CN216935423U - 一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，包括：送气管道、真空紫外光反应器、曝气生物滤池、出气管道；所述送气管道一端连接至真空紫外光反应器，真空紫外光反应器另一端通过送气管道连接至曝气生物滤池，曝气生物滤池另一端连接有出气管道；曝气生物滤池内部设置有水循环系统、应急处理系统和反冲洗系统；曝气生物滤池底部设置污泥沉淀区，污泥沉淀区上方设有布水结构，布水结构上方为曝气结构，曝气结构上方设有生物反应区，生物反应区上方设有除沫器，曝气生物滤池顶部设有出气口、出水口。通过应急处理系统规避浓度变化影响处理效果，以及通过反冲洗系统使活性炭表面的微生物分散和脱落，让生物膜维持最适宜的厚度，促进微生物新陈代谢。

Description

一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池

技术领域

本实用新型涉及废气处理技术领域，特别涉及一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池。

背景技术

挥发性有机物具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用。鉴于人们的生活水平上升，汽车拥有量基数变大，汽修行业日益壮大。汽修的喷涂漆工艺会产生含挥发性有机物的废气，主要包括了苯、苯系物、其他硝基化合物等。苯及苯系物在大气光化学反应活性较高，对形成光氧化剂、二次气溶胶有重大“贡献”。其具有稳定的苯环结构，故难生物降解，降解该类有机物需要提供高能量、高氧化还原电位才能使苯环断链。

目前，汽修废气的处理工艺包括：活性炭吸附、UV光解、UV光解+活性炭、等离子+UV光解和燃烧类工艺等。基于汽修行业的喷漆作业一般表现为非连续性，该行业废气的排放特点是间歇式作业，且风量大、浓度低。利用燃烧工艺处理该类型的废气，虽然与其他工艺相比对苯系物的去除率最高，用于燃烧空气的能量损耗也很大。活性炭吸附工艺对苯系物进行浓缩，未能彻底解决挥发性有机物的污染问题，后续仍需要交给专门处理废气的企业进行处理，产生的费用增加；如果是非原位再生活性炭的工艺，还要求每10000m³/h设计风量的吸附剂装填量应不小于1m³，对活性炭的消耗快而量大。UV光解+活性炭的工艺能使苯系物的苯环吸收紫外光而断键，氧化生成小分子有机物、二氧化碳和水，随后被活性炭吸附。UV 光解+活性炭工艺既能氧化难降解的挥发性有机物，还能在减少活性炭使用量的条件下达标排放，因此该工艺在处理汽修废气中尤为普遍使用。但是UV光解+活性炭工艺对苯系物的处理仍然有限，主要原因归结于两点：第一，紫外光的选用及紫外灯的损耗未能达到破坏苯环键能的效果；第二，活性炭的装填量不足及未及时更新。另外，UV光解过程会产生臭氧，臭氧对有机物具有强氧化作用，同时也是参与大气光化学反应的组分，直接威胁人体健康。由此可见UV光解+活性炭工艺仍然存在着许多不足之处，亟待解决。

生物滤池，是一种有效降解有机废水、废气的工艺。微生物在滤料表面繁殖，形成生物膜，利用废水、废气中的有机物作营养源完成自身的生长代谢。生物膜由多种微生物组成，由于所含溶解氧的浓度不同，从外至内呈现出好氧、缺氧和厌氧的微生物种群，这有利于有机物发生氧化、硝化和反硝化反应。但高污染物浓度容易造成生物滤池中的滤料结团、堵塞，降低工艺的处理效果，而卤代烃等大分子有机物对微生物具有毒性，苯及苯系物更是难生物降解，这些不足使生物滤池处理汽修废气存在局限性。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了：

一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，包括：

送气管道、真空紫外光反应器、曝气生物滤池、出气管道；

所述送气管道一端连接至真空紫外光反应器，真空紫外光反应器另一端通过送气管道连接至曝气生物滤池，曝气生物滤池另一端连接有出气管道；

曝气生物滤池内部设置有水循环系统、应急处理系统和反冲洗系统；

曝气生物滤池底部设置污泥沉淀区，污泥沉淀区上方设有布水结构，布水结构上方为曝气结构，曝气结构上方设有生物反应区，生物反应区上方设有除沫器，曝气生物滤池顶部设有出气口、出水口。

