CN113680205A - 一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一体化淋洗‑回流外循环混合填料生物滤柱反应器及应用。该反应器，包括反应柱和循环组件；所述反应柱由上至下依次设有除沫气体分布器、液体分布器、生物膜反应室、栅板、再分布器、淋洗室、滤料层和承托层；所述反应柱的上方设有出气口，所述淋洗室设有进气口，所述承托层底部设有出液口；所述循环组件包括连接管和提升泵，所述连接管由所述出液口经提升泵连接至所述液体分布器。本发明实现了利用生物膜法净化废气，且排出液二次回流利用，工艺简单、装置占地面积小、成本低、对有机废气的净化效率高。
Description
技术领域
本发明属于有机废气净化技术领域，具体涉及一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器及应用。
背景技术
目前，VOCs大量排放，其中大量的有机废气流入空气中，造成严重污染，化妆品车间、香料车间以及食品车间等都会大量排放挥发性有机废气，这些行业在运行过程中容易产生乙酸乙酯、甲苯、苯、正己烷等挥发性有机废气。
传统采用催化协同燃烧技术存在吸附饱和效率降低、吸附剂再生困难以及催化剂成本高等问题。
采用生物法处理VOCs具有安全性高、无二次污染、成本较低、处理效率高的优点，利用微生物部分附着生长在滤料上，形成生物膜，部分在滤料空隙间悬浮生长。污水流经挂有生物膜的滤料时，水中的有机物扩散到生物膜表面，并被生物膜中的微生物降解，净化后的水通过排水设备排至池外。
传统的生物滤池吸附填料采用单一填料，通常为平面式，且需要设置排水设备，水流无法循环；有的需通过额外设置调节池、清水池和反冲洗系统等方能实现合理的污水处理，因此导致占地面积大，去除率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器及应用，采用立式生物滤柱，具有高径比大、占地面积小、且去除率更显著等优势；采用混合填料，强化了多种填料的处理效果，且回流系统促进了二次利用，资源循环，解决了上述背景技术中的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供了一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，包括反应柱和循环组件；
所述反应柱由上至下依次设有除沫气体分布器、液体分布器、生物膜反应室、栅板、再分布器、淋洗室、滤料层和承托层；所述反应柱的上方设有出气口，所述淋洗室设有进气口，所述承托层底部设有出液口；
所述循环组件包括连接管和提升泵，所述连接管由所述出液口经提升泵连接至所述液体分布器。
在本发明一较佳实施例中，所述除沫气体分布器采用折流板除沫气体分布器。
在本发明一较佳实施例中，所述液体分布器由若干个雾化液体分布器串联而成。
在本发明一较佳实施例中，所述生物膜反应室与液体分布器之间设有填料隔板。
在本发明一较佳实施例中，所述生物膜反应室内填充有活性炭、石英砂、牡蛎壳、陶粒、沸石、火山岩中至少两种填料，所述填料粒径为3～10mm，填料堆积高度占反应柱总高度的1/2～3/4。
在本发明一较佳实施例中，所述填料为陶粒和石英砂混合填料，陶粒填料内径为3～5mm，石英砂填料内径为1～3mm。按陶粒和石英砂4:1的比例充入填料。
在本发明一较佳实施例中，所述生物膜反应室内设有生物膜，所述生物膜由有机废气淋洗液在通入填料的同时加入生物菌种和污泥驯化后挂膜而成。
在本发明一较佳实施例中，所述淋洗室内设有曝气装置，所述曝气装置用于保持反应柱中溶解氧浓度为5～7mg/L。
在本发明一较佳实施例中，所述承托层为砾石承托层，高度为反应柱总高度的1/20～1/30。
在本发明一较佳实施例中，所述反应柱的外周为圆柱或立方体壳体，所述圆柱的高径比为10：1～25：1，所述壳体的底部还设有裙座。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：提供了一种有机废气处理工艺，采用上述的一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，包括如下步骤：
1)搭建生物滤柱反应柱；
将有机废气经进气口进入反应柱，由液体分布器喷洒水淋洗有机废气，同时开启曝气装置搅拌淋洗室中的混合液；
所述有机废气被淋洗后由出液口排出，并通过连接管由提升泵导入反应柱内，控制提升泵的进水流速以保证水力停留时间为4h～12h；
所述反应柱首先进行挂膜启动，在充入填料的同时通入生物菌种和通入污水进行污泥驯化，14～16d内完成挂膜启动，污泥驯化完成，出水的运行过程不排泥；
