CN218688126U

CN218688126U - 一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置

Info

Publication number: CN218688126U
Application number: CN202222704699.2U
Authority: CN
Inventors: 韩张亮; 张傲然; 庞小兵; 闻人谷恬
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2023-03-24
Anticipated expiration: 2032-10-14

Abstract

本实用新型涉及恶臭气体净化技术领域，公开了一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，包括吸附单元、人工湿地单元和智能化管控单元；所述吸附单元包括吸附剂、风机、进气管和出气管、恶臭气体传感器；所述人工湿地单元分为好氧区、缺氧区、集水区，包括曝气盘、化学滤料、隔板、陶粒、水循环装置；所述智能化管控设备包括气体在线监测系统、水质在线监测及循环系统、太阳能蓄电发光系统、视频监控系统、垃圾站压力监测系统，可视化及智能管理系统。本实用新型能够实现恶臭气体资源化，拓宽人工湿地工艺的实际应用；实现吸附法和人工湿地组合工艺的智能化管控，增强恶臭气体净化能力。

Description

一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置

技术领域

本实用新型涉及恶臭气体净化技术领域，尤其涉及一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置。

背景技术

居民的生活垃圾大多中转至垃圾站/垃圾房，但由于生活垃圾中含有如剩饭、蔬菜根、叶、动物等带有一定的水分的有机物，这些物质在堆积过程中易缺氧并受到微生物分解产生的一定量氨、硫化氢、有机胺、甲烷等异味气体，形成垃圾臭气。这种气味不仅对环境造成了严重的影响，而且对人类的健康也有很大的危害。垃圾场的臭气具有以下特征：

污染源复杂：由于不同的垃圾站主体垃圾成分的不同和相同垃圾站不同时间接纳的垃圾量的不同，都会造成垃圾站中致臭物质的差异。在收集转运垃圾的过程中，垃圾站也会产生大量异臭分子。

成分复杂：臭气主要由硫化氢、氨气、挥发性有机物（VOCs，如烷烃、卤代烃、苯系物、萜烯、醇、酮）等多种物质组成。

嗅觉阈值低：恶臭气体如挥发性硫化物的嗅阈值低至ppb级，恶臭成分挥发度大、沸点低等产生的异臭味会严重污染环境，恶化外围及周边环境质量，造成强烈的感官影响。

目前，大部分生活垃圾站并未配备除臭装置，小部分配备除臭装置的垃圾站多用物理法。物理法除臭通常可分为稀释法和掩蔽剂法。稀释法的除臭途径通常有两种：（1）通过人工作业方式,增强大气湍流，扩大臭气产生源和受污染点之间的距离；（2）通过在除臭装置上安装烟囱,抬升恶臭排放源的高度,进而降低受污染区域内的臭气浓度。稀释法没有从根本上去除恶臭气体，只是把恶臭气体进行了转移，仍存在恶臭污染风险。

最廉价的垃圾站物理除臭方法是使用掩蔽剂法（喷雾法），通过喷洒掩蔽剂直接作用于垃圾源头来掩盖臭味。天然植物提取液除臭法就是典型的掩蔽剂法。但是这种喷雾法的使用有以下几个缺点：

（1）药剂虽然一般采用植物萃取液，但是植物液和臭味结合生成的物质未知，存在健康风险；（2）使用掩蔽剂法会使垃圾站附近时常云雾缭绕，容易让居民认为是化学药水在中和恶臭气体或是吸附扬尘，为了避免吸入或接触皮肤而影响身体健康，他们只能绕开或者掩鼻经过。造成居民对政府治理垃圾站方式方法的不认可；（3）为了减少垃圾站出现云雾缭绕，掩蔽剂法一般是隔一段时间喷洒一次，还无法有效防止恶臭气体外溢，因此物理法不适合当下气体治理的要求。

针对垃圾站恶臭废气的特点以及区域的特殊性，为确保恶臭的“少产生、不外溢、不扰民”，应采取“源头控制、持续治理、集中处理、智能监控”的综合系统治理技术，急需研究一种全新的集空气监测、除臭杀菌、空气净化、智慧管理于一体的垃圾站恶臭气体除臭装置，从而从根本上全面解决垃圾站的空气污染问题。

