CN106731780A - 生物滤床废气净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生物滤床废气净化装置，包括一箱体、一循环水系统和形成于所述箱体内的一预洗室、一生物滤床室和一应急加强室，所述预洗室和应急加强室中部形成一化工填料区，所述生物滤床室中部形成一生物填料区，所述循环水系统连接所述预洗室、所述生物滤床室和所述应急加强室；所述预洗室下部形成与所述生物滤床室导通的至少一第一通气口，所述生物滤床室上部形成与所述应急加强室导通的至少一第二通气口；所述预洗室顶部形成一入气口，所述应急加强室形成一排气口和一营养液添加口。本发明的一种生物滤床废气净化装置，具有稳定性强、处理效率高、在临时停机时可保证微生菌种的生长活性、运行费用低、保温性能好、系统运行连续性好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理装置领域，尤其涉及一种生物滤床废气净化装置。
背景技术
生物法是指采用微生物对污染物废气进行吸收、分解。其利用微生物菌种生长、繁殖过程吸收有机废气作为营养物质的特性，把废气中的有害成分降解为二氧化碳、水和细胞组成物质，从而达到处理废气的目的。这种方法适用的浓度范围较广，投资低、运行维护简单、无二次污染，并且运行时间越长，微生物对废气更适应，处理效果越好、越稳定。生物法处理有机废气工艺的核心是生物膜。其基本原理是采用微生物繁育技术，经过培养、驯化、富集形成多种类特殊的微生物菌种，然后将这些微生物菌种接种在多孔的填料表面，形成生物膜层。当含有多种挥发性有机物的废气流经填料塔时，由于扩散作用，废气中的污染物质转移到生物膜上；在适宜的环境条件下，此生物膜进行生长、繁殖过程通过微生物酶进行生物化学反应，将废气中的有机成份作为营养物质并使之降解为二氧化碳、水和细胞组成物质，从而达到净化废气的目的。
生物滤床是一种采用先加湿预处理再通过生物过滤达到除臭目的的一种恶臭气体治理装置。
常见除臭的方法有：物理法、燃烧法、化学氧化法、吸收法、吸附法和生物分解法等。由于污水处理厂恶臭气体成分形成的复杂性和特殊性，仅仅采用传统的治理方法，要达至比较理想的效果是比较困难的。生物菌种以恶臭气体中的有机物质及无机物质作为生存的基质，不同的微生物硝化不同的物质，所以，生物滤池既能治理某些特定的恶臭气体，又能灵活的仅通过变换生物过滤床填料和微生物菌种来治理复杂的混合臭气，以达到事半功倍的治理效果。生物滤池还具有维护简单、方便，没有二次污染等优点。
生物滤床的除臭原理如下：
利用高效生物滤床中的高效微生物菌种处理含有硫化氢、氨、硫醇、硫醚等的恶臭气体和含有苯、甲苯、氯苯、低级脂肪烃、醇、醛、酮等挥发性有机物的有毒有臭味的有机废气。其核心为微生物选育、高效生物膜研制、有利于生物附着和生物附着的填料和高效微生物菌种。生物滤池中的微生物在适宜的环境条件下，利用废气中的无机和有机特作为碳源和能源，通过降解恶臭物质维持其生命及繁衍活动，并将恶臭物质分解为水和士气化碳等无臭物，达到净化恶臭气体的目的。
生物处理中污染物的转化过程如下：
生物滤床是利用微生物的生物化学作用，使污染特分解，转化为无害或少害的物质，微生物利用有机物作为其生长繁殖所需的基质，通过不同的转化途径将大分子或结构复杂的有机物经异化作用最终氧化分解为简单的水、二氧化碳等无机物，同时经同化作用并利用异化作用过程中产生的能量，使微生物的生物体得到增长繁殖，为进一步发挥其对有机物的处理能力创造有利的条件。
污染物去除的实质是有机物作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程是比较复杂的，它由物理、化学、以及生物化学反应所组成。生物脱臭可以用下式表达：
恶臭物质+O2→细胞代谢物+CO2+H20
恶臭气体生物去除过程如下：
臭气物质首先溶于在水中，而后补微生物吸收，作为微生物营养物质被分解、利用，从而除去污染物。生物滤床净化臭气时，由于有机污染物与生物发生了生化反应，已不同于单纯的物理吸收过程。生物小床净化可分为三个步骤：
