CN106823776A - 一种抗堵塞的治理化纤恶臭的生物滴虑装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种抗堵塞的治理化纤恶臭的生物滴虑装置和方法，抗堵塞的治理化纤恶臭的领域。包括上端和下端分别设有进气口和出气口的装有填料(17)的生物滴虑塔(16)，液体循环装置和为生物滴滤塔(16)提供化纤恶臭气体的恶臭源输送系统；液体循环装置分别与生物滴滤塔(16)的顶部和底部相连。恶臭源输送系统主要包括连接四个化纤污水处理池的管道、臭气均质器(32)、电磁阀和风机，并通过调节电磁阀控制管路的开关以实现进出口的换向操作。支架一侧设有爬梯，方便填料的装卸。该处理恶臭气体的生物滴虑装置具有可换向操作，抗堵塞，稳定性好，自动控制，可重复利用等多种优势。

Description

一种抗堵塞的治理化纤恶臭的生物滴虑装置和方法
技术领域
本发明属于抗堵塞的治理化纤恶臭的领域，具体涉及一种抗堵塞的治理化纤恶臭的生物滴虑装置和方法。
背景技术
随着城市化进程的不断发展，各行各业工厂不断兴起，其中石油石化行业，为农业、能源、交通、机械和人民日常生活提供配套和服务，是化学工业的重要组成部分，在国民经济中占有举足轻重的地位。石油石化行业的污水处理一直以来可以实现长期稳定达标排放。但在污水处理过程中恶臭不断产生，且恶臭污染物具有浓度较低，但成分复杂的特点，主要包括含硫类化合物、卤代烃、苯系物和氨气，它们属于严重危害人体健康的“三致”污染物，此外，这类污染物还有含量低、嗅觉阈值低等特点，且多数污染物具有憎水性。随着环保要求的不断提升，污水处理场的恶臭治理成为当务之急。
目前，国内外广泛采用的恶臭控制技术有燃烧法、吸收法、吸附法、生物法等。其中燃烧法的实质是将有害气体、蒸汽、液体或者烟尘转化为无臭无害物质。因此燃烧法只适用于可燃性组分浓度高的污染物；吸收法是将废气中的污染物吸附于多孔性固体吸附剂表面，实现污染物与气相主体的分离过程，适用于极易在水中或者其他溶液中溶解的污染物；吸附法是将废气中的污染物吸附于多孔性固体吸附剂表面，实现污染物与气相主体的分离过程。吸附法使用与中低浓度的恶臭，控制污染物效果较佳，但由于吸附法存在成本高，需要预处理等特点，在应用方面还存在局限性。
生物法则由于具有处理效果好、投资成本低且低能耗、不产生二次污染物易于操作、方便管理等优势，收到越来越多的重视，并在国外得到广泛应用。其中以德国和荷兰在生物滴虑方面应用较早，技术较为成熟，早在上世纪八十年代即开始利用生物法治理恶臭气体。到九十年代，美国等其它国家也提出了生物法控制恶臭的技术是一大创新，应加大投资。
生物法又包括生物滴滤法、生物过滤法和生物洗涤法。
生物滴滤法除具有生物法的普遍优势外，还具有占地面积小，运行稳定，压损小，气液固接触面积大等优点。因此，生物滴滤法适用于处理浓度低的憎水性污染物，与化纤恶臭的特点相吻合。
目前有文献报道的生物滴滤塔填料有陶粒、煤粒、陶瓷拉西环、硅藻土、玻璃、聚丙烯鲍尔环、生物活性碳等等。其中陶粒由于表面粗糙，具有合适的比表面积供微生物生长繁殖；且耐压、耐腐蚀，具有一定的抗冲击能力，有利于生物滴滤塔运行的稳定性，并且价格低廉等特点而适用于工业应用。
但生物滴滤法在广泛应用的同时存在长期运行即会堵塞的严重问题，这影响这生物滴滤塔的长期运行的稳定性，也是生物滴滤塔未能普遍应用于工业企业中的一大障碍，本发明将有效的解决生物滴滤塔的堵塞问题，提供一种可长期稳定运行的生物滴滤塔装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以治理化纤恶臭复杂成分的抗堵塞生物滴滤装置，对化纤恶臭做极好的收集，并进行有效的处理净化。通过换向操作使生物滴滤塔内微生物均匀分布，提高生物滴滤塔的空间利用率，避免生物滴滤塔的堵塞，保证生物滴滤塔的长期稳定运行，具有投资少，生物量分布均匀，抗堵塞，稳定运行时间长等特点。
