CN106268291A - 一种生物脱硫除臭滴滤塔装置及生物脱硫除臭的方法 - Google Patents

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张雪英
杨俊�
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Abstract

本发明公开了一种生物脱硫除臭滴滤塔装置及臭气体生物脱硫除臭的方法。所述的装置包括生物氧化塔、化学吸收脱硫除臭塔和循环喷淋装置，所述的生物氧化塔由多个独立的包含填料的生物氧化单元和进气缓冲区连接而成，塔顶设生物滴滤器，进气缓冲区设置空气进气口；所述的化学吸收脱硫除臭塔内包含化学吸收液，底部设置臭气进气口，液面上方设置富液进液口；所述的循环喷淋装置包括贫液收集槽、富液收集槽以及循环泵；富液收集槽收集生物氧化塔排出的喷淋液，通过循环泵送至富液进液口；贫液收集槽收集化学吸收脱硫除臭塔排出的化学吸收液，通过循环泵送至生物滴滤器。本发明还公开了利用所述装置生物脱硫除臭的方法。

Description

一种生物脱硫除臭滴滤塔装置及生物脱硫除臭的方法
技术领域
本发明涉及废物处理技术领域，具体涉及一种生物脱硫除臭滴滤塔装置及臭气体生物脱硫除臭的方法。
背景技术
工业上，养殖厂、堆肥厂、垃圾处理厂和污水处理厂产生的硫化氢等恶臭气体将会污染环境、造成腐蚀设备等危害。其产生的气体通常具有量大、浓度低等特点。恶臭气体的主要成分为：氨(NH3)，硫化氢(H2S)，甲基硫((CH3)3S)，三甲胺((CH3)3N)，二硫甲基((CH3)3S2)，乙醛(CH3CHO)，苯乙烯(C6H5C2H3)等。其中，硫化氢(H2S)是臭气体中重要的成分，对人体、设备都能造成比较大的危害。
与传统的物理化学法相比，生物除臭由于具有几乎不需要添加化学药剂、可在常温常压下进行、能量浪费较低等特点，其已逐渐成为净化恶臭物质的主要方法。生物滴滤法由于其处理负荷高、成本较低、便于操作等特性，已被广泛应用于垃圾处理厂等场所净化降解过程中的恶臭气体。生物滴滤法的填料可分为可降解性填料和不可降解性填料。其中可降解性填料包括木屑、菌糠和炭质材料等；不可降解性填料包括陶瓷、鲍尔环和空心球球等。
由于硫化氢的低溶解度和对细菌的高毒性，微生物直接去除硫化氢不太适合高浓度的硫化氢气体的处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物脱硫除臭滴滤塔装置，以解决硫化氢对细菌产生毒害的技术问题，可用于含高浓度硫化氢气体生物脱硫除臭，并可以减少装置启动时间、不产生二次污染并解决填料堵塞等实际工程上遇到的问题。
本发明的另一目的还在于提供一种利用所述装置对臭气体生物脱硫除臭的方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种生物脱硫除臭滴滤塔装置，其物征在于，所述的装置包括生物氧化塔、化学吸收脱硫除臭塔和循环喷淋装置；
所述的生物氧化塔由多个独立的生物氧化单元和生物氧化单元下方的进气缓冲区通过法兰盘连接而成，塔顶分别设置贫液进液口和空气排放口，塔底设置富液排放口；所述生物氧化单元内包含填料，所述进气缓冲区设置空气进气口；
所述的化学吸收脱硫除臭塔内包含化学吸收液，塔顶和塔底分别设置尾气排放口和贫液排放口；化学吸收液底部设置臭气进气口，臭气进气口设置爆气头，液面上方设置富液进液口；