其中，所述应急处理系统设置有前端活性炭吸附罐、后端活性炭吸附罐、前端开合阀门和后端开合阀门；

前端活性炭吸附罐设置有前端浓度检测器，后端活性炭吸附罐设置有后端浓度检测器；

所述前端活性炭吸附罐一端经前端开合阀门连接至真空紫外光反应器，另一端连接至通往曝气生物滤池的送气管道；

所述后端活性炭吸附罐经后端开合阀门连接至出气管道。

其中，所述反冲洗系统设有鼓风机、反冲洗进水口、反冲洗出水口、反冲洗进气口、反冲洗出水沉淀池、反冲洗气管和反冲洗水管；

所述鼓风机连接至反冲洗进气口；

所述反冲洗进气口位于曝气生物滤池底部，连接至布满气孔的反冲洗气管；

所述反冲洗进水口位于曝气生物滤池底部，连接至布满孔的反冲洗水管；

所述反冲洗出水沉淀池位于曝气生物滤池出水口，连接有反冲洗出水口。

其中，所述水循环系统包括储水箱、抽水泵、水循环管道和流量计；

所述储水箱设有水循环进水口和水循环出水口；

所述水循环进水口通过水循环管道与曝气生物滤池顶部的出水口连接；

所述水循环出水口通过水循环管道与抽水泵、流量计和曝气生物滤池底部的进水口连接。

其中，曝气结构均匀设置有多个曝气头，所述曝气头通入水中与水体接触。

其中，所述活性炭吸附罐，内部装填蜂窝状活性炭填料。

其中，所述真空紫外光反应器采用170～190nm紫外光。

其中，所述生物反应区设有支撑架，内部填有活性炭滤料，所述活性炭滤料为粒状活性炭。

其中，所述污泥沉淀区设置有排污泥管。

其中，所述除沫器为波板除沫器。

本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型设有应急处理系统，可以规避因废气浓度骤变产生的风险，稳定生物滤池中的微生物生长状况，避免因废气排放的不确定性，导致活性炭和微生物超负荷，影响废气处理效果。

2.本实用新型所使用的生物滤料是运行过程中自然形成的，利用活性炭作为载体，水中微生物在工艺长期运行过程中逐渐生长、成膜。这节省从污水厂接种微生物、驯养微生物成生物膜的步骤，在微生物生长期间，活性炭的吸附作用是去除有机物的主要途径，随着运行时间的增加，去除有机物的方式逐渐向活性炭吸附捕获+微生物降解转变。

3.本实用新型采用气+水联合脉冲反冲洗技术，通过冲洗使活性炭表面的微生物分散和脱落，让生物膜维持最适宜的厚度，促进微生物新陈代谢。

4.本实用新型所述曝气生物滤池中的水是内循环水，不仅可以通过水循坏系统减少有机废水处理，还保证生物滤池内的微生物正常生长，克服汽修工艺间歇性排气的技术难题。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的应急处理系统示意图。

图3是本实用新型实施例的反冲洗系统示意图。

图4是本实用新型实施例的水循环系统示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。

根据图1所示，一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，包括：送气管道100、真空紫外光反应器200、曝气生物滤池300、出气管道400；所述送气管道100一端连接至真空紫外光反应器200，真空紫外光反应器200另一端通过送气管道100连接至曝气生物滤池300，曝气生物滤池300另一端连接有出气管道400；曝气生物滤池300内部设置有水循环系统、应急处理系统和反冲洗系统；曝气生物滤池300底部设置污泥沉淀区，污泥沉淀区上方设有布水结构，布水结构上方为曝气结构311，曝气结构311上方设有生物反应区312，生物反应区312上方设有除沫器313，曝气生物滤池300顶部设有出气口、出水口315。真空紫外光反应器200后连接曝气生物滤池300，可以避免由紫外产生的臭氧带来的环境污染，并且合理利用臭氧促进微生物的生长繁殖：臭氧分解成氧气供微生物活动；臭氧强氧化破坏生物膜结构，使微生物保持生物活性。

其中，如图2所示，所述应急处理系统设置有前端活性炭吸附罐320、后端活性炭吸附罐321、前端开合阀门322和后端开合阀门323；所述前端活性炭吸附罐320设置有前端浓度检测器，当前端浓度检测器检测的进气浓度超过设定上限时，真空紫外光反应器200连接前端活性炭吸附罐320的前端开合阀门322就会开启，废气会通过前端活性炭吸附罐320处理后再进入曝气生物滤池300，减轻曝气生物滤池300内微生物负荷；后端活性炭吸附罐321设置有后端浓度检测器，当后端浓度检测器检测的进气浓度超过设定上限时，连接后端活性炭吸附罐321的后端开合阀门323就会开启，气体经后端活性炭吸附罐321后再从出气管道 400排出。通过设有应急处理系统，可以规避因废气浓度骤变产生的风险，稳定生物滤池中的微生物生长状况，避免因废气排放的不确定性，导致活性炭和微生物超负荷，影响废气处理效果。