2)淋洗-回流外循环：
在反应柱内通入淋洗液，淋洗液自上而下在反应柱内溶解氧为5～7mg/L的曝气条件下通过附着在填料上的生物膜的好氧分解作用净化污染物，反应后的洁净出水通过连接管在提升泵的作用下回流输送至液体分布器，并由液体分布器二次淋洗新的有机废气，从而实现淋洗-回流外循环。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1、本发明在反应柱中通入小粒径混合填料，小粒径混合填料具有较大的比表面积，有利于微生物的附着，并且性质稳定，有利于生物膜的生长，从而大量的微生物可以促进污染物的去除。混合填料由于填料性质不同，有利于在一种填料的预处理下，后续其他填料进行深度处理，且填料之间具有一定缝隙，能加强氧传输作用，促进微生物反应。相比较传统单一填料而言，混合填料优势明显。
2、本发明外观滤柱样式，反应柱相较于生物滤池而言具有较大的高径比的特点，占地面积小，且能够促进污水自上而下缓慢经过生物膜充分反应。
3、本发明反应柱在较强的曝气作用下，有利于微生物的好氧分解作用以及硝化作用。
4、本发明通过回流作用，二次循环利用出水，且二次处理，能进一步提高去除率，污染物去除率达95％以上，也有利于资源循环。
5、本发明中反应柱采用折流除沫板气体分布器能够强化回收气体夹带的液沫和雾滴的作用，使有机废气得到更高效的去除。
6、本发明工艺简单，装置占地面积小，成本低，回流外循环混合填料生物滤柱反应器能够有效净化有机废气。
附图说明
图1为实施例1一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器结构图。
其中，1-除沫气体分布器，2-液体分布器，3-填料隔板，4-栅板，5-再分布器，6-滤料层，7-承托层，8-裙座，9-提升泵，10-生物膜反应室，11-淋洗室，12-曝气装置，A-进气口，B-出气口，C-出液口，D-回流口。
具体实施方式
需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例一种一体化淋洗-回流外循环混合填料(陶粒+石英砂)生物滤柱反应器，设计为壳体和裙座8，壳体内设有反应柱，外部设有循环组件；
所述反应柱由上至下依次设有除沫气体分布器1、液体分布器2、生物膜反应室10、栅板4、再分布器5、淋洗室11、滤料层6和承托层7；壳体顶部设有出气口B，所述淋洗室11左侧设有进气口A，所述承托层7底部设有出液口C，回流口D连接至液体分布器2。所述循环组件包括连接管和提升泵9，所述连接管由所述出液口C经提升泵9连接至回流口D，再由所述液体分布器2进入反应柱。
具体的，所述除沫气体分布器1采用折流板除沫气体分布器。所述液体分布器2为高压雾化液体分布器2，设置3～4个串联液体分布器2。反应柱壳体为圆柱形PVC管，尺寸为φ70mm*1700mm。
所述生物膜反应室10与液体分布器2之间设有填料隔板3，用于防止填料上逸。所述生物膜反应室10内填充有活性炭、石英砂、牡蛎壳、陶粒、沸石、火山岩中至少两种填料，所述填料粒径为3～10mm，填料堆积高度占反应柱总高度的1/2～3/4。当启动挂膜后，所述生物膜反应室10内形成生物膜，所述生物膜由有机废气淋洗液在通入填料的同时加入生物菌种和污泥驯化后挂膜而成。
所述淋洗室11内设有曝气装置12，所述曝气装置12包括叶轮等，充分搅拌淋洗液，保持反应柱中溶解氧浓度为5～7mg/L。
所述承托层7为砾石承托层7，高度为反应柱总高度的1/20～1/30。
采用本实施例反应器进行有机废气处理工艺，包括如下步骤：
1)搭建生物滤柱反应柱。所述有机废气经反应柱进气口A进入反应柱，并由液体分布器2喷洒水淋洗有机废气，搭建生物滤柱反应柱。所述有机废气经反应柱进气口A进入反应柱，并由液体分布器2喷洒水淋洗有机废气，自上而下形成淋洗液，同时开启曝气装置12充分搅拌整个淋洗塔中的混合液。
反应柱内最下层设有砾石承托层7，承托层7上是石英砂滤料层6，石英砂填料内径为3mm。淋洗室11上方是陶粒填料室，陶粒填料内径为5mm，陶粒和石英砂以4:1的比例通入反应柱中，且填料总高度为滤柱高度的3/4。经淋洗后的有机废气淋洗液经石英砂滤料层6和出液口C并通过提升泵9回流进入生物滤柱中，水力停留时间为12h。
有机废气淋洗液在曝气充分鼓动下，具有充分的溶解氧，溶解氧浓度为7mg/L，陶粒填料上的微生物在曝气条件下进行好氧分解作用，淋洗液自上而下通过生物膜，在生物膜上被充分分解反应。
2)处理后的出水经栅板4和再分布器5排放出，重新进入淋洗室11中反应，而提升泵9可以将淋洗液的提升至液体分布器2，进行二次淋洗，重复利用，从而实现回流外循环。