一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，包括上部设有出气口和下部设有进气口的装有生物填料(17)的生物滴滤塔(16)、用于支撑和固定生物滴滤塔(16)的支架(28)、臭气均质器(32)、储液槽(23)、风机(27)、电磁阀和管道；
所述的生物滴滤塔(16)由玻璃钢制成，结构为多段一体式，多段为上下结构的多段，每段上部分别设有检查孔和填料装卸孔(20)，每段底部分别设有空气导流板(18)；所述的生物滴滤塔(16)顶端和底端分别设有进液口和排液口；
所述的生物填料(17)为轻质球形膨化性陶土颗粒，生物填料(17)填充在每段的检查孔和填料装卸孔(20)和空气导流板(18)之间；
臭气均质器(32)通过进气管道(1)与第五管道(11)中间某部位连接，第五管道(11)的一端向上通过三号电磁阀(4)与第六管道(12)的一端连接，第六管道(12)的另一端通过一号电磁阀(3)与第四管道(10)的一端连接，第六管道(12)中间的某一部位通过第三管道(9)与生物滴滤塔(16)上部的出气口连接；第四管道(10)的另一端与出气管道(15)连接；第五管道(11)的另一端向下通过二号电磁阀(5)与第一管道(7)的一端连接，第一管道(7)的另一端与生物滴滤塔(16)下端的进气口连接，同时第一管道(7)的另一端还与第七管道(13)的一端连接，第七管道(13)的另一端通过四号电磁阀(6)与第八管道(14)的一端连接，第八管道(14)的另一端与出气管道(15)连接；出气管道(15)与风机(27)连接；
储液槽(23)通过营养液回流管(21)与生物滴滤塔(16)底部的出液口连接，生物滴滤塔(16)上部的喷头(19)通过上液管(25)经由止回阀(26)、液体循环泵(24)和储液槽(23)连接。
所述的臭气均质器(32)下端和顶端分别设有进气口的出气口。所述的臭气均质器(32)下端同时设有冷凝水排放口。
所述的用于支撑和固定生物滴滤塔的支架(28)由钢材料制成，结构为内圆外方式。支架(28)内部圆孔直径与立式生物滴滤塔(16)的外径相同，套在立式生物滴滤塔(16)的外面，支架(28)整体由上到下分为三段，包括最低端的一个支撑底座(30)和上面两个上下平行的操作平台(31)，支撑底座(30)和操作平台(31)分别由钢板制成；所述的支架(28)一侧设有爬梯(29)。
进气管道(1)和出气管道(15)上均设有采样口(2)。
空气导流板(18)同样是填料支撑板。
液体回流管(21)设置为S字型。
上述处理化纤恶臭的生物滴虑装置使用时，进气口和出气口可进行互换，互换技术方案为：当一号电磁阀(3)和二号电磁阀(5)打开，三号电磁阀(4)和四号电磁阀(6)关闭时，恶臭气体依次经过进气管道(1)、第一管道(7)、第二管道(8)、生物滴滤塔(16)、第三管道(9)、第四管道(10)、出气管道(15)后，经过风机(27)排出，在生物滴滤塔(16)内进出气方式为下进上出；当三号电磁阀(4)和四号电磁阀(6)打开，一号电磁阀(3)和二号电磁阀(5)关闭时，恶臭气体依次经过进气管道(1)、第五管道(11)、第六管道(12)、第三管道(9)、生物滴滤塔(16)、第二管道(8)、第七管道(13)、第八管道(14)、出气管道(15)后，经过风机(27)排出，在生物滴滤塔(16)内进出气方式为上进下出。
所述的生物滴滤塔(16)的有效高度和内径之比为2～3:1。所述的生物填料(17)填充体积与生物滴滤塔(16)的有效体积之比为2～2.5：1。
