CN103623692A

CN103623692A - 一种毯式废气生物过滤装置及其处理废气的方法

Info

Publication number: CN103623692A
Application number: CN201310633014.2A
Authority: CN
Inventors: 吴成强; 陈效; 张攀; 徐孟孟; 姚小波
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: CN103623692B

Abstract

本发明公开了一种毯式废气生物过滤装置及其处理废水的方法，所述过滤装置包括营养液喷淋室、填料室、营养液回收室、进气口、排气口、引风机、压力泵、营养液入口、营养液出口和营养液收集池，所述毯式废气生物过滤装置的上端为营养液喷淋室，毯式废气生物过滤装置的下端为营养液回收室，所述填料室位于营养液喷淋室和营养液回收室之间；所述填料室垂直悬挂若干块毯式多孔填料，所述填料表面接种活性污泥或废气处理用微生物，所述毯式多孔填料厚度为1～100mm，所述相邻毯式多孔填料水平间距为1～10mm；本发明具有操作简单，能耗低的优点，解决了传统生物过滤技术的填料堵塞问题，当空速为0.07m/s，单位填料高度的压力降一直稳定在400Pa/m以内。

Description

一种毯式废气生物过滤装置及其处理废气的方法

（一）技术领域

本发明涉及一种废气处理装置及处理废气的方法，特别涉及一种毯式废气生物过滤装置及其处理废气的方法，可去除硫化氢、氨气及挥发性有机物等多种污染物，适用于处理工业废气、垃圾和污水臭气。

（二）背景技术

废气生物处理技术因具有传统方法（如吸收、吸附、燃烧等）不可比拟的费用低廉、对环境友好等优点，逐渐成为一项在废气净化领域迅速推广的高新技术，尤其在较低浓度、较大气量的有机废气和恶臭气体治理中。与国外一些发达国家相比，我国尽管已有了一定的研究基础，但其实际应用仍处于初级阶段。

目前，气态污染物生物处理技术研究及应用类型主要有三类，即生物洗涤池、生物过滤池和生物滴滤池。这些技术都有各自的特点，如生物洗涤池吸收性好，但单位体积生物量小、处理负荷低，目前已较少应用；生物过滤池（目前有应用于泵站房臭气、城市污水臭气净化）不需要喷淋营养液，设备简单，处理量较大、管理维护方便，但人为控制性差、压力损失大、使用周期短；生物滴滤池（目前一般应用于工业废气净化）可以通过营养液循环及时调节养分，可控性强，处理负荷高，尤其适宜于较难降解的挥发性有机物，但存在填料床和循环系统堵塞等问题。

一般而言，生物过滤技术填料层压力降主要与废气再滤池中的空速有关，空速越高，压力降越大，这样所需要送风的引风机动力越高，能耗损失也就越大。同时随着生物滤池的运行，微生物附着在填料上形成生物膜，微生物分解废气中污染物的同时进行新陈代谢而增值。此时，生物膜会越来越厚，导致空气通道越来越窄，空气速度随着升高，压力损失也相应增高。微生物生长到一定时间后会老化死亡，死亡的生物膜会从填料上脱落。由于传统生物过滤技术的填料基本上是散堆在生物滤池中，而且空隙比较小，这样导致脱落的生物膜积累在填料缝隙中，从而堵塞填料，导致气体通道更进一步变小，加剧压力损失增大。如果脱落生物膜不进行处理，这样会因填料层压力降太大而导致设计的气体流量无法满足设计和实际处理的需要。

如何克服传统生物过滤技术床层堵塞等缺陷，探索更具优势的新一代生物处理技术，成为提出本发明的出发点。

在生物过滤池运行过程中，填料堵塞不仅造成过滤池压力损失增大，而且实际处理的废气量减小，从而影响实际工程运行效果。实际操作上需要定期清理填料或通过机械方式脱落填料上的生物膜，导致工程操作困难。为了解决填料堵塞造成的一系列问题，本发明开发了一种能够解决填料堵塞问题的新型毯式生物填料，气流不仅可以纵向扩散传质而且可以横向扩散传质，同时脱落生物膜可以从毯式填料之间的缝隙掉入过滤池底部，从而避免生物膜堆积在填料上而堵塞填料。

