CN113648823A - 一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保领域，特别是涉及一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺。按照处理的时序，依次包括如下处理步骤：S1：收集餐厨垃圾处理设备中的气体；S2：对收集的气体进行喷淋处理；S3：对喷淋后的气体混合物进行气雾分离。S4：使得气体在高能紫外线光束照射下进行光催化裂解处理，收集处理后的气体混合物。S5：气体混合物进行吸附处理，并收集吸附后的剩余气体。S6：将上步骤的剩余气体通入到生物消化仓内，生物消化仓内含有配置好的生物消化溶液，生物消化溶液中含有由红假单胞菌属、嗜酸乳杆菌、多黏芽孢杆菌和不动杆菌属构成的微生物菌群。本发明解决了餐厨垃圾处理过程中的臭气处理难度大，消化效率低，处理成本高昂的问题。

Description

一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺
技术领域
本发明涉及环保领域，特别是涉及一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺。
背景技术
餐厨垃圾中含有大量的丢弃的食物或食材残渣，这些食物中可能会含有病菌或有害物，因此无法供家禽或牲畜食用。目前主流的餐厨垃圾处理工艺是将垃圾粉碎搅拌后进行固液分离，分离出的固形物进行发酵用于生产堆肥，分离出的液态物质则可以用于提取生物燃油或进行沼气生产等。
餐厨垃圾处理站在运行过程容易产生垃圾腐臭味和垃圾发酵气味等。这些气味主要是在垃圾分拣、破碎、压榨过程中外溢出来，或是在降解发酵反应过程中溢出的。这些臭味气体溢出到大气中会造成比较严重的气体污染，尤其是臭味可以飘散到较大的区域范围内，给周围居民带来生理不适甚至是身体健康方面的影响。
现有的解决餐厨垃圾处理过程中产生的臭味的方法主要是化学处理和物理吸附。这两种方式的处理效果都相对有限，并不能完全消除臭味物质。此外，这两种处理工艺对化学药剂或吸附材料的消耗量都相对较大，增大了臭味处理的成本；甚至还会带来二次污染的问题。
发明内容
基于此，有必要针对现有的餐厨垃圾处理过程中的臭气处理难度大，消化效率低，处理成本高昂的问题；提供一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺。
本发明提供的一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，按照处理的时序，依次包括如下处理步骤：
S1：收集餐厨垃圾处理设备中分拣台和生化反应仓中溢出或生成的气体。
S2：将上步骤收集的气体经过喷淋处理，喷淋处理依次包括至少四个阶段，在四个阶段中分别通过中性、碱性、酸性和中性的喷淋液进行处理。
S3：对喷淋后的气体混合物进行气雾分离，分别收集液态物和气态物。
S4：将上步骤中的气态物通入到紫外光处理箱内，在高能紫外线光束照射下进行光催化裂解处理，收集处理后的气体混合物。
S5：将上步骤的气体混合物通入到活性炭吸附装置中进行吸附处理，并收集吸附后的剩余气体。
S6：将上步骤的剩余气体通入到生物消化仓内，生物消化仓内含有配置好的生物消化溶液，生物消化溶液中含有由红假单胞菌属、嗜酸乳杆菌、多黏芽孢杆菌和不动杆菌属构成的微生物菌群，以及维持微生物菌群生命活动所需的营养物质。微生物菌群中四者的初始接种含量比为(50-60)：(3-7)：(10-16)：1。
优选地，步骤S2中，喷淋处理过程在喷淋塔中完成，喷淋塔选择具有水平排列的四级喷淋室的喷淋塔。其中，执行碱性喷淋的喷淋室中选择PH值大于8.5且小于9.0的纯碱溶液进行处理。执行酸性喷淋的喷淋室中选择PH值小于6且大于5.5的硫酸溶液进行处理。执行中性喷淋的喷淋室中选择PH值在6.5-7.5的再生水进行处理，中性喷淋处理产生的喷淋液回收后根据回收液的酸碱度进一步经酸化或碱化处理后，重新作为酸性喷淋或碱性喷淋的喷淋液使用。
优选地，步骤S3中，气雾分离阶段在离心式气雾分离设备中完成。分离出的液态物质经过成分检测后，采用相应的化学处理工艺进行无害化处理。
优选地，步骤S4中，紫外光处理箱的中央设置一个光解催化器，光解催化器呈圆筒状，包括框架、载体和催化剂；载体为均匀固化在金属框架上的蜂窝状多孔分子筛，框架采用轻质腐蚀金属制备而成。催化剂为一种或任意多种过渡金属元素的氧化物与金属Pt的混合物，催化剂以纳米颗粒的形式均匀负载在多孔分子筛的载体上，催化剂中金属Pt的质量分数不小于0.1％。紫外光灯均匀分布在紫外光处理箱内壁和光解催化器内部，以使产生的紫外光光束达到光解催化器上的各处。光解催化器的圆筒状结构两端还分别设置一组对流叶轮，对流叶轮由电机驱动。光解催化器两端的对流叶轮转动时，紫外光处理箱内的气体形成穿过光解催化器的对流状态。