本发明具有以下有益效果：
(1)由于化纤恶臭中普遍具有硫化氢等腐蚀性气体，本发明采用玻璃钢材料制作装置的主体生物滴滤塔，既具有质轻而硬，不导电，性能稳定的优点，又具有很好的防腐性能，防止了硫化氢等腐蚀性气体对塔体的损害。
(2)本发明中，生物滴滤塔的进气口和出气口可以互换。本发明中随时可以互换进气口和出气口的优点，可以使恶臭污染物浓度分布变为由上到下逐渐降低，从而极好地解决了塔内微生物分布不均的问题。
本发明的换向优势，也可以避免生物滴滤塔内微生物过度生长，造成生物滴滤塔堵塞，使生物滴虑装置具有强大的抗堵塞性能，保证生物滴滤塔的长期稳定运行。
(3)本发明中，整套生物滴虑装置可以实现自动控制，节省人力资源。所述的营养液循环系统可通过微电脑循环时间继电器控制营养液的喷淋时间和间歇时间。进气口和出气口的互换则通过电磁阀的开通和关闭来实现。恶臭输送系统中的风机通过变频控制柜间接控制风量大小。
(4)本发明采用球状轻质膨化性陶土颗粒作为生物填料，孔隙率高，适于生长丰富的微生物；具有合适的机械强度，不至于在大量填充时破碎；具有较好的保温性能和较好的持水性，可以稳定生物滴滤塔内温度和湿度，同时价格低廉，节省投资。
(5)本发明中，生物滴滤塔分为三段，每段底部分别设有气体导流板，使恶臭气流在生物滴滤塔内均匀分布。生物滴滤塔内由于填料的堆积，使得生物滴滤塔中心阻力大，而接近塔壁的位置阻力小，导致气流不经过填料而从填料与塔壁接触的缝隙逸出，本发明中，对导流板进行设计，增大塔壁处阻力，均匀中间阻力，使气流均匀的经过填料区的净化之后排出。气流的均匀分布也使微生物在塔内均匀生长，充分的利用了生物滴滤塔内的有效空间，提高了生物滴滤塔的有效利用率。
(6)本发明适用于处理化纤恶臭，对化纤恶臭所含污染物的复杂性进行针对性治理，对化纤恶臭中存在的甲醇、乙醇、三氯乙烯、苯乙烯、环己烷、硫化氢、氨气等污染物都具有95％以上的去除效率。
附图说明
图1为本发明处理化纤恶臭的生物滴虑装置结构示意图。
图中：1-进气管道；2-采样口；3-一号电磁阀；4-三号电磁阀；5-二号电磁阀；6-四号电磁阀；7-第一管道；8-第二管道；9-第三管道；10-第四管道；11-第五管道；12-第六管道；13-第七管道；14-第八管道；15-出气管道；16-生物滴滤塔；17-填料；18-填料支撑板和空气导流板；19-喷头；20-检查口和填料装卸口；21-营养液回流管；22-球阀；23-储液槽；24-液体循环泵；25-上液管；26-止回阀；27-风机；28-支架；29-爬梯；30-底座；31-操作平台；32-臭气均质器；33-冷凝水排放开关。
图2为生物滴虑装置连续运行净化恶臭中非甲烷烃类的情况。
图3为生物滴滤塔装置连续运行净化氨气的情况。
图4为生物滴虑装置连续运行净化硫化氢的情况。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
图1所示的处理化纤恶臭的生物滴虑装置，包括上部设有出气口和下部设有进气口的装有生物填料(17)的生物滴滤塔(16)，用于支撑和固定生物滴滤塔(16)的设有爬梯(27)的支架(29)，化纤恶臭的输送系统和液体循环装置。其中主体部分生物滴滤塔(16)由玻璃钢制成，具有质轻而硬，不导电，性能稳定的优点，又具有很好的防腐性能，防止了硫化氢等腐蚀性气体对塔体的损害。生物滴滤塔(16)内填充有用于附着微生物的填料(17)。该生物滴滤塔结构为一体三段式，每段上部分别设有检查孔和填料装卸孔(20)，方便观察生物滴滤塔内部微生物生长情况，确定换向时间。每段底部分别设有填料支撑板(18)和空气导流板(18)，既可以起到支撑填料的作用，又可以使恶臭气流在生物滴滤塔内均匀分布。
