CN106512710A - 气液传质箱及生物滴滤塔 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气液传质箱及生物滴滤塔，属于挥发性有机物治理技术领域。气液传质箱包括：箱本体、用于输送工作气体的进气管、文丘里管、进液管以及用于泵送工作液体的输送泵。进液管与输送泵匹配连接。进气管、进液管与文丘里管在箱本体里面互相连通，利用文丘里管的工作原理，进行充分的气液混合，增强有机废气的传质效果。生物滴滤塔包括：塔本体、喷淋系统、气液传质箱。塔本体具有依次连接的储液段、气体分布段、固定填料的填料段。气液传质箱通过管道与气体分布段连接。生物滴滤塔充分利用气液传质箱的传质效果，高效的发挥生物净化系统的处理能力。

Description

气液传质箱及生物滴滤塔

技术领域

本发明涉及挥发性有机物治理技术领域，具体而言，涉及一种气液传质箱及生物滴滤塔。

背景技术

随着电子、能源、化工、医药等行业的迅速发展进入大气中的污染物越来越多。石油化工、油漆涂料、印刷等工业生产过程的挥发性有机物(Volatile Orgnaic Compounds,简称VOCS)，以及有机溶剂污水处理厂、畜牧养殖厂和垃圾填埋场等可密闭区域产生的恶臭废气。挥发性有机化合物种类繁多并且分布广，由于多数VOCs有毒、有恶臭，部分有致癌作用，在阳光照射下，有机废气污染可以与氮氧化物、碳氢化合物发生光化学反应，且卤烃类VOCs可破坏臭氧层，已成为继颗粒物、氮氧化物和二氧化硫之后另一大类空气污染物，其带来的环境问题己受到广泛关注，环保部明确规定，在“十二五”期间，要建立完善的挥发性有机物污染防治体系。

挥发性有机废气VOCs的生物法处理主要有生物过滤、生物滴滤和生物洗涤三种方式。相比于吸收法、吸附法、催化燃烧法、中和法和氧化法等传统物化法，生物法是一种环境友好技术，具有处理效果好、操作稳定、运行费用低、无二次污染等优势，特别适合处理大流量、低浓度废气。生物法处理VOCs废气的实质就是微生物在适宜的环境条件下,利用废气中的VOCs作为其生命活动的能源和养分,经过代谢作用,最终将转化成两部分代谢产物：一部分作为细胞代谢的能源和细胞组成物质；一部分为无害的小分子无机物和不完全降解物质,其中,只含有碳氢元素的最终产物为CO2和H2O。生物滴滤塔是最常用的一种生物法处理VOCs废气的装置，它主要通过滴滤塔内填料表面附着的微生物的新陈代谢过程，把有机污染物降解为CO2、水和无机盐等物质，并利用废气作为营养或能源生成新的微生物细胞质，形成稳定平衡的微生态环境，可以持续的代谢转化废气中的污染物质。

生物滴滤塔，也叫固定膜生物洗涤器，由于在净化废气及除臭方面的优越性，生物滴滤塔已经成为国内外研究的热点。但是在现有技术生物滴滤法处理有机废气过程中，由于挥发性有机物难溶，在气液相间传质效果差，填料利用率低，没有充分发挥生物净化系统的处理能力，因此强化气液相间挥发性有机物的传质可以提高生物滴滤塔对挥发性有机物的处理效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气液传质箱，可提高挥发性有机物的传质效果。

本发明的另一目的在于提供一种生物滴滤塔，可提高生物净化系统的净化能力。

本发明是这样实现的：

一种气液传质箱，工作气体通过气液传质箱与工作液体进行传质，包括：箱本体、用于输送工作气体的进气管、文丘里管、进液管以及用于泵送工作液体的输送泵，进液管与输送泵匹配连接。箱本体内形成第一空间、用于盛放工作液体的第二空间。进气管具有位于第一空间的连接段。进液管具有第一进液端和第一排液端，第一进液端连接箱本体，且第一进液端的管腔与第二空间连通；文丘里管具有依次连接的第一扩径段、收缩段以及第二扩径段，第一扩径段、第二扩径段分别位于第一空间、第二空间，收缩段位于第一空间。第一排液端位于第一空间并与第一扩径段连接，且第一排液端的管腔与第一扩径段的管腔连通，进气管的连接段与收缩段连接，且连接段的管腔与收缩段的管腔连通。

