生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置及處理臭氣的方法
【專利摘要】一種生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置：冷凝裝置殼體內(nèi)設(shè)有盤管，該盤管設(shè)的出氣口通過曝氣機連接至臭氣生物處理集成裝置的曝氣盤；曝氣盤上方設(shè)有填料架，填料架上生長有好氧生物膜；多孔板上鋪設(shè)一層土工布，土工布上填裝有生物填料；生物填料上方設(shè)有噴淋頭；臭氣生物處理集成裝置頂部的出氣孔連接至光催化降解反應(yīng)裝置的曝氣盤；光催化降解反應(yīng)裝置裝置底部開設(shè)有排泥孔，排泥孔上方設(shè)置有曝氣盤，曝氣盤上設(shè)置有紫外滅菌燈，催化降解反應(yīng)裝置裝置內(nèi)填充有半導(dǎo)體負(fù)載填料，上方設(shè)置有多孔隔板；光催化降解反應(yīng)裝置裝置頂部出氣口連接至臭氣輸入臭氣吸附柱。本發(fā)明還公開了利用上述裝置進(jìn)行處理臭氣的方法。
【專利說明】生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置及處理臭氣的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種處理垃圾堆肥、污水處理、工業(yè)制造過程中產(chǎn)生的高溫惡臭氣體的組合工藝，是物理法、化學(xué)法及生物法的高度耦合。
[0002]本發(fā)明還涉及利用上述裝置處理臭氣的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展及城市化進(jìn)程的不斷加速，環(huán)境污染問題日益突出。而近年來工業(yè)制造、垃圾處理、污水處理過程中產(chǎn)生的惡臭嚴(yán)重困擾著居民的生活，尤其污水處理廠、垃圾處理廠周邊居民怨聲載道、苦不堪言。臭氣排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，尋找一種臭氣深度徹底的處理工藝刻不容緩。
[0004]惡臭是指一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快和損壞生物環(huán)境的物質(zhì)，有別于大氣污染的產(chǎn)生和傳播，其處理方法也較為多樣，如生物分解法、吸收吸附法、化學(xué)氧化法、稀釋擴散法等?，F(xiàn)有工藝雖然對臭氣有一定的處理作用，但其效果仍然不盡人意。由于垃圾處理場及養(yǎng)殖制造業(yè)產(chǎn)生的臭氣多溫度較高，臭氣中不但含有多種無機致臭物質(zhì)(如S02，H2S等)，還含有很多有機致臭基團(如烴類、含氧的有機物等)。本發(fā)明設(shè)計一種光催化降解反應(yīng)裝置使用納米曝氣的方式提高.0H產(chǎn)生率，由于微氣泡具有龐大的數(shù)量、比表面積、緩慢的上升速度，大大增加了氣液接觸面積、接觸時間，有利于臭氧溶于水中，克服了臭氧難溶于水的缺點。微氣泡內(nèi)部具有較大的壓力且納米氣泡破裂時界面消失，周圍環(huán)境劇烈改變產(chǎn)生的化學(xué)能促使產(chǎn)生更多的羥基自由基，增強臭氧氧化分解有機物的能力。臭氧在紫外光的照射作用下產(chǎn)生.0Η，臭氧能帶走二氧化鈦光致電子空穴對中的電子，從而產(chǎn)生了更多的羥基自由基，加速了有機物的降解，通過.0H的強氧化作用對有機污染物進(jìn)行處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置。
[0006]本發(fā)明的又一目的礙提供一種利用上述裝置處理臭氣的方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，主要結(jié)構(gòu)為:
[0008]一冷凝裝置(I)，其內(nèi)部設(shè)有盤管(2)，該盤管(2)沉浸在冷卻液中，該盤管(2)的出氣口通過曝氣機(23)連接至臭氣生物處理集成裝置(8)的曝氣盤(18)；
[0009]臭氣生物處理集成裝置(8)底部設(shè)有排泥孔(20)，曝氣盤(18)設(shè)置在排泥孔
(20)上方，曝氣盤(18)上方設(shè)有填料架(5)，填料架(5)上豎直方向設(shè)有填料(24)，填料
