CN114653184A - 一种去除恶臭气体和生物气溶胶的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种去除恶臭气体和生物气溶胶的系统和方法，该系统包括微负压收集单元和塔式结构处理单元，塔式结构处理单元自下至上依次设有前端预处理单元、二流体雾化喷淋洗涤单元、多层板式气液传质净化单元和T‑H可控化静电吸附单元。本发明利用化学吸收处理高浓度恶臭气体和生物气溶胶，调节气体pH，再利用生物吸收液去除低浓度中性恶臭物质和细菌、真菌、病毒等微生物，调节温度和湿度后对气体进行静电吸附彻底去除恶臭气体和生物气溶胶。本发明采用组合工艺去除恶臭气体和生物气溶胶，多种技术联合使用，优势互补，处理后的气体不会再次气溶胶化，无二次污染产生，且达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554‑93)能够直排大气。

Description

一种去除恶臭气体和生物气溶胶的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种去除恶臭气体和生物气溶胶的系统和方法，属于大气污染控制技术领域。
背景技术
城市有机固体废物堆肥设施是厨余垃圾、生活垃圾和污泥等有机垃圾的汇集与处理地，有机固体废物堆肥过程中会产生很多种类的带有异味的气态代谢产物或中间产物，这些物质包括：浓度较高的有氨气、硫化氢、甲基硫、挥发酸、二甲二硫、对二甲苯和环己烷等，造成含恶臭气体污染，这些有机固体废物在堆肥过程中还会产生生物气溶胶，在处理过程中需要额外注意。潜在的健康危险极大。随着社会经济的发展、人民生活水平的提高和公众环境健康意识的日益提高,城市有机固体废物堆肥厂散发的恶臭气体和生物气溶胶对周边环境与人体健康的影响已引起了人们的广泛关注。
现阶段城市有机固体废物堆肥设施的除臭技术以化学吸收和生物过滤为主，但没有专门去除生物气溶胶的技术。单一的化学吸收技术是利用氧化还原法将恶臭物质氧化为无臭味的物质，化学吸收对特定的恶臭物质去除效率高，停留时间短，但因其容易把硫化氢带回气相、维护管理复杂，能有效去除的恶臭物质范围有限且处理后的气体中可能会含有有害物质，使最终产物可能含有有害物质生成，造成二次污染，使其不具有普遍适用性；单一的生物过滤技术主要利用生长在填料上的生物膜吸收去除恶臭物质，生物过滤相对化学吸收结构简单、维护管理方便可靠性高、应用范围广，但在运行过程中微生物菌种对温度、湿度和pH等条件要求较严格，需要维持适当的温度、湿度和pH值，且载体的材料对于微生物活性及处理效果影响也很大。另外，生物过滤技术对微生物菌种的要求高，生物过滤本身就会由于成分波动、进口气体的负载变化和过滤介质的干燥程度等因素释放有气味的污染物，微生物挂膜时间长、占地面积大且运行管理复杂。
此外，生物过滤技术仅对氨、硫化氢等恶臭物质去除效果较好，对难降解恶臭物质的去除效果不明显，而城市有机固体废物堆肥设施成分复杂、恶臭气体和生物气溶胶浓度产生高，现有的生物过滤技术对高浓度或者疏水性恶臭气体和生物气溶胶处理效果不佳，容易造成残留，使其在应用时受制于严苛的条件，无法最大限度的发挥其功能，单一处理工艺无法将这部分物质有效去除，因此实际应用中生物过滤技术的去除效果和去除效率并不理想，无法达到排放要求。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明的第一目的是提供了一种去除恶臭气体和生物气溶胶的系统；本发明的第二目的是提供一种利用该系统去除恶臭气体和生物气溶胶的方法。
技术方案：本发明所述一种去除恶臭气体和生物气溶胶的系统，包括用于收集恶臭气体和生物气溶胶的微负压收集单元和去除恶臭气体和生物气溶胶的塔式结构处理单元，所述塔式结构处理单元自下至上依次设有前端预处理单元、二流体雾化喷淋洗涤单元、多层板式气液传质净化单元和T-H可控化静电吸附单元，所述微负压收集单元通过气体管道与前端预处理单元相连。
利用湿式酸-碱氧化吸收、生物洗涤、静电吸附等方法协同作用，实现组合工艺除臭系统对于恶臭气体和生物气溶胶的联合高效阶梯式分级针对性去除。系统整体为集成式一体化塔式装置，系统结构紧凑、易于管理，无二次污染。可以有效用于城市有机固体废物堆肥设施高浓度、组分复杂恶臭气体和生物气溶胶的高效去除，实现处理后的气体达标排放。
进一步地，所述恶臭气体和生物气溶胶为城市有机固体废物堆肥设施产生的高浓度、组分复杂的恶臭气体和生物气溶胶。
进一步地，所述微负压收集单元包括微负压收集罩、空气泵，所述微负压收集罩通过气体管道与空气泵相连。
更进一步地，所述微负压收集罩为斗状结构。