所述的循环喷淋装置包括贫液收集槽、贫液管道和生物滴滤器，富液收集槽、富液管道和富液喷淋头，以及循环泵；富液收集槽收集生物氧化塔富液排放口排出的喷淋液，通过富液管道和循环泵送至化学吸收脱硫除臭塔的富液进液口，富液进液口设置富液喷淋头；贫液收集槽收集化学吸收脱硫除臭塔贫液排放口排出的化学吸收液，通过贫液管道和循环泵送至生物氧化塔的贫液进液口，贫液进液口设置生物滴滤器。
所述装置中，空压机通过空气进气管道连接空气进气口，进气管道上设置进气阀、止回阀等。
所述装置中，鼓风机通过臭气进气管道连接臭气进气口，进气管道上设置进气阀、止回阀等。
优选地，
所述的生物氧化单元可设置保温夹套，或留有取样口、预留口；
所述的循环泵优选为蠕动泵；
所述贫液收集槽和富液收集槽内设置pH控制装置，底部设有放空管；贫液管道和富液管道入口设置过滤头。
生物氧化塔采用常见的工业填料，如鲍尔环、空心球、聚氨酯泡沫、木屑等；填料在脱臭运行前需预先接种菌源进行挂膜培养，菌源为氧化亚铁硫杆菌。
本发明还涉及一种利用所述装置对臭气体生物脱硫除臭的方法，包括以下步骤：
(1)菌源挂膜和驯化：在化学吸收脱硫除臭塔中加入包含氮、磷、钾、镁和亚铁离子的培养液，并加入氧化亚铁硫杆菌菌液，开启装置使培养液在生物氧化塔和化学吸收脱硫除臭塔中循环，运行10～12小时后静置6～8小时并更换培养液，重复5～7次进行挂膜；之后再将含硫化氢浓度为20～60ppm的臭气通过臭气进气口通入化学吸收脱硫除臭塔中强化挂膜效果，周期为2～4天；
(2)脱硫除臭：含硫化氢臭气经过臭气进气口和爆气头输送至化学吸收脱硫除臭塔中化学吸收液底部，经过与化学吸收液的接触硫化氢被吸收后臭气经臭气排放口排出；空气经空气进气口输送至生物氧化塔底部供微生物生长；化学吸收脱硫除臭塔底部的贫液收集槽中的化学吸收液通过循环泵经贫液管道和贫液进液口输送至生物氧化塔顶部，并通过生物滴滤器均匀分布在生物氧化单元内的填料上被微生物利用；同时生物氧化塔底部的富液收集槽中的喷淋液通过循环泵经富液管道和富液进液口输送至化学吸收脱硫除臭塔，经富液喷淋头喷淋至化学吸收液液面，化学吸收液中三价铁离子循环再生。
上述方法利用铁盐吸收与微生物氧化联合作用以解决硫化氢对细菌的毒害问题。该工艺利用两个连通的反应器：在一个反应器(化学吸收脱硫除臭塔)中利用高铁氧化去除硫化氢，在另一反应器(生物氧化塔)中重新产生高铁盐从而实现铁的循环。上述方法不产生二次污染物，也不需添加昂贵的催化剂，仅需向装置中补充少量微生物生长所需氮、钾、镁等微量元素。
所述方法中，除臭装置化学吸收液中的高铁盐将硫化氢氧化成单质硫从而沉淀分离出来，从而实现废物资源化。
所述生物氧化塔采用常见的工业填料，如鲍尔环、空心球、聚氨酯泡沫、木屑等。该除臭装置中所使用的填料，对微生物生长须具有很好的固着性，故能营造出菌株生长所必须的生长环境。还因其具有较大的比表面积，适合微生物的生长繁殖，同时大量减少系统启动时间。
所述方法中，使用优化的培养基可以加快菌种的繁殖，较传统培养基相比大大减少挂膜时间，提高了菌种的细胞活性。所述的培养液其主要成分为磷酸氢二铵1～5克/升，氯化钾0.1～1克/升，硫酸镁1～3克/升，硝酸钙0.01～0.1克/升，硫酸亚铁40～60克/升。
所述方法中，挂膜期在培养液中加入体积百分比10％的培养3～4天、OD600＝0.4的氧化亚铁硫杆菌菌液。
