CN113501625A - 一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统与方法；包括：物理过滤单元、以及与所述物理过滤单元依次连接的生物洗涤单元、生物过滤单元、等离子电离‑光催化消杀单元及末端高效催化单元；还包括：全自动管理系统，所述全自动管理系统分别与所述物理过滤单元、所述生物洗涤单元、所述生物过滤单元、所述等离子电离‑光催化消杀单元及末端高效催化单元无线连接；以及根据系统处理恶臭和微生物气溶胶的方法。本发明将收集、物理过滤、生化洗涤、生物过滤、等离子电离‑光催化消杀、末端高效催化及全自动管理系统，通过该系统依次去除大颗粒、异味、微生物气溶胶及病原体等污染，使污染气体能够达标排放。

Description

一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统与方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及恶臭气体处理技术领域，更具体的说是涉及一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统与方法。
背景技术
城市市政设施特别是城市污水处理厂和污泥处理设施在保证城市正常运行和维护生态环境方面起着重要的作用，但是在污水、污泥处理过程中会产生恶臭和微生物气溶胶，其潜在的环境和健康风险较大。微生物气溶胶除了具有一般气溶胶的危害以外，由于这些微小颗粒物具有生命活性，它们在空气中扩散、传播可能会引起过敏性疾病或引起人类、动植物疾病的流行传播，近年来，城市市政设施运行引发的微生物气溶胶污染及其防治越来越收到人们的关注。
然而，现有城市污水厂污水、污泥处理产生的恶臭气体一般都以硫化氢、氨气为主，很少提及产生的微生物气溶胶处理。微生物气溶胶中含有微生物的自身特性，即微生物的感染力和毒力是呼吸道感染后果的决定性因素，未经处理的微生物气溶胶直接排放对人和动物的呼吸道疾病感染有非常重要的影响。
目前，恶臭和微生物气溶胶的处理方法主要有物理、化学和生物法，单一的净化方法对成分复杂的恶臭和微生物气溶胶的处理效果不彻底，在实际应用中多采用组合除臭工艺。
现有的恶臭去除装置，一般都以去除硫化氢、氨气等恶臭气体为主，很少考虑到微生物气溶胶的去除，对微生物气溶胶控制技术效率低，并且对于过滤器拦截的病原微生物，没有进行高效杀灭，随着时间推移或者受到外界影响，过滤器上团聚的微生物可能相互分散脱离，独立的生物粒子可能具有更高的渗透率而穿透过滤器，构成二次污染。
同时，污水、污泥处理过程中产生的颗粒物、恶臭和微生物气溶胶难以用单一工艺去除，一般的多级串联工艺设备存在体积庞大、能耗较高、恶臭气体和微生物气溶胶的捕集效率不高、物理过滤材料对直径较小的病毒滤除效果不高、病原微生物去除率低、容易产生二次污染等问题。
针对现有技术的缺陷，如何提供一种可深度去除污水、污泥处理过程中产生的颗粒物、恶臭、微生物气溶胶，最终排放的气体符合恶臭气体排放标准，且无二次污染的集成式处理系统和方法成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统与方法，一方面将物理过滤、生化洗涤、生物过滤、等离子电离-光催化消杀、末端高效催化集成在一体设备中，各功能区协同处理各类污染物，分工细致明确、处理效率高、运行成本低、占地面积小、自动化运行等优点，可有效实现污水、污泥处理过程中产生的颗粒物、恶臭气体及微生物气溶胶的深度去除，最终排放气体稳定，且能达到恶臭气体排放的一级标准，同时不会产生二次污染。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明公开了一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统，包括：物理过滤单元、以及与所述物理过滤单元依次连接的生物洗涤单元、生物过滤单元、等离子电离-光催化消杀单元及末端高效催化单元；还包括：全自动管理系统；
其中，所述生物洗涤单元包括依次连接的微生物气溶胶沉降区和微生物气溶胶截留区；所述微生物气溶胶沉降区通过管路与所述物理过滤单元连接，所述微生物气溶胶截留区通过管路与所述生物过滤单元连接；
所述生物过滤单元包括：真菌反应区和细菌反应区；所述真菌反应区通过管路与所述微生物气溶胶截留区连接，所述细菌反应区通过管路与等离子电离-光催化消杀单元连接；
且所述真菌反应区与所述细菌反应区通过除沫器连接；
所述等离子电离-光催化消杀单元依据处理的过程包括依次设置的：除雾装置、离子发生器、光催化消杀装置和HEPA滤网；
所述除雾装置通过管路与所述细菌反应区连接，所述HEPA滤网与所述末端高效催化单元连接；
所述全自动管理系统分别与所述物理过滤单元、所述生物洗涤单元、所述生物过滤单元、所述等离子电离-光催化消杀单元及末端高效催化单元无线连接。
