CN102921293B - 一种生物组合工艺处理恶臭气体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生物组合工艺处理恶臭气体的方法，包括：a.将恶臭气体送入生物洗涤塔下部，与塔顶喷淋下来的来自生物洗涤液槽洗涤段的生物洗涤液逆流接触，恶臭气体停留时间为8～10s，生物洗涤液从生物洗涤塔底部流出进入生物洗涤液槽；b.经生物洗涤塔处理后的恶臭气体进入生物滴滤塔底部，与生物滴滤塔顶喷淋下来的循环液逆流接触，恶臭气体在单个生物滴滤塔的停留时间为20～30s，经过两级生物滴滤处理后，直接排放，循环液自生物滴滤塔底部流出进入生物滴滤塔循环液槽；所述的生物洗涤液槽包括洗涤段和再生段。本发明方法处理后的恶臭气体整体脱除率达到95％以上，且运行稳定，操作费用低。

Description

一种生物组合工艺处理恶臭气体的方法
技术领域
本发明涉及一种恶臭气体处理技术，具体地涉及一种处理炼化企业生产过程产生的含油及高浓度有机污染物的恶臭气体的组合生物处理装置。
背景技术
生物法处理恶臭气体净化效率高，无二次污染，被广泛应用。但是由于炼化企业生产过程产生的恶臭气体不但含有硫化氢、硫醇、硫醚、氨等恶臭污染，同时还含有大量油气和有机污染物，因此采用现有的生物法处理，存在抗冲击性差、对油气和挥发性有机气体处理效果差及对难溶有机污染物脱除率低等问题。
针对该问题，研究人员开发了各种组合工艺对油和挥发性有机气体进行预处理，如CN1935315A公开了一种含油恶臭气体的吸附+生物工艺治理，该方法通过核桃壳表面对油的吸附作用，捕捉含油废气中的油，再经过生物法去除恶臭成份，未处理掉的恶臭物质采用离子氧进一步氧化处理。该方法存在的问题是核桃壳表面对油吸附饱和后，采用循环水冲洗后形成油水混合液，产生二次污染，同时采用核桃壳吸附，阻力大，系统能耗高。CN101259367A公开了一种同时除去多种混合气体恶臭的工艺及装置，恶臭气体预处理后，经过两级生物滴滤系统除去硫化氢和挥发性有机气体，该专利的预处理系统设有加热器调节塔内进气温度，并使进入生物滴滤塔的气体充分混合，同时预处理系统采用活性炭吸附。该方法存在的问题是活性炭对有机气体饱和后，需要再生处理，处理过程恶臭组分挥发出来，同时，活性炭吸附预处理元阻力大，为8～18KPa，装置运行过程能耗高。CN1895746A涉及一种有机废气高效生物净化工艺及系统，其特征是首先将有机废气通过油雾分离器，再进入紫外线(UV)分解器后进入生物净化器，并在生物过滤水循环系统中加了表面活性剂以增加有机疏水性物质从气相进入液相，该工艺系统复杂，油雾分离器容易堵塞，紫外线(UV)操作复杂，成本高，虽然在生物反应器停留时间短，只有5～10秒，不是提高了生物反应器的处理效果，而是通过油雾分离器，紫外线(UV)分解器降低了进入生物系统的有机气体的浓度，添加表面活性剂增加有机气体的吸收效果，虽然减少了有机物在气相的含量，但油雾分离器产生含油废水，紫外线(UV)操作复杂，成本高，同时产生的废水处理困难。CN1745883A介绍了一种恶臭及有机废气的净化方法，采用废气预处理-生物处理-吸附处理-二级生物净化-深度净化工艺处理石化企业污水厂含硫的组分复杂恶臭气体，预处理采用湿式除尘塔、生物处理-吸附及深度净化单元采用吸附剂，深度净化单元采用湿式吸收塔和吸附材料，微生物挂膜过程采用交联剂，该方法工艺流程长，预处理单元产生的含油废水处理困难，生物处理-吸附及深度净化单元采用吸附剂，需要更换，产生二次污染；文章“生物洗涤器处理挥发性有机废气的应用”研究表明(衡阳师范学院学报，2008年29卷3期76～79)，采用生物洗涤器对高浓度气态污染物，具有较强的去除能力，对不同化合物处理效率达到53.7％～78.6％，效果明显，该工艺采用的生物再生器的体积为生物反应器的1.5～2.0倍，占地面积大，同时，生物再生器在曝气过程中排出一部分有机气体，造成新的污染；WO97/29832用废水作为有机气体吸收液，吸收效果差，因为大多数有机气体是不溶于水的，产生的废液排入氧化塘处理，氧化塘中废水停留时间长达24小时以上，占地面积大。