优选地，步骤S4之后，光催化裂解处理之后的气体混合物在通入到活性炭吸附装置之前，还需要进行干燥处理；干燥处理采用可以吸附二氧化碳和酸性气体的碱性干燥剂。
优选地，碱性干燥剂选择氧化钙、氢氧化钠、氧化钠固体中的一种或任意多种。
优选地，步骤S6中，生物消化仓在进行生化反应期间，控制生物消化仓内的环境温度为15-35℃，且生物消化溶液的PH值为7.1-7.5；同时通过搅拌装置对生物消化溶液进行搅拌，以使液位以上的气体和生物消化溶液充分接触并溶解；同时检测生物消化溶液的中的溶氧量，并在溶氧量低于预设的阈值下限时向生物消化溶液中补充氧气；以维持所述生物消化溶液中的溶氧量不低于1.8mg/L。
优选地，生物消化仓的液位以上还设置有二氧化碳捕获装置，二氧化碳捕获装置用于捕获生物消化仓内逸出的二氧化碳气体，以降低生物消化溶液中以及液位以上的空气中二氧化碳的浓度。
优选地，生物消化溶液每隔5-7天进行一次过滤，去除生物消化溶液中的固形物并补充营养物质；并每隔18-21天对生物消化仓内的生物消化溶液进行重新更换。
优选地，生物消化处理工艺在一个密封的连续设备中完成，处理过程中的气体在经生物消化仓处理之前不对外排出。
本发明提供的一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，具有如下有益效果：
1、本发明根据对餐厨垃圾处理设备中产生的臭气的成分分析，特别设计一套包含多级喷淋、气雾分离、光催化分解、碱性干燥、活性炭吸附和生物消化处理工序的臭气生物消化处理工艺。该工艺还可以将常规餐厨垃圾处理过程生成的各种不同成分的臭味气体进行重复吸收和消化，达到无臭和无害化排放的效果。
2、本发明中的多级喷淋过程中，采用含有平行设置的多级喷淋室的喷淋塔，在实现多层次的喷淋处理的同时，还对使用的喷淋水进行跨工序的循环利用。节约了水资源，提高了该工艺经济价值和环保价值。
3、在光催化分解阶段，本发明对传统的紫外光处理箱进行全新设计，在其中使用了一种特殊结构和性能的光解催化器，光解催化器中负载催化剂时经过准确调整获得的，能够显著提升本实施例中特定类型的臭气物质在光催化裂解过程中的反应速率。进而将这些以胺类、酚类、醛类为主的挥发性有机物充分氧化分解。转化为无害无臭的物质。同时，本发明通过对流叶轮的转动，使待分解气流在光解催化器周围形成稳定的环流状态，并在紫外线的照射下产生稳定持久的化学反应状态。
4、为了对经过前序工艺处理后剩余的部分“顽固”臭味物质进行进一步消化，本发明还改进了一种特殊的生物消化溶液。经过对不同微生物菌群的合理选育和搭配，得到了一种能够处理残余臭味物质的微生物环境。在本发明提供的环境中，特定的红假单胞菌属、嗜酸乳杆菌、多黏芽孢杆菌和不动杆菌属构成的微生物菌群能够在生命活动中有效降解剩余的难处理物质；最终达到本发明所需的无害排放效果。
附图说明
图1为本发明实施例1中提供的一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺的实施流程分步图；
图2为本发明实施例1中提供的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺的程序流图；
图3为本发明实施例1中增加碱性干燥工序后的生物消化处理工艺的程序流图；
图4为本发明实施例2中提供的一种餐厨垃圾处理设备用臭气消化系统的结构示意图；
图5为本发明实施例2中光解吸附仓的结构示意图；
图6为本发明实施例2中提供的一种餐厨垃圾处理设备用臭气消化系统中控制器与其它组件的模块连接示意图。
图7为本发明实施例2中采用三个并列的分解腔的光解吸附仓的结构示意图；
图8为本发明实施例2中增加气泵作为动力源之后的餐厨垃圾处理设备用臭气消化系统的结构示意图；
图9为本发明实施例2中餐厨垃圾处理设备用臭气消化系统自动运行时控制器控制逻辑的流程图。
图中标记为：
1、集气风道；2、喷淋塔；3、气雾分离装置；4、光解吸附仓；5、生物消化仓；6、气泵；11、吸气管道；12、集气罩；13、真空泵；21、喷淋室；22、喷淋装置；23、喷淋液回收装置；41、缓存腔；42、分解腔；43、吸附腔；44、第一单向阀；45、第二单向阀；46、第三单向阀；47、气压传感器；48、二氧化碳浓度传感器；49、第一VOC传感器；51、第二VOC传感器；52、搅拌装置；53、氧平衡装置；54、防回流装置；55、含氧量传感器；100、控制器；421、紫外线灯；422、光解催化器；423、气流循环组件。
