CN111530272A - 生物除臭填料及利用该填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了生物除臭填料及利用该填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔,填料包括活性炭负载聚氨酯和改性聚丙烯。滴滤塔包括塔体、设置在塔体顶部的净化气体排出口、设置在塔体中部的填料装填区、臭气入口、喷淋系统、设置在塔体下部的循环液池以及设置在塔体一侧的营养液池，臭气入口设置在塔体侧壁上，循环液池液面上部与填料装填区之间留有用于臭气流通的空间。填料本身具有稳定的除臭效率。表面积大、亲水保湿性能好、抗强酸耐腐蚀、具有一定的机械强度。填料提高反应器内生物膜容量，增大污染物与生物膜反应有效面积，从而影响生物滴滤塔的处理能力、缓冲能力以及整个系统的体积负荷，最终提高生物滴滤塔去除恶臭污染物的净化效果。

Description

生物除臭填料及利用该填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，特别是生物除臭填料及利用该填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔。
背景技术
根据垃圾渗滤液处理的过程，垃圾渗滤液处理厂的恶臭气体来源于渗滤液处理系统和污泥处理系统。污水处理系统中的臭气主要来自于进水头部、预处理、初级处理及滤池反冲洗液、污泥处理上清液等，曝气池的搅拌和充氧也会产生部分臭气。污泥处理系统中的臭气来源主要分布在污泥浓缩、厌氧消化后的污泥脱水和污泥堆放、外运过程。
垃圾渗滤液处理过程中产生恶臭的物质主要由碳、氮和硫元素组成。大多数的恶臭物质是有机物，只有少数的恶臭物质是无机化合物。据有关资料介绍，从成分来看氨的浓度最高，其次是硫化氢；而从臭气的强度来看甲硫醇最大，其次是硫化氢(其臭气强度达到了强臭的程度)。H2S和NH3是产生恶臭气味的主要物质之一。
目前，污水处理中的恶臭治理方法分为物理法、化学法和生物法三大类。所谓化学除臭法，即是添加某些化学药剂，使之与具有臭味的物质发生反应，从而达到除臭的目的。但这只是将恶臭物质从一种形态转化为另一种形态，或将其浓度降低，并未从根本上改变其臭味污染特性，其处理效果持续时间较短。化学除臭法是利用恶臭污染物质的化学反应特性将其转化为无臭物质，主要有燃烧法、氧化法、等离子体分解等技术。生物法除臭法是利用微生物的代谢活动将恶臭组分转变为简单的无臭物质或微生物细胞，主要有生物吸收、生物过滤和生物滴滤三种生物除臭方式。
生物除臭技术具体应用范围包括：去除城市污水处理设施中的臭味、粪便处理过程中产生臭气、汽车低浓度废气、垃圾处理过程中的生产臭气、受污染土壤、渗沥液和地下水中的挥发性物质等。但是生物除臭技术存在着启动时间较其他除臭方式更长，生物滤池、除臭塔等滴滤塔占地面积大、微生物的抗冲击能力低等问题，并且其一般只适用于处理水溶性的恶臭气体，对非水溶性的恶臭气体去除效率很低，并需要外加营养盐等。
生物除臭滴滤塔的填料种类繁多，可大致分为木片树皮类、有机填料、塑料填料、陶粒填料和炭质填料。但这些材料要么价格高，要么强度低。
发明内容
本发明的目的是提供生物除臭填料及利用该填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔，要解决生物滴滤塔的处理能力差、填料表面积小、亲水保湿性能有限、不耐强酸耐腐蚀、机械强度低、孔隙率小、现有生物除臭技术存在的启动时间长、占地面积大、抗冲击能力低的不足等技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明一方面提供生物除臭填料，所述填料包括活性炭负载聚氨酯和改性聚丙烯；其中，活性炭负载聚氨酯：改性聚丙烯的质量比为3:3.5。
进一步，所述填料的粒径为2-20mm；比表面积为200-300m2/g。