(1)恶臭气体的溶解过程
废气与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，即恶臭物质由气相转移到液相，这一过程是物理过程，遵循亨利定律：
Pi＝HXi
式中Pi为可溶气体在气相中的平衡分压，MPa；H为亨利系数，Xi为可溶气体在液相中的摩尔分数。
(2)恶臭物质的吸附、吸收过程
水溶液中恶臭成分被生物滤床中微生物吸附、吸收，恶臭成分从水中转移至微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。被吸附的有机物经过生物转化，即通过微生物胞外酶对不溶性和胶体状有机物的溶解作用后才能相继地被微生物摄入体内。如淀粉、蛋白质等大分子有机特在微生物细胞外酶(水解酶)的作用下，被水解为小分子后再进入细胞体内。
(3)恶臭物质的生物降解过程
进入微生物细胞的恶臭成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除。具体转化过程如下：
进入微生物细胞体内的有机物，在各种细胞内酶(如脱氢酶、氧化酶等)的催化作用下，微生物对其进行氧化分解，同时进行合成代谢产生新的微生物细胞。一部分有机物通过氧化分解最终转化为H2O和CO2等稳定的无机物质，并从中获取合成新细胞物质(原生质)所需要的能量。
与此同时，微生物利用另一部分有机物及分解代谢过程中所产生的能量进行合成代谢以形成新的细胞物质。
上述转化过程中，当有机物的含量充足时，微生物处于快速增长阶段，将有大量新的细胞合成，但随着污染物不断氧化分解及微生物和细胞物质数量的不断增长，微生物生长对有机物的需求量逐渐得不到满足，微生物将进入体内源呼吸阶段。此时微生物对自身细胞物质进行氧化分解，并产生能量，成为维持其生长繁殖提供能量的主要方式。
生物滤床的工作受以下几中因素的影响：
(1)反应速度
反应速度的快慢取决于气体成分的浓度和性质，生物滤床填料上的微生物种类、数量和活性，温度，废气和填料的湿度，PH值。
(2)停留时间
生物滤床停留时间由体积流量、自然堆放体积和空池体积决定。
(3)废气浓度
目前国内外处理有机废气的方法很多，微生物处理的工艺也比较成熟。但在实际生产过程中，随着生产批次及产量的变化，废气排放浓度变化较大，且无任何规律可循的情况常用发生，现有技术目前还未能真正意义上解决浓度波动的问题，往往导至尾气排放超标的问题，具体还存在如下弊端：
1)排气浓度高时，废气直接排放，影响环境；
2)废气热值不能有效利用；
3)混入稀释风量，增加设备投资成本大；
4)设备存在安全隐患；
5)废气浓度高时，易造成生产端压力不稳定，影响生产。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种生物滤床废气净化装置，具有稳定性强、处理效率高、在临时停机时可保证微生菌种的生长活性、运行费用低、保温性能好、系统运行连续性好的优点。
为了实现上述目的，本发明提供一种生物滤床废气净化装置，包括一箱体、一循环水系统和形成于所述箱体内的一预洗室、一生物滤床室和一应急加强室，所述预洗室、所述生物滤床室和所述应急加强室的上部分别形成一喷淋区，所述预洗室、所述生物滤床室和所述应急加强室的下部分别形成一储水区；所述预洗室和所述应急加强室中部形成一化工填料区，所述生物滤床室中部形成一生物填料区，所述循环水系统连接所述预洗室、所述生物滤床室和所述应急加强室；所述预洗室下部形成与所述生物滤床室导通的至少一第一通气口，所述生物滤床室上部形成与所述应急加强室导通的至少一第二通气口；所述预洗室顶部形成一入气口，所述应急加强室形成一排气口和一营养液添加口。
优选地，所述循环水系统包括一第一循环水箱、一第一喷淋管道、一第一喷淋泵和一第一排水管，所述第一喷淋管道第一端通入所述预洗室的所述喷淋区内，所述第一喷淋管道第二端通入所述第一循环水箱，所述第一喷淋泵安装于所述第一喷淋管道上，所述预洗室的所述储水区通过所述第一排水管与所述第一循环水箱连通。
