CN204193785U - 一种挥发性有机废气生物滴滤净化一体化装置 - Google Patents
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Abstract
一种挥发性有机废气生物滴滤净化一体化装置，用以处理去除废气中的挥发有机质(VOC)和PM2.5颗粒。本实用新型包括滴滤塔1、进气系统、进水系统、营养液投加系统、清洗系统4部分组成。本实用新型将HEPA先进过滤材料应用于生物滴滤装置中，去除VOC的同时去除PM2.5污染颗粒；除湿网、HEPA网可拆卸，方便维修；设置了气洗、水洗结合的在线清洗系统，有效解决填料堵塞问题；滴滤池底部空间作储水池，节省了储水槽，构造简单；设置了热水保温设施，为寒冷气候和地区提供生化所需温度；根据不同性质的VOC匹配选择不同滤料，滤料可更换，因此可以将塔体标准化制作，降低成本，提高质量。
Description
一、技术领域
本实用新型是一种生物滴滤装置，用以处理废气中的挥发有机质(以下简称VOC)和PM2.5颗粒。
应用行业有垃圾填埋场和垃圾转运站、畜牧业、食品厂、酿酒厂、烟草行业、喷涂行业、制革厂、半导体行业、部分电镀行业、部分化工行业、部分制药等。
二、背景技术
目前，国内对VOC废气处理所采用的技术基本是化学洗涤、活性炭吸附、电离法、焚烧4种技术，生物法尚处在研究阶段。
化学洗涤一般是通过强酸、强碱、强氧化剂等药剂与污染物反应，使得污染物转移至洗涤水中，从而达到去除污染物的目的，由于涉及到危险化学药剂，该方法管理控制难。另外，化学药剂反应比较单一，不能适应复杂的有机质，往往造成运行效果不稳定。且不停的消耗药剂，增加企业的运行费用。
活性炭吸附是利用活性炭的多孔性吸附污染物，活性炭吸附有容量限制，在吸附20％左右即饱和，需要更换活性炭。活性炭属于危险废物，造成二次污染，处置难度大。并且活性炭价格很高，污染物处理成本高。
电离处理效率低、可靠性差；焚烧则投资高、运行成本高且产生二次污染。
生物法处理VOC是目前比较先进的技术，构造简单、性能稳定可靠，运行成本低。生物滴滤技术在国内处于研究试验阶段，存在占地大、布水、布气不均匀、填料老化不稳定、生物膜生长速度慢、与填料结合不牢固、填料堵塞、不能除尘除湿等问题，不能适应我国对于PM2.5空气污染的控制趋势等问题。
三、实用新型内容
本实用新型将HEPA(High efficiency particulate air Filter，中文意思为高效空气过滤器)先进过滤材料应用于生物滴滤装置中，去除VOC的同时去除PM2.5污染颗粒；在线清洗系统解决了填料堵塞问题；滴滤池底部设有储水池，比常规滴滤塔节省了储水槽，使得生物滴滤装置的构造更加简单，节约占地；除湿网、HEPA网可拆卸，方便维修；根据不同性质的VOC匹配选择不同滤料，滤料可更换，因此可以模具化制作塔体，比起订制大大降低了生产成本；本实用新型还考虑了热水保温功能，为寒冷气候或地区提供生化所需温度。以上这些拟补了其他生物法的缺陷或不足。
本实用新型的具体技术方案如下：
本实用新型为“一种挥发性有机废气生物滴滤净化一体化装置”，挥发性有机废气由加压风机15送入进气管16，从塔底流向塔顶，经过长有微生物的填料层5、除湿网3、HEPA滤网2净化后流出塔体，循环泵25循环向填料喷水，其特征是：该实用新型一体化设计，在填料层5上方增加了除湿网3和HEPA滤网2，储水池30布置在滴滤塔1底部，与滴滤塔1一体，增加了在线清洗系统，应用压缩空气和水清洗填料。如图1所示。
在滴滤塔底部设置一段高度的储水池，补充水进水管2-13设置在液位上方，循环泵吸水管2-17插入液位下，另设置了溢流管2-16和溢流管排气管2-15在液位上方，放空管2-18 在储水池底部，分析废液回流管2-12在液位上方，在塔体外侧装有可视液位计2-14与储水池30联通。如图2、图3所示。