(24)上生長有好氧生物膜；填料(24)沉浸在水中；
[0010]水面上方設(shè)有多孔板(12)，多孔板(12)上鋪設(shè)一層土工布，土工布上填裝有生物填料(7);生物填料(7)上方設(shè)有噴淋頭￠)，噴淋頭(6)通過液壓泵(9’ )連接至臭氣生物處理集成裝置(8)下方的出水孔；
[0011]臭氣生物處理集成裝置(8)頂部的出氣孔通過曝氣機(23’)連接至光催化降解反應(yīng)裝置(10)的曝氣盤(18’ )；
[0012]光催化降解反應(yīng)裝置(10)內(nèi)壁均勻負(fù)載一層非金屬摻雜光催化劑，光催化降解反應(yīng)裝置(10)底部開設(shè)有排泥孔(20’)，排泥孔(20’ )上方設(shè)置有曝氣盤(18’)，曝氣盤(18’ )上設(shè)置有紫外滅菌燈(11)，光催化降解反應(yīng)裝置(10)與紫外滅菌燈(11)的空間內(nèi)填充有半導(dǎo)體負(fù)載填料(21)，半導(dǎo)體負(fù)載填料(21)上方設(shè)置有多孔板(12’)；光催化降解反應(yīng)裝置(10)頂部的出氣孔連接至臭氣吸附柱(16)；
[0013]臭氣吸附柱(16)內(nèi)分為三層，上層為無紡布填充層(15)，中層為赤泥改性分子篩填充層(14)，下層為活性炭填充層(13);活性炭填充層(13)連接排氣塔(17)。
[0014]所述的生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其中，光催化降解反應(yīng)裝置10內(nèi)壁均勻負(fù)載的非金屬摻雜光催化劑；光催化降解反應(yīng)裝置10內(nèi)填充的半導(dǎo)體負(fù)載填料為納米T12粉體負(fù)載在立體網(wǎng)狀聚丙烯填料上組成。
[0015]所述生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其中，臭氣生物處理集成裝置8的外壁設(shè)有保溫層，冷凝裝置I與臭氣生物處理集成裝置8之間設(shè)有一個液壓泵9，通過該液壓泵9使冷卻液在冷卻裝置I和臭氣生物處理集成裝置8的保溫層之間循環(huán)。
[0016]所述生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其中，冷凝裝置I內(nèi)的冷卻液用油仃作為熱介質(zhì)。
[0017]所述生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其中，所述的曝氣機為納米曝氣機，曝氣機均連接流量計。
[0018]所述的生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其光催化降解反應(yīng)裝置外殼及上方遮光板外涂抹一層黑色涂料用以遮光。
[0019]本發(fā)明提供的利用上述組合裝置處理臭氣的方法，其主要過程是:
[0020]待處理氣體自盤管進(jìn)氣口流入，由盤管的出氣口流出，盤管沉浸在冷卻液中，氣體在盤管流動過程中進(jìn)行熱交換，降低臭氣溫度；
[0021]冷凝裝置的冷卻液通過液壓泵送至臭氣生物處理集成裝置的保溫層內(nèi)用于對臭氣生物處理集成裝置保溫；
[0022]經(jīng)冷凝裝置處理后的臭氣輸送至臭氣生物處理集成裝置，通過臭氣生物處理集成裝置截留具惡臭味的有害氣體，吸附在臭氣生物處理集成裝置內(nèi)部的生物填料表面，并通過生物填料表面的微生物的代謝作用使臭氣降解；
[0023]經(jīng)臭氣生物處理集成裝置處理的臭氣輸送至光催化降解反應(yīng)裝置中，由納米曝氣裝置中產(chǎn)生的羥基自由基對臭氣進(jìn)行芬頓高級氧化，惡臭氣的活性基團經(jīng)過氧化后失活，消除刺激性氣味；
[0024]其中光催化降解反應(yīng)裝置中納米二氧化鈦晶體作為光觸媒在紫外燈照射下激發(fā)極具氧化力的自由負(fù)離子，同時在納米曝氣過程中以及超聲波發(fā)生過程激發(fā)的能量亦可發(fā)生并加強自由負(fù)離子的產(chǎn)生，達(dá)成光催化效果；而自由負(fù)離子以及其擺脫共價鍵的束縛后留下空位，與納米氣泡表面帶有的電荷同時產(chǎn)生微電解效果，可滅殺細(xì)菌、病原菌和微生物等，分解殘留難降解有機化合物及有毒物質(zhì)，持久安全的對濁度污水進(jìn)行消毒降解。針對難降解致臭成分的處理方面具有很大的優(yōu)勢。