综上所述，采用化学法、物理法、光催化法处理炼化企业含油及挥发性有机污染物的恶臭气体，存在产生二次污染、阻力大、能耗高、工艺复杂，连续运行周期短，占地面积大等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术不足，提供一种流程简单、操作方便、无二次污染、运行费用低、周期长、占地面积小，便于工业化推广使用的一种生物组合工艺，本方法处理后的恶臭气体整体脱除率达到95％以上，且运行稳定，操作费用低。
本发明提出的恶臭气体处理装置
本发明的一种生物组合工艺处理恶臭气体的方法，包括以下步骤：
a.将恶臭气体通过引风机送入生物洗涤塔下部，与塔顶喷淋下来的来自生物洗涤液槽洗涤段的生物洗涤液逆流接触，恶臭气体停留时间为8～10s，恶臭气体中80％以上的油、有机污染物被生物洗涤液中的菌胶团吸附，生物洗涤液从生物洗涤塔底部流出进入生物洗涤液槽；
b.经生物洗涤塔处理后的恶臭气体进入生物滴滤塔底部，与生物滴滤塔顶喷淋下来的循环液逆流接触，恶臭气体在单个生物滴滤塔的停留时间为20～30s，经过两级生物滴滤处理后，直接排放，循环液自生物滴滤塔底部流出进入生物滴滤塔循环液槽；
所述的生物洗涤液槽包括洗涤段和再生段，再生段底部有曝气装置，从生物洗涤塔底部流出的生物洗涤液进入再生段底部，生物洗涤液在再生段向上流动，同时，通过再生段底部的曝气装置向生物洗涤液中鼓入空气，好氧作用下将微生物吸附的有机污染物降解，生物洗涤液在再生段停留时间为1.5～3h，使生物洗涤液吸附的有机物被完全降解，完成再生的生物洗涤液从再生段和洗涤段之间的挡板上部流入洗涤段，同时在洗涤段下部曝气，使生物洗涤液中活性污泥分布均匀后通过泵打入生物洗涤塔循环使用。
本发明所述的生物洗涤液采用浓度为8～10g/l的活性污泥，活性污泥来自污水厂的二沉池，但是该活性污泥浓度较低，为2～3g/l，因此需要进行自然沉降以提高活性污泥的浓度，沉降后的下部活性污泥的浓度提高到8～10g/l后送入生物洗涤液槽洗涤段，上部上清液可进入营养液槽，在营养液槽内添加营养物质后，经计量泵打入生物洗涤液槽再生段和生物滴滤塔循环液槽，为微生物生长提供必需的营养物质。
本发明所述的生物洗涤液中还可添加可生物降解的表面活性剂，目的是降低生物洗涤液的表面张力，进一步增加油及难溶性挥发性有机污染物在生物洗涤液中的溶解度。本发明添加的表面活性剂为环糊精，加入量根据恶臭气体中挥发性有机气体浓度变化，控制生物洗涤液中表面活性剂的浓度为5～25g/l。
本发明中需要向生物洗涤液槽再生段和生物滴滤塔提供营养物质，生物降解过程以恶臭气体中的挥发性有机气体为微生物的生长提供了炭源，按照微生物生长要求，还需要氮、磷主要营养物质和微量元素，使炭、氮、磷元素的质量比为100∶5∶1，本发明中为了使微生物得到充分的养料而处于对数生长期，加速微生物的繁殖，在生物洗涤液和生物滴滤塔营养液槽内所添加的主要营养物质可以为尿素、磷酸氢二钾，微量元素是硫酸镁、氯化钙、硫酸亚铁等。