营养液循环装置的作用是为生物滴虑塔内的微生物提供N、P、Mg、Ca、微量元素等无碳营养物质。装置包括依次串联的储液槽(23)、液体循环泵(24)、上液管(26)、液体喷头(19)和液体回流管(21)。其中，液体回流管(21)设置为S字型，一端与生物滴滤塔(16)底端的排液口相连，一端浸入到储液槽(23)中，起到密封作用。上液管(25)下部设有止回阀(26)，防止营养液喷淋结束后管内残留营养液回流到环境中。上液管(25)一端与液体循环泵(24)相连，一端通过生物滴滤塔(16)顶端的进液口与喷头(19)相连，喷头(19)在生物滴滤塔顶层平面均匀分布。为液体循环泵(24)提供的电源处，设有微电脑循环时间继电器，控制液体循环泵(24)的启动时间与停止时间，较好的实现的该生物滴虑装置的自动控制。
该生物滴虑装置所处理化纤恶臭气体来自化纤污水处理池，通过风机(28)抽气，以负压收集的方式进入生物滴滤塔(16)。恶臭气体首先经过臭气混合器(32)进行水蒸气的冷凝，并使恶臭气体中的各污染物混合均匀后，经过进气管道(1)从下端进气口进入生物滴滤塔(16)，经过生物滴滤塔内微生物的降解净化之后，由生物滴滤塔(16)上端排气口经过排气管道(15)排出。其中，进气口和出气口之间通过管道和电磁阀相连接，通过控制电磁阀的开启和关闭，改变管路的联通方式，从而使进气口和出气口互换。互换的技术方案为：当一号电磁阀(3)和二号电磁阀(5)打开，三号电磁阀(4)和四号电磁阀(6)关闭时，恶臭气体依次经过进气管道(1)—第一管道(7)—第二管道(8)—生物滴滤塔(16)—第三管道(9)—第四管道(10)—出气管道(15)后，经过风机(27)排出，进出气方式为下进上出；当三号电磁阀(4)和四号电磁阀(6)打开，一号电磁阀(3)和二号电磁阀(5)关闭时，恶臭气体依次经过进气管道(1)—第五管道(11)—第六管道(12)—第三管道(9)—生物滴滤塔(16)—第二管道(8)—第七管道(13)—第八管道(14)—出气管道(15)后，经过风机(27)排出，进出气方式为上进下出。
其中，进气管道(1)和出气管道(15)分别设有采样口，可以及时监测生物滴滤塔去除恶臭的性能，同时可以测定管道内风速，控制进入生物滴滤塔的风量。
恶臭气体由进气管道(1)进入生物滴滤塔(16)，生物滴滤塔(16)内填充有附着着大量微生物的填料(17)，液体循环系统为微生物提供N、P、微量元素等营养物质，供微生物生长使用，在设定好微电脑循环时间继电器后，液体循环泵(24)会自动定时开启和停止，使营养液通过上液管(26)到达生物滴滤塔(16)顶端，进而通过喷头(19)均匀的喷洒在生物滴滤塔(16)中，保证生物滴滤塔(16)内有适量的营养物质和合适的湿度，为微生物的生长提供适宜的条件。恶臭污染物作为微生物生长的唯一碳源会被微生物降解，从而得到净化，由排气管道(15)排出。
该生物滴滤塔内填充的填料为球状轻质膨化性陶土颗粒，表面粗糙多孔，利于微生物的生长。该填料购于陶粒生产厂，价格低廉，具有合适的机械强度，不至于在大量填充时破碎；具有较好的保温性能和较好的持水性，可以稳定生物滴滤塔内温度和湿度。直径为Φ16-Φ20mm，比表面积1.3m2·g-1，密度1.8g·cm-3。
生物滴滤塔填料表面附着的微生物来自于化纤污水处理厂第一曝气池中的活性污泥。菌膜的制备包括以下步骤：
第一阶段：将化纤污水处理厂第一曝气池的活性污泥置于储液槽中，通过营养液循环系统连续向生物滴滤塔内喷淋活性污泥三个小时，将储液槽中活性污泥排出，以含N、P、Mg、微量元素等的无碳营养液替换。