除湿网3和HEPA滤网2都是片状设计，片片间凹凸槽互嵌，片宽不超过600mm，除湿网3所有滤片连接成圆形架在滴滤塔内的支架2-5上，HEPA滤网2所有滤片连接成圆形，自然放置在除湿网3之上，HEPA滤网2上面有防飘卡2-4，防飘卡2-4固定焊接/粘接在滴滤塔体上，位置在每个滤片连接处，紧靠HEPA滤网2上方。如图5、图6、图7、图8所示。
本实用新型设置了“气洗-气水洗-水洗”的在线清洗流程和相应配备，设置压缩空气供给管9、清洗水供给管路29、穿孔管6，在压缩空气供给管路上设有泄压阀7、电磁阀8和排水管11和排水阀10，清洗水供给管路29上设有单向阀19、电磁阀8，压缩空气加入穿孔管，先进行气洗2～3分钟，然后打开清洗水管29的电磁阀加入清洗水，此时压缩空气不停，进行气水洗1～2分钟，然后停压缩空气，仅清洗水继续洗约3～5分钟，清洗完毕后，排空电动阀18打开，将废液排出，至最低液位停止，打开清水阀，补充清水，打开营业液补充营养液。如图1所示。
气洗所用的压缩空气穿孔管6设置成双环结构，两个与塔体同心水平的同样大小的圆管在填料5内纵向上下放置，两侧由竖向总管连接分别连接压缩空气供给管9和清洗水供给管29，双环圆管斜下方45度有若干小孔在轴向两侧均匀交错分布。如图9、图10、图11所示。
本实用新型设计了保温加热装置，其特征是：将热水供应管22接到清水补水管23上，热水供水管22上有单向阀19、流量计21、手动球阀20。如图1、图2所示。
每个环节的详细阐述如下：
该滴滤装置主要由4部分组成，主体结构是a)滴滤塔1及其内部结构支撑、填料5、HEPA滤网2、除湿网3、放空管18、溢流管2-16及监测仪表，滴滤塔1为圆柱型，上部锥形缩小连接排气筒，HEPA滤网2和除湿网3由宽度不超过600mm的长条拼成圆形，长条间凹凸槽相嵌，方便从人孔取出更换，如附图5～8所示；滴滤装置配套有b)喷淋系统，由循环泵25、循环管路26、新水补给管23、营养液补给管路24、喷淋管及喷头4、热水供给管22，及其附属阀门、仪表等组成；c)进气系统由加压风机15、风管16及相应仪表；d)清洗系统由压缩空气管9、穿孔管6及相应阀门组成，压缩空气管9上设有排水管10，用以排除积水，压缩空气管9和穿孔管6的一端相连，从循环水上引出一根清洗水管29和穿孔管6的另一端相连。穿孔管6为双环结构，两个与塔体同心水平的同样大小的圆管在填料内纵向上下放置，双环圆管斜下方45度有若干小孔在轴向两侧均匀分布，两侧由竖向总管连接分别入压缩空气管9和清洗水管29，如附图9～11所示。
运行时的流程：VOC废气由加压风机15送入进气管16，从塔底流向塔顶，先后经过填料层5、除湿网3、HEPA滤网2净化后流出塔体。进气管上装有VOC/H2S监测仪可以测量进气污染物浓度，通过PLC自动计算喷淋水量和营养液投加量(自控系统不在本实用新型申请范围)，进气管16上装有压力计可以观测压力，装有压差计用以换算成气体流量。滴滤塔下部为储水池30，进气管16位于液位上填料5下，填料层位于塔体中部区域，占据塔体主要高度。填料5根据VOC性质不同可以选择轻质火山岩、聚氨酯泡沫、PP鲍尔环等。填料颗粒上长有微生物，VOC通过水溶解、填料吸附、微生物降解作用被去除，滴滤塔初始运行时，接种细菌在适当的条件下大量繁殖生长，达到一定量后形成紧密的微生物膜附着在填料上，正常运行时微生物的新陈代谢处于动态平衡，死去的细菌残骸脱落被喷淋水洗入塔下部 的储水池30中，新生的细菌补充微生物膜。填料层上方布置有喷淋管4，中部铺设穿孔管6。储水池30区域在塔体外部装有可视液位计27保护循环泵、控制液位高度，可视液位计27可以肉眼直观看出液位，方便巡视，还装有pH/温度计监测液体的pH和温度，测量pH的变化可以自动控制排水阀和供水系统，当pH达到低值时，需要排放废液，并补充新鲜自来水。