对于炼化企业产生的主要组成为硫化氢100～250mg/m3、甲硫醇6～18mg/m3，氨80～230mg/m3、挥发性有机气体1600～4000μg/mg和大量油气的恶臭气体，采用本发明方法，在生物洗涤塔停留时间为8～12s，生物滴滤塔停留时间为20～30s，生物洗涤塔气液比为120～80∶1，生物滴滤塔气液比为150～300∶1；生物洗涤液槽再生段停留时间为1.5～3h，生物洗涤塔的阻力小于1KPa，生物滴滤塔(双塔)阻力小于4.5KPa的工艺条件下，连续运行1年，每处理1000m3恶臭气体的成本仅为1.85元，本项目主要技术指标硫化氢、甲硫醇的脱除率与江苏科威、韩国SK集团和北京沃太斯相同，都能达到99％以上，臭气浓度脱除率达95.4％，恶臭气体达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)规定的二级厂界标准A类要求。本发明方法操作简单，系统运行稳定。
本发明提出的生物组合工艺治理含油及高浓度有机污染物的恶臭气体的原理如下：
生物洗涤利用活性污泥中的微生物絮体是一种具有多孔结构和胞外聚合物的絮体，依靠其较大的比表面积，对恶臭气体中的油及有机气体具有良好的吸附能力，尤其是将活性污泥的MLSS由2～3g/L提高到8～10g/L后，并在洗涤过程添加可生物降解的天然表面活性剂，如环糊精，降低生物洗涤液的表面张力，进一步增加油及难溶性挥发性有机污染物在生物洗涤液中的溶解度；高浓度活性污泥吸附饱和后，通过活性污泥中微生物将油及难溶有机物降解，微生物完成油及难溶有机物生物氧化降解后，生物洗涤液恢复吸附能力后循环使用。生物滴滤是利用微生物和恶臭气体接触，当气体经过生物表面时被微生物捕获并消化。
本发明与现有技术相比，最大的优点在于：
1、采用生物洗涤液槽进行生物洗涤液连续的吸附再生，在生物洗涤液槽再生段，把生物洗涤液吸附的有机污染物通过好氧降解，在生物洗涤液槽洗涤段使生物洗涤中添加的表面活性剂和微生物进一步分布均匀，并把生物洗涤液槽曝气过程产生的有机气体通过管线引到生物滴滤塔入口，整个生物洗涤液槽没有恶臭气体逸出。
2、采用高浓度生物洗涤液对炼化企业含油及挥发性有机气体进行预处理，将活性污泥的浓度由2～3g/L提高到8～10g/L，将生物洗涤由传统的生物洗涤液吸收-生物降解过程改为微生物吸附-生物降解过程，提高了生物洗涤液的吸附能力。
3、在生物洗涤液中添加可生物降解的天然高分子表面活性剂，降低生物洗涤液的表面张力，提高油和难溶有机污染物的脱除率，经生物洗涤后，生物洗涤液中的油从小于20mg/l增加到120mg/l以上，挥发性有机气体的脱除率达到50％以上。
4、抗冲击行强，运行周期长、成本低，占地面积小，没有二次污染产生。该技术处理挥发性有机气体浓度最高达到4000μL/L，在炼油污水厂连续运行1年以上，没有进行反冲洗，每处理1000m3恶臭气体的成本只有1.85元，20000m3/h的工业化装置占地只有100平方米。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明生物洗涤液槽结构示意图；
图3为生物洗涤塔出口、生物滴滤塔出口硫化氢、挥发性有机气体脱除效果图；
图4为生物滴滤塔出口甲硫醇、氨治理效果图；
其中，1-引风机，2-生物洗涤塔，3-生物洗涤液泵，4-生物洗涤液槽，5-生物滴滤塔，6-生物滴滤塔循环泵，7-生物滴滤塔循环液槽，8-营养液计量泵，9-营养液槽，10-表面活性剂计量泵，11-表面活性剂槽，12-生物洗涤液槽挡板，13-生物洗涤液槽洗涤段，14-生物洗涤液槽再生段，15-表面活性剂加入管，16-生物洗涤液出口管，17-压缩空气入口管，18-曝气头，19-生物洗涤液回流管，20-营养物质加入管，21-生物洗涤液槽上部排气管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明生物组合工艺处理恶臭气体的方法作进一步说明。
硫化氢、甲硫醇、氨、挥发性有机气体和油气，经引风机1进入生物洗涤塔2，在生物洗涤塔2内，油、难溶有机污染物被来自生物洗涤液泵3的生物洗涤液吸收、吸附，部分易溶有机污染物和恶臭气体溶于生物洗涤液后在生物洗涤塔3中被微生物直接氧化分解，经过生物洗涤塔2处理恶臭气体进入生物滴滤塔5，经过两级生物滴滤塔处理后，直接达标排放。
