CN102614774A - 一种污泥臭气的生物处理***及利用其处理污泥臭气的方法 - Google Patents

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韩洪军
刘音颂
李志远
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Abstract

一种污泥臭气的生物处理***及利用其处理污泥臭气的方法，它涉及固体废弃物处理领域。本发明的目的是提供一种污泥臭气的生物处理***及利用其处理污泥臭气的方法。污泥臭气的生物处理***包括臭气收集装置、臭气风机、进气管、生物除臭塔、出口管、活性炭吸附装置、气体监测器和排放管，利用其处理污泥臭气的方法：一、将脱氮硫杆菌和硝化细菌的富集菌液注入塔内，驯化3周，完成启动；二、臭气由臭气风机送入生物处理***进行理。本发明采用脱氮硫杆菌和硝化细菌去除污泥臭气中的主要成分，采用软硬双层填料，后续采用活性炭吸附，保证了处理效果，具有能耗低，运行费用低，安全可靠的优点。本发明用于大中型污泥处理项目中的臭气处理。

Description

一种污泥臭气的生物处理***及利用其处理污泥臭气的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理领域。
背景技术
随着社会发展城市化进程的加快，污水处理厂建设的增加，污泥的产量也迅速增加。污泥的处理与处置已成为环境综合治理中新的聚焦点。由于污泥散发臭味，在污泥处理与处置的过程中，对周围环境及操作人员产生不良影响，所以要对污泥产生的臭气进行收集处理。污泥臭气的主要成分有硫化氢、氨等无机物及甲硫醇、甲胺、甲基硫等，成分中以硫化氢和氨浓度最高。
除臭技术在国外来说发展的比较早，应用的领域也很广，在国内来说发展时间不长，并且受到各方面的制约，如技术，行业，甚至包括价格等等因素。
除臭工艺方法可分为吸收吸附法和燃烧法两种，吸收吸附法又分为吸收法和吸附法两种，吸收法主要为化学法和生物法，吸附法主要为活性炭过滤法。燃烧法及活性炭过滤法运行成本太高，在污水处理厂除臭领域很少采用，目前采用较普遍的方法为化学法和生物法。生物除臭法主要有活性污泥法、生物土壤法、生物洗涤法、生物滴滤法和生物过滤法等。但是，目前还没有一种专门针对污泥处理过程中产生的臭气进行处理的技术和装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥臭气的生物处理***及利用其处理污泥臭气的方法。
本发明的污泥臭气的生物处理***包括臭气收集装置、臭气风机、进气管、生物除臭塔、出口管、活性炭吸附装置、气体监测器和排放管；其中臭气收集装置通过进气管与生物除臭塔相连，在进气管上设置有臭气风机；生物除臭塔通过出口管与活性炭吸附装置的入口相连，排放管设置在活性炭吸附装置的出口上，气体监测器设置在出口管上。
所述生物除臭塔设置有臭气出口、保温层、加热管、输送管、喷嘴、硬质填料、测温探头、支架、软质填料、透气隔板、臭气进口、营养液段、排放口；其中生物除臭塔的塔壁设置有保温层，在保温层的中部设置有加热管；塔顶设置有臭气出口，臭气出口上设置有球阀；软质填料设置在透气隔板上，硬质填料设置在软质填料上方，硬质填料和软质填料之间设置支架；输送管的一端穿过生物除臭塔的塔壁与下部的营养液段连通，另一端穿过生物除臭塔的塔壁设置于硬质填料的上方，硬质填料上方的输送管上设置有多个喷嘴，回流泵设置在输送管上，将底部营养液通过输送管输送到上部；营养液段和透气隔板之间设置有污泥臭气进口；生物除臭塔的底部设置有排放口，排放口上设置有球阀。
利用污泥臭气的生物处理***处理污泥臭气的方法按以下步骤进行：