当温度过低时，向自控系统报警，根据情况，打开热水管线22上的阀门补充适量热水，从而保证微生物在适宜温度下生长，提高微生物活性。循环管路上的循环泵25从塔体底部储液池30抽取液体，加压至塔体上部的喷淋管4，从均匀布置的喷头向下喷出至填料，给填料加湿，为填料上附着的生物膜提供水份。除湿网3装在塔内喷淋管上方，经过微生物填料处理过的气体含有大量湿气，携带部分水溶性污染物，经过除湿网3时，气体中的水份及携带的污染物被去除。紧接着除湿网上装有HEPA除尘网，用以清理气体中残留的PM2.5级的微小颗粒，为气体净化做最后一道屏障。
滴滤塔在运行一段时间后，大量未脱落的微生物残骸、废气和循环水中的灰尘堆积到调料上堵塞填料，造成气体分布不均，局部短流、沟流等现象，处理效果下降，需要清洗填料。本实用新型设计了在线的压缩空气清洗(简称“气洗”)和压力水清洗(简称“水洗”)过程，压缩空气和水同时加入的清洗为“气水洗”。
清洗流程为压缩空气加入穿孔管，先进行气洗2分钟左右，在压缩空气的吹刷作用下堵塞处被疏通，然后打开清洗水管29的电磁阀加入清洗水，此时压缩空气不停，进行气水洗约1分钟；然后停压缩空气，清洗水继续洗约3～5分钟。清洗完毕后，排空电动阀打开，将废液排出，至最低液位停止，打开清水阀，补充清水。打开营业液补充营养液。整个清洗流程可以在线进行，即VOC气体正常进入，滴滤塔继续运行。本清洗程序简单可行，不影响滴滤塔的正常运行，为解决生物滴滤法堵塞问题提供了可行、可靠方案。
本实用新型具有以下有益效果：
1)本实用新型将HEPA先进过滤材料应用于生物滴滤装置中，去除VOC的同时去除PM2.5污染颗粒。大部分工业气体污染都伴随着粉尘的污染，而目前国内外关于生物滴滤池的设计都没有考虑PM2.5颗粒的去除，因为PM2.5颗粒极小，水洗和普通过滤去除率低，本方案采取HEPA滤网设置在滴滤塔最上方，作为最后一道屏障，保证气体处理彻底。
2)除湿网3、HEPA网2可拆卸，方便维修。除湿网3、HEPA网2独特的片状设计，片片之间凹凸槽互嵌，密封严实，手工拆装，方便更换维修。如附图5～8所示。
3)本实用新型配备了压缩空气清洗系统，通过气洗-气水洗-水洗作用，能较好的防止滴滤池堵塞，促进微生物膜的新陈代谢，在线清洗系统不影响滴滤池的正常运行，可实现自动运行，易于操作。
4)滴滤池底部设有储水池30，储水池30除了为塔体提供循环液，还容纳生物膜脱落下来的杂质，有效的排除塔内废物，对储水池内水质的取样监测更直接的反应滴滤塔的运行状况，比起其他专利设计的独立的储水槽，减少占地，减少管路，简化生物滴滤装置构造；
5)因生物反应需要有实意的温度，该实用新型还考虑了保温作用，向循环水中加入热水，提高循环水温，循环喷淋至滤料，可以很快提升塔内温度。
6)根据不同性质的VOC匹配选择不同滤料，滤料可更换，因此可以模具化制作塔体，比起订制大大降低了生产成本，并易于实现产业化生产，控制产品质量。
四、附图说明
图1是挥发性有机废气生物滴滤净化一体化装置示意图，表示本实用新型的整体工艺流 程，图中所示为各部件的图例标，非实际样式，相同图例表示相同部件，各部件名称如下：
1)塔体、2)HEPA滤网、3)除湿网、4)喷淋管、5)填料、6)压缩空气布气管、7)压缩空气泄压阀、8)电磁阀(多个)、9)压缩空气供气管、10)闸阀、11)排水管、12)VOC或H2S在线检测仪、13)压力表(多个)、14)压差计(两个)、15)加压风机、16)进气管、17)放空管、18)电动排水阀、19)单向阀(多个)、20)球阀(多个)、21)流量计(多个)、22)热水管、23)清水补水管、24)营养液供给管、25)循环水泵、26)循环水管、27)可视液位计、28)pH温度变送器、29)清洗水管、30)储水池。