优选地，所述循环水系统还包括一第二循环水箱、一第二喷淋管道、一第二喷淋泵、一第二排水管和一第三排水管，所述第二喷淋管道第一端通入所述生物滤床室的所述喷淋区内，所述第二喷淋管道第二端通入所述第二循环水箱，所述第二喷淋泵安装于所述第二喷淋管道上，所述生物滤床室的所述储水区通过所述第二排水管与所述第二循环水箱连通，所述应急加强室的所述储水区通过所述第三排水管与所述第二循环水箱连通。
优选地，所述循环水系统还包括一第三喷淋管道和一第三喷淋泵，所述第三喷淋管道第一端通入所述应急加强室的所述喷淋区内，所述第三喷淋管道第二端通入所述应急加强室的所述储水区内，所述第三喷淋泵安装于所述第三喷淋管道上。
优选地，所述循环水系统还包括一排污管道、一排污泵和一供水管路，所述第一循环水箱和所述第二循环水箱分别连接所述排污管道，所述排污泵安装于所述排污管道上，所述第一循环水箱和所述第二循环水箱分别连接所述供水管路。
优选地，所述第一循环水箱和所述第二循环水箱内分别设置有一PH值检测仪和一加药装置。
优选地，还包括一恒温机构，所述恒温机构连接所述箱体。
优选地，所述恒温机构包括两温度检测仪和至少一循环水加热器，两温度检测仪分别安装于所述第一循环水箱和所述第二循环水箱内；所述循环水加热器连接所述第一循环水箱和所述第二循环水箱。
优选地，所述恒温机构还包括一保温层，所述箱体设置有所述保温层。
优选地，还包括一气体管路和一风机，所述气体管路包括一入气管道、一排气管道和一维修分路，所述入气管道通过一第一气阀连接所述入气口，所述风机安装于所述入气管道上，所述排气口连接所述排气管道，所述维修分路连接于所述入气管道和所述排气管道之间，所述维修分路上安装有一第二气阀。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
应急加强室在生物反应段检修或设备进气浓度过高时启用，能保证系统连续运行。恒温机构能够使微生物菌种在不同季节温度变化时保持一定的活性，提高对废气的处理效率的稳定性。同时还具有以下优点：
1、提高了系统的稳定性，随进气浓度的变化微生物菌种能够快速繁殖复制，以保证系统整体的处理效率。
2、采用了营养液添加口用于添加营养液，在临时停机时可保证微生菌种的生长活性。
3、降低了运行费用，通过进风管路的差力降来实现风机变频调节运行。
4、恒温机构能保证微生物生长的环境温度需求。
5、预洗室和生物滤床室分别采用第一循环水箱和第二循环水箱，更换循环水时互不干扰，能保证废系统运行的连续性。
附图说明
图1为本发明实施例的生物滤床废气净化装置的结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图1，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
请参阅图1，本发明实施例的一种生物滤床废气净化装置，包括一箱体1、一循环水系统2和形成于箱体1内的一预洗室11、一生物滤床室12和一应急加强室13，预洗室11、生物滤床室12和应急加强室13的上部分别形成一喷淋区101，预洗室11、生物滤床室12和应急加强室13的下部分别形成一储水区102；预洗室11和应急加强室13中部形成一化工填料区3，生物滤床室12中部形成一生物填料区104，循环水系统2连接预洗室11、生物滤床室12和应急加强室13；预洗室11下部形成与生物滤床室12导通的至少一第一通气口，生物滤床室12上部形成与应急加强室13导通的至少一第二通气口；预洗室11顶部形成一入气口，应急加强室13形成一排气口和一营养液添加口。
本实施例中，预洗室11的化工填料区3内填充有较大比表面积的高效化工填料。通入箱体1内的臭气与循环水系统2提供的喷淋水在化工填料区3和生物填料区104表面进行接触，其中臭气中易于溶解水的物质进入水中，另外，在此过程中气体被加湿，含有大量的水份，以维持后续生物活动的需要。生物滤床室12的生物填料区104采用有机物作为填料，填料表面生长大量的微生物菌群，为了防止设备在高温下连续工作而导致填料湿度的下降，特在生物滤床室12的上部设置喷淋区101。