采用上述技术方案的有益效果至少包括：本发明将收集、物理过滤、生化洗涤、生物过滤、等离子电离-光催化消杀、末端高效催化及全自动管理系统集成在一起，通过该系统依次去除大颗粒、异味、微生物气溶胶及病原体等污染物，使排放的气体能够达标排放。
优选的，所述微生物气溶胶沉降区包括第一进液管，第一雾化喷头及加湿循环液储存罐；
其中，所述第一进液管通过泵与所述加湿循环液储存罐连接；
所述第一雾化喷头设置有若干个，且均安装于所述第一进液管上；
所述加湿循环液储存罐位于所述第一雾化喷头正下方；
所述微生物气溶胶截留区包括聚丙烯丝网以及位于聚丙烯丝网一端的第二格栅；
所述第二格栅通过管路与所述真菌反应区连接。
所述聚丙烯丝网位于所述第一进液管的一端。
进一步，所述加湿循环液储存罐内装有生物循环液，所述生物循环液包括产朊假丝酵母和嗜酸乳杆菌，按体积比1:1混合；且配置前菌浓度均为2*107-2.5*107CFU/ml，pH＝4-5；
所述聚丙烯丝网为直径1mm的聚丙烯圆丝编织而成，厚度为500-600mm，孔径为5-6mm。
更进一步，所述第二格栅为玻璃钢材质格栅。
采用上述技术方案的有益效果至少包括：生物循环液通过第一雾化喷头喷洒，恶臭气体与生物循环液接触后除去细小颗粒物，且恶臭气体被加湿，去除恶臭气体中的粉尘，且对气体进行降温，雾化后的小液滴与微生物气溶胶不断碰撞、接触、黏连，进而通过增大气溶胶粒子粒径和质量的方法使微生物气溶胶沉降，进一步去除部分易溶解的恶臭成分；
后续恶臭气体和微生物气溶胶经过聚丙烯丝网，聚丙烯丝网对微生物气溶胶进行截留和收集，并分离气体夹带的液滴，以保证传质的效率，提高了对微生物气溶胶粒子的收集效率。
优选的，所述真菌反应区包括：第一生物填料、第二进液管、第二雾化喷头和真菌液罐；
所述第二进液管位于第一生物填料的顶部，且通过泵与所述真菌液罐连接；
所述第二雾化喷头设置有若干个，且均安装于所述第二进液管上；
所述真菌液罐位于所述第一生物填料的底部；
所述细菌反应区包括：第二生物填料、第三进液管、第三雾化喷头和细菌液罐；
所述第一生物填料和所述第二生物填料之间通过除沫器连接；
所述除沫器为pp丝网除沫器。
采用上述技术方案的有益效果至少包括：pp丝网除沫器和其他除沫器相比，相同质量条件下可得到较高的覆盖面积；且具有除沫强度高、初始模量较高、弹性优良、价格低等优点。
第三进液管位于第二生物填料的顶部，且通过泵与所述细菌液罐连接；
所述第三雾化喷头设置有若干个，且均安装于所述第三进液管上；
所述细菌液罐位于所述第二生物填料的底部。
进一步，所述第一生物填料和第二生物填料中的填料层均为40-60mm通透性和传质效果较好的轻质聚氨酯和陶粒填料；且所述填料层湿度均为40-80％；
采用上述技术方案的有益效果至少包括：填料层湿度对氨去除率有一定影响，最佳填料层湿度范围为40-80％。当填料层湿度低于40％时，氨去除率在80％以下；填料层湿度高于80％时，氨去除率随填料层湿度增大而缓慢减小，因此为了更好的提高氨的去除率，需控制合适的填料层湿度，以达到意想不到的技术效果。
所述填料层的支撑采用刚度和强度较好的玻璃钢格栅板。
更进一步，所述第一生物填料和所述第二生物填料的填充密度均≥90％，孔隙率≥95％，填充体积比为1.5:1。
所述真菌液罐内装有真菌菌液，为青霉属、木霉属和氧化硫硫杆菌的混合菌，按体积比1:1:1混合，配置前每种菌浓度均为2*107-2.5*107CFU/ml，pH＝4-6，接种量为3‰；
所述细菌菌液内装有细菌菌液，为芽孢杆菌属、假单胞菌属、亚硝化单胞菌和硝化杆菌的混合菌，按体积比1:1:1:1混合，配置前每种菌浓度均为2*107-2.5*107CFU/ml，pH＝7-8，接种量为3‰。
注意：本发明中提及的接种量是指接入的菌种液体积所占培养基体积的百分比。
采用上述技术方案的有益效果至少包括：恶臭气体和微生物气溶胶依次经过真菌反应区和细菌反应区，一方面恶臭气体依次通过两个反应区的生物填料层，利用两个反应区的生物填料层附着的真菌和细菌微生物吸收和生物降解恶臭气体中的易降解污染物；
更进一步，由于两个生物反应区内培养驯化不同种类的微生物，真菌反应区内的微生物以真菌为主，细菌反应区内的微生物以细菌为主；利用真菌、细菌的协同作用，有效地将恶臭气体中的亲水性和疏水性物质同时去除。通过结构与菌种的复合，克服了以往单一生物除臭反应器的缺陷，能够有效地处理恶臭和微生物气溶胶，并且设备具有操作简单、运行成本低、能耗低等优势。
同时，不同填料对硫化氢、氨和微生物气溶胶的去除效果存在差异，真菌反应区和细菌反应区内填充的轻质聚氨酯和陶粒填料，一方面为除臭的微生物提供生长和代谢提供载体；另一方面填料层压力降较小，轻质聚氨酯和陶粒填料作为除臭生物过滤填料能对硫化氢、氨和微生物气溶胶等污染物有很好的去除效果。
且，真菌菌液和细菌菌液分别通过第二雾化喷头和第三雾化喷头均匀分布在各自区域的填料层上面，并自上而下进入填料层内，为附着在填料层上的微生物不断补充分解恶臭分子所需要的营养，恶臭气体和微生物气溶胶穿过填料层，与填料层表面的生物膜充分接触，被微生物氧化、分解，并转化为二氧化碳、水、无机盐和矿物质等，从而达到净化的目的；