[0025]經(jīng)光催化降解反應(yīng)裝置處理過的臭氣輸入臭氣吸附柱中，臭氣首先通過無紡布填充層，吸收氣體所帶水分，然后經(jīng)過赤泥改性分子篩填充層對臭氣進(jìn)行離子交換及物理吸附，最后通過活性炭填充層對殘余致臭物質(zhì)進(jìn)行最后的吸附，直接排放至大氣環(huán)境。
[0026]所述的方法，其中，臭氣生物處理集成裝置內(nèi)的生物填料含水率低于30%時啟動液壓泵。
[0027]所述的方法，其中，臭氣生物處理集成裝置內(nèi)的生物填料是采用填埋場礦化垃圾或垃圾堆肥的腐殖產(chǎn)物。
[0028]所述的方法，其中，臭氣生物處理集成裝置內(nèi)的溫度為25_35°C，臭氣生物處理集成裝置處理進(jìn)氣為O2，用于清潔填料；光催化降解反應(yīng)裝置的進(jìn)氣為O3，通過納米曝氣大量獲得羥基自由基，起強氧化作用。
[0029]本發(fā)明聯(lián)合物理法、化學(xué)法及生物法協(xié)同處理臭氣，采用微生物吸附、分解臭氣中惡臭成分，采用芬頓高級氧化進(jìn)一步處理滅活，最后使用物理吸附，對惡臭氣體進(jìn)行深度處理，處理后的氣體完全可以直接排放至大氣環(huán)境。本工藝具有極強的除臭效果，可廣泛應(yīng)用于垃圾處理、污水處理、工業(yè)制造及養(yǎng)殖行業(yè)產(chǎn)生的氣體處理工程。
[0030]本發(fā)明具有極強的除臭效果，可廣泛應(yīng)用于垃圾處理、污水處理、工業(yè)制造及養(yǎng)殖等各行業(yè)產(chǎn)生的氣體處理工程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的組合裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]附圖中主要組件符號說明:
[0033]I冷凝裝置；2盤管；3指針式張力計；4探頭；5填料架；6噴淋頭；7生物填料；8臭氣生物處理集成裝置；9、9’液壓泵；10光催化降解反應(yīng)裝置；11紫外滅菌等；12、12’多孔板；13活性炭填充層；14赤泥改性分子篩填充層；15無紡布填充層；16臭氣吸附柱；17排氣塔；18、18’曝氣盤；19防水套筒；20、20’排泥孔；21半導(dǎo)體負(fù)載填料；22、22’流量計；23、23’納米曝氣機；24填料。

【具體實施方式】
[0034]本發(fā)明是應(yīng)用物理法、化學(xué)法及生物法的協(xié)同作用深度處理惡臭氣體。本發(fā)明提供的生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔處理臭氣的組合工藝，其主要結(jié)構(gòu)包括:
[0035]冷凝裝置1，由外殼、盤管2、冷卻液組成，待處理氣體自盤管2進(jìn)氣端流入，由盤管2另一端流出，盤管2沉浸在冷卻液中，氣體在盤管流動過程中進(jìn)行熱交換，將降低臭氣溫度，冷凝裝置I內(nèi)冷卻液選用油仃作為熱介質(zhì)。在冷凝裝置I與臭氣生物處理集成裝置8之間設(shè)置有一個液壓泵9將冷卻液輸送至臭氣生物處理集成裝置8的保溫層內(nèi)用于保溫；經(jīng)冷凝裝置I處理后臭氣在納米曝氣機23作用下輸送至臭氣生物處理集成裝置8中的曝氣盤18。臭氣生物處理集成裝置中曝氣盤18通過流量計22與納米曝氣機23連接。
[0036]其中，臭氣生物處理集成裝置8底部開設(shè)有排泥孔20，其內(nèi)部位于排泥孔20上方設(shè)有曝氣盤18，曝氣盤18上方設(shè)有填料架5，填料架5上豎直方向布設(shè)有生物填料7，生物填料7沉浸在水中，其上生長有好氧生物膜；水面上50cm處設(shè)有多孔板18，多孔板18上鋪設(shè)一層土工布，土工布上填裝生物填料7，該生物填料采用填埋場礦化垃圾或垃圾堆肥的腐殖產(chǎn)物；生物填料7上方設(shè)有噴淋裝置6，該噴淋裝置6通過一液壓泵9’連接至臭氣生物處理集成裝置8下方的出水孔。臭氣生物處理集成裝置8內(nèi)設(shè)有探測含水率的控頭4，該探頭4的信號由指針式張力計3控制，指針式張力計3與液壓泵9連接，當(dāng)指針式張力計3指示生物填料7含水率低于30%時啟動液壓泵。剩余污泥由排泥孔20排出。