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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本实施例提供一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，该工艺应用于实施例1中的餐厨垃圾处理设备用臭气消化系统中。如图1和2所示，按照处理的时序，依次包括如下处理步骤：
S1：收集餐厨垃圾处理设备中分拣台和生化反应仓中溢出或生成的气体。
S2：将上步骤收集的气体经过喷淋处理，喷淋处理依次包括至少四个阶段，在四个阶段中分别通过中性、碱性、酸性和中性的喷淋液进行处理。
其中，喷淋处理过程在喷淋塔中完成，喷淋塔选择具有水平排列的四级喷淋室的喷淋塔。其中，执行碱性喷淋的喷淋室中选择PH值大于8.5且小于9.0的纯碱溶液进行处理。执行酸性喷淋的喷淋室中选择PH值小于6且大于5.5的硫酸溶液进行处理。执行中性喷淋的喷淋室中选择PH值在6.5-7.5的再生水进行处理，中性喷淋处理产生的喷淋液回收后根据回收液的酸碱度进一步经酸化或碱化处理后，重新作为酸性喷淋或碱性喷淋的喷淋液使用。
S3：对喷淋后的气体混合物进行气雾分离，分别收集液态物和气态物。气雾分离阶段在离心式气雾分离设备中完成。分离出的液态物质经过成分检测后，采用相应的化学处理工艺进行无害化处理。
S4：将上步骤中的气态物通入到紫外光处理箱内，在高能紫外线光束照射下进行光催化裂解处理，收集处理后的气体混合物。
紫外光处理箱的中央设置一个光解催化器，光解催化器呈圆筒状，包括框架、载体和催化剂；载体为均匀固化在金属框架上的蜂窝状多孔分子筛，催化剂为一种或任意多种过渡金属元素的氧化物与金属Pt的混合物，催化剂以纳米颗粒的形式均匀负载在多孔分子筛的载体上，催化剂中金属Pt的质量分数不小于0.1％。紫外光灯均匀分布在紫外光处理箱内壁和光解催化器内部，以使产生的紫外光光束达到光解催化器上的各处。光解催化器的圆筒状结构两端还分别设置一组对流叶轮，对流叶轮由电机驱动。光解催化器两端的对流叶轮转动时，紫外光处理箱内的气体形成穿过光解催化器的对流状态。
S5：将上步骤的气体混合物通入到活性炭吸附装置中进行吸附处理，并收集吸附后的剩余气体。本实施例中的额活性炭为蜂窝活性炭，活性炭吸附装置中具有一条较长的气流通道，蜂窝活性炭填充在气流通道内。混合气体经过气流通道之后，完成部分臭气物质的吸附过程。
S6：将上步骤的剩余气体通入到生物消化仓内，生物消化仓内含有配置好的生物消化溶液，生物消化溶液中含有由红假单胞菌属、嗜酸乳杆菌、多黏芽孢杆菌和不动杆菌属构成的微生物菌群，以及维持微生物菌群生命活动所需的营养物质。微生物菌群中四者的初始接种含量比为(50-60)：(3-7)：(10-16)：1。生物消化溶液每隔5-7天进行一次过滤，去除生物消化溶液中的固形物并补充营养物质；并每隔18-21天对生物消化仓内的生物消化溶液进行重新更换。
生物消化仓在进行生化反应期间，控制生物消化仓内的环境温度为15-35℃，且生物消化溶液的PH值为7.1-7.5；同时通过搅拌装置对生物消化溶液进行搅拌，以使液位以上的气体和生物消化溶液充分接触并溶解；同时检测生物消化溶液的中的溶氧量，并在溶氧量低于预设的阈值下限时向生物消化溶液中补充氧气；以维持所述生物消化溶液中的溶氧量不低于1.8mg/L。
本实施例中，生物消化处理工艺在一个密封的连续设备中完成，处理过程中的气体在经生物消化仓处理之前不对外排出。
本实施例中，光催化裂解处理之后的气体混合物中含有大量反应生产的水分子和二氧化碳分子。如图3所示，为了降低这些物质对蜂窝活性炭吸附性能的影响，本实施将裂解后的臭味气体通入到活性炭吸附装置之前，还进行干燥处理。干燥处理采用可以吸附二氧化碳和酸性气体的碱性干燥剂。其中，二氧化碳对本实施例中工艺后段的微生物消化处理过程也具有抑制作用，而通过本实施例中的碱性干燥剂处理后，不仅能够完成气体干燥，还可以有效处理其中的二氧化碳气体，同时还可以清除部分残留的硫化氢等酸性气体。具体的，本实施例采用的碱性干燥剂选择氧化钙、氢氧化钠、氧化钠固体中的一种或任意多种。
为了进一步保证生物消化仓中的臭味物质降解性能。本实施例还在生物消化仓的液位以上设置有二氧化碳捕获装置，二氧化碳捕获装置用于捕获生物消化仓内逸出的二氧化碳气体，以降低生物消化溶液中以及液位以上的空气中二氧化碳的浓度。