真菌反应区和细菌反应区之间设置的除沫器，可有效去除水雾后恶臭气体和微生物气溶胶再进入细菌反应区，提高净化的效率。
进一步，第二雾化喷头和第三雾化喷头的喷淋频率为3-4次/周，每次喷淋时间15-18min，以保证填料层的湿度适中，为微生物生长与代谢提供适宜环境。
优选的，所述除雾装置为具备倾斜角度的导流板，倾斜角度为40-60°；实现对水雾的截留，及过滤吸附粉尘的作用，使气体的含水量降至<15％。
进一步，所述离子发生器为板式等离子发生器，且所述离子发生器内部设置有阳极、阴极和绝缘体；
所述绝缘体为Al203陶瓷片，绝缘体设置在阴极与阳极之间，所述阳极和所述阴极均由稀有金属片构成，且通过槽型固定架固定在所述离子发生器内部；
所述槽型固定架底部设置有硅胶棒，所述硅胶棒连接多个阴极和阳极；
且所述硅胶棒子都设置有绝缘橡胶固定器。
所述光催化消杀装置设置有纳米TiO2的泡沫镍网及紫外灯，其中所述纳米TiO2的泡沫镍网的TiO2负载量40-42g/m2；
所述紫外灯主要发射波长为220-300nm的光；
所述HEPA滤网为H13等级的HEPA滤网。
采用上述技术方案的有益效果至少包括：H13等级的HEPA滤网能过滤细菌，抗微生物效果好，不霉不蛀，过滤精度高，强化过滤系统对生物气溶胶的去除效率，最终实现高效过滤；
进一步，恶臭气体和微生物气溶胶经过除雾装置处理后进入离子发生器，离子发生器利用电场原理，在等离子体正负离子群的作用下，改变臭气分子的物化特性，最终污染物被分解成二氧化碳和无害物；同时微生物气溶胶在电场力的作用下捕集，达到净化与除臭的效果，不产生二次污染，经离子发生器处理后进入光催化消杀装置；
通过紫外灯发射的紫外光束及臭氧对恶臭气体和微生物气溶胶进行协同分解氧化反应，使其降解转化成低分子化合物、水和二氧化碳，利用发射的220-300nm的紫外线破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，将各种细菌、病毒、寄生虫及其他病原体直接杀死，经过光催化消杀装置处理后经过HEPA滤网，高效拦截微生物气溶胶，实现微生物气溶胶的高效处理。
还包括出气口，所述出气口与所述末端高效催化单元连接，经所述末端高效催化单元处理后的净化气体由出气口排出。
优选的，所述物理过滤单元包括：进气口、振动机构、灰斗、滤袋和第一格栅；
其中所述振动机构位于所述进气口的顶端，且所述滤袋连接，所述灰斗位于所述滤袋的底端；
所述第一格栅位于所述滤袋的一侧，且通过管路与所述微生物气溶胶截留区连接。
进一步，所述滤袋的材质为聚丙烯材质，过滤>0.5mm以上的颗粒物，所述滤袋可拆卸。
所述第一格栅为玻璃钢材质。
采用上述技术方案的有益效果：恶臭气体和微生物气溶胶通过进气口，且从底部进入滤袋，通过滤袋内的滤料的孔隙时，去除大颗颗粒物和部分浮尘，实现粗、中颗粒的过滤，且沉积于滤料上的粉尘层，通过振动机构的定期振动，从滤料表面脱落进入灰斗，实现对恶臭气体和微生物气溶胶的初步处理。
优选的，所述全自动管理系统包括：在线监测系统、智能反馈控制系统和人机交互系统；
所述在线监测系统配置有恶臭气体实时在线监测系统，实现24h连续在线监测；
且，所述在线监测系统包括：温度传感器、pH传感器、湿度传感器、恶臭气体传感器；可实时在线自动检测温度、相对湿度等参数，采集到数据传输至控制系统，实现对系统参数的实时监测和控制。
所述智能反馈控制系统用于采集物理过滤单元、生物洗涤单元、生物过滤单元、等离子电离-光催化消杀单元及末端高效催化单元的数据信息，且同时根据采集的数据信息进行反馈控制和运行管理控制。
所述人机交互系统可通过智能手机、平板电脑实时查看监测结果，具有WiFi/GSM/GPRS等远程传输模式，可根据实际需要配备气象参数仪器、自动留样采样系统、自动报警装置等，实现方便，自动化管理。
本发明还公开了一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除方法，具体包括：
S1：收集；
收集污水、污泥处理过程中产生的恶臭气体和微生物气溶胶，并通过进气口进入物理过滤单元；
S2：物理过滤单元：
恶臭气体和微生物气溶胶通过进气口进入滤袋，去除颗粒物和部分浮尘后进入生化洗涤单元；且通过振动机构的振动作用，将沉积于滤袋内的粉尘层脱落并进入灰斗中；
S3：生化洗涤单元：
加湿循环液储存罐内的生物循环液通过第一雾化喷头喷洒，去除恶臭气体中的细小颗粒物及粉尘；且实现对微生物气溶胶的沉降及去除部分易溶解的恶臭成分，处理完毕之后恶臭气体流经聚丙烯丝网进入生物过滤单元的真菌反应区；
S4：生物过滤单元：
真菌液罐内的真菌菌液依次通过第二进液管及第二雾化喷头喷淋到第一生物填料中；
细菌液罐内的细菌菌液依次通过第三进液管及第三雾化喷头喷淋到第二生物填料中；
恶臭气体和微生物气溶胶依次穿过第一生物填料、除沫器和第二生物填料后进入等离子电离-光催化消杀单元的除雾装置；
S5：等离子电离-光催化消杀单元：