所述微负压收集罩的作用是收集恶臭气体和生物气溶胶，采用斗状设计直接布置可增大收集面积，防止气体逸散，同时气体在收集罩中调节流速，充分混合，微负压收集罩可以有效提高收集效率，防止气体向外逸散。所述气体管道的作用是连通微负压收集罩与恶臭气体和生物气溶胶入口以及传输恶臭气体和生物气溶胶，所述恶臭气体生物气溶胶和在管道中以0.05～0.1m/s的流速匀速通过；所述空气泵作用是产生负压，为空气中的恶臭气体和生物气溶胶进入装置提供动力，保证装置中气体匀速流通；所述微负压收集罩位于系统一侧距离地面为1.2～1.5m的位置，高度与人的口鼻位置相接近；气体管道与气体入口通过风机相连通，收集的恶臭气体和生物气溶胶由气体入口管道直接进入前端预处理单元。
进一步地，所述前端预处理单元包括气体入口、吸收液出口和酸性化学吸收池，所述气体入口、吸收液出口分别设置在酸性化学吸收池的侧壁两侧。
进一步地，所述二流体雾化喷淋洗涤单元包括塔板、碱性化学储液池、二流体雾化喷头和导液管，所述塔板设置在碱性化学储液池的底部，所述二流体雾化喷头通过导液管与碱性化学储液池底部连接。
所述酸性化学吸收池的作用是盛装酸性化学吸收液，恶臭气体和生物气溶胶在酸性化学吸收池中的停留时间为3～5s，在此过程中恶臭气体和生物气溶胶中的氨气等恶臭物质被氧化吸收转化为CO2和H2O等物质，去除氨气等碱性亲水性恶臭物质，恶臭气体和生物气溶胶浓度降低，同时气体pH被调节为酸性。所述酸性化学吸收池位于整个系统的塔底，酸性化学吸收池高为30～50cm，气体由此在负压作用下向上流动，依次通过各净化工段。经酸性化学吸收池中的酸性化学吸收液氧化吸收后的恶臭气体和生物气溶胶向上经塔板进入二流体雾化喷淋洗涤单元，塔板与酸性化学吸收池底部相距为50～70cm。
所述碱性化学储液池的作用是为二流体雾化喷头提供碱性化学吸收液、将含有硫化氢等高浓度酸性恶臭气体和生物气溶胶氧化为CO2和H2O等无害物质，并收集被碱性化学吸收液滴吸收的生物气溶胶及恶臭物质，经碱性化学吸收液氧化吸收后的恶臭气体和生物气溶胶在碱性化学储液池中的停留时间为3～5s，碱性化学储液池高为30～50cm，气体中酸性亲水性恶臭物质被净化吸收，恶臭气体和生物气溶胶溶度降低，同时中和气体中携带的酸性化学吸收池的会发出来酸性物质。
所述二流体雾化喷头的作用是通过压缩空气和碱性化学吸收液进行碰撞，使碱性化学吸收液雾化，形成的雾化颗粒直径在15～60微米左右，经过二流体雾化喷头的喷嘴出口喷出构成雾滴，喷出的碱性化学吸收液雾滴对气体中的亲水性恶臭物质和生物气溶胶进行吸收，并随雾滴在重力作用下沉降至碱性化学储液池，同时，对向上气体的pH进行调节，使调节后的气体pH值在6～8，适合生物段净化处理，碱性化学吸收液可循环利用，二流体雾化喷头优点是不需要高压水泵。
所述导液管的作用是连通碱性化学储液池与二流体雾化喷头，并将碱性化学吸收液均匀地传输到二流体雾化喷头。
进一步地，所述多层板式气液传质净化单元包括多层板式洗涤间和多层板式气液传质净化间，所述的多层板式洗涤间包括溢流堰、溢流降液管和斜孔塔盘，所述斜孔塔盘分为3～5层，所述溢流堰分别设置在斜孔塔盘的上部，所述每层斜孔塔盘通过溢流降液管相连；所述多层板式气液传质净化间包括和旋流板除雾器、挡溅环和吸收液入口和在线pH及湿度监测探头，所述旋流板除雾器设置在多层板式气液传质净化间的中上部，所述挡溅环设置在多层板式气液传质净化间的顶部，所述吸收液入口与所述溢流降液管前端相连，所述溢流降液管的末端与所述吸收液出口相连。
所述在线pH及湿度监测探头的作用是监测由二流体雾化喷淋洗涤单元进入多层板式气液传质净化单元的气体的pH和湿度，并反馈给二流体雾化喷头，通过调节流量，控制进入多层板式气液传质净化单元的气体的pH值在6～8范围内。气体在二流体雾化喷淋洗涤单元先后经过碱性化学储液池和二流体雾化喷头，在降低酸性亲水性恶臭气体和生物气溶胶浓度、去除气体中携带的酸性物质的同时，将气体的pH也调节至适合生物段处理的范围，大大提高了气体的可生化性及生物段的处理效率，碱性化学储液池底部和二流体雾化喷头两者的距离为80～100cm。经净化后的气体在负压作用下经下层斜孔塔盘进入多层板式气液传质净化单元。
所述斜孔塔盘的作用是利用与含活性污泥的生物吸收液流方向相垂直的斜孔喷出气体，使气液充分接触，气体在每层斜孔塔盘中的停留时间10～12s，气体中微生物如细菌、真菌和病毒被生物吸收液吸收，同时吸收甲基硫、挥发酸及微生物等低浓度亲水性恶臭气体如及生物气溶胶和气体中残留的其他亲水性可生化性恶臭物质，实现了高效率净化恶臭气体和生物气溶胶。斜孔塔盘相邻两孔的孔口方向相反，交错排列。斜孔塔盘上维持低而均匀的液层，使气体和液体不断分散聚集，其表面不断更新，从而达到良好的传质效果，获得较高的净化效率，斜孔塔盘的直径为800～900mm，开孔率为8％～15％，斜孔塔盘的层数为3～5，每层层斜孔塔盘之间间距为90～100cm。
所述溢流降液管的作用是保持一定液位，当液位超出溢流降液管时，多余的液体能迅速溢流排出至下一层斜孔塔盘，以此向下流直至从吸收液出口排出系统。溢流降液管设置在两层的斜孔塔盘之间，防止上层的斜孔塔盘中的生物过滤液冒罐。
