CN105582792B

CN105582792B - 一种同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的设备与方法

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Publication number: CN105582792B
Application number: CN201410460781.2A
Authority: CN
Inventors: 刘建伟; 夏雪峰
Original assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Current assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2018-03-02
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: CN105582792A

Abstract

本发明属于废气处理技术领域，涉及一种同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的设备与方法。本发明设备由湿式洗涤区、生物过滤区、干燥区和紫外光触媒反应区组成。含恶臭和微生物气溶胶的废气首先经过湿式洗涤区，气体得到加湿，同时部分水溶性好的恶臭物质得以去除，然后进入生物过滤区，生物过滤区与干燥区连接，干燥区与紫外光触媒反应区连接，光触媒滤网层中的TiO₂在紫外灯的照射下，产生出氧化能力极强的氢氧基(·OH)与活性氧(·O)，与恶臭物质发生反应，同时去除在生物过滤区未被去除的微生物气溶胶，净化后的无臭、无菌气体从排气口排出。本发明设备可同步去除恶臭物质和微生物气溶胶污染，去除效率高，效果稳定，无二次污染。

Description

一种同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的设备与方法

技术领域

本发明属于废气处理领域，特别涉及一种同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的设备与方法。

背景技术

近年来，随着城市化进程的加快，越来越多的城市污水处理厂、生活垃圾处理厂和生活垃圾中转站等市政设施相继投产运行，在改善城市环境方面发挥着越来越重要的作用。但由于城市污水或生活垃圾处理过程中，污水或生活垃圾中的含硫、氮物质和大量微生物很可能在搅动或曝气作用下以气体形式逸散到大气中，从而造成同时含恶臭物质和微生物气溶胶废气的污染。随着社会经济的发展、生活水平的提高和公众环境意识的日益增强，城市污水处理厂、生活垃圾处理厂、生活垃圾中转站等市政设施产生的恶臭物质和微生物气溶胶污染已成为亟待解决的首要问题。

生物处理技术是近几十年发展起来的一种用于废气处理、特别是恶臭气体处理的新技术。与常规的物化处理技术，如吸收、吸附、催化、焚烧等相比，生物处理技术具有处理效果好、无二次污染、投资和运行费用低、易于管理等优点，尤其在处理大流量、低浓度的废气时更能显示其优越性。生物处理技术的原理是利用微生物的代谢过程将废气中的污染物质降解或转化为无害或低害类物质。对于气量大、浓度低的废气，生物处理技术更为经济。研究资料表明，生物技术的投资和运行费用仅为物化处理技术的1/4～1/20。生物处理技术，特别是生物过滤技术，已经广泛应用于城市污水处理厂、生活垃圾处理厂和生活垃圾中转站等市政设施产生的恶臭物质和微生物气溶胶的处理。

然而，生物过滤技术处理废气存在截留微生物气溶胶和逸散微生物气溶胶的双重作用，这是因为生物过滤设备是一种微生物固定化生长的***，其中填充的高密度和高比表面积的填料可能截留进气中的微生物。而填料上附着生长有相当多的微生物，在气流的作用下，这些微生物有可能以气溶胶的形式逸出滤池而重新造成大气污染。

紫外光催化氧化技术是一种将紫外光辐射(UV)和催化剂(如TiO₂等)结合用以废气处理的方法。紫外光催化氧化技术以催化剂作为紫外光的吸收剂，产生电子/空穴对，诱发产生氧化活性基团，即在紫外光的激发下，催化剂光分解产生氧化能力更强的自由基(如·OH)与活性氧(·O)，可以氧化许多微生物和单用氧化剂无法分解的难降解废气污染物。紫外光催化氧化技术在常温常压下即可进行氧化，不产生二次污染，能使多数不能或难以降解的有机污染物完全矿化，而且具有很强的杀灭微生物的能力。

城市污水处理厂、生活垃圾处理厂和生活垃圾中转站等市政设施产生的恶臭物质和微生物气溶胶污染影响范围广，处理难度大。虽然各种处理技术多种多样，但大部分技术尚未成熟和完善，存在着适应范围小，处理效果低，占地面积大等问题，或投资和运行费用高，管理操作复杂，易于产生二次污染等问题。因此，现今特别缺乏恶臭物质和微生物气溶胶同时去除的设备和技术。