优选地，文丘里管具有液体输送方向，连接段具有气体输送方向，连接段被配置为以气体输送方向垂直液体输送方向的方式与收缩段连接。

一种生物滴滤塔，包括：塔本体、喷淋系统、气液传质箱，塔本体具有依次连接的储液段、气体分布段、固定填料的填料段。且储液段的竖直高度小于填料段的竖直高度，气液传质箱通过管道与气体分布段连接，并通过管道连通第一空间和气体分布段的腔室。喷淋系统包括相互匹配连接的喷淋泵与喷淋管，喷淋管具有伸入储液段的第二进液端、用于向填料喷淋工作液体且位于填料段的第二排液端。

优选地，生物滴滤塔还包括固设于气体分布段内的气体分布器，气液传质箱通过管道与气体分布器连接。

优选地，生物滴滤塔还包括用于向储液段内注入气体的曝气管。

优选地，曝气管匹配连接有曝气头。

优选地，生物滴滤塔还包括连接于第二排液端的液体分布器，第二排液端通过液体分布器向填料喷淋工作液体。

优选地，生物滴滤塔还包括填料翻堆系统，填料翻堆系统包括翻堆电机和由翻堆电机驱动的搅拌桨，搅拌桨位于填料段内且伸入填料。

优选地，由填料段至储液段的方向填料段包括依次间隔分布的上段填料、中段填料、下段填料，且下段填料的粒径＞中段填料的粒径＞上段填料粒径。

优选地，下段填料、中段填料均为陶粒填料，上段填料为半软性填料。

上述方案的有益效果：

本发明提供了一种气液传质箱及生物滴滤塔，气液传质箱设置有文丘里管，文丘里管一端与进气管相连接，中部与工作液体的进液管相连，另一端插入工作液体液面以下。利用文丘里管的管径变化与工作原理，实现混合气和工作液体的充分接触混合，强化挥发性有机物和空气中的氧气在工作液体中的传质效果。生物滴滤塔的充分利用气液传质箱的传质功能，从而提高生物净化系统的处理能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的气液传质箱的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的生物滴滤塔的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的生物滴滤塔的结构示意图；

图4为本发明实施例1与传统生物滴滤塔去除对间二甲苯的效果对比图。

图标：100-生物滴滤塔；200-生物滴滤塔；101-废气进气系统；102-箱本体；103-风机；104-第一管道；105-第二管道；107-气液传质箱；109-进气管；111-文丘里管；113-第三管道；115-进气口；117-排气口；119-进液管；121-循环泵；123-第一空间；125-第二空间；127-连接段；129-第一进液端；131-第一排液端；133-第一扩径段；135-收缩段；136-第二扩径段；137-输送泵；141-塔本体；143-储液段；144-气体分布段；145-填料段；147-喷淋系统；148-液体分布器；151-填料架；153-上段填料；155-中段填料；157-下段填料；159-喷淋泵；161-喷淋管；162-第二进液端；163-气体分布器；164-第二排液端；165-填料翻堆系统；167-搅拌轴；169-曝气管；171-曝气头；173-活性污泥。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参阅图1，本实施例提供了一种气液传质箱107，包括：箱本体102、进气管109、文丘里管111、进液管119、输送泵137。

在本实施例中，箱本体102内部具有用于盛放有工作液体的空腔，并且该空腔被工作液体划分为第一空间123与第二空间125。工作液体放置于第二空间125内。

其中，工作液体可以是各种用于处理废气的液体，进一步地还可以是添加了营养元素与增溶作用的非离子型表面活性剂吐温80的混合水溶液，添加的营养元素是可供微生物所生长需要的，表面活性剂的加入也能增加气液之间的互溶效果，由此也能相应强化气液传质效果。

在本实施例中，参见图1和图2，进气管109个数为一根并与箱本体102连接。具体地，进气管109的一端为连接段127，进气管109的另一端与废气进气系统101中风机103的第一管道104相连。废气进气系统101的风机103引入有机废气和空气的混合气，风机103通过第一管道104连接进气管109，以正压的方式把混合气送入箱本体102内，从而提供气液传质箱107内工作气体的输送动力。

在本实施例中，进液管119个数为一根并与箱本体102连接。具体地，进液管119包括第一进液端129与第一排液端131。其中，第一进液端129与箱本体102相连并伸入到工作液体中，并且第一进液端129的管腔与第二空间125连通。第一排液端131位于第一空间123。进液管119还可以设置有输送泵137，进液管119与输送泵137匹配连接。输送泵137负责抽提工作液体以提供输送工作液体的动力。

在本实施例中，文丘里管111个数为一根，位于箱本体102内，文丘里管111具有依次连接的第一扩径段133、收缩段135、第二扩径段136。文丘里管111的管腔与进液管119的管腔以及进气管109的管腔连通。