本发明所采用的生物洗涤液为污水厂二沉池回流活性污泥，该活性污泥经过沉降处理后，进入生物洗涤液槽洗涤段13，表面活性剂槽11中的表面活性剂通过表面活性剂计量泵10加入到生物洗涤液槽洗涤段13，配成生物洗涤液；通过生物洗涤液泵3打入生物洗涤塔2，循环使用；吸附饱和的生物洗涤液流入生物洗涤槽再生段14；
污水厂二沉池回流活性污泥经过沉降处理后的上清液进入营养液槽9，向营养液槽9中加入营养物质和微量元素，经营养液循环泵8打入生物洗涤液槽再生段14和生物滴滤塔循环液槽7；生物洗涤塔2流出的生物洗涤液进入生物洗涤液槽再生段14，和营养液计量泵8打入的营养液混合，在生物洗涤液槽再生段14停留1.5～3.0h进行再生，完成再生的生物洗涤液从生物洗涤液槽再生段和洗涤段之间的挡板12上部流入生物洗涤液槽洗涤段13；再生过程产生的气体通过生物洗涤液液槽4上部的排气管21进入生物滴滤塔5；生物滴滤塔循环槽7中的新鲜水和营养液循环泵8打入的营养物质混合后，通过生物滴滤塔循环泵6打入生物滴滤塔5，生物滴滤塔循环槽7中的循环液循环使用，定期补充蒸发损失水量和营养物质。
下面结合附图2对本发明生物洗涤液槽做进一步说明。
如图2所示，本发明生物洗涤液槽4由生物洗涤液槽挡板12分为生物洗涤液槽洗涤段13和生物洗涤液槽再生段14；来自表面活性剂槽11中的表面活性剂经过表面活性剂计量泵10计量后通过表面活性剂加入管15加入生物洗涤液槽洗涤段13的下部；生物洗涤液由生物洗涤液出口管16进入生物洗涤塔2；压缩空气由压缩空气入口管17进入位于生物洗涤液槽底部的曝气头18，经曝气头18产生的气泡进入生物洗涤液槽洗涤段13和生物洗涤液槽再生段14；生物洗涤液槽再生段14有来自生物洗涤塔2的生物洗涤液回流管19；营养液槽9中营养液经过营养液计量泵8计量后通过营养物质加入管20进入生物洗涤液槽再生段14的中下部；生物洗涤液槽洗涤段13和生物洗涤液槽再生段14产生的气体通过生物洗涤液槽4上部排气管21进入生物洗涤塔5。
图3所示为采用本发明工艺对污水厂恶臭气体中的硫化氢、挥发性有机气体(VOCs)的治理效果，污水厂恶臭气体中硫化氢30～120mg/m3，挥发性有机气体1400～4000μL/L，采用生物洗涤塔预处理后，硫化氢、挥发性有机气体脱除率稳定在50～70％；经生物滴滤塔处理后，H2S脱除率达到99％以上，VOCs脱除率达到90％以上。
图4所示为采用本发明工艺对污水厂恶臭气体这中甲硫醇、氨的治理效果，污水厂恶臭气体中甲硫醇6～18mg/m3，氨80～230mg/m3，采用本发明工艺治理后甲硫醇脱除率达到99％左右，氨脱除率达到93％以上。

Claims (7)

1.一种生物组合工艺处理恶臭气体的方法，包括以下步骤：
a.将恶臭气体通过引风机送入生物洗涤塔下部，与塔顶喷淋下来的来自生物洗涤液槽洗涤段的生物洗涤液逆流接触，恶臭气体停留时间为8～10s，生物洗涤液从生物洗涤塔底部流出进入生物洗涤液槽；
b.经生物洗涤塔处理后的恶臭气体进入生物滴滤塔底部，与生物滴滤塔顶喷淋下来的循环液逆流接触，恶臭气体在单个生物滴滤塔的停留时间为20～30s，经过两级生物滴滤处理后，直接排放，循环液自生物滴滤塔底部流出进入生物滴滤塔循环液槽；