本实施例还针对该工艺设计了消化处理效果的检测试验。在检测试验中，根据餐厨垃圾容易产生的各种臭味化学物质的情况，共检测了氨气、硫化氢、氮氧化物、挥发性有机物(VOC)共四大类物质的含量；并根据各物质在处理前后的浓度变化计算处理效率。其中，本实施例的试验中检测的挥发性有机物包括常见的硫醇类、醛类、酚类、酯类、胺类的臭味物质。并邀请评测用户实际体验处理前后气味感受；得出的处理效率和处理效果如下：
Figure BDA0003212967100000081
Figure BDA0003212967100000091
根据上述试验结果可以发现，本实施例提供的臭气的生物消化处理工艺，在针对餐厨垃圾处理产生的臭味物质进行清除时，对各类小分子物质的平均清除率超过93％。对于常规处理工艺难以有效清除的各类大分子的挥发性有机物的清除率也高于87％，因而认为本实施提供的工艺确实能够对餐厨垃圾中的各类臭味物质进行充分消解。同时，根据检测发现：处理后的各项臭味污染物气体的浓度均低于相应国家标准的浓度要求。根据用户的实际体验，本实施提供的工艺处理后，餐厨垃圾处理设备中产生的臭味也明显消失，适合进行推广应用。
实施例2
本实施例提供一种餐厨垃圾处理设备用臭气消化系统，该系统采用实施例1中的生物消化处理工艺对餐厨垃圾中的臭味物质进行处理。该系统能够充分消解餐厨垃圾处理过程产生各类臭味物质，达到完全除臭的效果。
应用该臭气消化系统的餐厨垃圾处理设备包括：卸料平台、分拣平台、破碎系统、脱水系统、传输系统和生化反应仓。其中，分拣平台用于拣除餐厨垃圾中的不可降解类垃圾；生化反应仓用于对餐厨垃圾脱水后的固形物进行发酵处理，转化为可利用的有机肥。
如图4-6所示，按照处理工艺流程的顺序，本发明提供的臭气消化系统包括：集气风道1、喷淋塔2、气雾分离装置3、光解吸附仓4，生物消化仓5以及控制器100。
其中，集气风道1包括吸气管道11和负压抽吸组件。集气风道1用于通过负压抽吸的方式收集分拣平台周围和生化反应仓内部的气体，并排入到一个喷淋塔2中。集气风道1还包括集气罩12，集气罩12安装在分拣平台上方；集气罩12呈倒扣的漏斗状，其顶端的开口与吸气管道11的一个入口端连通；吸气管道11呈双入单出的Y形结构，吸气管道11的另一个入口端与生化反应仓的顶部连通。负压抽吸管道采用真空泵13作为负压动力源，真空泵13在抽吸管道中产生真空环境，将吸气管道11中气体抽吸到集气风道1后段。
喷淋塔2安装在集气风道1后段；喷淋塔2用于通过雾化喷淋的方式除去流经的混合气体中的颗粒物和部分水溶性气体。
本实施例中，如图4所示，喷淋塔2采用多级式塔身；喷淋塔2至少包括四级喷淋室21，按照气流的流向四个喷淋室21内依次进行中性喷淋、碱性喷淋、酸性喷淋和中性喷淋。中性喷淋阶段采用的喷淋液为中性的再生水。碱性喷淋阶段采用PH值大于8.5且小于9.0的纯碱溶液。酸性喷淋阶段采用PH值小于6且大于5.5的硫酸溶液。
本实施例中的四个喷淋阶段的作用分别如下：收集的挥发性臭味物质可能会含有粉尘等颗粒物，在第一个中性喷淋阶段，主要起到的是气体洗涤作用，去除颗粒物以及少部分的水溶性气体。在第二个碱性喷淋阶段，主要的作用是除去部分酸性臭味物质；第三个酸性喷淋阶段，主要的作用是除去部分碱性臭味物质，同时对碱性喷淋过程携带的碱性气雾进行中和。最后的第四个中性喷淋阶段的主要作用是进一步完成气体洗涤和溶解，同时对未完全中和的水雾进行稀释。
本实施例的喷淋塔2中的各个喷淋室21均安装有喷淋装置22；喷淋装置22包括储液箱、水泵、管道和喷淋头。储液箱用于盛装喷淋液；喷淋头安装在各个喷淋室21的顶部。水泵通过管道将喷淋液泵送至喷淋头处雾化喷出。执行酸性喷淋和碱性喷淋任务的喷淋室21使用独立的喷淋装置22。执行中性喷淋任务的所有喷淋室21使用同一套喷淋装置22；执行中性喷淋任务的喷淋装置22通过同一个水泵将喷淋液分别泵送到不同的喷淋室21中的喷淋头处雾化喷出。喷淋装置22中还包括喷淋液回收装置23，其中，执行中性喷淋任务的喷淋室21中，喷淋液经喷淋液回收装置23回收后，经酸化或碱化处理后重新作为碱性喷淋或酸性喷淋的喷淋液使用。本实施例选择中水作为洗涤过程的喷淋液用水，可以降低用水成本，提高设备的环保性能，同时在酸性喷淋和碱性喷淋阶段选择回收液配置喷淋液，则在实现洗涤和吸收效果的同时，进一步节约了水资源，降低了设备的运行成本。