本实施例中，微生物菌群针对恶臭气体的具体成分及种类，筛选出高效的脱臭菌，在实际运行中对筛选的菌种进行一定时期的驯化培养，以增强微生物对污染物的降解能力。生物填料区104的生物填料床内添加了真菌纤维素酶、碱性蛋白酶、过氧化物酶等多种酶制剂，通过酶产生的催化作用，降低了生化反应活化能，加快了微生物与挥发性有机物(VOCs)之间的生化反应速率。微生物的活性得以提高，在恶劣的环境中也能较好地生长，提高了处理系统的稳定性和适应性。同时，生物填料区104的生物填料床针对恶臭气体的组分接种了荧光假单胞菌、苯杆菌、硫杆菌等高效脱臭细菌，对芳烃类、杂环类等污染物分解能力强，具有独特的处理效果。
应急加强室13在生物反应段检修或设备进气浓度过高时启用，能保证系统连续运行。应急加强室13的化工填料区3内装有高效化工填料，本实施例中采用聚丙烯人工滤料，其结构坚韧，抗酸碱性强，同时滤料的表面积大，滤料之间空隙率较大，故压损较低。
其中，循环水系统2包括一第一循环水箱211、一第一喷淋管道212、一第一喷淋泵213和一第一排水管214，第一喷淋管道212第一端通入预洗室11的喷淋区101内，第一喷淋管道212第二端通入第一循环水箱211，第一喷淋泵213安装于第一喷淋管道212上，预洗室11的储水区102通过第一排水管214与第一循环水箱211连通。
循环水系统2还包括一第二循环水箱221、一第二喷淋管道222、一第二喷淋泵223、一第二排水管224和一第三排水管225，第二喷淋管道222第一端通入生物滤床室12的喷淋区101内，第二喷淋管道222第二端通入第二循环水箱221，第二喷淋泵223安装于第二喷淋管道222上，生物滤床室12的储水区102通过第二排水管224与第二循环水箱221连通，应急加强室13的储水区102通过第三排水管225与第二循环水箱221连通。
循环水系统2还包括一第三喷淋管道231和一第三喷淋泵232，第三喷淋管道231第一端通入应急加强室13的喷淋区101内，第三喷淋管道231第二端通入应急加强室13的储水区102内，第三喷淋泵232安装于第三喷淋管道231上。
循环水系统2还包括一排污管道241、一排污泵242和一供水管路243，第一循环水箱211和第二循环水箱221分别连接排污管道241，排污泵242安装于排污管道241上，第一循环水箱211和第二循环水箱221分别连接供水管路243。
第一循环水箱211和第二循环水箱221内分别设置有一PH值检测仪25和一加药装置。
本实施例中，第一循环水箱211还设置有一第一液位开关，第一液位开关与第一喷淋泵213通信连接，当第一循环水箱211内的液位低于一第一预设值时，第一喷淋泵213停泵。第二循环水箱221设置有一第二液位开关，第二液位开关与第二喷淋泵223通信连接，当第二循环水箱221内的液位低于一第二预设值时，第二喷淋泵223停泵。
另外，当第一循环水箱211内的PH值检测仪25检测到循环水的PH值小于7时，第一循环水箱211内的加药装置启动，向第一循环水箱211内投加碱液，而当PH值检测仪25检测到循环水的PH值大于9时，加药装置停止加药。同样的，当第二循环水箱221内的PH值检测仪25检测到循环水的PH值小于7时，第二循环水箱221内的加药装置启动，向第二循环水箱221内投加碱液，而当PH值检测仪25检测到循环水的PH值大于9时，加药装置停止加药。在加药装置的药罐内设置有一第三液位开关，当加药装置的药罐内的碱液液位低于一第三预设值时，加药装置停止加药。
本实施例中，还包括一恒温机构，恒温机构连接箱体1。恒温机构包括两温度检测仪3、至少一循环水加热器和一保温层。两温度检测仪3分别安装于第一循环水箱211和第二循环水箱221内；循环水加热器连接第一循环水箱211和第二循环水箱221。箱体1设置有保温层。
气态污染物的生物净化是一个扩散、吸附和生化反应的综合过程，温度的升高有利于生化过程的进行，生物除臭系统中微生物生长的最适宜温度为10～35℃，恒温机构能够使微生物菌种在不同季节温度变化时保持一定的活性，提高对废气的处理效率的稳定性。箱体1采用双层壳体结构，内填隔热材料形成保温层，以保证微生物适宜的生长环境，使微生物始终处于最佳状态，从而达到对污染物去除的最佳效果。