其中，如图3所示，所述反冲洗系统设有鼓风机330、反冲洗进水口331、反冲洗出水口 332、反冲洗进气口333、反冲洗出水沉淀池334、反冲洗气管和反冲洗水管；所述鼓风机330 连接至反冲洗进气口333；所述反冲洗进气口333位于曝气生物滤池300底部，连接至布满气孔的反冲洗气管；所述反冲洗进水口331位于曝气生物滤池300底部，连接至布满孔的反冲洗水管；所述反冲洗出水沉淀池334连接有反冲洗出水口332。工艺长时间运行后，反冲洗系统采用气+水联合脉冲反冲洗技术对活性炭表面的微生物膜进行冲刷，使微生物分散和脱落，让生物膜维持最适宜的厚度，促进微生物新陈代谢，维持良好的生物过滤效率。

其中，如图4所示，所述水循环系统包括储水箱340、抽水泵、水循环管道和流量计；所述储水箱340设有水循环进水口和水循环出水口；所述水循环进水口通过水循环管道与曝气生物滤池300顶部的出水口连接；所述水循环出水口通过水循环管道与抽水泵、流量计和曝气生物滤池300底部的进水口连接。曝气生物滤池300中的水采用内循环水，不仅可以通过水循坏系统减少有机废水处理，还能保证生物滤池内的微生物正常生长，克服汽修工艺间歇性排气的技术难题。

其中，曝气结构311均匀设置有多个曝气头，所述曝气头通入水中与水体接触。将目标污染物有机废气作为曝气生物滤池300的气体来源，通过曝气装置增加气体和液体接触，使有机废气溶入水中，便于微生物吸附利用。

其中，所述活性炭吸附罐，内部装填蜂窝状活性炭填料。

其中，所述真空紫外光反应器200采用170～190nm紫外光。本实用新型优先地采用185nm 紫外光，185nm紫外光对汽修废气的主要成分(苯、苯系物及其他硝基化合物)进行光解，能使部分不易溶于水的有机废气光解后变得易溶于水，能使难生物降解的大分子有机物转化成易生物降解的小分子有机物，有利于后续微生物降解处理。

其中，所述生物反应区312设有支撑架，内部填有活性炭滤料，所述活性炭滤料为粒状活性炭。

其中，所述污泥沉淀区设置有排污泥管。

其中，所述除沫器313为波板除沫器313。

本实用新型的工作原理是：

步骤一：产生的废气经送气管道100进入真空紫外光反应器200。废气中的有机物在185 nm紫外光照射下吸收光子裂解成含C-O、C＝O的小分子有机物(如易溶于水的低级醛酮)、二氧化碳和水。同时，紫外线照射废气中的氧气激发生成臭氧，部分臭氧高级氧化废气中的有机物，彻底将有机物分解成无机小分子物质。

步骤二：紫外光解后的废气经送气管道100输送到所述曝气生物滤池300底部的曝气结构311，由曝气头通入水中与水体接触，完成有机污染物由气相向液相转移的过程。在工艺运行的初始阶段，水和气体中的有机污染物主要是通过活性炭的吸附作用去除，过滤后的气体通过除沫器313后排放，过滤后的水由循环泵经储水箱340输送回曝气生物滤池300内。本实用新型采用的生物活性炭技术是通过非人工干预方式(不额外接种微生物)在活性炭载体上富集水中的微生物，利用废气中的有机物作为养分供微生物在活性炭上生长繁殖、形成生物膜。在生物膜形成过程中，该工艺去除有机物的方式逐渐从活性炭吸附向活性炭吸附捕获+生物降解转变。紫外光解产生的臭氧，能为微生物提供氧气，还能够强氧化生物膜表面的微生物，破坏其生物结构使其脱落，以维持生物膜的最佳厚度。