所述方法中，生物氧化塔中喷淋密度为0.5～3升喷淋液/升填料·h。
所述方法中，控制生物氧化塔温度在28～30℃。
所述方法中，贫液收集槽和富液收集槽内喷淋液的pH值控制在2.0～2.5。
所述方法中，除臭装置可应用空气进行反冲洗，对于长时间的运行出现填料堵塞的情况，只需在生物氧化塔底部的空气进气口中通入空气进行反冲洗，即可解决填料堵塞的问题。
有益效果：本发明的生物脱硫除臭滴滤塔装置将生物氧化系统和化学吸收系统分开布设，具有耐冲击、负荷高、填料使用时间长等优势，通过反冲洗可解决填料长时间运行堵塞的问题。所述的方法利用铁盐吸收与微生物氧化联合作用解决硫化氢对细菌的毒害，并在脱硫除臭过程中实现铁的循环，不需添加昂贵的催化剂，仅需向反应器中补充少量微生物生长所需氮、钾、镁等微量元素，具有良好的臭气处理效果且无二次污染，而且硫化氢被氧化得到的单质硫具有一定的经济价值，可实现废物资源化。本发明可广泛应用于养殖厂、堆肥厂、垃圾处理厂和污水处理厂。具体包括：
(1)本发明采用的填料具有较大的比表面积，适合微生物的生长繁殖，对于减少系统启动时间具有一定的优势。而且填料廉价易得，运行成本较低，可重复利用，不会带来二次污染。对硫化氢(H2S)的去除效果长时间维持在90％以上。可广泛应用于养殖厂、堆肥厂、垃圾处理厂和污水厂。
(2)所述装置应用反冲洗系统对于解决填料长时间运行之后堵塞的问题具有很好的效果，可减少因填料堵塞而更换填料所带来的运行成本增加的问题。
(3)通过将硫化氢氧化成单质硫，在生物脱硫除臭的同时得以资源化，硫单质具有较好的经济价值且无二次污染物的产生。
(4)通过使用优化的培养基可以减少挂膜时间，提高生物活性；且对比传统培养基可减少培养沉淀的产生。
附图说明
图1为本发明的生物脱硫除臭滴滤塔装置结构示意图；
其中，I-生物氧化塔；II-化学吸收脱硫除臭塔；1-空气排放口；2-贫液进液口；3-取样口；4-预留口；5-保温夹套；6-穿孔板；7-法兰盘；8-取样口；9-填料；10-进气缓冲区；11-空气进气口；12-富液排放口；13-贫液排放口；14-空压机；15-化学吸收液；16-尾气排放口；17-富液进液口；18-臭气进气口；19A-贫液收集槽；19B-富液收集槽；20-过滤头；21-鼓风机；22-蠕动泵；23-富液管道；24-贫液管道。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例对本发明所述的技术方案给予进一步详细的说明，但有必要指出以下实施例只用于对发明内容的描述，并不构成对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1所示，为本发明的一种生物脱硫除臭滴滤塔装置的结构示意图，所述的装置包括生物氧化塔I、化学吸收脱硫除臭塔II和循环喷淋装置；所述的生物氧化塔I由多个独立的生物氧化单元和生物氧化单元下方的进气缓冲区10通过法兰盘7连接而成，塔顶分别设置贫液进液口2和空气排放口1，塔底设置富液排放口12；所述生物氧化单元内包含填料9，所述进气缓冲区10下方设置空气进气口11，空压机14通过空气进气管道连接空气进气口11；所述的化学吸收脱硫除臭塔II内包含化学吸收液15，塔顶和塔底分别设置尾气排放口16和贫液排放口13；化学吸收液15底部设置臭气进气口18，臭气进气口18上设置爆气头；鼓风机21通过臭气进气管道连接臭气进气口18，化学吸收液15液面上方设置