所述溢流堰的作用是维持板上液层及使液体均匀溢出，溢流堰设置在中层斜孔塔盘与下层斜孔塔盘之间，靠近塔壁部分需要留出边缘区，供斜孔塔盘支承及焊接所需位置，宽度为20～25mm，在气液接触部分和溢流堰之间设置安定区，以避免大量含泡沫液相进入溢流降液管促使液泛形成，溢流堰出口前安定区宽度为70～100mm，溢流堰进口前安定区宽度为40～70mm。
所述吸收液入口的作用是向系统内注入生物吸收液，吸收液入口位于系统上端，生物吸收液在重力作用下自上而下流动后直接从吸收液出口排出。
所述旋流板除雾器的作用是通过旋流板除雾器中的风扇旋转将气体中夹带的雾滴利用惯性作用去除，旋流板除雾器由一组风车型固定叶片组成，气体通过叶片间隙吹出，向上做旋转运动，在离心力的作用下，气体中液体被甩到塔壁上后，凝聚回流，达到气液分离的目的，具有压降低，通过气量大，不易堵塞等优点。旋流板除雾器除雾能力高达99.3％以上，最上层斜孔塔盘与旋流板除雾器相距100～120cm。
所述挡溅环的作用是阻挡旋流板除雾器甩出雾滴再次进入管道与气体混合。气体从旋流板除雾器流出后通过电加热管进入上方的T-H可控化静电吸附单元。
进一步地，所述T-H可控化静电吸附单元包括电加热管、超声雾化加湿器、整流板、静电吸附器、测压孔、排气管道和风机，所述电加热管分别与旋流板除雾器和静电吸附器相连，所述超声雾化加湿器设置于电加热管出口端，所述静电吸附器内设有整流板和高压电极板，所述排气管道分别与静电吸附器和风机相连，所述排气管道上设有测压孔。
所述电加热管的作用是给气体升温至100～150℃，此过程可杀灭一部分残留的微生物，有利于后续静电吸附处理彻底去除未去除的微生物颗粒。
所述超声雾化加湿器的作用是给气体进行加湿、雾化，使气体含水率达到20％～30％，提高后续静电吸附效率。
所述整流板的作用是调节气体流量和水蒸气含量，使气体达到适合静电吸附的状态。
所述静电吸附器的作用是在高压电极的正负两个高压电极板之间提供电场，进入电场的气体中难以生物降解的残留恶臭物质及微生物荷电，被吸附至高压电极板上与气体分离，气体中残留的疏水性恶臭物质、被灭活的微生物及生物段处理过程中产生、逸散的副产物在静电作用下彻底吸附至高压电极板上，达到净化气体的目的，处理后的气体达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)。
所述排气管道的作用是将净化后的气体排至系统外。
所述测压孔的作用是监测系统内气体流速，测压孔设置于排气管道中段。
所述风机的作用是为系统内的气体提供动力，使气体连续、匀速在系统中流通。
气体经T-H可控化静电吸附单元净化后直接通过排气管道排到空气中。
本发明还包括利用所述去除恶臭气体和生物气溶胶的系统去除恶臭气体和生物气溶胶的方法，包括以下步骤：
a、恶臭气体和生物气溶胶被吸入微负压收集单元，充分混合得到混合气体，混合气体在负压作用下进入前端预处理单元进行处理，前端预处理单元中的酸性化学吸收液与混合气体中的高浓度恶臭物质和生物气溶胶进行氧化反应，得到含酸性、中性恶臭物质和生物气溶胶的气体；
b、含酸性、中性恶臭物质和生物气溶胶的气体在负压作用下进入二流体雾化喷淋洗涤单元进行处理，经二流体雾化喷淋洗涤单元中的碱性化学吸收液对气体中亲水性酸性恶臭物质和生物气溶胶净化、吸收，调节气体pH，得到含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体；
c、含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体进入多层板式气液传质净化单元，经多层板式气液传质净化单元中的生物吸收液吸收，得到含较低恶臭物质和生物气溶胶浓度的气体；
d、含较低恶臭物质和生物气溶胶浓度的气体在负压作用下进入T-H可控化静电吸附单元，调节T-H可控化静电吸附单元的湿度，通电，处理后的气体排入大气中。
进一步地，步骤a中，所述恶臭气体和生物气溶胶以0.05～0.1m/s的流速匀速进入微负压收集单元，混合后再以0.05～0.1m/s的流速匀速进入前端预处理单元，所述混合气体在前端预处理单元的酸性化学吸收池6中停留3～5s；
进一步地，步骤b中，所述含酸性、中性恶臭物质和生物气溶胶的气体在二流体雾化喷淋洗涤单元中的碱性化学储液池8中的停留时间为3～5s，所述调节气体pH为二流体雾化喷头喷洒碱性雾滴调节气体pH值为6～8；
进一步地，步骤c中，所述含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体进入多层板式气液传质净化单元在每层斜孔塔盘中的停留时间10～12s。
本发明通过该系统和方法主要针对城市有机固体废物堆肥设施产生的高浓度、复杂组分恶臭气体和生物气溶胶去除工艺去除效率低、无法达标排放和产生二次污染的问题，采用组合工艺分段处理不同物质，对城市有机固体废物堆肥设施产生的恶臭气体和生物气溶胶进行同时高效、彻底去除，且无二次污染产生。解决现有城市有机固体废物堆肥设施恶臭物质去除系统不能同步去除复杂、组分复杂的恶臭气体和生物气溶胶，以及由于堆肥设施的恶臭气体和生物气溶胶浓度较高影响导致去除效果不佳，无法达标排放的问题。本发明采用阶梯式分段针对性去除高浓度、组分复杂的城市有机固体废物堆肥设施的恶臭气体和生物气溶胶，处理分为四个工段：