[0037]臭氣生物處理集成裝置8頂部的出氣孔通過曝氣機23’連接至光催化降解反應(yīng)裝置10的曝氣盤18’，光催化降解反應(yīng)裝置9中曝氣盤18’通過流量計22’與納米曝氣機23’連接。
[0038]光催化降解反應(yīng)裝置10內(nèi)壁均勻負(fù)載一層非金屬摻雜納米二氧化鈦光催化劑，光催化降解反應(yīng)裝置10底部開設(shè)有排泥孔20’，排泥孔20’上方設(shè)置有曝氣盤18’，曝氣盤18’上設(shè)置有紫外滅菌燈11，紫外滅菌燈11外有一防水套筒。光催化降解反應(yīng)裝置10與紫外滅菌燈11的空間內(nèi)填充有半導(dǎo)體負(fù)載填料21 (如納米T12粉體負(fù)載在立體網(wǎng)狀聚丙烯填料)，半導(dǎo)體負(fù)載填料21上方設(shè)置有多孔板12’ ；光催化降解反應(yīng)裝置10頂部的出氣孔連接至臭氣吸附柱16。光催化降解反應(yīng)裝置10會產(chǎn)生大量的羥基自由基，對臭氣進(jìn)行芬頓高級氧化，惡臭氣的活性基團經(jīng)過氧化后失活，刺激性氣味即消失。同時殺死臭氣中的病原菌、細(xì)菌等，提高凈化效能。
[0039]經(jīng)過光催化降解反應(yīng)裝置10處理過的臭氣輸入臭氣吸附柱16。臭氣吸附柱16內(nèi)自上而下的分為三層:無紡布填充層15、赤泥改性分子篩填充層14和活性炭填充層13。
[0040]以下結(jié)合附圖作詳細(xì)說明。
[0041]本發(fā)明的生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔處理臭氣的組合裝置，主要包括五個部分:冷凝裝置、臭氣生物處理集成裝置、光催化降解反應(yīng)裝置、臭氣吸附柱、排氣塔。
[0042]待處理氣體首先通過冷凝裝置1，于盤管2中進(jìn)行熱交換，將高溫臭氣溫度降低至30°C左右；冷凝處理后的臭氣進(jìn)入臭氣生物處理集成裝置8，在納米曝氣機23和曝氣盤18作用下將臭氣分割成納米級氣泡，并輸送至臭氣生物處理集成裝置8，納米氣泡在水中可停留4小時左右，大大延長了氣泡與水的接觸面積和停留時間，提聞臭氣在微生物體外附著效率。經(jīng)過水洗臭氣中大部分惡臭成分在水中溶解，并通過微生物的分解消耗，除臭率達(dá)到50%。臭氣浮出水面后繼續(xù)向上推進(jìn)，通過多孔板12上的孔洞在生物填料7中擴散。惡臭成分附著在微生物表面，隨其代謝活動降解，除臭率達(dá)到70%。
[0043]經(jīng)過臭氣生物處理集成裝置8處理的臭氣通過納米曝氣機23’在光催化降解反應(yīng)裝置10繼續(xù)處理，對臭氣進(jìn)行芬頓高級氧化，惡臭氣的活性基團經(jīng)過氧化后失活，刺激性氣味即消失，同時去除了臭氣中的病原菌及細(xì)菌等。經(jīng)過光催化降解反應(yīng)裝置10處理過的臭氣輸入臭氣吸附柱16，光催化降解反應(yīng)裝置10中的污泥從排泥孔20’排出；臭氣首先通過無紡布填充層15吸收氣體所帶水分；經(jīng)過赤泥改性分子篩填充層14對臭氣進(jìn)行離子交換及物理吸附；通過活性炭填充層13對殘余致臭物質(zhì)進(jìn)行最后的吸附；經(jīng)過上述處理后的氣體可通過排氣塔17直接排放至大氣環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，主要結(jié)構(gòu)為: 一冷凝裝置(I)，其內(nèi)部設(shè)有盤管(2)，該盤管(2)沉浸在冷卻液中，該盤管(2)的出氣口通過曝氣機(23)連接至臭氣生物處理集成裝置(8)的曝氣盤(18)； 臭氣生物處理集成裝置(8)底部設(shè)有排泥孔(20)，曝氣盤(18)設(shè)置在排泥孔(20)上方，曝氣盤(18)上方設(shè)有填料架(5)，填料架(5)上豎直方向設(shè)有填料(24)，填料(24)上生長有好氧生物膜；填料(24)沉浸在水中； 水面上方設(shè)有多孔板(12)，多孔板(12)上鋪設(shè)一層土工布，土工布上填裝有生物填料(7);生物填料(7)上方設(shè)有噴淋頭￠)，噴淋頭(6)通過液壓泵(9’)連接至臭氣生物處理集成裝置(8)下方的出水孔； 臭氣生物處理集成裝置(8)頂部的出氣孔通過曝氣機(23’)連接至光催化降解反應(yīng)裝置(10)的曝氣盤(18’ )； 