富液进液口17；所述的循环喷淋装置包括贫液收集槽19A、贫液管道24和生物滴滤器，富液收集槽19B、富液管道23和富液喷淋头，以及循环泵22；富液收集槽19B收集生物氧化塔富液排放口12排出的喷淋液，通过富液管道23和循环泵22送至化学吸收脱硫除臭塔的富液进液口17，富液进液口17设置富液喷淋头；贫液收集槽19A收集化学吸收脱硫除臭塔贫液排放口13排出的化学吸收液，通过贫液管道24和循环泵22送至生物氧化塔的贫液进液口2，贫液进液口2设置生物滴滤器。
从功能上分，该装置各部分包括进气系统、生物氧化系统、化学吸收脱硫除臭系统、喷淋系统和反冲洗系统；
其中，进气系统包括生物氧化塔I进气系统和化学吸收脱硫除臭塔II进气系统，它们由空压机14、鼓风机21、进气缓冲区10、空气进气口11、臭气进气口18、空气排放口1、尾气排放口16、进气管道以及管道上的进气阀、止回阀组成；生物氧化系统包括多个独立的生物氧化单元，每个独立的生物氧化单元又由含菌种的填料9、穿孔板6、保温夹套5、取样口3、8、预留口4组成；化学吸收脱硫除臭系统包括化学吸收脱硫除臭塔II内的化学吸收液15、富液进液口17和贫液排放口13；循环喷淋系统由喷淋液(化学吸收液)、蠕动泵22(循环泵)、贫液收集槽19A、富液收集槽19B、过滤头20、富液管道23、富液喷淋头、贫液管道24、生物滴滤器和pH控制装置组成；反冲洗系统由空气进气口11和空压机14组成。
空气排放口1和尾气排放口16位于该除臭装置中生物氧化塔、化学吸收脱硫除臭塔的顶部，便于气体排出；空气进气口11、臭气进气口18和贫液进液口2、富液进液口17分别位于生物氧化塔和化学吸收脱硫除臭塔的底部和顶部；在道靠近两塔处的富液管道和贫液管道上安装喷淋阀，便于控制喷淋装置中喷淋液的量；穿孔板6位于每两个生物氧化单元及生物氧化单元与进气缓冲区的法兰盘7之间；进气阀位于进气管道靠近生物氧化塔和化学吸收脱硫除臭塔附近，用于控制进入生物氧化塔和化学吸收脱硫除臭塔的气量；贫液收集槽19A、富液收集槽19B位于两塔的底部，收集槽底部设有放空管；蠕动泵22安装于收集槽19A、19B上方，并与富液管道23和贫液管道24相连，用于输送喷淋液，贫液管道24和富液管道23入口设置过滤头20，过滤头20位于收集槽19A、19B内；鼓风机21和空压机14分别通过管道连接臭气进气口18和空气进气口11。
实施例2
利用实施例1所述的装置对臭气体生物脱硫除臭，生物生物氧化单元内使用木屑为填料9，含硫化氢臭气由鼓风机21经过臭气进气口18和纳米爆气头输送至化学吸收液15底部，经过与化学吸收液15的接触硫化氢被吸收后臭气经臭气排放口16排出。空气通过空压机14经空气管道、阀门和空气进气口11输送至生物氧化塔底部供微生物生长所必须以及提供反冲洗所用气源。化学吸收脱硫除臭塔底部的贫液收集槽19B中喷淋液通过蠕动泵22经贫液管道24和贫液进液口2输送至生物氧化塔顶部，并通过生物滴滤器均匀分布在木屑填料9上被微生物利用，喷淋密度为0.5～1.0m3喷淋液/m3填料·h。而生物氧化塔底部的富液收集槽19B中的喷淋液同样通过蠕动泵22经富液管道23和富液进液口17喷淋到化学吸收脱硫除臭塔顶部，化学吸收液中三价铁离子循环再生。贫液、富液收集槽19A、19B内喷淋液的pH值通过pH探头和控制器控制在2.5左右。生物氧化塔内喷淋液的水力停留时间为20～30天，此后由位于贫液或富液收集槽底部的放空管排放。控制生物氧化塔温度在28～30℃。