气雾分离装置3安装在喷淋塔2的后段，气雾分离装置3用于将喷淋塔2排出的含雾状液滴的混合气体进行气雾分离，收集液态物质，并将气态物质排至后段。气雾分离装置3具有一个气流入口、一个气流出口以及一个排液口。气雾分离装置3含有一个呈水平放置的纺锤形的腔体，气流入口和气流出口分别位于纺锤形结构中水平方向的两端。气雾分离装置3中段含有一个内径扩大的环状的排液滑道，排液口设置在排液滑道中靠近底部的位置。气雾分离装置3的腔体内设有一个由电机驱动的气雾分离叶轮，气雾分离叶轮的转轴的轴线方向平行于气流入口和气流出口的连线方向。气雾分离叶轮中的叶片沿转轴倾斜叠压设置，叶片彼此之间含有空隙。且叶片外周延伸至排液滑道内，与排液滑道的内壁靠近但不接触。叶片转动时在迎风面形成挡水板使得气雾和凝结的液体甩入到排液滑道中，并使得气体沿叶片间的空隙到达气流出口。
本实施例中的气雾分离叶轮中的叶片按照旋转叠压的方式排列，叶轮在转动时如同一片幕布，而气雾分离叶轮的倾斜度使得气流方向沿气流入口指向气流出口。当喷淋处理完毕的混合气雾沿气流入口进入到气雾分离装置3之后，会受到高速旋转的气雾分离叶片的阻拦，气雾喷射到气雾分离叶片上之后会发生凝结，气雾分离叶片本身具有一定弧度，在离心力作用下，这些小液滴会被甩到排液滑道中，并在排液滑道中实现汇流，最终从排液滑道底部的排液口排出。而分离出的气体则会从叶片之间的空隙向后移动，最终从气流出口排出。
如图5所示，光解吸附仓4内包括相互独立且密封的缓存腔41、分解腔42和吸附腔43。分解腔42内安装有紫外线灯421，紫外线灯421用于通过高能紫外线光束的照射作用，将部分大分子臭味物质裂解为低分子无臭化合物。吸附腔43内填充有由蜂窝活性炭制成的吸附载体，用于吸收多种不同的残余臭味位置和上步骤产生的裂解产物。缓存腔41和分解腔42之间通过第一单向阀44控制导通，第一单向阀44仅允许气流从缓存腔41流向分解腔42。分解腔42和吸附腔43之间通过第二单向阀45控制导通，第二单向阀45仅允许气流从分解腔42流向吸附腔43。分解腔42内设置气压传感器47和二氧化碳浓度传感器48。生物消化仓5安装在光解吸附仓4后段。吸附腔43和生物消化仓5的腔体之间通过第三单向阀46控制导通，第三单向阀46仅允许气流从吸附腔43流向生物消化仓5内。
本实施例提供的是一个一体化的连续处理设备，而后段的光催化裂解处理、吸附处理和生物消化处理过程均需要一定的反应时间，因此，本实施还需要需要协调气流在不同仓室内的停留时间，本实施例中设置多个单向阀和传感器，并基于设计控制方法有效调节气流在不同仓室内的停留时间，达到最佳的臭气消化处理效果。具体的控制过程在控制器100部分进行详细介绍。
分解腔42中央设置一个圆筒状的光解催化器422，光解催化器422包括金属框架、载体和催化剂；载体为均匀固化在金属框架上的蜂窝状多孔分子筛，催化剂为一种或任意多种过渡金属元素的氧化物与金属Pt的混合物，催化剂以纳米颗粒的形式均匀负载在多孔分子筛的载体上，催化剂中金属Pt的质量分数不小于0.1％；分解腔42内的紫外线灯421产生的紫外线光束照射到光解催化器422的内外表面；分解腔42内还包括一个气流循环组件423，用于驱动气流在光解催化器422周围形成对流。
本实施例中的分解腔42通过光催化裂解处理的方式处理部分难处理的高分子臭味物质。臭味物质进入到分解腔42之后，紫外线灯421会打开。同时由气流循环组件423驱动分解腔42内的气体形成对流，本实施例中采用的气流循环组件423为两块安装在光解催化器422两端风扇，风扇的作用是带动周围的气流穿过光解催化器422的内侧。在这种转台下，光解催化器422周围的气流方向类似于条形磁铁的磁感应线分布。进而实现分解腔42内气体和光解催化器422最大化的接触效果。在光解催化器422上均匀分布有大量过渡金属氧化物和金属Pt的纳米颗粒，在紫外线的照射下，这些金属微粒可以催化各类臭味气体发生裂解反应和氧化还原反应，将长链的大分子臭味物质降解为小分子化合物，消除其中的部分臭味物质如氮氧化物、三甲胺、挥发性有机物和硫醇类等。紫外光在处理过程的作用是：高能UV紫外线光束可以分解气体中的氧分子，进而产生游离氧；游离氧所携带的电子不平衡因此会和氧分子结合产生臭氧。臭氧会和呈游离状态的污染物分子氧化结合生成小分子无害、无臭的化合物。
吸附腔43为一个螺旋形、回字形或S形往复的连通管道。连通管道内填充有多段式的吸附载体，连通管道中安装吸附载体的各段处设置可开合的密封门，密封门用于更换连通管道内的吸附载体。
本实施例将吸附腔43内安装吸附载体的连通管道设置成螺旋形、回字形或S形往复的结构可以大大延长气体杂吸附腔43内的行程，进而达到更好的吸附效果。
在本实施例中，分解腔42发生的催化裂解反应会生成二氧化碳和水，这些物质如果进入到后端的吸附腔43内，必然会影响到活性炭对臭味物质的吸附效果，降低吸附载体的吸收率和使用寿命。因此在本实施例中，通设置在分解腔42和吸附腔43之间设置干燥腔解决这一问题。