另外，还包括一气体管路4和一风机5，气体管路4包括一入气管道41、一排气管道42和一维修分路43，入气管道41通过一第一气阀44连接入气口，风机5安装于入气管道41上，排气口连接排气管道42，维修分路43连接于入气管道41和排气管道42之间，维修分路43上安装有一第二气阀45。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种生物滤床废气净化装置，其特征在于，包括一箱体、一循环水系统和形成于所述箱体内的一预洗室、一生物滤床室和一应急加强室，所述预洗室、所述生物滤床室和所述应急加强室的上部分别形成一喷淋区，所述预洗室、所述生物滤床室和所述应急加强室的下部分别形成一储水区；所述预洗室和所述应急加强室中部形成一化工填料区，所述生物滤床室中部形成一生物填料区，所述循环水系统连接所述预洗室、所述生物滤床室和所述应急加强室；所述预洗室下部形成与所述生物滤床室导通的至少一第一通气口，所述生物滤床室上部形成与所述应急加强室导通的至少一第二通气口；所述预洗室顶部形成一入气口，所述应急加强室形成一排气口和一营养液添加口。
2.根据权利要求1所述的生物滤床废气净化装置，其特征在于，所述循环水系统包括一第一循环水箱、一第一喷淋管道、一第一喷淋泵和一第一排水管，所述第一喷淋管道第一端通入所述预洗室的所述喷淋区内，所述第一喷淋管道第二端通入所述第一循环水箱，所述第一喷淋泵安装于所述第一喷淋管道上，所述预洗室的所述储水区通过所述第一排水管与所述第一循环水箱连通。
3.根据权利要求2所述的生物滤床废气净化装置，其特征在于，所述循环水系统还包括一第二循环水箱、一第二喷淋管道、一第二喷淋泵、一第二排水管和一第三排水管，所述第二喷淋管道第一端通入所述生物滤床室的所述喷淋区内，所述第二喷淋管道第二端通入所述第二循环水箱，所述第二喷淋泵安装于所述第二喷淋管道上，所述生物滤床室的所述储水区通过所述第二排水管与所述第二循环水箱连通，所述应急加强室的所述储水区通过所述第三排水管与所述第二循环水箱连通。
4.根据权利要求3所述的生物滤床废气净化装置，其特征在于，所述循环水系统还包括一第三喷淋管道和一第三喷淋泵，所述第三喷淋管道第一端通入所述应急加强室的所述喷淋区内，所述第三喷淋管道第二端通入所述应急加强室的所述储水区内，所述第三喷淋泵安装于所述第三喷淋管道上。
5.根据权利要求4所述的生物滤床废气净化装置，其特征在于，所述循环水系统还包括一排污管道、一排污泵和一供水管路，所述第一循环水箱和所述第二循环水箱分别连接所述排污管道，所述排污泵安装于所述排污管道上，所述第一循环水箱和所述第二循环水箱分别连接所述供水管路。
6.根据权利要求3～5任一项所述的生物滤床废气净化装置，其特征在于，所述第一循环水箱和所述第二循环水箱内分别设置有一PH值检测仪和一加药装置。
7.根据权利要求6所述的生物滤床废气净化装置，其特征在于，还包括一恒温机构，所述恒温机构连接所述箱体。
8.根据权利要求7所述的生物滤床废气净化装置，其特征在于，所述恒温机构包括两温度检测仪和至少一循环水加热器，两温度检测仪分别安装于所述第一循环水箱和所述第二循环水箱内；所述循环水加热器连接所述第一循环水箱和所述第二循环水箱。
9.根据权利要求8所述的生物滤床废气净化装置，其特征在于，所述恒温机构还包括一保温层，所述箱体设置有所述保温层。
10.根据权利要求6所述的生物滤床废气净化装置，其特征在于，还包括一气体管路和一风机，所述气体管路包括一入气管道、一排气管道和一维修分路，所述入气管道通过一第一气阀连接所述入气口，所述风机安装于所述入气管道上，所述排气口连接所述排气管道，所述维修分路连接于所述入气管道和所述排气管道之间，所述维修分路上安装有一第二气阀。
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