第一工段：微负压收集单元的罩式结构增大收集面积、使气体充分混合、匀速进入净化装置。微负压收集保证气体流速均匀稳定、同时避免恶臭气体和生物气溶胶逸散；
第二工段：在前端预处理单元和二流体雾化喷淋洗涤单元先后采用酸性化学吸收液和碱性化学吸收液氧化吸收高浓度恶臭气体如硫化氢、氨气净化，使亲水性恶臭气体浓度降低，同时调节气体pH至生物洗涤最适合的范围，减小后续生物段负荷，本阶段处理后的气体浓度降低、成分简化且具有较好的可生化性；
本段工序同时采用酸、碱两种化学吸收法初步净化，针对性去除高浓度硫化氢、氨气等恶臭气体，起到降低恶臭气体浓度、调节气体pH的作用，大大提高了气体的可生化性。其中前端预处理单元的作用上去除高浓度氨气等碱性亲水性恶臭气体，二流体雾化喷淋洗涤单元的作用是去除硫化氢等高浓度酸性亲水性恶臭气体，同时二流体雾化喷头调节气体pH，大大提高了气体的可生化性。
第三工段：多层板式气液传质净化单元利用与含有活性污泥的生物吸收液流方向相垂直的斜孔喷出气体，使气液充分接触，生物洗涤液对低浓度中性恶臭物质以及细菌、真菌、病毒等微生物进行净化，实现高效率净化恶臭气体和生物气溶胶。塔板上维持低而均匀的液层，使气体和液体不断分散聚集，其表面不断更新，从而达到良好的传质效果，获得较高的净化效率，进而提高净化恶臭气体和生物气溶胶的效果，本单元在去除气体中原有恶臭物质的同时，还对化学段产生的有害副产物进行去除，大大提高了系统的去除效果，本阶段净化后的气体基本不再含有亲水性恶臭物质；
多层板式气液传质净化单元采用斜孔塔盘设计使得气体与液体的流动方向相垂直，增大气液接触面积进而增大气液传质效率，针对性去除低浓度亲水性恶臭气体和生物气溶胶，与传统生物过滤法相比具有无填料、反应效率高、净化彻底等优势。
第四工段T-H可控化静电吸附单元先利用电加热管和超声雾化加湿器对气体进行温度和湿度的调节，使气体达到适合静电吸附的最佳状态，利用电场吸附对难以生物降解的残留恶臭物质及微生物进行彻底吸附、去除，将气体中残留的疏水性物质进行彻底吸附，使其与气体分离，且处理后的气体不会再次气溶胶化，最后实现对城市有机固体废物堆肥设施的恶臭气体和生物气溶胶高效净化，降低厂内职工及周边居民的感染风险，且无二次污染产生。
T-H可控化静电吸附单元采用高压电极板对经电加热管和超声雾化加湿器调节后的气体进行静电吸附，针对疏水性恶臭物质、残留的生物气溶胶和前端处理单元逸散的污染物质进行彻底吸附去除，使其与气体分离，静电吸附后的气体不会再次气溶胶化，防止二次污染。
本发明每个反应处理单元对城市有机固体废物堆肥设施的恶臭气体和生物气溶胶中的不同物质进行针对性去除。同时这三个工段优势互补、协同作用，可保证在本发明可以实现对各种污染物的同时高效去除，处理后的气体达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)，直排空气，无二次污染，组合工艺优势互补，净化效果相比单一技术处理效果更加彻底，处理效率更加高效。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性优点：
(1)本发明所述系统装置为塔式结构，多种处理工艺由下向上依次排列，各单元布局紧凑，各功能区衔接合理，气体在系统有效空间中借助负压作为动力顺畅流通，占地面积相对单一生物过滤工艺小；整个系统运行控制简单，运行管理方便。
(2)本发明去除恶臭气体和生物气溶胶的方法相较于传统的生物滤池处理工艺，不仅能够实现对高浓度恶臭气体和生物气溶胶的有效处理，而且，采用阶梯式分级处理能更高效且有针对性地净化恶臭气体和生物气溶胶，T-H可控化静电吸附使得颗粒物与气体分离，使其不会再次气溶胶化，无二次污染，净化效果更彻底，更适用于同步去除城市有机固体废物堆肥设施的高浓度、组分复杂的恶臭气体和生物气溶胶。
(3)经过本发明的系统和方法处理城市有机固体废物堆肥设施中高浓度、组分复杂恶臭气体和生物气溶胶的处理率远远高于现有技术中同类设备及方法的处理率。
附图说明
图1是本发明去除恶臭气体和生物气溶胶系统的设备结构图；
图2是本发明去除恶臭气体和生物气溶胶方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明所述一种去除恶臭气体和生物气溶胶的系统包括用于收集恶臭气体和生物气溶胶的微负压收集单元和去除恶臭气体和生物气溶胶的塔式结构处理单元。微负压收集单元通过气体管道与塔式结构处理单元底端相连。塔式结构处理单元自下至上依次设有前端预处理单元、二流体雾化喷淋洗涤单元、多层板式气液传质净化单元和T-H可控化静电吸附单元。
其中，微负压收集单元包括微负压收集罩1和空气泵3，微负压收集罩1通过气体管道2与空气泵3相连，微负压收集罩1为斗状结构。