填料采用普通杉木，采用尺寸为12mm×5mm×1mm的木屑(刨花)和颗粒活性炭作为固定化载体；填料在脱臭运行前需预先接种菌源挂膜培养，菌源为自行分离富集的氧化亚铁硫杆菌菌株，实验室培养3～4天，OD600＝0.4。培养液组成为磷酸氢二铵1～5克/升，氯化钾0.1～1克/升，硫酸镁1～3克/升，硝酸钙0.01～0.1克/升，硫酸亚铁40～60克/升。长期使用后可在喷淋液中添加适量的微量元素以供微生物更好的生长。
木屑填料在正式运行前需预先挂膜并驯化。挂膜期在喷淋液(培养液)中加入体积10％的菌种进行前期挂膜，挂膜时间约在5～7天，最后两次强化挂膜则可不用投加菌种进行最终挂膜。至喷淋液中约含9.8克/升的二价铁离子，控制pH＝2.5。驯化期间只需在化学吸收脱硫除臭塔的臭气进气口中通入低浓度的硫化氢气体进行驯化，周期为2～4天。
实施例3
使用实施例1相同的装置，喷淋密度为0.5～1.0m3喷淋液/m3填料·h；生物氧化塔内喷淋液的水力停留时间为2个月。其他条件与实施例2相同。
实施例4
使用实施例1相同的装置，喷淋密度为1.0～2.0m3喷淋液/m3填料·h。其他条件与实施例2相同。
生物脱硫除臭处理结果分析：
来自养殖厂、堆肥厂、垃圾处理厂、污水处理厂等的臭气中硫化氢气体浓度约在20～1000ppm，可根据不同臭气源中硫化氢浓度的变化来调整化学吸收液液面的高度。在实施例2中，化学吸收脱硫除臭塔中臭气体停留时间在30～70秒。在连续运行一个月的时间里，硫化氢进气浓度约为500～1000ppm，处理后硫化氢的浓度约为20～80ppm，去除率均高于92％。出气硫化氢浓度均达到了恶臭污染物排放标准(GB14554-93)。而且以木屑作为生物填料对亚铁离子的转化率1小时可达到90％以上，可以使系统中铁盐达到平衡，让生物滴滤塔正常高效运转。同时收集槽中分离得到了一定质量的单质硫颗粒，减少了填料堵塞并实现废物资源化利用。在实施例3中，停留时间在30～70秒，在连续运行的43天的时间里，硫化氢的去除率仍能达到90％，但43天以后会有缓慢的降低但去除率均高于80％。在连续运行约20～30天左右时间生物氧化塔填料会发生堵塞问题，但运行反冲洗后系统堵塞问题得以大大减少。在实施例3中，停留时间为30～70秒。在连续运行的1个月时间内硫化氢的去除率均高于95％。因此，本发明的生物脱硫除臭装置应对养殖厂、堆肥厂、垃圾处理厂、污水处理厂中硫化氢臭气的去除能达到较高的处理效果，同时又能减少处理后造成的二次污染。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述的技术要旨和原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物脱硫除臭滴滤塔装置，其特征在于，所述的装置包括生物氧化塔(I)、化学吸收脱硫除臭塔(II)和循环喷淋装置；
所述的生物氧化塔(I)由多个独立的生物氧化单元和生物氧化单元下方的进气缓冲区(10)通过法兰盘连接而成，塔顶分别设置贫液进液口(2)和空气排放口(1)，塔底设置富液排放口(12)；所述生物氧化单元内包含填料(8)，所述进气缓冲区(10)设置空气进气口(11)；
所述的化学吸收脱硫除臭塔(II)内包含化学吸收液(15)，塔顶和塔底分别设置尾气排放口(16)和贫液排放口(13)；化学吸收液(15)底部设置臭气进气口(18)，臭气进气口(18)设置爆气头，液面上方设置富液进液口(17)；