一、将10L脱氮硫杆菌和硝化细菌的富集菌液注入装有填料的生物除臭塔内，静置8h后排出菌液，通过鼓风泵向生物除臭塔中连续通入氧气，并进行喷淋挂膜，曝气培养1天后，开始通入污泥臭气，营养液5天更换一次，保持进气量为20～40m3/min，喷淋量为1.25m3/h，驯化3周，完成启动；
二、由臭气收集装置将污泥处理过程各环节产生的臭气收集到一起，由臭气风机送入生物除臭塔进行生物处理，气体通过活性炭吸附装置净化处理后，通过排放管排放，气体的进气量为20～40m3/min，气体在塔内停留时间是100s，营养液喷淋量为1.25m3/h。
本发明中，臭气收集装置，用以收集污泥处理***中产生的臭气，保证周围环境和操作人员不受影响，臭气收集装置的出口与臭气风机相连；
臭气风机，输送污泥处理过程中产生臭气的装置；
球阀，控制臭气与营养液排放的装置；
丝网除沫器，阻止上升的气流将产生的雾沫带入臭气出口管；
保温层，测温探头，内设加热管，共同控制塔内填料温度；
硬质聚氨酯泡沫填料和软质聚氨酯泡沫填料，填料表面及其内部空隙富有生物膜，微生物能在其上密实而迅速的增殖，从而为微生物的生存提供适宜的场所；此外将填料分为软硬两层，可以防止填料变形，为微生物的生存提供适宜的场所；
支架，设置在两层填料之间，防止填料变形；
排放口，设置在生物除臭塔下方，排出营养废液；
带回流泵的输送管的上端穿过除臭塔壁与喷嘴连接，其下端穿过除臭塔壁没入下部的营养液中，回流营养液；喷嘴，将回流营养液喷淋洒在填料上；
生物除臭塔包括营养液回流装置，具体为回流泵、回流管以及喷头。污泥臭气中的硫化氢以及氨是易溶于水溶液的，因此借助营养液回流喷淋，能更好地吸收臭气中硫化氢和氨，为填料上的微生物提供更好的接触环境；
气体检测器，可以实时监测运行状况、处理效果；
活性炭吸附装置，吸收未处理干净的臭气，保障处理效果；
排放口，排放处理后的臭气。
本发明利用污泥臭气的生物处理***处理污泥臭气的方法，将污泥处理过程中产生的臭气由臭气收集装置收集，经风机输送到生物除臭塔中进行生物处理。臭气中主要成分硫化氢、氨等气体溶于回流的营养液喷淋液中，在负载在双层填料的脱氮硫杆菌和硝化细菌的吸收降解后排放至活性炭吸附装置。经活性炭吸附装置净化处理后的气体通过排放管排放。
生物除臭塔填料上的微生物为脱氮硫杆菌和硝化细菌，这两种细菌为一共生体系。在好氧或厌氧条件下，脱氮硫杆菌利用氧气或硝酸盐作为电子受体都可以降解H2S，硝酸盐
Figure BDA0000150964430000031
在硝化细菌作用下可以从氨的硝化作用中获得。脱氮硫杆菌可以同时将H2S氧化为单质硫或硫酸盐并将硝酸盐还原为氮气。脱氮硫杆菌和硝化细菌组成的共生体系，能同时对硫化氢和氨进行有效降解；
填料采用软硬两层填料采用聚氨酯泡沫填料，填料表面及其内部空隙富有生物膜。聚氨酯泡沫比表面积大，孔隙度高，具有网状结构，微生物能在其上密实而迅速的增殖。此外将填料分为软硬两层，下面为软质填料，上面为硬质填料，可以防止填料变形，为微生物的生存提供适宜的场所。软质填料和硬质填料通过支架分隔，两者的厚度比为2∶1；
生物处理后续采用活性炭吸附，既保证了处理效果，又延长了活性炭再生时间；采用营养液回流喷淋方法能更有效地吸收污泥臭气中硫化氢和氨，为填料上的微生物提供更好的降解环境；***设有温度测温探头、营养液PH精密仪、气体检测装置，可以实时监测运行状况、处理效果；在喷嘴和出口之间设置丝网除沫器，该丝网除沫器可以有效地避免上升的气流将产生的雾沫带入臭气气出口管。
本发明的有益效果是：
1、生物除臭塔内微生物群里为脱氮硫杆菌和硝化细菌共生体系，能够同时有效地去除污泥臭气中的主要成分硫化氢与氨，并可以回收单质硫；