前端预处理单元包括气体入口4、吸收液出口5和酸性化学吸收池6。气体入口4、吸收液出口5分别设置在酸性化学吸收池6的侧壁两侧。二流体雾化喷淋洗涤单元包括塔板7、碱性化学储液池8、二流体雾化喷头9和导液管24。塔板7设置在碱性化学储液池8的底部，二流体雾化喷头9通过导液管24与碱性化学储液池8底部连接。
多层板式气液传质净化单元包括多层板式洗涤间和多层板式气液传质净化间，多层板式洗涤间包括溢流堰10、溢流降液管11和斜孔塔盘12，斜孔塔盘12为3～5层，溢流堰10分别设置在斜孔塔盘12的上部，各层的斜孔塔盘12通过溢流降液管11相连；多层板式气液传质净化间包括和旋流板除雾器13、挡溅环14和吸收液入口22和在线pH及湿度监测探头23，旋流板除雾器13设置在多层板式气液传质净化间的中上部，挡溅环14设置在多层板式气液传质净化间的顶部，吸收液入口22与溢流降液管11前端相连，溢流降液管11的末端与吸收液出口5相连。斜孔塔盘上相邻两孔的孔口方向相反，交错排列。
T-H可控化静电吸附单元包括电加热管21、超声雾化加湿器15、整流板16、静电吸附器17、测压孔20、排气管道18和风机19，所述电加热管21分别与旋流板除雾器13和静电吸附器17相连，所述超声雾化加湿器15设置于电加热管21出口端，所述静电吸附器17内设有整流板16和高压电极板25，所述静电吸附器17分别与排气管道18和风机19相连，所述排气管道18上设有测压孔20。排气管尾端接有风机19，为系统内气体提供动力。
利用实施例1中的设备去除城市有机固体废物堆肥设施恶臭气体和生物气溶胶方法，工艺流程如图2所示，具体操作如下：
(1)城市有机固体废物堆肥设施的恶臭气体和生物气溶胶在空气泵3的负压作用下被吸入微负压收集罩1内，微负压收集罩距地面1.2～1.5m，恶臭气体和生物气溶胶在气体管道2中在稳定的微负压作用下以0.05～0.1m/s的速度通过管道并入进入微负压收集罩1内。恶臭气体和生物气溶胶在微负压收集罩1中缓冲流速，充分混合，得到混合气体。微负压收集罩1可以有效收集恶臭气体和生物气溶胶，调节并稳定流速，使恶臭气体和生物气溶胶充分混合均匀，微负压收集罩1的斗状结构可增大吸收气体的面积，防止气体向外逸散。
(2)混合气体在空气泵3的负压作用下通过气体入口4进入酸性化学吸收池6，酸性化学吸收池6中的酸性化学吸收液与气体中的氨气等高浓度恶臭气体和生物气溶胶进行氧化反应，将其分解为CO2和H2O等，气体在酸性化学吸收池6中停留3～5s。经氧化后的气体去除大部分碱性亲水性恶臭物质，高浓度恶臭气体和生物气溶胶得到初步净化，且处理后的气体碱性亲水性恶臭物质浓度降低，pH<7，得到含酸性、中性恶臭物质和生物气溶胶的气体。
(3)含酸性、中性恶臭物质和生物气溶胶的气体在负压作用下向上经过塔板7进入二流体雾化喷淋洗涤单元，本单元分两步去除气体中的硫化氢等酸性恶臭物质，二流体雾化喷头喷洒碱性雾滴调节气体pH，处理后的气体中酸性亲水性恶臭物质浓度降低，气体pH调节至符合生物段处理要求，接着气体继续向上进入多层板式气液传质净化单元。
含酸性、中性恶臭物质和生物气溶胶的气体在负压作用下由下向上经过塔板7进入碱性化学储液池8，碱性化学储液池8中碱性化学吸收液对气体中的硫化氢等酸性恶臭物质净化、吸收，使其转化为H2O和CO2。气体在池中停留3～5s，经净化后的气体去除大部分酸性亲水性恶臭物质，同时中和气体中携带的酸性化学吸收池6中的酸性物质。经碱性化学储液池8净化的气体在负压作用下继续向上，进入二流体雾化喷头9所处的二流体雾化喷淋区，碱性化学储液池8中的碱性化学吸收液经导液管24进入二流体雾化喷头9，经二流体雾化喷头9雾化形成微小雾滴后由上向下喷洒，与气流方向恰好相反，对流混合，调节气体的pH值至6～8，同时吸收气体中残留的亲水性恶臭物质并随液滴沉降至底部的碱性化学储液池8，得到含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体。
(4)含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体的浓度和pH均适合生物段反应，并在负压作用下继续向上通过塔盘12进入多层板式气液传质净化单元。在线pH及湿度探头23实时监测气体的pH和湿度，并与二流体雾化喷头9形成反馈控制，及时调节喷头的喷淋量。气体在负压作用下进入多层板式气液传质净化单元，经含活性污泥的生物吸收液的吸收，去除气体中低浓度中性恶臭物质以及细菌、真菌、病毒等微生物，处理后的气体中基本不在含有亲水性恶臭气体和生物气溶胶，接着气体继续向上进入T-H可控化静电吸附单元。
含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体经下层的斜孔塔盘12进入多层板式洗涤间，由下向上依次经过3～5层的斜孔塔盘12，并在含有活性污泥的生物吸收液中发生气液传质，气体中大部分细菌、真菌、病毒和可生化恶臭物质被截留在生物吸收液中，生物吸收液将恶臭物质分解为H2O、CO2、N2和硫酸盐等无害物质，气体进一步得到净化。生物吸收液由上端吸收液入口22进入多层板式气液传质净化间，在重力作用下，由上至下依次流入上层的斜孔塔盘12，经溢流降液管11流入中层的斜孔塔盘12，经溢流堰10与溢流降液管11进入下层的斜孔塔盘12，经溢流降液管11在吸收液出口5排出系统补充营养，而后生物吸收液回流至上端吸收液入口22实现循环使用。