发明内容

考虑到以往的城市污水处理厂、生活垃圾处理厂和生活垃圾中转站等市政设施产生的恶臭和微生物气溶胶处理设备的不足和生物过滤、紫外光催化技术各自的优缺点，本发明提出一种同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的设备，提高含恶臭物质和微生物气溶胶废气的处理效果，节省占地面积，节省投资和处理费用。

本发明的另一目的是提供本发明提出一种同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的方法。

本发明的本发咀提出一种同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的设备，由湿式洗涤区、生物过滤区、干燥区和紫外光催化反应区依次连接组成，含恶臭物质和微生物气溶胶的废气依次经过这四个区域，最后净化后的气体从紫外光催化反应区底部的出气口流出。其中：

湿式洗涤区下部的侧壁上开有一进气口，在进气口处安装有穿孔管，在湿式洗涤区装有悬浮填料，湿式洗涤区上部的侧壁上开有一排水口。

在生物过滤区内填充粒径小、孔隙率大的轻质活性聚氨酯生物填料，生物过滤区侧壁上开有营养液喷淋进口，在该营养液喷淋进口处安装有一连接营养液喷淋器的管路，该营养液喷淋器在生物过滤区填料的上方，营养液喷淋器通过管路定期喷淋营养液，营养液循环使用，底部支撑填料的是气体分布板，填料中的微生物以异养细菌和真菌为主。

干燥区内部装有干燥剂，干燥区与紫外光催化反应区相连。

紫外光触媒反应区由若干个紫外灯管组成，反应区内填充锐钛型纳米二氧化钛光触媒及涂层材料，形成光触媒过滤网层。

本发明的本发明提出一种同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的方法，含恶臭物质和微生物气溶胶的废气首先经过湿式洗涤区，气体得到加湿，同时部分水溶性好的恶臭物质得以去除，然后进入生物过滤区，生物过滤区内填充粒径小、孔隙率大的轻质活性生物填料，生物过滤区上部侧壁设管式营养液喷淋器，上部另一侧壁设出气管，出气管与干燥区连接；干燥区与紫外光触媒反应区连接，光触媒中的TiO₂在紫外灯的照射下，产生出氧化力极强的氢氧基(·OH)与活性氧(·O)，与恶臭物质发生反应，同时去除在生物过滤区未被去除的微生物气溶胶，净化后的无臭、无菌气体从出气口排出。

本发明的设备具有如下优点：

1.将生物过滤和紫外光催化处理技术的优势结合，研制成一种联合生物过滤、紫外光催化技术同时去除城市市政设施产生的含恶臭和微生物气溶胶废气的设备。该设备结构紧凑，构造简洁，占地面积小，运行操作与维护简单，无二次污染。

2.湿式洗涤区可以去除部分恶臭和微生物气溶胶，同时起到预加湿作用，减少了生物过滤区的加湿频率和负荷。

3.生物过滤一紫外光催化设备无需循环水，营养液为定期提供，能耗低，管理方便。

附图说明

图1.本发明设备的结构示意图。

附图标记

1.进气口 2.穿孔管

3.湿式洗涤区 4.排水口

5.气体分布板 6.生物过滤区

7.生物过滤区填料 8.营养液喷淋进口

9.营养液喷淋器 10.干燥区

11.紫外灯 12.光触媒滤网层

13.出气口

具体实施方式

实施例1.

请参见图1。有机玻璃制成的联合利用生物过滤、紫外光催化反应进行城市污水处理厂、生活垃圾处理厂和生活垃圾中转站等市政设施产生的含恶臭和微生物气溶胶废气处理的设备，其基本结构为圆柱体型，主要由湿式洗涤区3、生物过滤区6、干燥区10和紫外光催化反应区四个部分组成；

在湿式洗涤区3下部的侧壁上开有一进气口1，在进气口1处安装有穿孔管2，在湿式洗涤区3上部的侧壁上开有一排水口4；

在生物过滤区6内装有轻质聚氨酯生物填料7，在生物过滤区的侧壁上开有喷淋营养液液进口8，在该营养液喷淋进口处安装有一连接营养液喷淋器9的管路，该营养液喷淋器9在生物过滤区填料的上方；填料中的微生物以异养细菌和真菌为主；营养液喷淋器9通过管路定期喷淋营养液；