本发明另一方面提供利用上述的生物除臭填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔，所述滴滤塔包括塔体、设置在塔体顶部的净化气体排出口、设置在塔体中部的填料装填区、臭气入口、喷淋系统、设置在塔体下部的循环液池以及设置在塔体一侧的营养液池，所述臭气入口设置在塔体侧壁上，循环液池液面上部与填料装填区之间留有用于臭气流通的空间；营养液池与循环液池连通设置；
喷淋系统包括设置在营养液池内的下管口、设置在塔体内填料装填区上部喷淋头；喷淋液经下管口通过管道送入上部喷淋头。
进一步，循环滤池上开设有排放口；排放口设置在臭气入口正下方。
进一步，填料装填区包括至少一个填料单元；填料单元的直径为80cm，高度为120cm。
进一步，活性炭负载聚氨酯填料高度为55cm，改性聚丙烯填料高度为65cm。
进一步，喷淋液为弱碱性的营养液。
进一步，营养液的pH用NaOH调节。
进一步，营养液包括碳源、氮源和磷源及其他微生物生长所需的矿物质。
进一步，臭气为NH3和H2S气体。
本发明的有益效果体现在：
1，本发明提供的生物除臭填料及利用该填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔，改性聚丙烯填料优良的机械强度和丰富的孔隙，有效延长了生物除臭系统的使用周期，克服了普通生物填料需频繁更换的缺点。
2，本发明提供的生物除臭填料及利用该填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔，填料本身具有稳定的除臭效率，自身成本低廉。表面积大、亲水保湿性能好、抗强酸耐腐蚀、具有一定的机械强度、孔隙率大。填料提高反应器内生物膜容量，增大污染物与生物膜反应有效面积，从而影响生物滴滤塔的处理能力、缓冲能力以及整个系统的体积负荷，最终提高生物滴滤塔去除恶臭污染物的净化效果。
3，本发明提供的生物除臭填料及利用该填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔，性质优良、使用寿命长的生物除臭填料及滴滤塔，利用活性炭负载聚氨酯的载体作用和改性聚丙烯的弹性疏松作用，使得在高效处理生活垃圾产生的恶臭的同时，有效延长滴滤塔的运行寿命，聚氨酯所提供了疏松的环境，降低了生物降解过程导致的密度增加，有效提高社会效益和经济效益。
4，生物除臭系统采用若干反应单元的组合结构，解决了除臭过程中，其降解生成的污泥在不同高度填料层中的质量分配情况，即使发生了堵塞现象，通过反应单元上下置换或者更换下部某一单元，便可快速解决。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一的结构示意图。
附图标记：1-塔体、2-臭气入口、3-循环液池、4-营养液池、5-下管口、6-喷淋头、7-填料单元、8-排放口。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。
实施例
本发明提供生物除臭填料及利用该填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔，具体的，所述生物除臭填料包括活性炭负载聚氨酯和改性聚丙烯；其中，活性炭负载聚氨酯：改性聚丙烯的质量比为3:3.5。填料的粒径为2-20mm；比表面积为200-300m2/g。
其中，活性炭负载聚氨酯填料是通过添加多异氰酸酯、MLZ型高分子吸水剂和活性炭制备而成，并且具有微孔和大孔交联的网状结构和极强的表面吸水性，更加有利于微生物的挂膜。
改性聚丙烯生物填料是由磁粉、硬脂酸聚乙烯醇混匀后与经分散润滑剂润湿的聚丙烯颗粒充分混合，在注塑机上挤压成米字花圆筒形的改性填料。颗粒尺寸为20mm。