（三）发明内容

本发明目的是提供一种毯式废气生物过滤装置及其处理废气的方法，解决了传统废气生物过滤技术中填料堵塞引起压力损失大、运行不稳定等问题。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种毯式废气生物过滤装置，所述过滤装置包括营养液喷淋室、填料室、营养液回收室、进气口、排气口、引风机、压力泵、营养液入口、营养液出口和营养液收集池，所述毯式废气生物过滤装置的上端为营养液喷淋室，毯式废气生物过滤装置的下端为营养液回收室，所述填料室位于营养液喷淋室和营养液回收室之间；所述营养液喷淋室顶部设有排气口，侧面设有营养液入口，内部设有喷淋系统；所述营养液回收室侧面设有进气口和营养液出口，所述进气口通过管路与引风机连通，所述营养液出口与营养液收集池连通，所述营养液收集池通过压力泵与营养液进口连通，所述营养液进口与喷淋系统相通，所述填料室垂直悬挂若干块毯式多孔填料，所述填料表面接种活性污泥或废气处理用微生物，所述毯式多孔填料厚度为1～100mm，所述相邻毯式多孔填料水平间距为1～10mm。

进一步，所述毯式多孔填料的孔径为2～10mm。

进一步，所述相邻毯式多孔填料水平间距为2～5mm。

进一步，所述毯式多孔填料厚度为10～20mm。

进一步，所述毯式多孔填料为孔径为2～10mm有机高分子材料制备的网（优选尼龙或聚氨酯编织的网状毯式多孔填料），填料比重为0.65～1.28g/cm³。

进一步，所述填料室高径比为（1～4）:1。

进一步，所述填料室与营养液喷淋室和营养液回收室接触处及填料室的中间部位分别设置横梁，所述毯式填料的顶端固定在填料室与营养液喷淋室接触处的横梁上，所述毯式填料的底端固定在填料室与营养液回收室接触处的横梁上，所述毯式填料的中间固定在填料室中间部位的横梁上。

进一步，所述进气口位于营养液回收室上部，距离营养液回收室底端0.2～2m，所述营养液出口距离营养液回收室底端0～0.5m，所述营养液入口距离营养液喷淋室顶端0.3～1.5m。

本发明还提供一种利用所述毯式废气生物过滤装置处理废气的方法，所述方法为：开启引风机，废气（优选含二甲苯的废气，二甲苯浓度为1500～2000mg/m³）通过引风机进入毯式废气生物过滤装置，流经填料室并由排气口排出，同时开启压力泵将营养液收集池内的营养液通过营养液喷淋系统喷洒到填充室，营养液经过填料室流入废气生物过滤装置下端的营养液回收室内，然后通过营养液出口进入营养液收集池；所述营养液喷淋流量与废气流量的比值为（1～30）:10000，所述营养液含有N、P的无机化合物和含有C、H、O有机化合物的混匀液。优选，本发明所述营养液采用淀粉、氯化铵、磷酸氢钾配置而成，淀粉浓度为800mg/L、总磷为6.8mg/L、氨氮浓度为90mg/L、pH5.6～6.0。

进一步，所述营养液喷淋流量与废气流量的比值为（5～10）:10000。

本发明所述废气可以从过滤装置底部进入由顶部排出，也可以从过滤装置下端一侧进入由对称的另一侧上端排出，所述的废气中污染物由附着在悬挂毯式多孔填料上的微生物分解，同时从过滤装置上部喷淋营养液，供给微生物新陈代谢用。所述喷淋营养液流经填料室连同填料上脱落的微生物污泥一同进入营养液回收室，再由营养液出口排入营养液收集池，营养液收集池中的微生物污泥需要定期清理，营养液需要定期更新。