恶臭气体和微生物气溶胶进入除雾装置，进行水雾截留及过滤吸附粉尘；
经过除雾装置处理后进入离子发生器，在等离子体正负粒子群的作用下，分解为二氧化碳，且气溶胶离子在电场力作用下被捕集；
经过离子发生器处理后进入光催化消杀装置，光催化消杀装置对恶臭气体和微生物气溶胶进行协同分解氧化反应，结束后流经滤网进入末端高效催化单元；
S6：末端高效催化单元：
末端高效催化单元加强对恶臭气体的去除和微生物气溶胶的消杀，并分解残留臭氧，净化后排出。
优选的，S4恶臭气体和微生物气溶胶经过除雾装置处理后，其含水量降至<15％。
优选的，S6所述末端高效催化单元设置有催化剂，所述催化剂为Ag/Al2O3，且Ag的负载量为10％-20％。
综上所述，本发明与现有技术相比至少取得以下技术效果：
1)本发明设计的恶臭气体和微生物气溶胶集成去除系统功能分区更加细致，将物理过滤、生化洗涤、生物过滤、等离子电离-光催化消杀、末端高效催化工艺集成在一个体系中，各个功能区域协同处理各类污染物，全方位地对微生物气溶胶进行吸附和去除，使污染气体能够达标排放，具备处理效率高、抗冲击负荷能力强、处理效果稳定、运行成本低、无二次污染、占地面积小及实现自动化运行等优势；
2)等离子电离-光催化消杀技术对恶臭气体和微生物气溶胶进行协同分解氧化反应，该耦合技术的杀菌消毒效果优异，具有很好的应用前景；且在处理过程中产生的臭氧等二次污染物和末端高效催化单元联用，利用末端高效催化剂Ag/Al2O3残留臭氧，避免二次污染，Ag/Al2O3作为催化剂，无需引入外加光源就能呈现出优异的接触杀菌活性，通过活化分子氧产生具有高效氧化性的活性氧物种，同时结合溶出的阴离子的毒性作用，导致细胞内活性氧的产生、细胞的破损乃至死亡。该催化材料在对恶臭和微生物气溶胶杀菌和净化过程中不会对人体和生态环境构成任何伤害，具有光谱和高效等优势，而且这种消杀方法的实施过程不会损耗光电电源，在室温条件下即可实现，为微生物气溶胶的消杀和恶臭的去除起到了积极的作用；
3)针对现有过滤材料对直径较小的病毒、微生物气溶胶过滤效率不高，本发明在物理过滤单元首先实现粗或中效过滤，滤袋的设计不仅除尘并去除大颗颗粒物，在等离子电离-光催化消杀单元后设置高效过滤材料H13等级的HEPA滤网，通过提高过滤效率以强化对微生物气溶胶的去除效率，最终实现高效过滤；
4)由于恶臭中的微生物大多是以团聚的形式存在并被过滤器拦截，随着时间推移或者受到外界影响，过滤器上团聚的微生物可能相互分散脱离，独立的生物粒子可能具有更高的渗透率而穿过过滤器，构成二次污染，针对现有技术存在的问题，本发明在高效过滤材料H13等级的HEPA滤网的迎风面设置了等离子电离-光催化消杀单元，可将过滤下来的病原微生物高效杀死；
5)本发明设置的生物过滤单元基于污水、污泥处理设施所产生的恶臭和微生物气溶胶组成复杂，浓度变化大等特征，按照不同微生物适宜的生长环境分为真菌反应区和细菌反应区，每个分区投加菌种，使微生物在稳定生长繁殖的范围内，使真菌反应区和细菌反应区的微生物均在自身最佳环境条件下生长，从而高效降解恶臭和微生物气溶胶；
6)本发明还植入了全自动管理系统，即全自动管理的臭气处理远程/就地控制与管理软件系统，可以通过智能手机、平板电脑实时查看监测结果，具有WiFi/GSM/GPRS等远程传输模式，可配套选择装配气象参数仪器，自动留样采样系统、自动报警装置等，方便、简易进行自动化管理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明实施例公开的城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统结构图。
图2附图为本发明实施例公开的光催化消杀装置结构图。
图3附图为本发明实施例离子发生器结构示意图。
其中，附图1-3中的标记：
1.收集管路、2.进气口、3.振动机构、4.灰斗、5.滤袋、6.第一格栅、7.第一进液管、8.第一雾化喷头、9.加湿循环液储存罐、10.聚丙烯丝网、11.第二格栅、12.第一生物填料、13.第二进液管、14.第二雾化喷头、15.真菌液罐、16.除沫器、17.第二生物填料、18.第三进液管、19.第三雾化喷头、20.细菌液罐、21.除雾装置、22.离子发生器、23.光催化消杀装置、24.HEPA滤网、25.末端高效催化单元、26.出气口、27.风机、28.槽型固定架、29.硅胶棒、30.绝缘橡胶固定器。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
附图1-3所示，本发明实施例提供了一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统，包括：物理过滤单元、以及与物理过滤单元依次通过管道连接的生物洗涤单元、生物过滤单元、等离子电离-光催化消杀单元及末端高效催化单元25；还包括：全自动管理系统；
其中，生物洗涤单元包括依次连接的微生物气溶胶沉降区和微生物气溶胶截留区；微生物气溶胶沉降区通过管路与物理过滤单元连接，微生物气溶胶截留区通过管路与生物过滤单元连接；