其特征在于所述的生物洗涤液槽包括洗涤段和再生段，再生段底部有曝气装置，从生物洗涤塔底部流出的生物洗涤液进入再生段底部，生物洗涤液在再生段向上流动，同时，通过再生段底部的曝气装置向生物洗涤液中鼓入空气，生物洗涤液在再生段停留时间为1.5～3h，完成再生的生物洗涤液从再生段和洗涤段之间的挡板上部流入洗涤段，同时在洗涤段下部曝气，使生物洗涤液中活性污泥分布均匀后通过泵打入生物洗涤塔循环使用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的生物洗涤液采用浓度为8～10g/L的活性污泥。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于在所述的生物洗涤液中添加表面活性剂，控制生物洗涤液中表面活性剂的浓度为5～25g/L。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述的表面活性剂为环糊精。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于在生物降解过程中向生物洗涤液槽再生段和生物滴滤塔内添加营养物质和微量元素，所述的营养物质为尿素、磷酸氢二钾，所述的微量元素为硫酸镁、氯化钙、硫酸亚铁。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于恶臭气体经引风机(1)进入生物洗涤塔(2)，在生物洗涤塔(2)内，油、难溶有机污染物被来自生物洗涤液泵(3)的生物洗涤液吸收、吸附，部分易溶有机污染物和恶臭气体溶于生物洗涤液后在生物洗涤塔(3)中被微生物直接氧化分解，经过生物洗涤塔(2)处理的 恶臭气体进入生物滴滤塔(5)，经过两级生物滴滤塔处理后，直接达标排放；所采用的生物洗涤液为污水厂二沉池回流活性污泥，该活性污泥经过沉降处理后，进入生物洗涤液槽洗涤段(13)，表面活性剂槽(11)中的表面活性剂通过表面活性剂计量泵(10)加入到生物洗涤液槽洗涤段(13)，配成生物洗涤液，通过生物洗涤液泵(3)打入生物洗涤塔(2)，循环使用；吸附饱和的生物洗涤液流入生物洗涤槽再生段(14)；污水厂二沉池回流活性污泥经过沉降处理后的上清液进入营养液槽(9)，向营养液槽(9)中加入营养物质和微量元素，经营养液循环泵(8)打入生物洗涤液槽再生段(14)和生物滴滤塔循环液槽(7)；生物洗涤塔(2)流出的生物洗涤液进入生物洗涤液槽再生段(14)，和营养液计量泵(8)打入的营养液混合，在生物洗涤液槽再生段(14)停留1.5～3.0h进行再生，完成再生的生物洗涤液从生物洗涤液槽再生段和洗涤段之间的挡板(12)上部流入生物洗涤液槽洗涤段(13)；再生过程产生的气体通过生物洗涤液液槽(4)上部的排气管(21)进入生物滴滤塔(5)；生物滴滤塔循环槽(7)中的新鲜水和营养液循环泵(8)打入的营养物质混合后，通过生物滴滤塔循环泵(6)打入生物滴滤塔(5)，生物滴滤塔循环槽(7)中的循环液循环使用。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的生物洗涤液槽(4)由生物洗涤液槽挡板(12)分为生物洗涤液槽洗涤段(13)和生物洗涤液槽再生段(14)，来自表面活性剂槽(11)中的表面活性剂经过表面活性剂计量泵(10)计量后通过表面活性剂加入管(15)加入生物洗涤液槽洗涤段(13)的下部；生物洗涤液由生物洗涤液出口管(16)进入生物洗涤塔(2)；压缩空气由压缩空气入口管(17)进入位于生物洗涤液槽底部的曝气头(18)，经曝气头(18)产生的气泡进入生物洗涤液槽洗涤段(13)和生物洗涤液槽再生段(14)；生物洗涤液槽再生段(14)有来自生物洗涤塔(2)的生物洗涤液回流管(19)；营养液槽(9)中营养液经过营养液计量泵(8)通过营养物质加入管(20)进入生物洗涤液槽再生段(14)的中下部；生物洗涤液槽洗涤段(13)和生物洗涤液槽再生段(14)产生的气体通过生物洗涤液槽(4)上部的排气管(21)进入生物洗涤塔(5)。 
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