图2是生物滴滤净化一体化装置的正立面装配图。该图表示的是本实用新型中滴滤塔的内外结构情况，该图中的部件编号加一前缀“2-”，以区别于图1中的部件编号，部件如下：
2-1)塔体、2-2)吊装短管、2-3)人孔、2-4)防飘卡、2-5)除湿网和HEPA网支撑、2-6)循环水管、2-7)填料上挡板、2-8)清洗水进水管、2-9)填料下挡板、2-10)压缩空气进气管、2-11)进气管、2-12)分析/取样液回流管、2-13)清水补充水管、2-14)可视液位计、2-15)溢流管排气管、2-16)溢流管、2-17)循环泵吸水管、2-18)放空管
图3是生物滴滤净化一体化装置的左侧立面装配图。该图与图2一起表示滴滤塔的内外结构情况，沿用图2中的编号，比图2多显示的部件有2-19)仪表座。
图4是生物滴滤净化一体化装置的A-A剖面装配图，该图是图2所示A-A剖面的结构情况，主要指出各管路的水平方向相对位置和喷淋管4的详细结构，沿用图2、图3编号，多显示的部件有2-20)喷淋管支管及喷头。
图5是HEPA滤网/除湿网的平面图，该图说明了HEPA滤网和除湿网的结构布置情况。
图6是HEPA滤网/除湿网的剖面图，该图说明了HEPA滤网和除湿网纵向结构情况。
图7是HEPA滤网/除湿网与塔体连接处详图，该图说明了HEPA滤网和除湿网在塔体的固定方法。
图8是HEPA滤网/除湿网凹槽连接局部详图，该图展示了HEPA滤网和除湿网片状设计，片片间凹凸槽互嵌的连接方式。
图9是穿孔管示意图。
图10是穿孔管局部剖面图，该图展示了小孔的纵向位置。
图11是穿孔管局部外侧面视图，该图展示了小孔在水平方向的分布情况。
五、具体实施方式
在预制的设计尺寸的塔体(材料为PP或PE)内部焊接支架2-5、2-7、2-9，防飘卡2-4，中上部和中下部各4个吊装短管2-2，开挖设计管道的预留孔如2-17、2-14、2-12、2-13、2-16、2-18、2-3、2-11、2-6、2-8、2-10，焊接管道2-17、2-14、2-12、2-13、2-16、2-18、2-11、2-6、2-8、2-10，焊接人孔2-3，人孔盖板采用透明的有机玻璃，从外面可以清楚看到塔内情况。各个管口和人孔的相对位置参见图2、图3、图4。焊接及固定穿孔管6，穿孔管两主管分别对应2-10(细的接压缩空气)和2-18(较粗的接清洗水)。
预制除湿网片3、HEPA滤片2、穿孔管及连接主管6。
从中间的人孔装入填料5至需要高度(1.5～2米)，从最上面的人孔装入除湿网片3，然后再装入HEPA滤网片2，注意凹凸槽卡扣完全，相互衔接紧密，以免出现漏气。
如图1，连接风机15、风管16至塔体进风口2-11；循环泵25和循环水管26及阀门与塔体上吸水管2-17、出水管2-6相连，形成完整的循环管路；连接清洗水管路及电磁阀、单 向阀至穿孔管预留2-8和循环管2-6；接入压缩空气管路及电磁阀、泄压阀至2-10；接进水管线23及其阀门配件至2-13，在进水管线上连接一个三通，接热水管线，热水为滴滤塔保温之用，冬季温度偏低时，适当冲入热水以维持塔内温度不低于15℃，保证微生物的生长。营养液管线24接到循环管路2-6，因为循环水在管道里急速湍流，营养液易于混合均匀。在循环水管2-16上接一路取样管，和一路监测水管，取样管用球阀隔离，监测水管接入仪表，废液接入回流管2-12。
最后，连接在线仪表、接电，至控制柜(控制柜不在本实用新型范围内)。
设备启动初期，打开阀门先加入清水至正常水位，启动循环泵25，打开营养液投加系统，接种菌种可以通过营业液管路加入，持续通入VOC气体，恒温、恒湿培养细菌，使其快速繁殖，通过滴滤塔上的压差计可以判断微生物生长情况，更精确的判断需要取出水样到实验室做生活实验。随着微生物的生长繁殖，逐渐加大进气量，加大营养液的投加量，从人孔可以看到填料挂膜情况。持续运行一段时间后，填料压差超过600～800kPa时，说明填料有堵塞，启动清洗流程如下：