2、该生物除臭塔采用软硬双层填料。软填料和硬填料是污水处理中广泛应用的填料，将其应用去污泥臭气处理中是本发明的一个创新点。软硬两种填料置于同一个反应器中，废气通过材质、比表面积、粗糙度、强度、密度、布水布气性能不同的双床除臭塔，软硬填料吸附废气各组分的程度不同，各组分移动速度不同，形成速度梯度，改变流动相的水力特性，有利用于提高污泥臭气的处理效率。
3、生物处理后续采用活性炭吸附，既保证了处理效果，又延长了活性炭再生时间，从而具有能耗低，运行费用低，安全可靠的优点；
4、采用营养液回流喷淋方法能更好地吸收污泥臭气中硫化氢和氨，为填料上的微生物提供更好的接触环境；气液采用逆流操作，污泥臭气由除臭塔下部进入，被填料上的微生物吸附、降解，净化后的气体由上部出气口排出。在填料塔的顶部间歇喷淋营养液，采用营养液回流喷淋方法能更有效地吸收污泥臭气中硫化氢和氨等气体，同时为微生物提供生长所需的水分和营养物质，并冲走生物代谢物。
5、***设有温度测温探头、营养液pH精密仪、气体检测装置，可以实时监测运行状况，处理效果。
本发明用于大中型污泥处理项目中的臭气处理。
附图说明
图1是本发明的污泥臭气的生物处理***的结构示意图，其中1是臭气收集装置、2是臭气风机、3是球阀、4是丝网除沫器、5是保温层、6是喷嘴、7是测温探头、8是硬质填料、9是加热管、10是支架、11是软质填料、12是透气隔板、13是排放口、14是输送管、15是回流泵、16是气体监测器、17是活性炭吸附装置、18是排放管、19是出口管、20是生物除臭塔、21是进气管、22是营养液段、23是臭气进口、24是臭气出口。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式污泥臭气的生物处理***包括臭气收集装置1、臭气风机2、进气管21、生物除臭塔20、出口管19、活性炭吸附装置17、气体监测器16和排放管18；其中臭气收集装置1通过进气管21与生物除臭塔20相连，在进气管21上设置有臭气风机2；生物除臭塔20通过出口管19与活性炭吸附装置17的入口相连，排放管18设置在活性炭吸附装置17的出口上，气体监测器16设置在出口管19上。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述生物除臭塔20设置有臭气出口24、保温层5、加热管9、输送管14、喷嘴6、硬质填料8、测温探头7、支架10、软质填料11、透气隔板12、臭气进口23、营养液段22、排放口13；其中生物除臭塔20的塔壁设置有保温层5，在保温层5的中部设置有加热管9；塔顶设置有臭气出口24，臭气出口24上设置有球阀3；软质填料11设置在透气隔板12上，硬质填料8设置在软质填料11上方，硬质填料8和软质填料11之间设置支架10；输送管14的一端穿过生物除臭塔20的塔壁与下部的营养液段22连通，另一端穿过生物除臭塔20的塔壁设置于硬质填料8的上方，硬质填料8上方的输送管14上设置有多个喷嘴6，回流泵15设置在输送管14上，将底部营养液通过输送管14输送到上部；营养液段22和透气隔板12之间设置有污泥臭气进口23；生物除臭塔20的底部设置有排放口13，排放口13上设置有球阀3。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式的有益效果是：
1、生物除臭塔内微生物群里为脱氮硫杆菌和硝化细菌共生体系，能够同时有效地去除污泥臭气中的主要成分硫化氢与氨，并可以回收单质硫；
2、该生物除臭塔采用软硬双层填料。软填料和硬填料是污水处理中广泛应用的填料，将其应用去污泥臭气处理中是本发明的一个创新点。软硬两种填料置于同一个反应器中，废气通过材质、比表面积、粗糙度、强度、密度、布水布气性能不同的双床除臭塔，软硬填料吸附废气各组分的程度不同，各组分移动速度不同，形成速度梯度，改变流动相的水力特性，有利用于提高污泥臭气的处理效率。
3、生物处理后续采用活性炭吸附，既保证了处理效果，又延长了活性炭再生时间，从而具有能耗低，运行费用低，安全可靠的优点；