采用一定配比的活性炭负载聚氨酯和改性聚丙烯混合组成生物除臭填料，并以该生物除臭填料为主构建成生物填料塔，该生物填料塔是由填料、有机物包括活的有机体、水分和气体等四大组分组成的固、液、气三相自然体系。生物滴滤塔为密封容器，滴滤塔大致可以分成三个区域：气流输送区，排放喷淋区和填料装填区。
具体的，滴滤塔包括塔体1、设置在塔体1顶部的净化气体排出口、设置在塔体1中部的填料装填区、臭气入口2、喷淋系统、设置在塔体1下部的循环液池3以及设置在塔体1一侧的营养液池4，臭气入口2设置在塔体1侧壁上，循环液池3液面上部与填料装填区之间留有用于臭气流通的空间；营养液池4与循环液池3连通设置；循环滤池上开设有排放口8；排放口8设置在臭气入口2正下方。其中，喷淋系统包括设置在营养液池4内的下管口5、设置在塔体1内填料装填区上部喷淋头6；喷淋液经下管口5通过管道送入上部喷淋头6。
填料装填区包括至少一个填料单元7；填料单元7的直径为80cm，高度为120cm。每个基本单元上层填充活性炭负载聚氨酯，下层填充改性聚丙烯生物填料。活性炭负载聚氨酯填料高度为55cm，改性聚丙烯填料高度为65cm。两种不同的填料不是简单混合，而是分别分两层填充。下层填充到达要求高度后继续填充上层填料，直至填料高度达到要求。
填料表面是由微生物形成的毫米厚度生物膜，含可溶性营养成分的液体从塔上方均匀地喷洒在填料上，液体自上而下流动，然后由塔底排出并循环利用。恶臭污染物经过填料与湿润的生物膜接触后被净化。提高了恶臭的去除效率，增强了抗冲击能力，改善了生物滴滤塔易堵塞的缺点，实现了垃圾渗滤液恶臭的有效控制。
喷淋液为弱碱性的营养液。营养液的pH用NaOH调节至弱碱性，中和酸性的H2S气体，维持适宜的微生物生长环境。营养物质包括碳源、氮源和磷源及其他微生物生长所需的矿物质的组合。
为提高滴滤塔的生物量，提高除臭效果，应提高氮源的占比。喷淋液，的主要作用为：提供微生物所需的营养物质；调节微生物生长所需要的pH值；保证微生物生存的湿润环境；带走代谢产物；通过水力冲刷保持生物膜厚度以及防止生物膜内厌氧。微生物来自于污水处理厂贮泥池的浓缩污泥，污泥浓度为10g/L。填料是微生物附着生长的基质，其性质决定了微生物膜的生长及分布情况，选择合适的填料，有利于提高反应器内生物膜容量，增大污染物与生物膜反应有效面积，从而影响生物滴滤塔的处理能力、缓冲能力以及整个系统的体积负荷，最终提高生物滴滤塔去除恶臭污染物的净化效果。
臭气主要为NH3和H2S气体，自生物滴滤塔底部的臭气入口2送入，与自塔顶向下喷淋的液体逆向流动。在气体上升流动过程中，臭气被填料表面生物膜中的微生物捕获、降解，净化后的气体从顶部气口排出。循环喷淋液由营养液池4进入塔内，并由塔顶向下均匀喷淋到填料上，在塔内自上而下流动，润湿填料表面的生物膜，以缓冲臭气中的酸性成分并为生物膜上的微生物提供生长繁殖所需的营养，最后，从塔底流出进入循环液池3，再由水泵打到喷淋区循环使用。
本发明提供的生物除臭填料中的改性聚丙烯是主要固体成分，是整个自然体系构成的骨架，它的性状决定了填料床层的亲疏水性能。改性聚丙烯是由磁粉、硬脂酸聚乙烯醇混匀后与经分散润滑剂润湿的聚丙烯颗粒充分混合后压制而成的一类固态物质，其孔隙结构发达、比表面积巨大。并且在气流冲击和磁力作用下，携带微生物的磁粉可在较短时间内快速附着于改性填料表面，不仅增加了改性填料表面微生物量，还提高了改性填料表面的粗糙度，增加了微生物的附着点,从而促进生物膜的快速形成，使得改性聚丙烯生物填料上的挂膜量明显高于普通的生物填料。此外，改性后的聚丙烯生物填料具有更大的强度和更低的阻力。因此，下层采用改性聚丙烯生物填料能承受更高的气液比、污染物负荷以及气流和水流的冲击，延长生物滴滤塔的使用寿命。
