗，恶臭气体脱除率稳定，可直接达到国家排放标准。
附图说明
图1为本发明生物滴滤塔脱臭装置示意图；
图2为本发明生物滴滤塔的循环液体收集盘平面图；
图3为本发明生物滴滤塔的循环液体收集盘剖面图；
图4为实施例生物滴滤塔运行过程阻力变化图；
图5为实施例生物滴滤塔运行过程恶臭气体脱除效果图；
图6为对比例所采用的生物滴滤塔示意图；
图7为对比例生物滴滤塔运行过程阻力变化图；
图8为对比例所采用的生物滴滤塔运行过程恶臭气体脱除效果图。
1-塔体，2-进气管，3-塔内气体分布器，4-循环液槽，5-循环液泵，6-循环进液管，7-循环液体分布器，8-排气管，9-循环液体收集盘，10-循环液体导出管，11-气体分布管，12-营养液槽，13-营养液泵，14-曝气管，15-循环液槽曝气头，16-鼓风机
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种生物滴滤塔脱臭装置及其工作过程作进一步详细描述。
图1所示为本发明处理恶臭气体的生物滴滤塔脱臭装置，包括塔体1、进气管2、塔内气体分布器3、循环液槽4，循环液泵5、循环进液管6、循环液体分布器7、排气管8，塔体1内分别填装上、中、下三段填料，每段填料上方都设置循环液体分布器7，塔体1下部设有塔内气体分布器3，塔内气体分布器3与进气管2连接，塔体1内的循环液体分布器7通过循环进液管6和循环液泵5连通到循环液槽4，上段和中段填料的下方分别设有循环液体收集盘9，循环液体收集盘9通过塔体1外侧的循环液体导出管10，连通到循环液槽4，循环液体收集盘9上有多个气体分布管11，气体分布管的管口距离循环液体收集盘表面的高度为40mm；本装置还包括一个营养液槽12，通过营养液泵13将营养液输入到循环液槽4，所述的循环液槽4中还设有曝气管14，曝气管14上设有多个曝气头15，鼓风机16通过曝气管14上的多个曝气头15向循环液槽4提供曝气。
恶臭气体通过进气管2进入塔底的塔内气体分布器3，经塔内气体分布器3均匀分配后，依次通过生物滴滤塔下段、中段和上段填料；恶臭气体分别经过中段和上段填料下方的循环液收集盘9上的气体分布管11进一步均匀布气，净化后的气体从塔顶部的排气管8排出；循环液由循环液泵4从循环槽4抽出，通过循环进液管6分配到塔体1的上段、中段和下段填料上方的循环液体分布器7上，然后分别通过上段，中段和下段填料流下，上段和中段流下的循环液分别收集在该段填料下方的循环液体收集盘9上，经由循环液体导出管10流回循环液槽4，下段填料流下的循环液直接流回循环液槽4中；根据循环液组成变化，及时开启营养液泵13，将营养液槽12中的营养液打入循环液槽4，调整循环液槽4中营养元素的比例；试验过程开启鼓风机16，经曝气管14，通过曝气头15，连续给循环液槽4曝气，使循环也槽4中的微生物始终处于好样状态。
图2、3为生物滴滤塔循环液体收集盘平面图和剖面图，在生物滴滤塔内增加循环液体收集盘和气体分布管，可将物滴滤塔的循环液分段收集后通过循环液体导出管送到循环液槽，解决了死亡微生物被循环液带到生物滴滤塔下部，堵塞生物滴滤塔下部填料层，也防止循环液对生物滴滤塔下部填料层过度冲刷，提高了下层填料表面生物膜数量；增加气体分布管可使恶臭气体填料层径向分布均匀，避免气体分布不均，造成微生物生长不均。
实施例：
以某石化污水厂为例，主要处理橡胶废水、乙烯废水，废水处理过程产生大量恶臭气体，恶臭污染物主要组成为硫化氢100～250mg/m3，甲硫醇4～12mg/m3、挥发性有机气体600～1400μg/mg，恶臭气体在该生物滴滤装置停留时间30秒。温度随环境浓度的变化而变化，变化范围为8～36℃，试验连续稳定运行1年。
图4为实施例生物滴滤塔运行过程阻力变化图。如图4所示，连续循环喷淋5天，生物滴滤塔压降逐步趋于稳定，生物滴滤塔阻力维持在2000Pa左右。
图5为实施例生物滴滤塔运行过程恶臭气体脱除效果图。如图5所示，连续运行10天，恶臭气体的硫化氢、氨的脱除率达到95％以上，连续运行15天，甲硫醇、挥发性有机气体的脱除率达到95％以上。