步骤三：运行一段时间后需要进行反冲洗，该工艺采用气+水联合脉冲反冲洗技术。空气经鼓风机330压缩后输送到曝气生物滤池300底部布满气孔的反冲洗气管，排出的气体对活性炭表面的微生物进行分散。同时，反冲洗进水口331将水输送到布满孔的反冲洗水管，水流冲刷生物膜外层的微生物，使微生物脱落，让生物膜维持最适宜的厚度，促进微生物新陈代谢。进气一段时间后，暂停鼓风机330，持续通水；重复运行多次。脱落的微生物沉降在曝气生物滤池300的污泥沉淀区内，到达一定量后经排污泥管排出。

步骤四：汽修行业排放的废气是由汽车维修数量决定的，具有不确定性。为了避免高浓度废气危害生物滤池内微生物的生长，本实用新型特设置了应急处理系统，包括前端活性炭吸附罐320、后端活性炭吸附罐321和开合阀门，分别连接在曝气生物滤池300的前后端。前端活性炭吸附罐320、后端活性炭吸附罐321是装填了蜂窝状活性炭的吸附罐，当前端浓度检测器检测进气浓度超过设定上限时，真空紫外光反应器200连接的前端活性炭吸附罐320 的开合阀门就会开启，废气会先经过前端活性炭吸附罐320再进入曝气生物滤池300内，让大部分有机物吸附在前端活性炭吸附罐320内，以降低生物负荷。当排气口处的浓度检测器检测气体浓度高于限定值时，曝气生物滤池300的后端活性炭吸附罐321连接的开合阀门就会开启，气体经后端活性炭吸附罐321后排放。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，包括：

送气管道(100)、真空紫外光反应器(200)、曝气生物滤池(300)、出气管道(400)；

所述送气管道(100)一端连接至真空紫外光反应器(200)，真空紫外光反应器(200)另一端通过送气管道(100)连接至曝气生物滤池(300)，曝气生物滤池(300)另一端连接有出气管道(400)；

曝气生物滤池(300)内部设置有水循环系统、应急处理系统和反冲洗系统；

曝气生物滤池(300)底部设置污泥沉淀区，污泥沉淀区上方设有布水结构，布水结构上方为曝气结构(311)，曝气结构(311)上方设有生物反应区(312)，生物反应区(312)上方设有除沫器(313)，曝气生物滤池(300)顶部设有出气口、出水口(315)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，

所述应急处理系统设置有前端活性炭吸附罐(320)、后端活性炭吸附罐(321)、前端开合阀门(322)和后端开合阀门(323)；

前端活性炭吸附罐(320)设置有前端浓度检测器，后端活性炭吸附罐(321)设置有后端浓度检测器；

所述前端活性炭吸附罐(320)一端经前端开合阀门(322)连接至真空紫外光反应器(200)，另一端连接至通往曝气生物滤池(300)的送气管道(100)；

所述后端活性炭吸附罐(321)经后端开合阀门(323)连接至出气管道(400)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，

所述反冲洗系统设有鼓风机(330)、反冲洗进水口(331)、反冲洗出水口(332)、反冲洗进气口(333)、反冲洗出水沉淀池(334)、反冲洗气管和反冲洗水管；

所述鼓风机(330)连接至反冲洗进气口(333)；

所述反冲洗进气口(333)位于曝气生物滤池(300)底部，连接至布满气孔的反冲洗气管；

所述反冲洗进水口(331)位于曝气生物滤池(300)底部，连接至布满孔的反冲洗水管；

所述反冲洗出水沉淀池(334)连接有反冲洗出水口(332)。

4.根据权利要求1所述的一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，

所述水循环系统包括储水箱(340)、抽水泵、水循环管道和流量计；

所述储水箱(340)设有水循环进水口和水循环出水口；

所述水循环进水口通过水循环管道与曝气生物滤池(300)顶部的出水口(315)连接；

所述水循环出水口通过水循环管道与抽水泵、流量计和曝气生物滤池(300)底部的进水口连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，

曝气结构(311)均匀设置有多个曝气头，所述曝气头通入水中与水体接触。

6.根据权利要求2所述的一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，

所述活性炭吸附罐，内部装填蜂窝状活性炭填料。

7.根据权利要求1所述的一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，

所述真空紫外光反应器(200)采用170～190nm紫外光。

8.根据权利要求1所述的一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，

所述生物反应区(312)设有支撑架，内部填有活性炭滤料，所述活性炭滤料为粒状活性炭。

9.根据权利要求1所述的一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，

所述污泥沉淀区设置有排污泥管。

10.根据权利要求1所述的一种适用于汽修废气处理的紫外串联曝气生物活性炭滤池，其特征在于，

所述除沫器(313)为波板除沫器(313)。

Images