本实施例中的干燥腔内设置包含氧化钙、氧化钠和氢氧化钠三者中的任意一种固体或任意多种的固体混合物作为干燥剂。这类干燥剂属于碱性干燥剂，不仅可以实现干燥，还可以有效吸收硫化氢和二氧化碳等酸性气体。此外，二氧化碳的浓度过高时还会对后端的生物消化仓5的处理效果造成影响，因此本实施例在该阶段结合干燥过程还对二氧化碳进行吸收。
在餐厨垃圾处理过程产生臭味物质中，含有部分在前序任意一个处理工序中均为未能有效处理的挥发性有机物，本实施例进一步通过微生物降解的方式对这些物质进行处理。针对该餐厨垃圾处理过程中剩余的这些臭味物质的类型，本实施例配置一种特殊的生物消化溶液。在生物消化溶液中培养了几种特殊的微生物菌群。这些微生物菌群恰好能够对残余的部分臭味物质进行降解处理。
具体地，本实施例中的生物消化仓5内装载有含有微生物菌群的生物消化溶液。生物消化溶液中含有包括红假单胞菌属、嗜酸乳杆菌、多黏芽孢杆菌和不动杆菌属的微生物菌群，以及支持所述生物菌群生命活动所需的营养物质。生物消化仓5用于通过微生物降解的方式除去挥发性有机臭味物质以及部分无机臭味气体。其中，生物消化溶液中红假单胞菌属、嗜酸乳杆菌、多黏芽孢杆菌和不动杆菌属在接种时的初始含量比为(50-60)：(3-7)：(10-16)：1。
为了保障生物消化仓5运行过程中生物消化溶液内微生物的活性，本实施例将生物消化仓5内的环境温度控制为15-35℃，且生物消化溶液的PH值控制为7.1-7.5。
在臭气处理过程中，吸附腔43内的气体通过风机输送到生物消化仓5的液位以下。这些臭味物质溶解或分散在生物消化溶液中之后，不同的微生物会对这些臭味物质进行吸收、降解和固化，从而达到消化臭味物质的作用。为了防止臭气在溶解或扩散值生物消化溶液时，生物消化溶液进入到管道中，本实施例还在生物消化仓5中的气流出口端安装有防回流装置54。
此外，为了提高生物消化处理的效率和效果，本实施例还在生物消化仓5内设置搅拌装置52、含氧量传感器55和氧平衡装置53。搅拌装置52用于对生物消化仓5中的生物消化溶液进行搅拌；一方面提高臭味物质的混匀度，另一方面可以提升生物消化溶液中的溶氧量。
生物消化溶液中的溶氧量是影响微生物降解效果的重要因素，本实施例中专门对生物消化溶液中的溶氧量进行监控和调节。在本实施例中，含氧量传感器55用于获取检测生物消化溶液内的氧浓度；控制器100获取含氧量传感器55的检测浓度PPM4，并将PPM4与一个预设的氧浓度最低临界值ppm4min对比；当PPM4≤ppm4min时，启动氧平衡装置53为生物消化仓5供氧；直至生物消化仓5内的含氧量实测值恢复到一个预设的氧浓度最高临界值ppm4max。氧平衡装置53补充的氧气直接充入到生物消化溶液中时，同样可以在排放端设置防回流装置54。
本实施例中，吸附腔43内安装有第一VOC传感器49。生物消化仓5中液位上方设置第二VOC传感器51。第一VOC传感器49和第二VOC传感器51用于检测安装区域内的挥发性有机物的浓度。
第一VOC传感器49和第二VOC传感器51主要用于获取生物消化仓5处理前后的挥发性有机的浓度，进而可以根据二者的浓度差确定吸附腔43排气速率和生物消化仓5处理速率之间的匹配关系，并实现对吸附腔43排气速率的调节过程。
本发明中光解吸附仓4采用周期性地断续处理模式完成臭气的催化裂解反应，而其它处理工艺均是采用连续处理的方式进行的。同时生物消化仓5的处理过程相对其它设备周期更长。因此，在本发明的其它实施例中，为了协调光解吸附仓4和生物消化仓5的之间的处理节拍，如图7所示，还可以增加分解腔42和生物消化仓5的数量。并使得各个不同的分解仓或生物消化仓5采用并行工作模式，在某个分解腔42或生物消化仓5的臭气处理速率无法与前端的臭气排放速率相匹配时，由控制器100将气体切换到其它分解腔42或生物消化仓5中进行处理。
本实施例中的臭气从系统前端进入到系统后端的动力源主要是真空泵13以及气雾分离装置3，二者产生的输送动力驱动气流从系统前端进入到系统后端。而在本发明的其它实施例中，为了克服上述单一动力源无法满足系统中较长距离臭气输送任务的问题。如图8所示，还可以在喷淋塔2和气雾分离装置3之间、气雾分离装置3和缓存腔41之间、分解腔42和吸附腔43之间，吸附腔43和生物消化仓5之间适当增加气泵6，提高臭气的输送效率。
本实施例中，控制器100主要用于对整个系统的运行过程进行自动控制，其中，控制器100分别用于：
(1)获取气压传感器47的实时压力值P，并与一个预设的低压临界值pmin进行对比；当P≤pmin时，打开第一单向阀44，并关闭第二单向阀45，将缓存腔41内的气体排入到分解腔42内。