在紫外光催化反应区内设若干只紫外灯管11，填充锐钛型纳米二氧化钛光触媒及涂层材料，形成光触媒过滤网层12。

城市污水处理厂、生活垃圾处理厂和生活垃圾中转站等市政设施产生的含恶臭和微生物气溶胶的废气从气体加湿区3下部的进气口1经由气体穿孔管2进入湿式洗涤区3，气体得到加湿，同时部分水溶性好的恶臭物质得以去除，然后进入生物过滤区6，生物过滤区6内填充高密度、孔径小的活性生物填料7，易于微生物挂膜、生长，同时易于截留进气中的微生物气溶胶，之后经干燥区10的干燥剂干燥后进入紫外光催化反应区，在紫外线的作用下与恶臭气体发生反应，同时去除生物过滤区6未被去除的微生物气溶胶，净化后的无臭、无菌气体从出气口13排出，多余的加湿液从底部的排水口4排出。

根据本方法建立了处理量为5000m³/h的城市污水厂污泥脱水间的含恶臭和微生物气溶胶的废气处理设备，进气硫化氢、氨、异养细菌和真菌气溶胶浓度分别为4.3mg/m³，10.5mg/m³，9000～11000mg/m³和5000～6000mg/m³的城市污水厂气体，停留时间为40s，室温条件下操作时，出气口的硫化氢和氨分别为0mg/m³和0.02mg/m³，去除率分别为100％和99.8％，出气中的异养细菌和真菌未检出，去除率均为100％。

Claims

1.一种同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的方法，其特征在于：同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的设备由湿式洗涤区、生物过滤区、干燥区和紫外光触媒反应区依次连接组成，其中湿式洗涤区下部的侧壁上开有一进气口，在进气口处安装有穿孔管，在湿式洗涤区上部的侧壁上开有一排水口，生物过滤区内填充粒径小、孔隙率大的轻质活性生物填料，侧壁上开有喷淋液进口，在该喷淋液进口处安装有一连接营养液喷淋器的管路，该营养液喷淋器在生物过滤区填料的上方，所述的干燥区内部装有干燥剂，干燥区与紫外光触媒反应区相连接，所述的紫外光触媒反应区由若干个紫外灯管组成，同时填充锐钛型纳米二氧化钛光触媒及涂层材料，形成光触媒过滤网层，风机设置在整套设备的最后面；

所述的湿式洗涤区内填充填料，内设液体液面指示计，保证液面高度高于气体进气口，低于排水口；

所述的生物过滤区内填充的填料为轻质聚氨酯活性生物填料，填料粒径为2～3cm，孔隙率为96％～98％，利于废气处理微生物挂膜、废气处理和进气微生物气溶胶的吸附和截留，生物过滤区底部为多孔的填料支撑板，孔径为3～5mm，兼有布气功能；

同步去除恶臭物质和微生物气溶胶的方法步骤在于：含有恶臭和微生物气溶胶的城市污水厂气体首先经过湿式洗涤区，气体得到加湿，同时部分水溶性好的恶臭物质和微生物气溶胶得以去除，然后进入生物过滤区，生物过滤区内填充的活性生物填料，易于微生物挂膜、生长，同时易于截留进气中的微生物气溶胶，之后经干燥区干燥后进入紫外光触媒反应区内，光触媒中的TiO₂在紫外线的照射下，产生出氧化力极强的氢氧基(·OH)与活性氧(·O)，恶臭气体发生反应，同时去除生物过滤区未被去除的微生物气溶胶，净化后的气体从排气口排出，风机置于设备后面，保证设备处于负压状态，避免含恶臭和微生物气溶胶的气体泄漏；

所述的生物过滤区顶部安装营养液喷淋器，通过管路定期喷淋营养液，过量的营养液进入湿式洗涤区，高于液面指示计设定液面的多余营养液由排水口排出，生物过滤区内设置在线pH和湿含量监测探头，并与喷淋设备形成反馈控制，保证填料pH和湿含量分别在6～9和40～60％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：经过干燥区干燥后的气体进入紫外光触媒反应区，紫外灯产生的紫外线波长为253nm，辐射强度为1200μm/cm²，反应温度为0～50℃，反应压力为常压，反应时间5～10s，能有效去除微生物气溶胶及前一阶段未去除的恶臭物质。