生物除臭填料中的活性炭负载聚氨酯兼有活性炭的吸附作用和聚氨酯的弹性疏松作用。活性炭负载聚氨酯填料具有多孔性表面，与微生物的相容性好，有利于多种微生物的生长，可形成种类丰富的生物群落，使各种臭气成分同时得到有效去除。由于炭质填料保湿性好，可在较长一段时间内维持一定的含水率，有利于微生物的存活，喷淋水间歇循环运行，可减少水的消耗量。由于炭质填料内部丰富的空隙，其具有数倍于普通填料的表面积，因此其自身具有很强的吸附性能，比起普通的生物填料，其降解速度更快。它的生物降解速度与臭气浓度成正比，普通生物除臭主要靠生物吸附，而本技术采用的活性炭负载聚氨酯填料可与微生物共同吸附降解恶臭物质，从而加快恶臭物质的降解速率。并且，由于炭质材料优良的吸附性能，可起到调节水相浓度的缓冲作用，有利于提高系统抗冲击负荷的能力。
采用的活性炭负载聚氨酯填料可很大程度地减少生物滴滤塔中出现的生物堵塞现象。聚氨酯的反应主要通过其弹性疏松作用，可以使得微生物不会在其中很好地附着。在其发生生物过滤作用时，由于聚氨酯类物质中众多微小孔隙的存在，恶臭气体能够借助于炭质和聚丙烯填料的空隙以及聚氨酯的类海绵孔隙运行，尤其是由于聚氨酯类物质具有疏水性，对水、水溶性有机物、亲水性微生物具有排斥作用，降低了污泥的附着能力，减轻了其生物堵塞作用，有利于系统的渗滤作用。
此后，随着时间延长，活性炭负载聚氨酯填料的表面形成了特殊的亲水性表面基团与疏水性内部基团构成的颗粒化单元，该颗粒化单元由亲水性的聚氨酯-活性炭混合层与疏水性的聚氨酯渗水通道组成的颗粒化单元，臭气成分经过该颗粒化单元得到净化处理，整个生物滴滤塔内由于拥有大量的这种颗粒化单元，使单元与单元之间构成了一个有机的整体，因而不易发生堵塞现象。而使用活性炭负载聚氨酯，克服了单独使用网状聚氨酯多孔泡沫塑料作为填料时出现的易压实、气体断流、固定微生物不易更新等缺点。
本发明提供的一种性质优良、使用寿命长的生物除臭填料及装置，利用活性炭负载聚氨酯的载体作用和改性聚丙烯的弹性疏松作用，使得在高效处理生活垃圾产生的恶臭的同时，有效延长装置的运行寿命，从而极大地提高社会效益和经济效益。
炭质填料有效提升了生物除臭系统的抗冲击负荷能力，通过其吸附等功效延长恶臭气体在生物填料中停留时间，提高了生物除臭系统对恶臭成分的去除效率。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.生物除臭填料，其特征在于：所述填料包括活性炭负载聚氨酯和改性聚丙烯；其中，活性炭负载聚氨酯：改性聚丙烯的质量比为3:3.5。
2.如权利要求1所述的生物除臭填料，其特征在于，所述填料的粒径为2-20mm；比表面积为200-300m2/g。
3.利用如权利要求1或者2所述的生物除臭填料去除垃圾渗滤液恶臭的滴滤塔，其特征在于，所述滴滤塔包括塔体(1)、设置在塔体(1)顶部的净化气体排出口、设置在塔体(1)中部的填料装填区、臭气入口(2)、喷淋系统、设置在塔体(1)下部的循环液池(3)以及设置在塔体(1)一侧的营养液池(4)，所述臭气入口(2)设置在塔体(1)侧壁上，循环液池(3)液面上部与填料装填区之间留有用于臭气流通的空间；营养液池(4)与循环液池(3)连通设置；
喷淋系统包括设置在营养液池(4)内的下管口(5)和设置在塔体(1)内填料装填区上部喷淋头(6)，喷淋液经下管口(5)通过管道送入上部喷淋头(6)。
4.如权利要求3所述的滴滤塔，其特征在于，循环滤池上开设有排放口(8)；排放口(8)设置在臭气入口(2)正下方。
5.如权利要求3所述的滴滤塔，其特征在于，填料装填区包括至少一个填料单元(7)；填料单元(7)的直径为80cm，高度为120cm。
6.如权利要求3所述的滴滤塔，其特征在于，活性炭负载聚氨酯填料高度为55cm，改性聚丙烯填料高度为65cm。
7.如权利要求3所述的滴滤塔，其特征在于，喷淋液为弱碱性的营养液。
8.如权利要求7所述的滴滤塔，其特征在于，营养液的pH值用NaOH调节至弱碱性。
9.如权利要求7所述的滴滤塔，其特征在于，营养物质包括碳源、氮源和磷源及其他微生物生长所需的矿物质。
10.如权利要求3所述的滴滤塔，其特征在于，臭气为NH3和H2S气体。
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