(2)在第一单向阀44开启状态下，获取气压传感器47的实时压力值P，并与一个预设的高压临界值pmax进行对比；当P≥pmax时，关闭第一单向阀44，并打开紫外线灯421，执行紫外线分解处理任务。
(3)在第一单向阀44和第二单向阀45同时关闭的状态下，获取二氧化碳浓度传感器48的实时检测值PPM1，并与一个预设的最小浓度临界值一ppm1min对比；当PPM1≥ppm1min时，关闭紫外线灯421，并打开第二单向阀45，将分解腔42内的气体排到吸附腔43内。
(4)在第二单向阀45开启状态下；打开第三单向阀46，并获取第一VOC传感器49的实时检测值PPM2和第二VOC传感器51的实时监测值PPM3。计算出二者的浓度差值△PPM：
△PPM＝PPM3-PPM2
根据△PPM的值查询一个开度控制对照表，进而对第三单向阀46的开度进行调节。开度控制对照表为根据专家经验建立的反映生物消化仓5内外的VOC浓度差和第三单向阀46的阀门开度之间的对应关系的数值对照表。
为了使本实施例提供的一种餐厨垃圾处理设备用臭气消化系统的功能特点更加清楚，以下结合图9中完整的处理过程，对本实施例的系统进行进一步的说明。
在初始状态下，第一单向阀44、第二单向阀45、第三单向阀46，以及其它电控设备均处于关闭状态或待机状态。当设备开始工作时；真空泵13、喷淋装置22、喷淋液回收装置23和气雾分离装置3和第一单向阀44会首先开启运行。实现对餐厨垃圾处理设备产生的所有臭气进行收集。臭气依次经过中性喷淋、碱性喷淋、酸性喷淋、中性喷淋和气雾分离处理，得到初步处理后的混合臭气。最后，混合臭气在光解吸附仓4中的缓存腔41内进行加压存储。
缓存腔41不断预存混合臭气的过程中，其内的压强会不断增大，当缓存腔41内的气体压强大于第一单向阀44的开启压之后，气体进一步通过第一单向阀44进入到分解腔42内。分解腔42内的气压也不断升高。当气压传感器47检测到分解腔42内的气体实时压强大于预设的高压临界值Pmax时，第一单向阀44关闭，紫外线灯421和气流循环组件423开启工作，混合臭气在分解腔42内发生光催化裂解反应。
常规状态下，经过前序处理的臭气中的二氧化碳浓度相对较低，而在进入到分解腔42进行光催化裂解反应之后，小分子的二氧化碳和水分子的含量均会增加，因此根据二氧化碳浓度的变化可以分析光催化裂解反应的程度。本实施例中，分解腔42在进行光催化处理过程中，第一单向阀44和第二单向阀45均处于关闭状态。此时，检测分解腔42内的二氧化碳浓度；当分解腔42内的实时二氧化碳浓度PPM1大于等于一个预设的最小浓度临界值一ppm1min时，说明光催化裂解反应已基本完成，此时可以关闭紫外线灯421，并打开第二单向阀45，将分解腔42内的气体排入到吸附腔43中。吸附腔43两端是连通的，光催化裂解后的气体经过碱性干燥之后，会在经过路程较长的吸附通道，其中的部分臭味气体会被蜂窝活性炭吸附。
在第一单向阀44关闭，第二单向阀45打开的状态下，分解腔42内的气体进入到吸附腔43，这导致分解腔42内的压强会持续减小。当气压传感器47的检测值小于等于一个预设的低压临界值Pmin时，控制器100会重新关闭第二单向阀45，并打开第一单向阀44，将缓存腔41内的气体通入到分解腔42内，进而下一轮的光催化裂解反应过程。
臭味气体经过吸附腔43中蜂窝活性炭的吸附之后，会通过第三单向阀46进入到生物消化仓5内。这些物质会溶解或分散在生物消化溶液中，进而被微生物菌群吸收或降解。因此生物消化仓5内外的浓度差△PPM大致会保持一个相对稳定的水平，但是当臭味气体的流量较大，超过生物消化仓5的处理负荷时，这些臭味气体的在生物消化仓5内的浓度便会显著增大。相反地，当臭味气体的流量较小，低于生物消化仓5的处理负荷时，生物消化仓5内的臭味气体浓度的便会显著减小。根据二者的浓度差的变化幅度可以确定当前生物消化仓5可接受的消化处理负荷。因此，针对具体的情况对第二单向阀45的开度进行调整，可以保障生物消化仓5有效处理进入到其中的臭味气体。考虑到进入生物消化仓5中的剩余的臭味气体主要为挥发性有机物，本实施例通过VOC传感器的检测值来表征剩余臭味气体的浓度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于，按照处理的时序，所述生物消化处理工艺依次包括如下处理步骤：
S1：收集餐厨垃圾处理设备中分拣台和生化反应仓中溢出或生成的气体；
S2：将上步骤收集的气体经过喷淋处理，喷淋处理依次包括至少四个阶段，在四个阶段中分别通过中性、碱性、酸性和中性的喷淋液进行处理；