4、采用营养液回流喷淋方法能更好地吸收污泥臭气中硫化氢和氨，为填料上的微生物提供更好的接触环境；气液采用逆流操作，污泥臭气由除臭塔下部进入，被填料上的微生物吸附、降解，净化后的气体由上部出气口排出。在填料塔的顶部间歇喷淋营养液，采用营养液回流喷淋方法能更有效地吸收污泥臭气中硫化氢和氨等气体，同时为微生物提供生长所需的水分和营养物质，并冲走生物代谢物。
5、***设有温度测温探头、营养液pH精密仪、气体检测装置，可以实时监测运行状况，处理效果。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述生物除臭塔还包括丝网除沫器4，丝网除沫器4设置在喷嘴6和臭气出口24之间。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述生物除臭塔20还包括精密酸度计，精密酸度计设置在营养液段22中。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述硬质填料8为硬质聚氨酯泡沫。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述软质填料11为软质聚氨酯泡沫。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：软质填料11和硬质填料8的厚度比为2∶1。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：营养液段22中，每升营养液中含有5.0g Na2S2O3·5H2O、2.0g K2HPO4、2.0g KNO3、1.0g NaHCO3、0.6gMgSO4·7H2O、0.5g NH4Cl、0.03g FeSO4·7H2O、0.75g CaCl2，溶剂为水，营养液的pH值为7.0～7.6。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式利用污泥臭气的生物处理***处理污泥臭气的方法按以下步骤进行：
一、将10L脱氮硫杆菌和硝化细菌的富集菌液注入装有填料的生物除臭塔20内，静置8h后排出菌液，通过鼓风泵向生物除臭塔20中连续通入氧气，并进行喷淋挂膜，曝气培养1天后，开始通入污泥臭气，营养液5天更换一次，保持进气量为20～40m3/min，喷淋量为1.25m3/h，驯化3周，完成启动；
二、由臭气收集装置1将污泥处理过程各环节产生的臭气收集到一起，由臭气风机2送入生物除臭塔20进行生物处理，气体通过活性炭吸附装置17净化处理后，通过排放管18排放，气体的进气量为20～40m3/min，气体在塔内停留时间是100s，营养液喷淋量为1.25m3/h。
本实施方式中，脱氮硫杆菌菌种取自西安龙华实业有限公司(原西安硫酸厂)硫铁矿粉原料堆场土壤、脱硫装置排出下水道口污泥以及附近土壤。培养液取营养液段8中的营养液。取适量上述土样分别加入到250mL锥形瓶中，振荡，取10mL上清液接种到装有100mL液体培养基的锥形瓶中。在恒温振荡器上富集培养5天，温度为28℃，转速为180r/min。菌种重复移接富集培养，交替培养3周后，取富集液镜检发现菌体形态大小一致，菌体周围呈亮黄色，可能有硫粒沉积。将培养液划线接种于固体平板上，4d后，平板上出现尖针状菌落。再次划线分离培养，如此交替数次，直至纯化，然后移接至斜面保存备用。
硝化细菌选用美国碧沃丰公司产品
Figure BDA0000150964430000061
