CN112807988A - 一种土壤过滤除臭***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种土壤过滤除臭***及方法。该土壤过滤除臭***包括依次连通的加湿装置、引风装置、布气装置和过滤装置，过滤装置自下至上设置有致密层、活性层和疏松层；活性层为牛粪和秸秆的混合物，可以为微生物提供营养成分，除了常见的氮磷钾元素外，还可以提供微量元素，如锰、硒、铜、锌等，使微生物快速繁殖，恶臭气体在活性层能够被更好的降解，提高了土壤过滤除臭***去除恶臭气体的效率。

Description

一种土壤过滤除臭***及方法
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种土壤过滤除臭***及方法。
背景技术
随着人们环保意识的增强，对环境质量的要求也越来越高，恶臭污染是一种感觉公害，恶臭物质已经严重影响到人们的日常生活。臭味能被人感知是由于其具有高挥发性及亲水亲脂性。恶臭物质的致臭原因主要是由于含有特征发臭基团，含发臭基团的气体分子与嗅觉细胞作用，经嗅觉神经向脑部神经传递信息，从而完成对气味的鉴别。按照化学组成，恶臭物质可分为5类，分别是含硫化合物、含氮化合物、含氧有机化合物、卤素衍生物和烃类化合物。
臭气治理技术主要有物理法、化学法、生物法和离子法几类。物理法是采用稀释扩散、遮蔽、液化分离、水洗、吸附等物理手段将恶臭气体浓度稀释、遮蔽或转移的一类方法，没有真正去除恶臭气体。化学法是利用化学药剂或化学方法将恶臭气体组分转变成无臭物质，主要用于去除高浓度、成分复杂的臭气、但是化学试剂会带来二次污染。离子法的原理是利用发生装置产生正负氧离子、正负电子、自由基等活跃离子，离子打开恶臭气体分子的化学键，将其分解成CO2和H2O，离子发生装置发射的离子与空气中的尘埃粒子及固体颗粒碰撞，使颗粒荷电产生聚合作用，形成的较大颗粒靠自身重力沉降下来，达到净化目的发射的离子还可以与室内静电、异味等相互发生作用，有效破坏空气中细菌生存的环境，降低室内细菌浓度，并将其完全消除。离子法有高能离子法、低温等离子法、光催化氧化法，但是离子法的成本普遍偏高。生物法一般是利用土壤中的有机质及矿物质将臭气吸附、浓缩到土壤中，再利用土壤中的微生物将其降解，该方法可以有效去除恶臭气体、成本低，不会带来二次污染，被广泛用于去除恶臭气体。
中国专利文献CN11168574A公开了一种调节式生物土壤除臭***，该***的箱体内底部设置有粗滤层，粗滤层上方设置有生物填料层，生物填料层上方设置有活性土壤层，活性土壤层顶部种植有绿化植物，其中，粗滤层的材料为孔隙率在45-47％的碎石子，生物填料层为具有滤过性能的砂质土壤。该除臭***处理后的气体中仍然残留有恶臭气体，脱除效率不能进一步提高。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的恶臭气体去除效率不能进一步提升，且去除后的气体中仍然残留有恶臭气体等缺陷，从而提供一种土壤过滤除臭***及方法。
为此，本发明提供了以下技术方案。
本发明提供了一种土壤过滤除臭***，包括依次连通的加湿装置、引风装置和布气装置，还包括过滤装置，所述过滤装置与所述布气装置连通；
所述过滤装置内自下至上设置有致密层、活性层和疏松层；
所述活性层的孔隙率为28-30％，孔隙直径为0.04-0.07mm；所述活性层为牛粪和秸秆的混合物；
所述疏松层的孔隙率为40-50％，孔隙直径为0.05-0.1mm；所述疏松层为沙质土壤；
所述致密层的孔隙率为15-20％，孔隙直径为0.01-0.05mm；所述致密层包括草腐土、珍珠岩和黑炭。
所述活性层的厚度为20-30cm；
所述致密层的厚度为80-100cm；
所述疏松层的厚度为20-30cm。
所述致密层包括质量比为(72-78)：(18-21)：(4-6)的草腐土、珍珠岩和黑炭。