所述填料上附着的微生物，来自于生物过滤池运行初期接种的活性污泥，该活性污泥来源于城市污水处理厂或工业废水生物处理站的微生物污泥或纯培养的微生物。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：因传统生物滤池中的填料是散堆在滤池内，老化的生物膜从填料上脱落后会从填料空隙掉入到下面的填料上，并堆积在填料顶部逐渐积累成更大的污泥团，最终导致填料空隙通道变窄设置完全堵塞。本发明毯式生物过滤装置内部垂直悬挂的毯式多孔填料水平间距较大，脱落的生物膜直接从填料间隙中掉入到生物过滤装置底部由吸收液出口排出，不会积累在填料上而堵塞填料空隙或空气通道。因此，本发明具有操作简单，能耗低的优点，解决了传统生物过滤技术的填料堵塞问题，当空速为0.07m/s，单位填料高度的压力降一直稳定在400Pa/m以内，相当于甚至低于目前传统生物过滤技术正常运行压力，而传统生物过滤技术出现填料堵塞时，压力降可达到4000pa/m以上（参考文献1-3，文献1：周卫列，王家德，郑荣勤，陈建孟.塔填料生物成膜工艺及其特性参数研究.浙江工业大学学报,1999,27(4):300～305.

文献2：郭兵兵，王毓仁，何凤友，牟桂芝.生物法净化石化企业污水处理场恶臭废气的中型试验.石油炼制与化工，2005,36（5）：66～70.

文献3：盖丽娜.苯乙烯有机废气生物滴滤净化方法研究.青岛理工大学学位论文,2006。）。

（四）附图说明

图1为毯式废气生物过滤装置结构示意图：1-营养液喷淋室，2-填料室，3-营养液回收室，4-进气口，5-排气口，6-营养液进口，7-营养液出口，8-毯式填料，9-喷淋系统，10-营养液收集池，11-引风机，12-压力泵。

（五）具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：

参照图1，所述毯式废气生物过滤装置包括营养液喷淋室1、填料室2、营养液回收室3、进气口4、排气口5、营养液入口6、营养液出口7和营养液收集池10，所述毯式废气生物过滤装置的上端为营养液喷淋室1，毯式废气生物过滤装置的下端为营养液回收室3，所述填料室2位于营养液喷淋室和营养液回收室之间；所述营养液喷淋室1顶部设有排气口5，侧面设有营养液入口6，内部设有喷淋系统9；所述营养液回收室3侧面设有进气口4和营养液出口7，所述进气口4通过管路与引风机11连通，所述营养液出口7与营养液收集池10连通，所述营养液收集池10通过压力泵12与营养液进口6连通，所述营养液进口6与喷淋系统9相通，所述填料室2垂直悬挂2块毯式多孔填料8，材质为聚胺酯，所述填料表面接种活性污泥或废气处理用微生物，所述接种方法为：将待接种微生物或城市污水厂活性污泥以2g/L填料体积的接种量倒入营养液收集池后，通过提升泵将营养液收集池中的微生物和营养液一同给入生物过滤装置。所述填料室与营养液喷淋室和营养液回收室接触处及填料室的中间部位分别设置不锈钢横梁，所述毯式填料的顶端固定在填料室与营养液喷淋室接触处的横梁上，所述毯式填料的底端固定在填料室与营养液回收室接触处的横梁上，所述毯式填料的中间固定在填料室中间部位的横梁上。

所述毯式生物过滤装置填料室有效容积为20L，所述毯式多孔填料厚度为50mm，垂直长度为1m，横向长度为0.2m，所述相邻毯式多孔填料水平间距为2mm；所述进气口位于营养液回收室上部，距离营养液回收室底端0.2m，所述营养液出口距离营养液回收室底端0.02m，所述营养液入口距离营养液喷淋室顶端0.3m；所述喷淋系统由管道和喷头构成，喷头为聚丙烯材质的DN15穿孔管，距离填料室顶端0.2m。营养液收集池长×宽×高：0.3m×0.3m×0.4m。

处理废气的方法：开启引风机，废气通过引风机进入毯式废气生物过滤装置，流经填料室并由排气口排出，同时开启压力泵将营养液收集池内的营养液通过营养液喷淋系统喷洒到填充室，营养液经过填料室流入废气生物过滤装置下端的营养液回收室内，然后通过营养液出口进入营养液收集池；所述营养液喷淋流量与废气流量的比值为3:10000，所述营养液采用淀粉、氯化铵、磷酸氢钾配置而成，淀粉浓度为800mg/L、总磷为6.8mg/L、氨氮浓度为90mg/L、pH5.6～6.0，营养液收集池中的营养液每天更新2000ml。