在反应柱中投加的陶粒和石英砂混合填料，吸附性能好，且性质稳定，有利于微生物的附着和污染物的去除。且由于曝气装置12进行24h运转，提供充足的溶解氧，有利于生化反应。经反应后的淋洗液又回流到反应柱中，进行二次淋洗，有利于资源循环以及二次利用，并且回流状态下，水流剪切力强，可以促进反应柱内冲洗，从而去除老化生物膜。
反应柱采用PVC管，成本低，耐用性强，而生物填料稳定性高，吸附性能优异，具有发达的孔隙结构，从而可以减小阻力。在运行过程中，该工艺前期污泥驯化周期短，稳定速度快，正式运行阶段工艺运行稳定，且整个运行过程中使用时间长，在回流状态下污染物去除率高。
本实施例的反应器在运行1个月后进行更换补充淋洗液，工艺简单，装置占地面积小，反应柱中的一体化回流外循环外循环混合填料生物滤柱反应器能够有效净化有机废气，能够实现对排放水的循环利用。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，其特征在于：包括反应柱和循环组件；
所述反应柱由上至下依次设有除沫气体分布器、液体分布器、生物膜反应室、栅板、再分布器、淋洗室、滤料层和承托层；所述反应柱的上方设有出气口，所述淋洗室设有进气口，所述承托层底部设有出液口；
所述循环组件包括连接管和提升泵，所述连接管由所述出液口经提升泵连接至所述液体分布器。
2.根据权利要求1所述的一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，其特征在于：所述除沫气体分布器采用折流板除沫气体分布器。
3.根据权利要求1所述的一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，其特征在于：所述液体分布器由若干个雾化液体分布器串联而成。
4.根据权利要求1所述的一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，其特征在于：所述生物膜反应室与液体分布器之间设有填料隔板。
5.根据权利要求1所述的一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，其特征在于：所述生物膜反应室内填充有活性炭、石英砂、牡蛎壳、陶粒、沸石、火山岩中至少两种填料，所述填料粒径为3～10mm，填料堆积高度占反应柱总高度的1/2～3/4。
6.根据权利要求1所述的一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，其特征在于：所述生物膜反应室内设有生物膜，所述生物膜由有机废气淋洗液在通入填料的同时加入生物菌种和污泥驯化后挂膜而成。
7.根据权利要求1所述的一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，其特征在于：所述淋洗室内设有曝气装置，所述曝气装置用于保持反应柱中溶解氧浓度为5～7mg/L。
8.根据权利要求1所述的一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，其特征在于：所述承托层为砾石承托层，高度为反应柱总高度的1/20～1/30。
9.根据权利要求1所述的一种一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，其特征在于：所述反应柱的外周为圆柱或立方体壳体，所述圆柱的高径比为10：1～25：1，所述壳体的底部还设有裙座。
10.一种有机废气处理工艺，其特征在于：采用如权利要求1～9任一项所述的一体化淋洗-回流外循环混合填料生物滤柱反应器，包括如下步骤：
1)搭建生物滤柱反应柱；
将有机废气经进气口进入反应柱，由液体分布器喷洒水淋洗有机废气，同时开启曝气装置搅拌淋洗室中的混合液；
所述有机废气被淋洗后由出液口排出，并通过连接管由提升泵导入反应柱内，控制提升泵的进水流速以保证水力停留时间为4h～12h；
所述反应柱首先进行挂膜启动，在充入填料的同时通入生物菌种和通入污水进行污泥驯化，14～16d内完成挂膜启动，污泥驯化完成，出水的运行过程不排泥；
2)淋洗-回流外循环：
在反应柱内通入淋洗液，淋洗液自上而下在反应柱内溶解氧为5～7mg/L的曝气条件下通过附着在填料上的生物膜的好氧分解作用净化污染物，反应后的洁净出水通过连接管在提升泵的作用下回流输送至液体分布器，并由液体分布器二次淋洗新的有机废气，从而实现淋洗-回流外循环。
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