所述活性层的孔隙率为29-30％，孔隙直径为0.05-0.06mm；所述活性层为质量比为(5-7)：(3-5)牛粪和秸秆的混合物；
所述疏松层的孔隙率为40-44％，孔隙直径为0.07-0.09mm；所述疏松层为沙质土壤；
所述致密层的孔隙率为16-18％，孔隙直径为0.02-0.04mm；所述致密层包括质量比为75：20：5的草腐土、珍珠岩和黑炭。
所述活性层上还喷洒有微生物原液；
所述微生物为硫化细菌、氨氧化细菌、芽孢菌、假单胞菌中的至少一种；
所述微生物原液的喷洒量为150-230g/m2。
所述疏松层上层设置有绿植层。
所述土壤过滤除臭***还设置有鹅卵石层，所述布气装置设置在所述鹅卵石层中。
本发明还提供了一种土壤过滤除臭方法，采用上述土壤过滤除臭***，包括以下步骤，
恶臭气体收集，经加湿后均匀分布在过滤装置的底部，依次经降解后排出。
所述土壤过滤除臭方法还包括，吸收降解后气体的步骤。
所述恶臭气体来源于污水厂、养殖场或化工厂。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的土壤过滤除臭***，该***包括依次连通的加湿装置、引风装置、布气装置和过滤装置，过滤装置自下至上设置有致密层、活性层和疏松层；活性层为牛粪和秸秆的混合物，可以为微生物提供营养成分，除了常见的氮磷钾元素外，还可以提供微量元素，如锰、硒、铜、锌等，使微生物快速繁殖，恶臭气体在活性层能够被更好的降解，提高了土壤过滤除臭***去除恶臭气体的效率。致密层和活性层主要用于降解恶臭气体，疏松层起到补充降解的作用，使活性层中未降解的恶臭气体进行进一步降解，防止残留未降解的恶臭气体；此外，疏松层还可以为活性层中的微生物提供氧气，促进微生物快速降解恶臭气体。本发明通过对疏松层、活性层和致密层的孔隙率、组分进行限定，可以最大程度地使这三层发挥协同作用，提高土壤过滤除臭***降解恶臭气体的效果，防止降解后的气体中残留有恶臭气体。同时，本发明提供的土壤除臭***对恶臭气体具有较好的去除效果，如氨气、硫化氢、甲硫醇、甲胺、甲硫醚等恶臭气体，尤其对氨气、硫化氢和甲硫醇等恶臭气体的脱除效果显著。
本发明的***可以适用于污水厂、养殖场、化工厂等产生异味的企业和行业。
2.本发明提供的土壤过滤除臭***，通过对活性层、致密层和疏松层的孔隙率、孔隙直径以及各层的组分进行优选，可以进一步提高恶臭气体的降解效果。尤其是活性层中牛粪和秸秆的比例为(5-7)：(3-5)，致密层包括质量比为75：20：5的草腐土、珍珠岩和黑炭时，对恶臭气体的去除效果最好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中土壤过滤除臭***的结构示意图；
附图标记：
1-恶臭气体管道；2-加湿器；3-风机；4-阀门；5-排水井；6-鹅卵石层；7-布气装置；8-致密层；9-活性层；10-疏松层；11-绿植层；12-喷淋头；
7-1-布气口。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供了一种土壤过滤除臭***，如图1所示，包括依次连通的加湿装置、引风装置、布气装置和过滤装置；其中，
加湿装置包括恶臭气体管道1和加湿器2，恶臭气体管道1用于将恶臭气体引入土壤过滤除臭***，恶臭气体管道1的材质可以是但不限于不锈钢或玻璃钢，并且恶臭气体的流量可以根据管道直径的大小进行调整；加湿器2用于增加恶臭气体的湿度，促进恶臭气体溶解，便于微生物降解恶臭气体。在本实施例中，恶臭气体管道1的材质是不锈钢。
引风装置包括风机3和阀门4，风机3将恶臭气体输送至布气装置中，阀门4控制恶臭气体的流量。风机3采用低噪声离心机，同时带有隔振垫，配备隔音罩，具有良好的消声效果，材质为玻璃钢，防腐性能优异。