实用新型内容

针对目前垃圾站产生的恶臭气体，严重影响人们生活品质且无法从根本上去除的问题，本实用新型的目的在于提供一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，可以实现恶臭气体资源化，且通过在线监测恶臭气体浓度和人工湿地水质参数，智能化管控吸附法和恶臭气体组合的除臭装置，强化除臭效能。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，包括吸附单元、人工湿地单元和智能化管控单元；所述吸附单元一端与垃圾站恶臭气体源相连通，另一端与人工湿地单元的进气口相连，所述人工湿地单元包括好氧区、缺氧区以及集水区，好氧区位于人工湿地单元靠近进气口的位置，好氧区包括底部的曝气盘以及曝气盘上方的化学滤料区，化学滤料区的上方设置有蠕动泵并配有挡气板，缺氧区设置在好氧区的一侧并通过带孔隔板隔开，所述缺氧区包括数个由带孔隔板间隔而成的填料单元组件，缺氧区的上方设置有土壤层，用于种植湿地植物；所述集水区设置缺氧区的一侧，蠕动泵管路连接集水区中，将集水区的水引入到人工湿地好氧区并实现水路循环。

作为进一步的技术方案，所述填料单元组件包括依次通过带孔隔板间隔设置的陶粒区、纤维滤料和陶粒混合区，所述陶粒区与纤维滤料和陶粒混合区交替间隔设置。

作为进一步的技术方案，所述吸附单元包括吸附装置和内置的风机，吸附装置内部设置有化学滤料吸附剂，吸附装置的前端设置有进气管，用于与恶臭气体源相连接，吸附装置的后端为出气管，出气管与风机相连，风机的另一端与人工湿地单元的进气口相连接。

作为进一步的技术方案，所述化学滤料吸附剂的储存设备为抽屉式结构，便于更换吸附剂。

作为进一步的技术方案，所述智能化管控单元包括气体在线监测系统、水质在线监测系统、太阳能蓄电发光系统、视频监控系统、垃圾站压力监测系统，可视化及智能管理系统。

作为进一步的技术方案，所述气体在线监测系统包括氨气、硫化氢、VOCs传感器，设置于垃圾站内及吸附装置的出气管口处。

作为进一步的技术方案，所述好氧区、缺氧区和集水区均设有水质采样口，采样口位于离湿地底部预定距离处，水质在线监测系统包括溶解氧、NH₄ ⁺在线监测部件，设置在所述水质采样口处。

作为进一步的技术方案，所述太阳能蓄电发光系统包括太阳能板和照明系统，太阳能板设置于好氧区挡气板上方，照明系统设置于缺氧区上方；视频监控系统位于垃圾站内和垃圾站外，监控垃圾是否按规定存放；垃圾站压力监测系统实时监控垃圾站内的负压大小；可视化及智能管理系统，用于显示恶臭气体传感器、水质在线监测、视频监控情况、垃圾站内压力值，由太阳能发电及湿地植物吸收温室气体的节能和碳减排情况。

与现有技术对比，本实用新型的有益效果是：

1、全自动控制，性能稳定，无须专人操作；

2、使用长久性化学滤料作填料，微生物能够依靠过滤池中的养份和气体中恶臭物质生长，无须另外投加营养剂。生物膜生态条件稳定，单位体积内生物量大，微生物菌群具有较高的生物吸附和生物氧化的能力，抗冲击能力强，分解恶臭物质的速度快、效率高；

3、装置采用模块式结构，可现场施工，便于安装；

4、设备美观，具有景观效果；

5、独特的气体分布方式，分布均匀，净化效率高达90%以上。

附图说明

图1 为本实用新型的吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置结构示意图；

附图标记为：1、吸附单元；2、人工湿地单元；3、进气口；4、好氧区；5、缺氧区；6、集水区；7、曝气盘；8、化学滤料区；9、蠕动泵；10、挡气板；11、带孔隔板；12、土壤层；13、陶粒区；14、纤维滤料和陶粒混合区。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。在本实用新型中所涉及的装置、材料和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、材料和方法。

如图1所示，一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，包括吸附单元1、人工湿地单元2和智能化管控单元；