多层板式气液传质净化单元中气体和液体流向垂直，利用与生物吸收液流方向相垂直的斜孔塔盘12上斜孔喷出气体，使气液充分接触，实现高效率净化恶臭气体和微生物气溶胶，斜孔塔盘12中相邻两孔的孔口方向相反，交错排列，大大提高了气液传质效率。含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体在每层斜孔塔盘中的停留时间10～12s，斜孔塔盘12上维持低而均匀的液层，液层高度为80～100cm，使气体和液体不断分散聚集，其表面不断更新，从而达到良好的传质效果，获得较高的净化效率，多层的斜孔塔盘设计，使气体中的微生物被充分吸收。
(5)含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体从上层的斜孔塔盘12流出后经旋流板除雾器13和挡溅板14去除气体中夹带的雾滴，得到含较低恶臭物质和生物气溶胶浓度的气体，进而在负压作用下经电加热管21进入T-H可控化静电吸附单元。
含较低恶臭物质和生物气溶胶浓度的气体在负压作用下经电加热管21加热后进入T-H可控化静电吸附单元，含较低恶臭物质和生物气溶胶浓度的气体首先在超声雾化加湿器15的作用下调整湿度，使其达到电场中最佳的吸附效果，接着在电场作用下使气体中的恶臭物质荷电，核电后的物质被电极吸附，进而对疏水性恶臭物质、残留的生物气溶胶和前端处理单元逸散的污染物质进行彻底吸附去除，处理后的气体中几乎不再含有任何恶臭物质和生物气溶胶，接着气体经排气管道18直排空气。
含较低恶臭物质和生物气溶胶浓度的进入电加热管21，在管中经电加热管21使气体升温至100～150℃、利用超声雾化加湿器15使气体含水率达到20％～30％，提高了静电吸附效率，同时在高温下气体中残留的微生物失去活性。升温、加湿后的气体经整流板16调节进气的湿度和流速后进入静电吸附器17，利用高压电极板25的高压直流电产生的电场使气体中的疏水性恶臭物质、残留的生物气溶胶和前端处理单元逸散的污染物质发生电离，电离产生的阴、阳离子吸附在气体中的颗粒物上使颗粒物获得电荷，并被吸附、沉积在高压电极板25上，实现恶臭物质与气体分离。此时气体中不在含有恶臭物质和生物气溶胶，静电吸附后的气体不会再次气溶胶化。经静电吸附器17吸附后的气体在风机19作用下进入排气管道18，通过管道上的测压孔20可以监测系统内气体流速，处理后的气体达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)经排气管道18直接排至空气中。
实施例2
利用实施例1的系统和实施例2的方法，以某城市日处理量为200t/d的垃圾堆肥厂为例，通过微负压收集单元中距地面1.2m的微负压收集罩1将恶臭气体和生物气溶胶吸进系统内部，并将流速调整为0.05m/s，接着经气体管道2进入前端预处理单元的高30cm的酸性化学吸收池6，经酸性化学吸收池6中酸性强氧化剂硫酸溶液氧化，气体在酸性化学吸收池6中的停留时间为3s，将气体中的氨气等高浓度恶臭气体和生物气溶胶净化分解为H2O和CO2等无气味物质，净化后的气体经过与酸性化学吸收池6底部相距50cm的塔板7向上进入二流体雾化喷淋洗涤单元的碱性化学储液池8，碱性化学储液池8中碱性化学吸收液氢氧化钠溶液对气体进行净化，气体在碱性化学储液池8中的停留时间为3s，硫化氢等高浓度恶臭气体和生物气溶胶净化分解为H2O和CO2等无气味物质，处理后的气体向上由二流体雾化喷头9将碱性化学吸收液均匀地由上而下喷向气流，调节气体的pH至6，符合生物段净化反应要求，同时在线pH及湿度监测探头23对气体pH监测并对二流体雾化喷头9形成正反馈，另外恶臭气体和生物气溶胶中的水溶性恶臭物质被雾化液滴吸收，并随液滴沉降到底部的碱性化学储液池8，二流体雾化喷头9形成的雾滴直径为15微米，碱性化学储液池8底部和二流体雾化喷头9两者的距离为80cm，气流在负压作用下继续向上进入多层板式气液传质净化单元。斜孔塔盘的直径为800mm、斜孔塔盘之间距离为90cm、开孔率为8％、斜孔塔盘层数为3，溢流堰经边缘区宽度取20mm、出口堰前安定区宽度为70mm、进口堰前安定区宽度取40mm，经过含有活性污泥的生物吸收液净化，气流中低浓度中性恶臭物质以及细菌、真菌、病毒等微生物被吸收，气体在每层塔盘中的停留时间10s，液层高度为80cm，此时气体中大部分恶臭气体和生物气溶胶气体被去除，最上层塔盘与旋流板除雾器13相距100cm，处理后的气体继续在负压作用下向上经旋流板除雾器13，对气体中的水分进行去除，而后继续向上进入T-H可控化静电吸附单元，气体进入电加热管21，将气体温度加热到100℃，接着在超声雾化加湿器15的作用下气体的含水率被调整为20％，此时的温度和湿度可提高静电吸附效率，气体经整流板调整流速和湿度后进入静电吸附器17，高压电极板25将气体中疏水性恶臭物质、残留的生物气溶胶和前端处理单元逸散的污染物质荷电，带电的恶臭物质被吸附到两高压电极板上，从而实现与气体分离，同时微生物在加热和高电压条件下被灭活，防止其再次气溶胶化，出气中不含恶臭物质和生物气溶胶，达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)，空气得到净化，气体通过排气管道直排空气，检测结果如表1所示。