S3：对喷淋后的气体混合物进行气雾分离，分别收集液态物和气态物；
S4：将上步骤中的气态物通入到紫外光处理箱内，在高能紫外线光束照射下进行光催化裂解处理，收集处理后的气体混合物；
S5：将上步骤的气体混合物通入到活性炭吸附装置中进行吸附处理，并收集吸附后的剩余气体；
S6：将上步骤的剩余气体通入到生物消化仓内，所述生物消化仓内含有配置好的生物消化溶液，所述生物消化溶液中含有由红假单胞菌属、嗜酸乳杆菌、多黏芽孢杆菌和不动杆菌属构成的微生物菌群，以及维持所述微生物菌群生命活动所需的营养物质；所述微生物菌群中四者的初始接种含量比为(50-60)：(3-7)：(10-16)：1。
2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于：步骤S2中，喷淋处理过程在喷淋塔中完成，所述喷淋塔选择具有水平排列的四级喷淋室的喷淋塔；其中，执行碱性喷淋的喷淋室中选择PH值大于8.5且小于9.0的纯碱溶液进行处理；执行酸性喷淋的喷淋室中选择PH值小于6且大于5.5的硫酸溶液进行处理；执行中性喷淋的喷淋室中选择PH值在6.5-7.5的再生水进行处理，中性喷淋处理产生的喷淋液回收后根据回收液的酸碱度进一步经酸化或碱化处理后，重新作为酸性喷淋或碱性喷淋的喷淋液使用。
3.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于：步骤S3中，气雾分离阶段在离心式气雾分离设备中完成；分离出的液态物质经过成分检测后，采用相应的化学处理工艺进行无害化处理。
4.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于：步骤S4中，紫外光处理箱的中央设置一个光解催化器，所述光解催化器呈圆筒状，包括框架、载体和催化剂；所述载体为均匀固化在所述框架上的蜂窝状多孔分子筛，所述催化剂为一种或任意多种过渡金属元素的氧化物与金属Pt的混合物，所述催化剂以纳米颗粒的形式均匀负载在多孔分子筛的载体上，催化剂中金属Pt的质量分数不小于0.1％；所述紫外光灯均匀分布在紫外光处理箱内壁和光解催化器内部，以使产生的紫外光光束达到光解催化器上的各处；所述光解催化器的圆筒状结构两端还分别设置一组对流叶轮，所述对流叶轮由电机驱动；所述光解催化器两端的所述对流叶轮转动时，所述紫外光处理箱内的气体形成穿过所述光解催化器的对流状态。
5.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于：步骤S4之后，光催化裂解处理之后的气体混合物在通入到活性炭吸附装置之前，还需要进行干燥处理；干燥处理采用可以吸附二氧化碳和酸性气体的碱性干燥剂。
6.根据权利要求5所述的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于：所述碱性干燥剂选择氧化钙、氢氧化钠、氧化钠固体中的一种或任意多种。
7.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于：步骤S6中，所述生物消化仓在进行生化反应期间，控制所述生物消化仓内的环境温度为15-35℃，且生物消化溶液的PH值为7.1-7.5；同时通过搅拌装置对生物消化溶液进行搅拌，以使液位以上的气体和生物消化溶液充分接触并溶解；同时检测生物消化溶液的中的溶氧量，并在所述溶氧量低于预设的阈值下限时向生物消化溶液中补充氧气；以维持所述生物消化溶液中的溶氧量不低于1.8mg/L。
8.根据权利要求7所述的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于：所述生物消化仓内还设置有二氧化碳捕获装置，所述二氧化碳捕获装置安装在生物消化仓的液位以上，用于捕获生物消化仓内逸出的二氧化碳气体，以降低生物消化溶液内以及液位以上的空气中的二氧化碳浓度。
9.根据权利要求8所述的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于：所述生物消化溶液每隔5-7天进行一次过滤，去除生物消化溶液中的固形物并补充营养物质；并每隔18-21天对所述生物消化仓内的生物消化溶液进行重新更换。
10.根据权利要求1所述的餐厨垃圾处理设备产生的臭气的生物消化处理工艺，其特征在于：所述生物消化处理工艺在一个密封的连续设备中完成，处理过程中的气体在经生物消化仓处理之前不对外排出。
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