所述吸附单元1包括吸附装置和内置的风机，吸附装置内部设置有化学滤料吸附剂，吸附装置的前端设置有进气管，用于与垃圾站内的集气罩相连接，吸附装置的后端为出气管，出气管与风机相连，风机的另一端与人工湿地单元2的进气口3相连接。吸附装置内放置吸附剂，存放吸附剂的储存设备设置为抽屉式结构，便于更换吸附剂；吸附装置的出气管设有气体采样口，采样口外置NH₃、H₂S、VOCs气体传感器。吸附装置主要吸附去除大多数难溶于水的恶臭气体，如苯系物等VOCs。本实用新型的化学滤料吸附剂采用活性炭吸附剂。

所述人工湿地单元2分为好氧区4、缺氧区5、集水区6，包括曝气盘7、化学滤料区8、带孔隔板11、陶粒13、水循环装置；所述好氧区4位于人工湿地单元2靠近进气口3段，包括池底部设有的曝气盘7，曝气盘7上方的化学滤料区8，化学滤料区8的上方设置有蠕动泵9并配有挡气板10；

缺氧区5设置在好氧区4的一侧并通过带孔隔板11隔开，所述缺氧区5包括数个由带孔隔板11间隔而成的填料单元组件，所述填料单元组件包括依次通过带孔隔板11间隔设置的陶粒区13、纤维滤料和陶粒混合区14，所述陶粒区13与纤维滤料和陶粒混合区14交替间隔设置。本实用新型共设置有3层陶粒区13和3层纤维滤料和陶粒混合区14，交替设置。本实用新型的纤维滤料比陶粒更适合微生物的附着，采用纤维滤料和陶粒混合的方式，一方面满足微生物附着的需求，另一方面更节省成本，附着的微生物将水中溶解的污染物分解掉。

好氧区4的化学滤料层为吸附装置所用滤料，可重复使用，每层滤料的两隔板的间隔20-30cm；第一层化学滤料可用于更换吸附装置中吸附饱和的化学滤料，可作为营养物质被人工湿地的微生物分解。更换下来的化学滤料可以作为新的人工湿地的滤料。

缺氧区5的左侧为集水区6，设有水循环泵为蠕动泵9，蠕动泵9管路连接集水区6中，将集水区6的水引入到人工湿地好氧区4并实现水路循环。蠕动泵9将集水区的水引入到人工湿地的好氧区4，并促使人工湿地的好氧区4溶有恶臭气体的水，依次流向缺氧区5和集水区6。缺氧区5内的水位在土壤层12上方10cm左右，高于集水区6内水位，集水区6侧边缘开设有水位回流口，在重力的作用下回流至集水区6内。好氧区4、缺氧区5和集水区6设有水质采样口，采样口位于离湿地底部20 cm处，对水质进行采样监测。

人工湿地缺氧区的陶粒及纤维滤料上层设有20 cm土壤层12，用于种植湿地植物。

本实用新型装置在工作时，垃圾站恶臭气体首先经过吸附装置进行初步吸附，恶臭气体中的大多数难溶于水的恶臭气体，如苯系物等VOCs被吸附装置内的化学滤料吸附剂吸附，剩余的易溶于水的恶臭气体如NH₃、H₂S、极性VOCs等通过人工湿地进气口进入人工湿地底部，并通过曝气盘作用充分溶解在人工湿地中；在循环水泵的作用下，水流从好氧区流向缺氧区，最终进入集水区，这些恶臭气体会被填料、土壤或者植物的根系吸附，也会被填料或土壤上的微生物或植物分解，净化后的无臭气体从土壤上部排出。（工艺流程如图1所示，图中虚线箭头路径表示恶臭气体传动路线，实线箭头路径表示水路循环路线）

NH₃、H₂S、极性VOCs在好氧区的反应方程式为：

NH₄ ⁺+1.5O₂→NO₂ ^-+H₂O+2H⁺

NO₂ ^-+0.5O₂→NO₃ ^-

2H₂S+O₂→2S+2H₂O

H₂S+2O₂→H₂SO₄

在好氧区溶于水的VOCs会被微生物氧化生成CO₂而得到净化。

缺氧区的反应方程式为：

2NO₃ ^-+10e^-+12H⁺→N₂+6H₂O

本实用新型还设置有智能化管控设备（图1中未标出），所述智能化管控设备包括气体在线监测系统、水质在线监测及循环系统、太阳能蓄电发光系统、视频监控系统、垃圾站压力监测系统，可视化及智能管理系统。