压缩空气加入穿孔管，先进行气洗2分钟左右，在压缩空气的吹刷作用下堵塞处被疏通，然后打开清洗水管29的电磁阀加入清洗水，此时压缩空气不停，进行气水洗约1分钟；然后停压缩空气，清洗水继续洗约3～5分钟。清洗完毕后，排空电动阀打开，将废液排出，至最低液位停止，打开清水阀，补充清水。打开营业液补充营养液。整个清洗流程可以在线进行，即VOC气体正常进入，滴滤塔继续运行。
Claims (5)
1.一种挥发性有机废气生物滴滤净化一体化装置，挥发性有机废气由加压风机(15)送入进气管(16)，从塔底流向塔顶，经过长有微生物的填料层(5)、除湿网(3)、HEPA滤网(2)净化后流出塔体，循环泵(25)循环向填料喷水，其特征是：该实用新型一体化设计，在填料层(5)上方增加了除湿网(3)和HEPA滤网(2)，储水池(30)布置在滴滤塔(1)底部，与滴滤塔(1)一体，增加了在线清洗系统，应用压缩空气和水清洗填料。
2.根据权利要求1所述的挥发性有机废气生物滴滤净化一体化装置，其特征是：除湿网(3)和HEPA滤网(2)都是片状设计，片片间凹凸槽互嵌，片宽不超过600mm，除湿网(3)所有滤片连接成圆形架在滴滤塔内的支架(2-5)上，HEPA滤网(2)所有滤片连接成圆形，自然放置在除湿网(3)之上，HEPA滤网(2)上面有防飘卡(2-4)，防飘卡(2-4)固定焊接/粘接在滴滤塔体上，位置在每个滤片连接处，紧靠HEPA滤网(2)上方。
3.根据权利要求1所述的挥发性有机废气生物滴滤净化一体化装置，其特征是：在滴滤塔底部设置一段高度的储水池，补充水进水管(2-13)设置在液位上方，循环泵吸水管(2-17)插入液位下，另设置了溢流管(2-16)和溢流管排气管(2-15)在液位上方，放空管(2-18)在储水池底部，分析废液回流管(2-12)在液位上方，在塔体外侧装有可视液位计(2-14)与储水池(30)联通。
4.根据权利要求1所述的挥发性有机废气生物滴滤净化一体化装置，其特征是：压缩空气穿孔管(6)设置成双环结构，两个与塔体同心水平的同样大小的圆管在填料(5)内纵向上下放置，两侧由竖向总管连接分别连接压缩空气供给管(9)和清洗水供给管(29)，双环圆管斜下方(45)度有若干小孔在轴向两侧均匀交错分布。
5.根据权利要求1所述的挥发性有机废气生物滴滤净化一体化装置，其特征是：将热水供应管(22)接到清水补水管(23)上，热水供水管(22)上有单向阀(19)、流量计(21)、手动球阀(20)。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106178825A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-07 | 霍普科技（天津）股份有限公司 | 一种有机废气吸附催化一体装置 |
| CN106422649A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-02-22 | 南京大学环境规划设计研究院有限公司 | 一种实验室混合废气一体化净化设备及净化方法 |
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2014
- 2014-03-28 CN CN201420145114.0U patent/CN204193785U/zh not_active Expired - Lifetime
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