生物过滤单元包括：真菌反应区和细菌反应区；真菌反应区通过管路与微生物气溶胶截留区连接，细菌反应区通过管路与等离子电离-光催化消杀单元连接；
且真菌反应区与细菌反应区之间通过除沫器16连接；
等离子电离-光催化消杀单元依据处理的过程包括依次设置的：除雾装置21、离子发生器22、光催化消杀装置23和HEPA滤网24；
除雾装置21通过管路与细菌反应区连接，HEPA滤网24与末端高效催化单元25连接；
全自动管理系统分别与物理过滤单元、生物洗涤单元、生物过滤单元、等离子电离-光催化消杀单元及末端高效催化单元无线连接。
为了进一步优化上述技术方案，物理过滤单元包括：进气口2、振动机构3、灰斗4、滤袋5和第一格栅6；
其中振动机构3位于进气口2的顶端，且滤袋5连接，灰斗4位于滤袋5的底端；
第一格栅6位于滤袋5的一侧，且通过管路与微生物气溶胶截留区连接。
进一步，滤袋5的材质为聚丙烯材质，过滤>0.5mm以上的颗粒物，滤袋5可拆卸。
第一格栅6为玻璃钢材质。
为了进一步优化上述技术方案，还包括：收集管路1；收集管路1与进气口2连接；
还包括出气口26，出气口26的一端与末端高效催化单元25连接，经末端高效催化单元25处理后的净化气体由出气口26排出；
还包括：风机27，考虑到收集过程中的阻力损失，利用风机27补充动力；所选风机27为耐腐蚀离心风机，材质为玻璃钢，可在腐蚀性空气条件下长期间断或者24h连续运行。
且，耐腐蚀离心机的风量为4000-7500m3/h，风机全压为1300-2000Pa，功率为6kW，转速为2800-3000r/min，配有隔音罩，能够满足工程总除臭风量和压力的要求；
在风机27的作用下收集的恶臭气体和微生物气溶胶通过进气口2进入滤袋5底部。
为了进一步优化上述技术方案，微生物气溶胶沉降区包括第一进液管7，第一雾化喷头8及加湿循环液储存罐9；
其中，第一进液管7通过泵与加湿循环液储存罐9连接；
第一雾化喷头8设置有若干个，且均安装于第一进液管7上；
加湿循环液储存罐9位于第一雾化喷头8正下方；
微生物气溶胶截留区包括聚丙烯丝网10以及位于聚丙烯丝网一端的第二格栅11；
第二格栅11通过管路与真菌反应区连接。
聚丙烯丝网10位于第一进液管7的一端。
进一步，加湿循环液储存罐9内装有生物循环液，生物循环液包括产朊假丝酵母和嗜酸乳杆菌，按体积比1:1混合，且配置前菌浓度均为2*107-2.5*107CFU/ml，pH＝4-5；
聚丙烯丝网10为直径1mm的聚丙烯圆丝编织而成，厚度为500-600mm，孔径为5-6mm。
更进一步，第二格栅11为玻璃钢材质格栅。
为了进一步优化上述技术方案，真菌反应区包括：第一生物填料12、第二进液管13、第二雾化喷头14和真菌液罐15；
第二进液管13位于第一生物填料12的顶部，且通过泵与真菌液罐15连接；
第二雾化喷头14设置有若干个，且均安装于第二进液管13上；
真菌液罐15位于第一生物填料12的底部；
细菌反应区包括：第二生物填料17、第三进液管18、第三雾化喷头19和细菌液罐20；
第一生物填料12和第二生物填料17之间通过除沫器16连接；
除沫器16为pp丝网除沫器。
第三进液管18位于第二生物填料17的顶部，且通过泵与细菌液罐20连接；
第三雾化喷头19设置有若干个，且均安装于第三进液管18上；
细菌液罐20位于第二生物填料17的底部。
进一步，第一生物填料12和第二生物填料17中的填料层均为40-60mm通透性和传质效果较好的轻质聚氨酯和陶粒填料；且填料层湿度均为40-80％；
填料层的支撑采用刚度和强度较好的玻璃钢格栅板。
更进一步，第一生物填料12和所述第二生物填料17的填充密度均≥90％，孔隙率≥95％，填充体积比为1.5:1。
真菌液罐15内装有真菌菌液，为青霉属、木霉属和氧化硫硫杆菌的混合菌，按体积比1:1:1混合，配置前每种菌浓度均为2*107-2.5*107CFU/ml，pH＝4-6，接种量为3‰；
细菌菌液20内装有细菌菌液，为芽孢杆菌属、假单胞菌属、亚硝化单胞菌和硝化杆菌的混合菌，按体积比1:1:1:1混合，配置前每种菌浓度均为2*107-2.5*107CFU/ml，pH＝7-8，接种量为3‰。
进一步，第二雾化喷头14和第三雾化喷头19的喷淋频率为3-4次/周，每次喷淋时间15-18min，以保证填料层的湿度适中，为微生物生长与代谢提供适宜环境。
更进一步，除雾装置21为具备倾斜角度的导流板，倾斜角度为40-60°；实现对水雾的截留，及过滤吸附粉尘的作用，使气体的含水量降至<15％。
进一步，离子发生器22为板式等离子发生器，且离子发生器22内部设置有阳极、阴极和绝缘体；
绝缘体为A1203陶瓷片，绝缘体设置在阴极与阳极之间；阳极和阴极均由稀有金属片构成，且通过槽型固定架28固定在离子发生器22内部；
槽型固定架28底部设置有硅胶棒29，硅胶棒29连接多个阴极和阳极；
且硅胶棒29底部设置有绝缘橡胶固定器30。