第二阶段：在长停留时间，向生物滴滤塔通入恶臭气体，同时营养液喷淋条件下(低营养液喷淋频率条件)，向生物滴滤塔喷淋无碳营养液。无碳营养液通过液体循环装置喷淋；恶臭气体由恶臭气体输送系统引入生物滴滤塔，气液逆流操作。
重复第一阶段和第二阶段一次后，完成生物滴滤塔的菌膜制备过程。
实施例：
以治理某化纤厂恶臭为例，实施方法如下：
通过填料装卸口(20)，分别向生物滴滤塔的三段塔体内装入填料陶粒，向储液槽(23)内加入活性污泥，启动风机(27)和液体循环泵(24)，使风量为500mg/m3左右。同时启动一号电磁阀(3)和二号电磁阀(5)，关闭三号电磁阀(4)和四号电磁阀(6)，连续运行1h以后，关闭液体循环泵(24)，打开时间继电器，生物滴滤装置实现自动运行。待生物滴滤装置运行两周以后，启动三号电磁阀(4)和四号电磁阀(6)，关闭一号电磁阀(3)和二号电磁阀(5)，以此循环。
图2、图3、图4所示为生物滴虑装置连续运行48天内，对化纤恶臭的治理情况。图2表示了生物滴滤塔对恶臭气体中挥发性非甲烷烃类的去除负荷随入口负荷的变化。在活性污泥加入初期为挂膜期，由图2可以看出，在生物滴滤塔运行的前14天，入口负荷与去除负荷差距较大，说明在向生物滴滤塔内刚加入活性污泥时，塔内菌种的数量不足够降解所有污染物，而经过14天的生长繁殖和驯化，入口负荷和去除负荷慢慢接近，说明生物滴滤塔对恶臭中挥发性非甲烷烃类的净化效率慢慢升高。在挂膜启动完成之后连续运行48天内，生物滴滤塔对污染物的净化效率维持稳定，并保持较高的净化效率。出口检测到的污染物浓度均低于《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996及GB14554-93《恶臭污染物排放标准》。
图3表示了生物滴滤装置对氨气的净化效率随时间的变化。通过图3可以看出，在恶臭气体中氨气浓度较低，生物滴虑装置自第4天起对氨气维持较高的去除效率，并在之后的44天内运行稳定，对氨气保持有80％以上的净化效率，说明生物滴滤装置对氨气具有较好的净化效果。
图4表示生物滴虑装置对硫化氢的净化效率随时间的变化。由图4可以看出，硫化氢在恶臭气体中间断性出现。但硫化氢时恶臭气体的重要成分，在低浓度下便具有极高的毒性。经试验测定，硫化氢的间断性出现并未影响生物滴虑装置对硫化氢的去除效率，在挂膜成功以后，对硫化氢的去除效率基本维持在80％以上，说明本发明中的生物滴滤塔装置具有极好的稳定性。
本发明并不局限于上述具体实施方式，只要进出口进行换向操作，通过电磁阀或者阀门控制，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，其特征在于，包括上部设有出气口和下部设有进气口的装有生物填料(17)的生物滴滤塔(16)、用于支撑和固定生物滴滤塔(16)的支架(28)、臭气均质器(32)、储液槽(23)、风机(27)、电磁阀和管道；
所述的生物滴滤塔(16)由玻璃钢制成，结构为多段一体式，多段为上下结构的多段，每段上部分别设有检查孔和填料装卸孔(20)，每段底部分别设有空气导流板(18)；所述的生物滴滤塔(16)顶端和底端分别设有进液口和排液口；
生物填料(17)填充在每段的检查孔和填料装卸孔(20)和空气导流板(18)之间；
臭气均质器(32)通过进气管道(1)与第五管道(11)中间某部位连接，第五管道(11)的一端向上通过三号电磁阀(4)与第六管道(12)的一端连接，第六管道(12)的另一端通过一号电磁阀(3)与第四管道(10)的一端连接，第六管道(12)中间的某一部位通过第三管道(9)与生物滴滤塔(16)上部的出气口连接；第四管道(10)的另一端与出气管道(15)连接；第五管道(11)的另一端向下通过二号电磁阀(5)与第一管道(7)的一端连接，第一管道(7)的另一端与生物滴滤塔(16)下端的进气口连接，同时第一管道(7)的另一端还与第七管道(13)的一端连接，第七管道(13)的另一端通过四号电磁阀(6)与第八管道(14)的一端连接，第八管道(14)的另一端与出气管道(15)连接；出气管道(15)与风机(27)连接；