所述气体监测系统包括氨气、硫化氢、VOCs传感器，设置于垃圾站内及吸附装置的出气口。水质在线监测系统包括溶解氧、NH₄ ⁺在线监测部件，蠕动泵将集水区的水循环到人工湿地好氧区，在重力作用下，好氧区的水依次流向缺氧区和集水区。太阳能蓄电发光系统包括太阳能板和照明系统，太阳能板设置于好氧区挡气板上方，照明系统设置于缺氧区上方。视频监控系统位于垃圾站内和垃圾站外，监控垃圾是否按规定存放。垃圾站研究监测系统时时监控垃圾站内的负压大小。可视化及智能管理系统，显示恶臭气体传感器、水质在线监测、视频监控情况、垃圾站内压力值，由太阳能发电及湿地植物吸收温室气体的节能和碳减排情况。当吸附装置出口的任一气体传感器浓度，达到进气口的20%，提示工作人员更换吸附剂。当垃圾站内的恶臭气体浓度高于设定值，自动调节风量，降低垃圾站内恶臭气体浓度。当湿地的溶解氧浓度或NH₄ ⁺浓度出现异常，自动调节风量进行调控。当集水区的浓度过低，自动打开进水管，往集水区进水至设定值。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims

1.一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，其特征在于，包括吸附单元(1)、人工湿地单元(2)和智能化管控单元；所述吸附单元(1)一端与垃圾站恶臭气体源相连通，另一端与人工湿地单元(2)的进气口(3)相连，所述人工湿地单元(2)包括好氧区(4)、缺氧区(5)以及集水区(6)，好氧区(4)位于人工湿地单元(2)靠近进气口(3)的位置，好氧区(4)包括底部的曝气盘(7)以及曝气盘(7)上方的化学滤料区(8)，化学滤料区(8)的上方设置有蠕动泵(9)并配有挡气板(10)，缺氧区(5)设置在好氧区(4)的一侧并通过带孔隔板(11)隔开，所述缺氧区(5)包括数个由带孔隔板(11)间隔而成的填料单元组件，缺氧区(5)的上方设置有土壤层(12)，用于种植湿地植物；所述集水区(6)设置缺氧区(5)的一侧，蠕动泵(9)管路连接集水区(6)中，将集水区(6)的水引入到人工湿地好氧区(4)并实现水路循环。

2.根据权利要求1所述的一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，其特征在于，所述填料单元组件包括依次通过带孔隔板(11)间隔设置的陶粒区(13)、纤维滤料和陶粒混合区(14)，所述陶粒区(13)与纤维滤料和陶粒混合区(14)交替间隔设置。

3.根据权利要求1所述的一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，其特征在于，所述吸附单元(1)包括吸附装置和内置的风机，吸附装置内部设置有化学滤料吸附剂，吸附装置的前端设置有进气管，用于与恶臭气体源相连接，吸附装置的后端为出气管，出气管与风机相连，风机的另一端与人工湿地单元(2)的进气口(3)相连接。

4.根据权利要求3所述的一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，其特征在于，所述化学滤料吸附剂的储存设备为抽屉式结构，便于更换吸附剂。

5.根据权利要求3所述的一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，其特征在于，所述智能化管控单元包括气体在线监测系统、水质在线监测系统、太阳能蓄电发光系统、视频监控系统、垃圾站压力监测系统，可视化及智能管理系统。

6.根据权利要求5所述的一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，其特征在于，所述气体在线监测系统包括氨气、硫化氢、VOCs传感器，设置于垃圾站内及吸附装置的出气管口处。

7.根据权利要求5所述的一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，其特征在于，所述好氧区(4)、缺氧区(5)和集水区(6)均设有水质采样口，采样口位于离湿地底部预定距离处，水质在线监测系统包括溶解氧、NH₄ ⁺在线监测部件，设置在所述水质采样口处。

8.根据权利要求5所述的一种吸附法和人工湿地组合的气体除臭装置，其特征在于，所述太阳能蓄电发光系统包括太阳能板和照明系统，太阳能板设置于好氧区(4)的挡气板(10)上方，照明系统设置于缺氧区(5)上方；视频监控系统位于垃圾站内和垃圾站外，监控垃圾是否按规定存放；垃圾站压力监测系统实时监控垃圾站内的负压大小；可视化及智能管理系统，用于显示恶臭气体传感器、水质在线监测、视频监控情况、垃圾站内压力值，由太阳能发电及湿地植物吸收温室气体的节能和碳减排情况。