光催化降解反應(yīng)裝置(10)內(nèi)壁均勻負(fù)載一層非金屬摻雜光催化劑，光催化降解反應(yīng)裝置(10)底部開設(shè)有排泥孔(20’)，排泥孔(20’)上方設(shè)置有曝氣盤(18’)，曝氣盤(18’)上設(shè)置有紫外滅菌燈(11)，光催化降解反應(yīng)裝置(10)與紫外滅菌燈(11)的空間內(nèi)填充有半導(dǎo)體負(fù)載填料(21)，半導(dǎo)體負(fù)載填料(21)上方設(shè)置有多孔板(12’)；光催化降解反應(yīng)裝置(10)頂部的出氣孔連接至臭氣吸附柱(16)； 臭氣吸附柱(16)內(nèi)分為三層，上層為無紡布填充層(15)，中層為赤泥改性分子篩填充層(14)，下層為活性炭填充層(13);活性炭填充層(13)連接排氣塔(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其中，光催化降解反應(yīng)裝置內(nèi)壁均勻負(fù)載的非金屬摻雜納米二氧化鈦光催化劑；光催化降解反應(yīng)裝置內(nèi)填充的半導(dǎo)體負(fù)載填料為納米T12粉體負(fù)載在立體網(wǎng)狀聚丙烯填料上組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其中，臭氣生物處理集成裝置的外壁設(shè)有保溫層，冷凝裝置與臭氣生物處理集成裝置之間設(shè)有一個液壓泵，通過該液壓泵使冷卻液在冷卻裝置和臭氣生物處理集成裝置的保溫層之間循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其中，冷凝裝置內(nèi)的冷卻液用油彳丁作為熱介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其中，所述的曝氣機為納米曝氣機，曝氣機均連接流量計。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物膜反應(yīng)器-生物除臭塔組合裝置，其光催化降解反應(yīng)裝置外殼及上方遮光板外涂抹一層黑色涂料用以遮光。
7.一種利用權(quán)利要求1所述組合裝置處理臭氣的方法，其主要過程是: 待處理氣體自盤管進(jìn)氣口流入，由盤管的出氣口流出，盤管沉浸在冷卻液中，氣體在盤管流動過程中進(jìn)行熱交換，降低臭氣溫度； 冷凝裝置的冷卻液通過液壓泵送至臭氣生物處理集成裝置的保溫層內(nèi)用于對臭氣生物處理集成裝置保溫； 經(jīng)冷凝裝置處理后的臭氣輸送至臭氣生物處理集成裝置，通過臭氣生物處理集成裝置截留具惡臭味的有害氣體，吸附在臭氣生物處理集成裝置內(nèi)部的生物填料表面，并通過生物填料表面的微生物的代謝作用使臭氣降解； 經(jīng)臭氣生物處理集成裝置處理的臭氣輸送至光催化降解反應(yīng)裝置中，由納米曝氣裝置中產(chǎn)生的羥基自由基對臭氣進(jìn)行芬頓高級氧化，惡臭氣的活性基團經(jīng)過氧化后失活，消除刺激性氣味； 經(jīng)光催化降解反應(yīng)裝置處理過的臭氣輸入臭氣吸附柱中，臭氣首先通過無紡布填充層，吸收氣體所帶水分，然后經(jīng)過赤泥改性分子篩填充層對臭氣進(jìn)行離子交換及物理吸附，最后通過活性炭填充層對殘余致臭物質(zhì)進(jìn)行最后的吸附，直接排放至大氣環(huán)境。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，臭氣生物處理集成裝置內(nèi)的生物填料含水率低于30%時啟動液壓泵。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，臭氣生物處理集成裝置內(nèi)的生物填料是采用填埋場礦化垃圾或垃圾堆肥的腐殖產(chǎn)物。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，臭氣生物處理集成裝置內(nèi)的溫度為25-35°C，臭氣生物處理集成裝置處理進(jìn)氣為O2，用于清潔填料；光催化降解反應(yīng)裝置的進(jìn)氣為O3，通過納米曝氣大量獲得羥基自由基，起強氧化作用。
【文檔編號】B01D53/75GK104147908SQ201410360089
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】李英軍, 席北斗, 王雷, 玄有福 申請人:李英軍