储液槽(23)通过营养液回流管(21)与生物滴滤塔(16)底部的出液口连接，生物滴滤塔(16)上部的喷头(19)通过上液管(25)经由止回阀(26)、液体循环泵(24)和储液槽(23)连接；
所述的臭气均质器(32)下端和顶端分别设有进气口的出气口；所述的臭气均质器(32)下端同时设有冷凝水排放口。
2.按照权利要求1所述的一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，其特征在于，用于支撑和固定生物滴滤塔的支架(28)由钢材料制成，结构为内圆外方式；支架(28)内部圆孔直径与立式生物滴滤塔(16)的外径相同，套在立式生物滴滤塔(16)的外面，支架(28)整体由上到下分为三段，包括最低端的一个支撑底座(30)和上面两个上下平行的操作平台(31)，支撑底座(30)和操作平台(31)分别由钢板制成。
3.按照权利要求2所述的一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，其特征在于，支架(28)一侧设有爬梯(29)。
4.按照权利要求1所述的一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，其特征在于，进气管道(1)和出气管道(15)上均设有采样口(2)。
5.按照权利要求1所述的一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，其特征在于，空气导流板(18)同样是填料支撑板。
6.按照权利要求1所述的一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，其特征在于，液体回流管(21)设置为S字型。
7.按照权利要求1所述的一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，其特征在于，生物滴滤塔(16)的有效高度和内径之比为2～3:1。
8.按照权利要求1所述的一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，其特征在于，生物填料(17)填充体积与生物滴滤塔(16)的有效体积之比为2～2.5：1。
9.按照权利要求1所述的一种处理化纤恶臭的生物滴虑装置，其特征在于，生物填料(17)为轻质球形膨化性陶土颗粒。
10.权利要求1-9任一项所述的处理化纤恶臭的生物滴虑装置的换气方法，其特征在于，进气口和出气口可进行互换，互换技术方案为：当一号电磁阀(3)和二号电磁阀(5)打开，三号电磁阀(4)和四号电磁阀(6)关闭时，恶臭气体依次经过进气管道(1)、第一管道(7)、第二管道(8)、生物滴滤塔(16)、第三管道(9)、第四管道(10)、出气管道(15)后，经过风机(27)排出，在生物滴滤塔(16)内进出气方式为下进上出；当三号电磁阀(4)和四号电磁阀(6)打开，一号电磁阀(3)和二号电磁阀(5)关闭时，恶臭气体依次经过进气管道(1)、第五管道(11)、第六管道(12)、第三管道(9)、生物滴滤塔(16)、第二管道(8)、第七管道(13)、第八管道(14)、出气管道(15)后，经过风机(27)排出，在生物滴滤塔(16)内进出气方式为上进下出。
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