微生物菌剂。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：生物除臭塔20的塔内温度为27～35℃。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例污泥臭气的生物处理***包括臭气收集装置1、臭气风机2、进气管21、生物除臭塔20、出口管19、活性炭吸附装置17、气体监测器16和排放管18；其中臭气收集装置1通过进气管21与生物除臭塔20相连，在进气管21上设置有臭气风机2；生物除臭塔20通过出口管19与活性炭吸附装置17的入口相连，排放管18设置在活性炭吸附装置17的出口上，气体监测器16设置在出口管19上。所述生物除臭塔20设置有臭气出口24、保温层5、加热管9、输送管14、喷嘴6、硬质填料8、测温探头7、支架10、软质填料11、透气隔板12、臭气进口23、营养液段22、排放口13；其中生物除臭塔20的塔壁设置有保温层5，在保温层5的中部设置有加热管9；塔顶设置有臭气出口24，臭气出口24上设置有球阀3；软质填料11设置在透气隔板12上，硬质填料8设置在软质填料11上方，硬质填料8和软质填料11之间设置支架10；输送管14的一端穿过生物除臭塔20的塔壁与下部的营养液段22连通，另一端穿过生物除臭塔20的塔壁设置于硬质填料8的上方，硬质填料8上方的输送管14上设置有多个喷嘴6，回流泵15设置在输送管14上，将底部营养液通过输送管14输送到上部；营养液段22和透气隔板12之间设置有污泥臭气进口23；生物除臭塔20的底部设置有排放口13，排放口13上设置有球阀3。所述生物除臭塔20还包括丝网除沫器4，丝网除沫器4设置在喷嘴6和臭气出口24之间。
利用上述污泥臭气的生物处理***处理污泥臭气的方法按以下步骤进行：
一、将10L脱氮硫杆菌和硝化细菌的富集菌液注入装有填料的生物除臭塔20内，静置8h后排出菌液，通过鼓风泵向生物除臭塔20中连续通入氧气，并进行喷淋挂膜，曝气培养1天后，开始通入污泥臭气，营养液5天更换一次，保持进气量为40m3/min，喷淋量为1.25m3/h，驯化3周，完成启动；
二、由臭气收集装置1将污泥处理过程各环节产生的臭气收集到一起，由臭气风机2送入生物除臭塔20进行生物处理，气体通过活性炭吸附装置17净化处理后，通过排放管18排放，气体的进气量为40m3/min，气体在塔内停留时间是100s，营养液喷淋量为1.25m3/h。
本实施例的有益效果是：
1、生物除臭塔内微生物群里为脱氮硫杆菌和硝化细菌共生体系，能够同时有效地去除污泥臭气中的主要成分硫化氢与氨，并可以回收单质硫；
2、该生物除臭塔采用软硬双层填料。软填料和硬填料是污水处理中广泛应用的填料，将其应用去污泥臭气处理中是本发明的一个创新点。软硬两种填料置于同一个反应器中，废气通过材质、比表面积、粗糙度、强度、密度、布水布气性能不同的双床除臭塔，软硬填料吸附废气各组分的程度不同，各组分移动速度不同，形成速度梯度，改变流动相的水力特性，有利用于提高污泥臭气的处理效率。
3、生物处理后续采用活性炭吸附，既保证了处理效果，又延长了活性炭再生时间，从而具有能耗低，运行费用低，安全可靠的优点；
4、采用营养液回流喷淋方法能更好地吸收污泥臭气中硫化氢和氨，为填料上的微生物提供更好的接触环境；气液采用逆流操作，污泥臭气由除臭塔下部进入，被填料上的微生物吸附、降解，净化后的气体由上部出气口排出。在填料塔的顶部间歇喷淋营养液，采用营养液回流喷淋方法能更有效地吸收污泥臭气中硫化氢和氨等气体，同时为微生物提供生长所需的水分和营养物质，并冲走生物代谢物。
5、***设有温度测温探头、营养液pH精密仪、气体检测装置，可以实时监测运行状况，处理效果。

Claims (10)