光催化消杀装置23设置有纳米TiO2的泡沫镍网及紫外灯，其中纳米TiO2的泡沫镍网的TiO2负载量40-42g/m2；
紫外灯主要发射波长为220-300nm的光；
HEPA滤网24为H13等级的HEPA滤网。
为了进一步优化上述技术方案，全自动管理系统包括：在线监测系统、智能反馈控制系统和人机交互系统；
在线监测系统配置有恶臭气体实时在线监测系统，实现24h连续在线监测；
且，在线监测系统包括：温度传感器、pH传感器、湿度传感器、恶臭气体传感器；可实时在线自动检测温度、相对湿度等参数，采集到数据传输至控制系统，实现对系统参数的实时监测和控制。
智能反馈控制系统用于采集1对物理过滤单元、生物洗涤单元、生物过滤单元、等离子电离-光催化消杀单元及末端高效催化单元的数据信息，且同时根据采集的数据信息进行反馈控制和运行管理控制。
人机交互系统可通过智能手机、平板电脑实时查看监测结果，具有WiFi/GSM/GPRS等远程传输模式，可根据实际需要配备气象参数仪器、自动留样采样系统、自动报警装置等，实现方便，自动化管理。
实施例2
本实施例公开了一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除方法，具体包括：
S1：收集；
收集污水、污泥处理过程中产生的恶臭气体和微生物气溶胶，在风机的作用下并依次通过收集管路和进气口进入物理过滤单元滤袋的底部；
S2：物理过滤单元：
恶臭气体和微生物气溶胶通过进气口进入滤袋，去除颗粒物和部分浮尘后进入生化洗涤单元，实现粗、中效过滤；且通过振动机构的振动作用，将沉积于滤袋内的粉尘层脱落并进入灰斗中；
S3：生化洗涤单元：
加湿循环液储存罐内的生物循环液通过水泵泵入第一进液管内，并通过第一雾化喷头喷洒，去除恶臭气体中的细小颗粒物及粉尘；且实现对微生物气溶胶的沉降及去除部分易溶解的恶臭成分，处理完毕之后恶臭气体流经聚丙烯丝网，分离气体中夹带的液滴，去除水雾后的恶臭气体进入生物过滤单元的真菌反应区；
S4：生物过滤单元：
真菌液罐内的真菌菌液通过水泵泵入第二进液管，并通过第二雾化喷头喷淋到第一生物填料中；
细菌液罐内的细菌菌液通过水泵泵入第三进液管，并通过第三雾化喷头喷淋到第二生物填料中；
其中所述第二雾化喷头和第三雾化喷头喷淋频率3次/周，每次喷淋时间均为15min；
且第一生物填料和第二生物填料内的填料层湿度均控制在40-80％；再其湿度含量过低，可通过生物菌液回用提高含水率，含水率过高可通过减少生物菌液喷洒量降低湿度。
恶臭气体和微生物气溶胶依次穿过第一生物填料、除沫器和第二生物填料后进入等离子电离-光催化消杀单元的除雾装置；
S5：等离子电离-光催化消杀单元：
恶臭气体和微生物气溶胶进入除雾装置，进行水雾截留及过滤吸附粉尘；
经过除雾装置处理后进入离子发生器，在等离子体正负粒子群的作用下，分解为二氧化碳，且气溶胶离子在电场力作用下被捕集；
经过离子发生器处理后进入光催化消杀装置，光催化消杀装置对恶臭气体和微生物气溶胶进行协同分解氧化反应，结束后流经滤网进入末端高效催化单元；
S6：末端高效催化单元：
末端高效催化单元加强对恶臭气体的去除和微生物气溶胶的消杀，并分解残留臭氧，净化后由出气口排出。
为了进一步优化上述技术方案，S4恶臭气体和微生物气溶胶经过除雾装置处理后，其含水量降至<15％。
为了进一步优化上述技术方案，S6末端高效催化单元设置有催化剂，催化剂为Ag/Al2O3，且Ag的负载量为10％-20％。
实施例3
采用实施例1公开的系统及实施例2公开的方法进行恶臭和微生物气溶胶的处理，作为实验组；并在实施例1的基础上设置对照组，将生物过滤单元中真菌反应区和细菌反应区合并为一个反应区，将原有的真菌菌液和细菌菌液替换成枯草芽孢杆菌菌液，菌液的浓度为5.0×108CFU/mL；实验组和对照组菌液用量相同；其中实验组和对照组处理的恶臭气体和微生物气溶胶来源于同一城市污水厂处理后的同批次恶臭气体和微生物气溶胶污染物，其恶臭气体和微生物气溶胶污染物中各种污染物的含量如表1所示。
表1
项目 浓度范围
甲硫醚(mg/m<sup>3</sup>) 0.004～0.007
硫化氢(mg/m<sup>3</sup>) 2.13～5.70
甲硫醇(mg/m<sup>3</sup>) 0.008～0.012
氨(mg/m<sup>3</sup>) 5.22～10.70
异养细菌(CFU/m<sup>3</sup>) 9.10×10<sup>4</sup>～9.50×10<sup>4</sup>
真菌(CFU/m<sup>3</sup>) 3.40×10<sup>4</sup>～4.40×10<sup>4</sup>
总悬浮颗粒物(24小时平均)(μg/m<sup>3</sup>) 120
对经过实验组和对照组处理后排放的气体进行各项指标测定，结果如表2所示。
表2
项目 实验组 对照组
甲硫醚(mg/m<sup>3</sup>) 0.003 0.004
硫化氢(mg/m<sup>3</sup>) 0.02 0.06