对比例：
本对比例所采用的生物滴滤塔装置如图6所示，该生物滴滤塔的中段、上段填料下方均无循环液体收集盘和气体分布器，在该装置上进行恶臭气体脱臭实验，以某石化污水厂为例，主要处理橡胶废水、乙烯废水，废水处理过程产生大量恶臭气体，恶臭污染物主要组成硫化氢100～250mg/m3，甲硫醇4～12mg/m3、挥发性有机气体600～1400μg/mg，在该生物滴滤装置停留时间30秒。温度随环境浓度的变化而变化，变化范围为8～36℃。
图7为该生物滴滤塔运行过程阻力变化图。如图7所示，连续循环喷淋3天，生物滴滤塔阻力达到2000Pa，继续运行，生物滴滤塔塔阻力缓慢变化，但持续增加，这是由于死亡的微生物在填料下部堵塞造成。连续运行30天以上，生物滴滤塔阻力增加到4600Pa，此时，生物滴滤塔出现液泛，装置不能正常操作，需要进行反冲洗。图8为对比例所采用的生物滴滤塔运行过程恶臭气体脱除效果图，如图8所示，该生物滴滤塔运行前期硫化氢、氨、甲硫醇、挥发性有机气体的脱除率逐渐增加，硫化氢、氨的脱除率可达到90％以上，甲硫醇、挥发性脱除率可达到85％左右，当生物滴塔阻力达到3500Pa以上时，脱除率出现波动，硫化氢、氨脱除率在60～80％之间，甲硫醇、挥发性有机气体50～70％之间波动。
Claims (6)
1.一种生物滴滤塔脱臭装置，包括塔体（1）、进气管（2）、塔内气体分布器（3）、循环液槽（4），循环液泵（5）、循环进液管（6）、循环液体分布器（7）、排气管（8），塔体（1）内分别填装上、中、下三段填料，每段填料上方都设置循环液体分布器（7），塔体（1）下部设有塔内气体分布器（3），塔内气体分布器（3）与进气管（2）连接，塔体（1）内的循环液体分布器（7）通过循环进液管（6）和循环液泵（5）连通到循环液槽（4），其特征在于上段和中段填料的下方分别设有循环液体收集盘（9），循环液体收集盘（9）通过塔体（1）外侧的循环液体导出管（10），连通到循环液槽（4），循环液体收集盘（9）上分别设有多个气体分布管（11）；所述的生物滴滤塔脱臭装置还包括营养液槽（12），通过营养液泵（13）将营养液输入到循环液槽（4）；所述的循环液槽（4）中设有曝气管（14），曝气管（14）上设有多个曝气头（15）。
2.如权利要求1所述的生物滴滤塔脱臭装置，其特征在于所述的气体分布管的管口距离循环液体收集盘表面的高度为30～50mm。
3.如权利要求1所述的生物滴滤塔脱臭装置，其特征在于循环液体收集盘与塔体一体成型或单独成型，再安装入塔内，并与塔壁密封焊接。
4.如权利要求1所述的生物滴滤塔脱臭装置，其特征在于塔体内分三段填装上、中、下三段填料，下段填装粒径均匀的陶粒填料，上段和中段均填装上下两层组合填料，其中上层为粒径均匀的半软性塑料填料，下层为粒径均匀的陶粒填料。
5.如权利要求4所述的生物滴滤塔脱臭装置，其特征在于上段和中段组合填料的上下两层填料高度比值为2～8∶1～4。
6.一种采用如权利要求1所述的生物滴滤塔脱臭装置进行脱臭的方法，其特征在于臭气从进气管进入塔内气体分布器，气体均匀进入塔体的下部，依次通过下、中、上三段填料，在中段和上段经循环液体收集盘上的气体分布管，使下段填料处理后的恶臭气体进行进一步均匀分布，最后从排气管排出；循环液泵将循环液由循环液槽抽出，分三股通过循环进液管进入塔体中，经循环液体分布器均匀分布后分别从上、中、下三段填料上方流下，上段和中段填料层流下的循环液通过循环液体收集盘收集后，经过循环液体导出管排入循环液槽，下段填料层流下的循环液直接流入循环液槽，根据循环液组成变化，及时开启营养液泵，将营养液槽中的营养液打入循环液槽，调整循环液槽中营养元素的比例，试验过程开启鼓风机，经曝气管，通过曝气头，连续给循环液槽曝气，使循环液槽中的微生物始终处于好样状态。
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