1.一种污泥臭气的生物处理***，其特征在于污泥臭气的生物处理***包括臭气收集装置(1)、臭气风机(2)、进气管(21)、生物除臭塔(20)、出口管(19)、活性炭吸附装置(17)、气体监测器(16)和排放管(18)；其中臭气收集装置(1)通过进气管(21)与生物除臭塔(20)相连，在进气管(21)上设置有臭气风机(2)；生物除臭塔(20)通过出口管(19)与活性炭吸附装置(17)的入口相连，排放管(18)设置在活性炭吸附装置(17)的出口上，气体监测器(16)设置在出口管(19)上。
2.根据权利要求1所述的一种污泥臭气的生物处理***，其特征在于所述生物除臭塔(20)设置有臭气出口(24)、保温层(5)、加热管(9)、输送管(14)、喷嘴(6)、硬质填料(8)、测温探头(7)、支架(10)、软质填料(11)、透气隔板(12)、臭气进口(23)、营养液段(22)、排放口(13)；其中生物除臭塔(20)的塔壁设置有保温层(5)，在保温层(5)的中部设置有加热管(9)；塔顶设置有臭气出口(24)，臭气出口(24)上设置有球阀(3)；软质填料(11)设置在透气隔板(12)上，硬质填料(8)设置在软质填料(11)上方，硬质填料(8)和软质填料(11)之间设置支架(10)；输送管(14)的一端穿过生物除臭塔(20)的塔壁与下部的营养液段(22)连通，另一端穿过生物除臭塔(20)的塔壁设置于硬质填料(8)的上方，硬质填料(8)上方的输送管(14)上设置有多个喷嘴(6)，回流泵(15)设置在输送管(14)上，将底部营养液通过输送管(14)输送到上部；营养液段(22)和透气隔板(12)之间设置有污泥臭气进口(23)；生物除臭塔(20)的底部设置有排放口(13)，排放口(13)上设置有球阀(3)。
3.根据权利要求2所述的一种污泥臭气的生物处理***，其特征在于所述生物除臭塔(20)还包括丝网除沫器(4)，丝网除沫器(4)设置在喷嘴(6)和臭气出口(24)之间。
4.根据权利要求2所述的一种污泥臭气的生物处理***，其特征在于所述生物除臭塔(20)还包括精密酸度计，精密酸度计设置在营养液段(22)中。
5.根据权利要求2所述的一种污泥臭气的生物处理***，其特征在于所述硬质填料(8)为硬质聚氨酯泡沫。
6.根据权利要求2所述的一种污泥臭气的生物处理***，其特征在于所述软质填料(11)为软质聚氨酯泡沫。
7.根据权利要求2所述的一种污泥臭气的生物处理***，其特征在于软质填料(11)和硬质填料(8)的厚度比为2∶1。
8.根据权利要求2所述的一种污泥臭气的生物处理***，其特征在于营养液段(22)中，每升营养液中含有5.0g Na2S2O3·5H2O、2.0g K2HPO4、2.0g KNO3、1.0g NaHCO3、0.6g MgSO4·7H2O、0.5g NH4Cl、0.03g FeSO4·7H2O、0.75g CaCl2，溶剂为水，营养液的pH值为7.0～7.6。
9.利用权利要求1所述的一种污泥臭气的生物处理***处理污泥臭气的方法，其特征在于利用污泥臭气的生物处理***处理污泥臭气的方法按以下步骤进行：
一、将10L脱氮硫杆菌和硝化细菌的富集菌液注入装有填料的生物除臭塔(20)内，静置8h后排出菌液，通过鼓风泵向生物除臭塔(20)中连续通入氧气，并进行喷淋挂膜，曝气培养1天后，开始通入污泥臭气，营养液5天更换一次，保持进气量为20～40m3/min，喷淋量为1.25m3/h，驯化3周，完成启动；
二、由臭气收集装置(1)将污泥处理过程各环节产生的臭气收集到一起，由臭气风机(2)送入生物除臭塔(20)进行生物处理，气体通过活性炭吸附装置(17)净化处理后，通过排放管(18)排放，气体的进气量为20～40m3/min，气体在塔内停留时间是100s，营养液喷淋量为1.25m3/h。
10.根据权利要求8所述的一种污泥臭气的生物处理***处理污泥臭气的方法，其特征在于生物除臭塔(20)的塔内温度为27～35℃。
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