甲硫醇(mg/m<sup>3</sup>) 0.0005 0.0006
氨(mg/m<sup>3</sup>) 0.13 0.41
异养细菌(CFU/m<sup>3</sup>) 0.7×10<sup>3</sup> 0.11×10<sup>4</sup>
真菌(CFU/m<sup>3</sup>) 0.2×10<sup>3</sup> 0.4×10<sup>3</sup>
总悬浮颗粒物(24小时平均)(μg/m<sup>3</sup>) 90 115
由表2可知，菌液用量相同的条件下，实验组的除臭效果更好，本发明恶臭和微生物气溶胶集成去除装置排气口的甲硫醚、硫化氢、甲硫醇和氨均满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554—1993)的一级标准。总悬浮颗粒物满足《环境空气质量标准》(GB3095—2012)的一级浓度限值，异养细菌和真菌浓度均符合波兰制定的空气微生物气溶胶污染评价清洁标准要求。表明本发明实施例3对恶臭气体和微生物气溶胶具有极好的净化效果，各恶臭物质的浓度明显低于同类技术系统排放的浓度。
实施例4
采用实施例1公开的系统及实施例2公开的方法进行恶臭和微生物气溶胶的处理，设计处理气量为10000m3/h，其中生物过滤设备的设计参数见表3
表3
Figure BDA0003189269770000201
Figure BDA0003189269770000211
生物过滤设备主体结构由玻璃钢制成，生物过滤分为真菌反应区和细菌反应区两部分。含恶臭和微生物气溶胶气体通过负压风机收集后分别进入两个反应区，真菌反应区和细菌反应区的气体停留时间分别均为12s。两个反应区均填充轻质聚氨酯和陶粒填料。恶臭气体和微生物气溶胶与其中的优势微生物接触、降解。
处理前恶臭气体和微生物气溶胶污染物中各种污染物的含量如表4所示。
表4
项目 浓度范围
甲硫醚(mg/m<sup>3</sup>) 0.004～0.006
硫化氢(mg/m<sup>3</sup>) 2.50～4.50
甲硫醇(mg/m<sup>3</sup>) 0.007～0.010
氨(mg/m<sup>3</sup>) 4.50～8.50
异养细菌(CFU/m<sup>3</sup>) 6.10×10<sup>4</sup>～8.50×10<sup>4</sup>
真菌(CFU/m<sup>3</sup>) 3.50×10<sup>4</sup>～4.50×10<sup>4</sup>
总悬浮颗粒物(24小时平均)(μg/m<sup>3</sup>) 120
对处理后排放的气体进行各项指标测定，结果如表5所示。
表5
Figure BDA0003189269770000212
Figure BDA0003189269770000221
对本发明恶臭和微生物气溶胶集成去除装置排气口的硫化氢、氨异养细菌和真菌气溶胶浓度进行了监测分析，结果表明，甲硫醚、硫化氢、甲硫醇和氨均满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554—1993)的一级标准。总悬浮颗粒物满足《环境空气质量标准》(GB3095—2012)的一级浓度限值，异养细菌和真菌浓度均符合波兰制定的空气微生物气溶胶污染评价清洁标准要求。表明本发明实施例4对恶臭气体和微生物气溶胶具有极好的净化效果，各恶臭气体和微生物气溶胶排放浓度均符合相关标准要求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统，其特征在于，包括：物理过滤单元、以及与所述物理过滤单元依次连接的生物洗涤单元、生物过滤单元、等离子电离-光催化消杀单元及末端高效催化单元；还包括：全自动管理系统；
其中，所述生物洗涤单元包括依次连接的微生物气溶胶沉降区和微生物气溶胶截留区；所述微生物气溶胶沉降区与所述物理过滤单元连接，所述微生物气溶胶截留区与所述生物过滤单元连接；
所述生物过滤单元包括：真菌反应区和细菌反应区；所述真菌反应区与所述微生物气溶胶截留区连接，所述细菌反应区与等离子电离-光催化消杀单元连接；
且所述真菌反应区与所述细菌反应区之间通过除沫器连接；
所述等离子电离-光催化消杀单元依据处理的过程包括依次设置的：除雾装置、离子发生器、光催化消杀装置和HEPA滤网；
所述除雾装置与所述细菌反应区连接，所述HEPA滤网与所述末端高效催化单元连接；
所述全自动管理系统分别与所述物理过滤单元、所述生物洗涤单元、所述生物过滤单元、所述等离子电离-光催化消杀单元及末端高效催化单元无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统，其特征在于，
所述微生物气溶胶沉降区包括第一进液管，第一雾化喷头及加湿循环液储存罐；
其中，所述第一进液管与所述加湿循环液储存罐连接；
所述第一雾化喷头设置有若干个，且均安装于所述第一进液管上；
所述加湿循环液储存罐位于所述第一雾化喷头正下方；