其中，第一扩径段133、第二扩径段136分别位于第一空间123与第二空间125，第一排液端131与第一扩径段133连接，第一排液端131的管腔与第一扩径段133的管腔连通。进气管109的连接段127与收缩段135连接，进气管109的连接段127的管腔与收缩段135的管腔连通。并且，在本实施例中，文丘里管111具有液体输送方向，连接段127具有气体输送方向，连接段127被配置为以气体输送方向垂直液体输送方向的方式与收缩段135连接。参阅图2，文丘里管111排出的废气先进入生物滴滤塔100的底部，然后填料底部以气液逆流的方式向上运移，强化了废气中的污染物和氧气向工作液体中的传质效果。并且，文丘里管111的这种管径的粗细变化设计，与气液进入的方向设计都能帮助气液充分的混合，从而提高气液的传质效果。

其中，根据风机103中所输送的风量的大小，文丘里管111的数量可以是多根，使得在风速发生变化时，整个系统能随之适应性地进行调节以保证系统的稳定工作。

参阅图2，本实施例提供了一种生物滴滤塔100，包括：塔本体141、喷淋系统147、气液传质箱107、循环泵121、填料翻堆系统165。

在本实施例中，塔本体141具有依次连接的储液段143、固定填料的填料段145、气体分布段144，并且塔本体141还设置有进气口115与排气口117。塔本体141的进气口115与气液传质箱107通过第三管道113连接。气液传质箱107排出的气体通过第三管道113进入塔本体141。排气口117位于塔本体141的顶部，用于排放被净化之后的气体。

其中，储液段143位于生物滴滤塔100的底部。储液段143用于收集和储存喷淋后的工作液体，箱本体102内的工作液体与储液段143内的工作液体相同。当然，还可以根据施工要求向位于储液段143中的工作液体中加入活性污泥173，使得经过气液传质箱107强化传质后的废气进入储液段143时可以进行预处理，保持微生物始终处于好氧状态。

其中，填料段145包括上段填料153、中段填料155、下段填料157。填料放置于填料架151上，填料架151固定于塔本体141侧壁。下段填料157的填料为粒径均匀的大粒径陶粒填料，中段填料155为粒径均匀的中粒径陶粒填料，上段填料153为粒径均匀的小粒径半软性填料。这样装填能够使生物滴滤塔100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；同时保持填料处理废气负荷均匀；另外，填料的粒径从上到下依次从小到大变化着，使得中段填料155接受来自上段填料153所流下的工作液体所带来的死亡微生物，下段填料157接收来自上段填料153和中段填料155工作液体带来的死亡微生物时，由于中段填料155粒径大于上段填料153，中段填料155间隙大于上段填料153间隙，下段填料157粒径大，下段填料157间隙大于中段填料155与上段填料153的间隙，因此不易堵塞。

其中，气体分布段144的腔室与可以通过第三管道113与第一空间123连通。气体分布段144设置有气体分布器163，第三管道113与气体分布器163连通，以便于通过气体分布器163均匀地在塔本体141内分布气体。

在本实施例中，喷淋系统147包括喷淋泵159、喷淋管161、液体分布器148，喷淋泵159与喷淋管161相互匹配，用于抽取储液段143内的工作液体。喷淋系统147设置在塔本体141之外，部分伸入塔本体141内抽取位于储液段143内的工作液体。

其中，喷淋管161包括第二进液端162与第二排液端164，第二进液端162伸入储液段143、第二排液端164从塔本体141的侧壁伸入并且固定在填料架151的上方。每个上段填料153、中段填料155、下段填料157单独设置喷淋管161。第二排液端164上分布着液体分布器148，工作液体由喷淋泵159引入循环进液管119，通过液体分布器148得以均匀地喷洒于填料上，使得塔本体141内水、气分布均匀。

在本实施例中，循环泵121的第二管道105用于连接储液段143与气液传质箱107通过循环泵121。储液段143可以通过循环泵121实现抽提与输送，储液段143内的工作液体被静置后，上清液可以通过循环泵121的第二管道105被送回气液传质箱107，其余的排放。以实现工作液体的循环多次利用，节约资源。

在本实施例中，填料翻堆系统165包括翻堆电机(图未示)与设置有搅拌桨(图未示)的搅拌轴167。翻堆电机的输出抽连接搅拌轴167并控制搅拌桨的转动，转动速率不大于1r/min，转动速率低，不会破坏生物膜的完整性。搅拌轴167从塔本体141的顶部伸入填料段145内。搅拌桨的形状可设计为柱体状，且横截面为等腰直角三角形，采用设置于搅拌轴167的搅拌桨搅拌填料以避免填料的径流和壁流的现象发生。当然在本发明的其他实施例中，搅拌桨的形状可根据需求进行相应的改进。