试验净化的废气对象为含二甲苯的废气，二甲苯浓度为1500～2000mg/m³，试验结果见表1。毯式生物过滤装置运行过程中，根据二甲苯处理效率来提高进气流量及处理负荷，启动初期二甲苯处理负荷控制为20g/(m³·h)，营养液喷淋流量为0.26L/h，营养液喷淋流量与废气流量的比值为1:1000，当二甲苯去除率达到90%以上时，气体流量提高50%（即气体流量390L/h，营养液喷淋流量为0.39L/h）；当二甲苯处理负荷达到40g/(m³·h)时，气体流量随着二甲苯去除率达到90%而提高30%（即气体流量520L/h，营养液喷淋流量为0.52L/h）；当二甲苯处理负荷达到60～75g/(m³·h)时，开始正常运行，此时，气体流量780L/h，营养液喷淋流量为0.78L/h，并对其运行性能进行评价。经过6个月的启动及运行，二甲苯去除率稳定在90%～92%，压力差稳定在220pa以内，此时排放气体中二甲苯浓度为120～200mg/m³。

以上研究结果与现有生物过滤技术相比，在相同空速、同等去除效率和处理负荷下，生物过滤装置的压力差基本上稳定在220pa/m以内，低于传统生物过滤技术，没有出现填料堵塞现象。

表1试验测试数据

Claims

1.一种毯式废气生物过滤装置，所述过滤装置包括营养液喷淋室、填料室、营养液回收室、进气口、排气口、营养液入口、引风机、压力泵、营养液出口和营养液收集池，所述毯式废气生物过滤装置的上端为营养液喷淋室，毯式废气生物过滤装置的下端为营养液回收室，所述填料室位于营养液喷淋室和营养液回收室之间；所述营养液喷淋室顶部设有排气口，侧面设有营养液入口，内部设有喷淋系统；所述营养液回收室侧面设有进气口和营养液出口，所述进气口通过管路与引风机连通，所述营养液出口与营养液收集池连通，所述营养液收集池通过压力泵与营养液进口连通，所述营养液进口与喷淋系统相通，其特征在于所述填料室垂直悬挂若干块毯式多孔填料，所述填料表面接种活性污泥或废气处理用微生物，所述毯式多孔填料厚度为1～100mm，所述相邻毯式多孔填料水平间距为1～10mm。

2.如权利要求1所述毯式废气生物过滤装置，其特征在于所述毯式多孔填料的孔径为2～10mm。

3.如权利要求1所述毯式废气生物过滤装置，其特征在于所述相邻毯式多孔填料水平间距为2～5mm。

4.如权利要求1所述毯式废气生物过滤装置，其特征在于所述毯式多孔填料厚度为10～20mm。

5.如权利要求1所述毯式废气生物过滤装置，其特征在于所述毯式多孔填料为孔径为2～10mm有机高分子材料制备的网，填料比重为0.65～1.28g/cm³。

6.如权利要求1所述毯式废气生物过滤装置，其特征在于所述填料室与营养液喷淋室和营养液回收室接触处及填料室的中间部位分别设置横梁，所述毯式填料的顶端固定在填料室与营养液喷淋室接触处的横梁上，所述毯式填料的底端固定在填料室与营养液回收室接触处的横梁上，所述毯式填料的中间固定在填料室中间部位的横梁上。

7.如权利要求1所述毯式废气生物过滤装置，其特征在于所述进气口位于营养液回收室上部，距离营养液回收室底端0.2～2m，所述营养液出口距离营养液回收室底端0～0.5m，所述营养液入口距离营养液喷淋室顶端0.3～1.5m。

8.一种利用权利要求1所述毯式废气生物过滤装置处理废气的方法，其特征在于所述方法为：开启引风机，废气通过引风机进入毯式废气生物过滤装置，流经填料室并由排气口排出，同时开启压力泵将营养液收集池内的营养液通过营养液喷淋系统喷洒到填充室，营养液经过填料室流入废气生物过滤装置下端的营养液回收室内，然后通过营养液出口进入营养液收集池；所述营养液喷淋流量与废气流量的比值为1～30:10000，所述营养液含有N、P的无机化合物和含有C、H、O有机化合物的混匀液。

9.如权利要求8所述毯式废气生物过滤装置处理废气的方法，其他在于所述营养液喷淋流量与废气流量的比值为5～10:10000。