实施例3
利用实施例1的系统和实施例2的方法，以某城市日处理量为400t/d的垃圾堆肥厂为例，所不同的是微负压收集单元：微负压收集罩1距地面1.3m，集气罩将气体进入系统的流速调整为0.08m/s；前端预处理单元：气体在酸性化学吸收池6中的停留时间为4s，酸性化学吸收池6高40cm；二流体雾化喷淋洗涤单元：气体在碱性化学储液池8中的停留时间为4s，二流体雾化喷头9形成的雾滴直径为40微米，塔板7与酸性化学吸收池6底部相距为60cm，碱性化学储液池8底部和二流体雾化喷头9的距离为90cm，二流体雾化喷淋洗涤单元调节气体的pH至7；多层板式气液传质净化单元：气体在每层斜孔塔盘中的停留时间11s，液层高度为90cm，斜孔塔盘的直径为850mm、斜孔塔盘间距为95cm、开孔率为11％、斜孔塔盘层数为4，溢流堰经边缘区宽度取23mm、出口堰前安定区宽度为85mm、进口堰前安定区宽度取50mm，最上层塔盘与旋流板除雾器13相距110cm；T-H可控化静电吸附单元：进入电加热管21的气体，温度加热到120℃，气体的含水率被调整为25％，处理后的气体达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)，空气得到净化，气体通过排气管道直排空气，检测结果如表1所示。
实施例4
利用实施例1的系统和实施例2的方法，以某城市日处理量为600t/d的垃圾堆肥厂为例，所不同的是微负压收集单元：微负压收集罩1距地面1.5m，集气罩将气体进入系统的流速调整为0.1m/s；前端预处理单元：气体在酸性化学吸收池6中的停留时间为5s，酸性化学吸收池6高50cm；二流体雾化喷淋洗涤单元：气体在碱性化学储液池8中的停留时间为5s，二流体雾化喷头9形成的雾滴直径为60微米，塔板7与酸性化学吸收池6底部相距为70cm，碱性化学储液池8底部和二流体雾化喷头9的距离为100cm，二流体雾化喷淋洗涤单元调节气体的pH至8；多层板式气液传质净化单元：气体在每层塔盘中的停留时间12s，液层高度为100cm，斜孔塔盘的直径为900mm、斜孔塔盘间距为100cm、开孔率为15％、斜孔塔盘层数为5，溢流堰经边缘区宽度取25mm、出口堰前安定区宽度为100mm、进口堰前安定区宽度取70mm，最上层塔盘与旋流板除雾器13相距120cm；T-H可控化静电吸附单元：进入电加热管21的气体，温度加热到150℃，气体的含水率被调整为30％，处理后的气体达到《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)，空气得到净化，气体通过排气管道直排空气，检测结果如表1所示。
对比例1采用现有生物过滤法净化流程
采用现有生物过滤法净化流程，恶臭气体和生物气溶胶的气体从底部进入生物滤池，在生物滤池内气液逆流操作，气体由下而上经过堆肥、陶粒和空心塑料小球和聚氨酯4层填料，与附着在生物滤池填料表面的生物膜接触而得以净化，净化后的气体从生物滤池上部排出。生物滤池顶部设有液体喷淋装置，营养液通过自动进液装置定期喷淋以调节填料湿含量，同时为微生物生长代谢提供必需的养分。气液在填料上充分接触，气体中的污染物首先溶于液相，然后与滤池填料中的微生物接触并被降解，净化后的气体从排气口排出，采用上述净化工艺对实施例2-4中的堆肥设施中产生的高浓度高浓度、组分复杂的恶臭气体和生物气溶胶进行净化处理，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003577841100000131
Figure BDA0003577841100000141

Claims (10)

1.一种去除恶臭气体和生物气溶胶的系统和方法，其特征在于，包括用于收集恶臭气体和生物气溶胶的微负压收集单元和去除恶臭气体和生物气溶胶的塔式结构处理单元，所述塔式结构处理单元自下至上依次设有前端预处理单元、二流体雾化喷淋洗涤单元、多层板式气液传质净化单元和T-H可控化静电吸附单元，所述微负压收集单元通过气体管道与前端预处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的去除恶臭气体和生物气溶胶的系统，其特征在于，所述恶臭气体和生物气溶胶为城市有机固体废物堆肥设施中产生的高浓度、组分复杂的恶臭气体和生物气溶胶。