图3是本实施例提供的另一种生物滴滤塔200的结构示意图。参见图2和图3，生物滴滤塔200与生物滴滤塔100的区别在于，生物滴滤塔200包含的储液段143顶部设有曝气管169与曝气头171，曝气头171安装于曝气管169之上，曝气管169固定于塔本体141的侧壁之上，位于储液段143与气体分布器163之间。曝气管169与曝气头171的存在增加液体的溶解氧含量。

参阅图4，本实施例提供的生物滴滤塔200与传统生物滴滤处理装置去除对间二甲苯的效果对比图。由图4可知，本发明提供的生物滴滤塔200的废气(对间二甲苯)无论是在启动阶段还是稳定运行阶段的去除效率均高于传统现有技术的生物滴滤处理装置所处理的废气(对间二甲苯)的去除效率。并且根据计算可知，生物滴滤塔200在稳定运行阶段去除效率最大相较于现有技术的生物滴滤装置的去除效率可提高21.5％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气液传质箱，工作气体通过所述气液传质箱与工作液体进行传质，其特征在于，所述气液传质箱包括：箱本体、用于输送所述工作气体的进气管、文丘里管、进液管以及用于泵送所述工作液体的输送泵，所述进液管与所述输送泵匹配连接；所述箱本体内形成第一空间、用于盛放所述工作液体的第二空间；所述进气管具有位于所述第一空间的连接段；所述进液管具有第一进液端和第一排液端，所述第一进液端连接所述箱本体，且所述第一进液端的管腔与所述第二空间连通；所述文丘里管具有依次连接的第一扩径段、收缩段以及第二扩径段，所述第一扩径段、所述第二扩径段分别位于所述第一空间、所述第二空间，所述收缩段位于所述第一空间；所述第一排液端位于所述第一空间并与所述第一扩径段连接，且所述第一排液端的管腔与所述第一扩径段的管腔连通，所述进气管的所述连接段与所述收缩段连接，且所述连接段的管腔与所述收缩段的管腔连通。

2.根据权利要求1所述的气液传质箱，其特征在于，所述文丘里管具有液体输送方向，所述连接段具有气体输送方向，所述连接段被配置为以所述气体输送方向垂直所述液体输送方向的方式与所述收缩段连接。

3.一种生物滴滤塔，其特征在于，包括：塔本体、喷淋系统、权利要求1所述的气液传质箱，所述塔本体具有依次连接的储液段、气体分布段、固定填料的填料段，且所述储液段的竖直高度小于所述填料段的竖直高度，所述气液传质箱通过管道与所述气体分布段连接，并通过所述管道连通所述第一空间和所述气体分布段的腔室，所述喷淋系统包括相互匹配连接的喷淋泵与喷淋管，所述喷淋管具有伸入所述储液段的第二进液端、用于向所述填料喷淋所述工作液体且位于所述填料段的第二排液端。

4.根据权利要求3所述的生物滴滤塔，其特征在于，所述生物滴滤塔还包括固设于所述气体分布段内的气体分布器，所述气液传质箱通过所述管道与所述气体分布器连接。

5.根据权利要求4所述的生物滴滤塔，其特征在于，所述生物滴滤塔还包括用于向所述储液段内注入气体的曝气管。

6.根据权利要求5所述的生物滴滤塔，其特征在于，所述曝气管匹配连接有曝气头。

7.根据权利要求3所述的生物滴滤塔，其特征在于，所述生物滴滤塔还包括连接于所述第二排液端的液体分布器，所述第二排液端通过所述液体分布器向所述填料喷淋所述工作液体。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的生物滴滤塔，其特征在于，所述生物滴滤塔还包括填料翻堆系统，所述填料翻堆系统包括翻堆电机和由所述翻堆电机驱动的搅拌桨，所述搅拌桨位于所述填料段内且伸入所述填料。

9.根据权利要求3所述的生物滴滤塔，其特征在于，由所述填料段至所述储液段的方向所述填料段包括依次间隔分布的上段填料、中段填料、下段填料，且所述下段填料的粒径＞所述中段填料的粒径＞所述上段填料粒径。

10.根据权利要求9所述的生物滴滤塔，其特征在于，所述下段填料、所述中段填料均为陶粒填料，所述上段填料为半软性填料。