所述微生物气溶胶截留区包括聚丙烯丝网以及位于聚丙烯丝网一端的第二格栅；
所述聚丙烯丝网位于所述第一进液管的一端。
3.根据权利要求2所述的一种城市污水恶臭和微生物气溶胶集成去除系统，其特征在于，
所述加湿循环液储存罐内装有生物循环液，所述生物循环液包括产朊假丝酵母和嗜酸乳杆菌，菌浓度均为2*107-2.5*107CFU/ml，pH＝4-5，且按体积比1:1混合；
所述聚丙烯丝网的厚度为500-600mm，孔径为5-6mm。
4.根据权利要求1所述的一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统，其特征在于，
所述真菌反应区包括：第一生物填料、第二进液管、第二雾化喷头和真菌液罐；
所述第二进液管位于第一生物填料的顶部，且与所述真菌液罐连接；
所述第二雾化喷头设置有若干个，且均安装于所述第二进液管上；
所述真菌液罐位于所述第一生物填料的底部；
所述细菌反应区包括：第二生物填料、第三进液管、第三雾化喷头和细菌液罐；
所述第一生物填料和所述第二生物填料之间设置有所述除沫器；
第三进液管位于第二生物填料的顶部，且与所述细菌液罐连接；
所述第三雾化喷头设置有若干个，且均安装于所述第三进液管上；
所述细菌液罐位于所述第二生物填料的底部。
5.根据权利要求4所述的一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除系统，其特征在于，
所述第一生物填料和所述第二生物填料的填充密度均≥90％，孔隙率≥95％，且填充材料均为轻质聚氨酯和陶粒，填充体积比为1.5：1；
所述真菌液罐内装有真菌菌液，为青霉属、木霉属和氧化硫硫杆菌的混合菌，且每种菌浓度均为2*107-2.5*107CFU/ml，pH＝4-6，且按体积比1:1:1混合，接种量为3‰；
所述细菌菌液内装有细菌菌液，为芽孢杆菌属、假单胞菌属、亚硝化单胞菌和硝化杆菌的混合菌，且每种菌浓度均为2*107-2.5*107CFU/ml，pH＝7-8，按体积比1:1:1:1混合，接种量为3‰。
6.根据权利要求1所述的一种城市污水恶臭和微生物气溶胶集成去除系统，其特征在于，
所述除雾装置为具备倾斜角度的导流板，倾斜角度为40-60°；
所述光催化消杀装置设置有纳米TiO2的泡沫镍网，且TiO2负载量40g/m2。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种城市污水恶臭和微生物气溶胶集成去除系统，其特征在于，
所述物理过滤单元包括：进气口、振动机构、灰斗、滤袋和第一格栅；
其中所述振动机构位于所述进气口的顶端，且所述滤袋连接，所述灰斗位于所述滤袋的底端；
所述第一格栅位于所述滤袋的一侧，且与所述微生物气溶胶沉降区连接。
8.一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除方法，其特征在于，具体包括：
S1：收集；
收集污水、污泥处理过程中产生的恶臭气体和微生物气溶胶，并通过进气口进入物理过滤单元；
S2：物理过滤单元：
恶臭气体和微生物气溶胶通过进气口进入滤袋，去除颗粒物和部分浮尘后进入生化洗涤单元；且通过振动机构的振动作用，将沉积于滤袋内的粉尘层脱落并进入灰斗中；
S3：生化洗涤单元：
加湿循环液储存罐内的生物循环液通过第一雾化喷头喷洒，去除恶臭气体中的细小颗粒物及粉尘；且实现对微生物气溶胶的沉降及去除部分易溶解的恶臭成分，处理完毕之后恶臭气体流经聚丙烯丝网进入生物过滤单元的真菌反应区；
S4：生物过滤单元：
真菌液罐内的真菌菌液依次通过第二进液管及第二雾化喷头喷淋到第一生物填料中；
细菌液罐内的细菌菌液依次通过第三进液管及第三雾化喷头喷淋到第二生物填料中；
恶臭气体和微生物气溶胶依次穿过第一生物填料、除沫器和第二生物填料后进入等离子电离-光催化消杀单元的除雾装置；
S5：等离子电离-光催化消杀单元：
恶臭气体和微生物气溶胶进入除雾装置，进行水雾截留及过滤吸附粉尘；
经过除雾装置处理后进入离子发生器，在等离子体正负粒子群的作用下，分解为二氧化碳，且气溶胶离子在电场力作用下被捕集；
经过离子发生器处理后进入光催化消杀装置，光催化消杀装置对恶臭气体和微生物气溶胶进行协同分解氧化反应，结束后流经滤网进入末端高效催化单元；
S6：末端高效催化单元：
末端高效催化单元加强对恶臭气体的去除和微生物气溶胶的消杀，并分解残留臭氧，净化后排出。
9.根据权利要求8所述的一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除方法，其特征在于，
S4恶臭气体和微生物气溶胶经过除雾装置处理后，其含水量降至<15％。
10.根据权利要求8所述的一种城市污水厂恶臭和微生物气溶胶集成去除方法，其特征在于，
S6所述末端高效催化单元设置有催化剂，所述催化剂为Ag/Al2O3，且Ag的负载量为10％-20％。
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