所述的循环喷淋装置包括贫液收集槽(19A)、贫液管道(24)和生物滴滤器，富液收集槽(19B)、富液管道(23)和富液喷淋头，以及循环泵(22)；富液收集槽(19B)收集生物氧化塔富液排放口(12)排出的喷淋液，通过富液管道(23)和循环泵(22)送至化学吸收脱硫除臭塔的富液进液口(17)，富液进液口(17)设置富液喷淋头；贫液收集槽(19A)收集化学吸收脱硫除臭塔贫液排放口(13)排出的化学吸收液，通过贫液管道(24)和循环泵(22)送至生物氧化塔的贫液进液口(2)，贫液进液口(2)设置生物滴滤器。
2.根据权利要求1所述的生物脱硫除臭滴滤塔装置，其特征在于，所述生物氧化单元内的填料(8)选自鲍尔环、空心球、聚氨酯泡沫或木屑。
3.根据权利要求1所述的生物脱硫除臭滴滤塔装置，其特征在于，所述装置中，空压机(14)通过空气进气管道连接空气进气口(11)，鼓风机(21)通过臭气进气管道连接臭气进气口(18)。
4.根据权利要求1所述的生物脱硫除臭滴滤塔装置，其特征在于，所述的生物氧化单元可设置保温夹套(5)。
5.根据权利要求1所述的生物脱硫除臭滴滤塔装置，其特征在于，所述贫液收集槽(19A)和富液收集槽(19B)内设置pH控制装置，底部设有放空管；贫液管道(24)和富液管道(23)入口设置过滤头(20)。
6.一种利用权利要求1所述装置生物脱硫除臭的方法，包括以下步骤：
(1)菌源挂膜和驯化：在化学吸收脱硫除臭塔中加入包含氮、磷、钾、镁和亚铁离子的培养液，并加入氧化亚铁硫杆菌菌液，开启装置使培养液在生物氧化塔和化学吸收脱硫除臭塔中循环，运行10～12小时后静置6～8小时并更换培养液，重复5～7次进行挂膜；之后再将含硫化氢浓度为20～60ppm的臭气通过空气进气口或臭气进气口通入装置中强化挂膜效果，周期为2～4天；
(2)脱硫除臭：含硫化氢臭气经过臭气进气口和爆气头输送至化学吸收脱硫除臭塔中化学吸收液底部，经过与化学吸收液的接触硫化氢被吸收后臭气经臭气排放口排出；空气经空气进气口输送至生物氧化塔底部供微生物生长；化学吸收脱硫除臭塔底部的贫液收集槽中的化学吸收液通过循环泵经贫液管道和贫液进液口输送至生物氧化塔顶部，并通过生物滴滤器均匀分布在生物氧化单元内的填料上被微生物利用；同时生物氧化塔底部的富液收集槽中的喷淋液通过循环泵经富液管道和富液进液口输送至化学吸收脱硫除臭塔，经富液喷淋头喷淋至化学吸收液液面，化学吸收液中三价铁离子循环再生。
7.根据权利要求6所述的生物脱硫除臭的方法，其特征在于，所述的培养液其主要成分为磷酸氢二铵1～5克/升，氯化钾0.1～1克/升，硫酸镁1～3克/升，硝酸钙0.01～0.1克/升，硫酸亚铁40～60克/升。
8.根据权利要求6所述的生物脱硫除臭的方法，其特征在于，所述方法中，挂膜期在培养液中加入体积百分比10％的培养3～4天、OD600＝0.4的氧化亚铁硫杆菌菌液。
9.根据权利要求6所述的生物脱硫除臭的方法，其特征在于，所述生物氧化塔中喷淋密度为0.5～3升喷淋液/升填料·h，生物氧化塔温度在28～30℃。
10.根据权利要求6所述的生物脱硫除臭的方法，其特征在于，所述方法中，贫液收集槽和富液收集槽内喷淋液的pH值控制在2.0～2.5。
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