3.根据权利要求1所述的去除恶臭气体和生物气溶胶的系统，其特征在于，所述微负压收集单元包括微负压收集罩(1)、空气泵(3)，所述微负压收集罩(1)通过气体管道(2)与空气泵(3)相连，所述微负压收集罩(1)为斗状结构。
4.根据权利要求1-3任一项所述的去除恶臭气体和生物气溶胶的系统，其特征在于，所述前端预处理单元包括气体入口(4)、吸收液出口(5)和酸性化学吸收池(6)，所述气体入口(4)、吸收液出口(5)分别设置在酸性化学吸收池(6)的侧壁两侧。
5.根据权利要求4所述的去除恶臭气体和生物气溶胶的系统，其特征在于，所述二流体雾化喷淋洗涤单元包括塔板(7)、碱性化学储液池(8)、二流体雾化喷头(9)和导液管(24)，所述塔板(7)设置在碱性化学储液池(8)的底部，所述二流体雾化喷头(9)通过导液管(24)与碱性化学储液池(8)底部连接。
6.根据权利要求5所述的去除恶臭气体和生物气溶胶的系统，其特征在于，所述多层板式气液传质净化单元包括多层板式洗涤间和多层板式气液传质净化间，所述的多层板式洗涤间包括溢流堰(10)、溢流降液管(11)和斜孔塔盘(12)，所述斜孔塔盘(12)分为3～5层，所述溢流堰(10)分别设置在斜孔塔盘(12)的上部，所述各层斜孔塔盘(12)通过溢流降液管(11)相连；所述多层板式气液传质净化间包括和旋流板除雾器(13)、挡溅环(14)和吸收液入口(22)和在线pH及湿度监测探头(23)，所述旋流板除雾器(13)设置在多层板式气液传质净化间的中上部，所述挡溅环(14)设置在多层板式气液传质净化间的顶部，所述吸收液入口(22)与所述溢流降液管(11)前端相连，所述溢流降液管(11)的末端与所述吸收液出口(5)相连。
7.根据权利要求6所述的去除恶臭气体和生物气溶胶的系统，其特征在于，所述T-H可控化静电吸附单元包括电加热管(21)、超声雾化加湿器(15)、整流板(16)、静电吸附器(17)、测压孔(20)、排气管道(18)和风机(19)，所述电加热管(21)分别与旋流板除雾器(13)和静电吸附器(17)相连，所述超声雾化加湿器(15)设置于电加热管(21)出口端，所述静电吸附器(17)内设有整流板(16)和高压电极板(25)，所述排气管道(18)分别与静电吸附器(17)和风机(19)相连，所述排气管道(18)上设有测压孔(20)。
8.根据权利要求7所述的去除恶臭气体和生物气溶胶的系统，其特征在于，所述微负压收集罩1位于系统一侧，距离地面为1.2～1.5m，所述酸性化学吸收池6的高为30～50cm，塔板7与酸性化学吸收池6底部相距为50～70cm，所述碱性化学储液池8的底部与二流体雾化喷头9之间的距离为80～100cm，所述斜孔塔盘的直径为800～900mm，开孔率为8％～15％，所述每层斜孔塔盘之间间距为90～100cm，最上层斜孔塔盘12与旋流板除雾器13相距100～120cm。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的系统去除恶臭气体和生物气溶胶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、恶臭气体和生物气溶胶被吸入微负压收集单元，充分混合得到混合气体，混合气体在负压作用下进入前端预处理单元进行处理，前端预处理单元中的酸性化学吸收液与混合气体中的高浓度恶臭物质和生物气溶胶进行氧化反应，得到含酸性、中性恶臭物质和生物气溶胶的气体；
b、含酸性、中性恶臭物质和生物气溶胶的气体在负压作用下进入二流体雾化喷淋洗涤单元进行处理，经二流体雾化喷淋洗涤单元中的碱性化学吸收液对气体中亲水性酸性恶臭物质和生物气溶胶净化、吸收，调节气体pH，得到含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体；
c、含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体进入多层板式气液传质净化单元，经多层板式气液传质净化单元中的生物吸收液吸收，得到含较低恶臭物质和生物气溶胶浓度的气体；
d、含较低恶臭物质和生物气溶胶浓度的气体在负压作用下进入T-H可控化静电吸附单元，调节T-H可控化静电吸附单元的湿度，通电，处理后的气体排入大气中。
10.根据权利要求9所述的去除恶臭气体和生物气溶胶的方法，其特征在于，步骤a中，所述恶臭气体和生物气溶胶以0.05～0.1m/s的流速匀速进入微负压收集单元，混合后再以0.05～0.1m/s的流速匀速进入前端预处理单元，所述混合气体在前端预处理单元的酸性化学吸收池6中停留3～5s；步骤b中，所述含酸性、中性恶臭物质和生物气溶胶的气体在二流体雾化喷淋洗涤单元中的碱性化学储液池8中的停留时间为3～5s，所述调节气体pH为二流体雾化喷头喷洒碱性雾滴调节气体pH值为6～8；步骤c中，所述含中性恶臭物质和生物气溶胶的气体进入多层板式气液传质净化单元在每层斜孔塔盘中的停留时间10～12s。
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