布气装置7上设置有若干布气口7-1，布气装置7的作用是使恶臭气体均匀分布在过滤装置底部，使恶臭气体均匀通过致密层、活性层和疏松层，与微生物充分接触，彻底降解恶臭气体；布气装置7设置在鹅卵石层6中，鹅卵石均匀分布在布气装置7两侧，鹅卵石层的作用是保护布气装置，防止布气口7-1被土壤等堵塞。
过滤装置，与布气装置7连通，布气装置7设置在过滤装置底部，使布气装置中的恶臭气体均匀分散在过滤装置底部；过滤装置内部自下至上依次设置有致密层8、活性层9、疏松层10和绿植层11；致密层8的孔隙率为15-20％，孔隙直径为0.01-0.05mm，厚度为80-100cm，致密层的组分包括草腐土、珍珠岩和黑炭；活性层9为牛粪和秸秆的混合物，活性层的孔隙率为28-30％，厚度为20-30cm，活性层为微生物提供营养和所需的微量元素，供微生物快速繁殖，使恶臭气体充分降解，去除恶臭气体；疏松层10为沙质土壤，疏松层的孔隙率为40-50％，孔隙直径为0.05-0.1mm，厚度为20-30cm。绿植层11设置在疏松层10上方，绿植层11上种植有植物，同时还设置有喷淋头12，在绿植层表面喷淋自来水。过滤装置底部设置有排水井5，用于排出过滤装置底部的水，确保土壤湿度在50-60％。
作为一种优选的实施方式，活性层9表面还喷洒有微生物原液，微生物为硫化细菌、氨氧化细菌、芽孢菌、假单胞菌中的至少一种；微生物原液的喷洒量为150-230g/m2。
作为另一种优选的实施方式，活性层中牛粪和秸秆的质量比为(5-7)：(3-5)，活性层的孔隙率为29-30％，孔隙直径为0.05-0.06mm。疏松层的孔隙率为40-44％，孔隙直径为0.07-0.09mm。致密层的孔隙率为16-18％，孔隙直径为0.02-0.04mm；致密层包括质量比为(72-78)：(18-21)：(4-6)的草腐土、珍珠岩和黑炭，优选为75：20：5。
上述土壤过滤除臭***的工作原理：收集恶臭气体，通过恶臭气体管道1进入加湿器2中，加湿后的恶臭气体经引风装置后进入布气装置，通过若干布气口均匀进入过滤装置，依次经致密层和活性层降解、疏松层再次降解后排出，通过绿植层释放，恶臭气体降解后的气体为二氧化碳和水，绿植层的绿植对降解后的部分气体进行吸收利用，其它排出。
在本实施例中，活性层中牛粪和秸秆的质量比为7:3，活性层的孔隙率为30％，孔隙直径为0.05-0.06mm，厚度为20cm，活性层表面还喷洒有微生物原液，微生物为芽孢菌，喷洒量为200g/m2。疏松层的孔隙率为41％，孔隙直径为0.07-0.09mm，厚度为20cm，疏松层为沙质土壤。致密层的孔隙率为15％，孔隙直径为0.02-0.04mm，厚度为100cm，致密层包括质量比为75：20：5的草腐土、珍珠岩和黑炭。
本实施例还提供了一种土壤过滤除臭方法，采用上述土壤过滤除臭***，包括以下步骤，
收集恶臭气体，经加湿后均匀分布在过滤装置底部，依次经致密层、活性层和疏松层降解，恶臭气体被降解为水和二氧化碳，降解后的气体从绿植层排出，部分被绿植层中的植物吸收，部分释放排出。
对比例1
本对比例提供了一种土壤过滤除臭***，与实施例1的区别在于致密层、活性层和疏松层的孔隙率、孔隙直径不同，土壤过滤除臭方法同实施例1，本对比例中致密层、活性层和疏松层的参数如下：
活性层中牛粪和秸秆的质量比为7:3，活性层的孔隙率为35％，孔隙直径为0.1-0.12mm，厚度为20cm，活性层表面还喷洒有微生物原液，微生物为芽孢菌，喷洒量为200g/m2。疏松层的孔隙率为52％，孔隙直径为0.15-0.18mm，厚度为20cm，疏松层为沙质土壤。致密层的孔隙率为23％，孔隙直径为0.05-0.06mm，厚度为100cm，致密层包括质量比为75：20：5的草腐土、珍珠岩和黑炭。
对比例2
本对比例提供了一种土壤过滤除臭***，与实施例1的区别在于去掉活性层，其它同实施例1，土壤过滤除臭方法同实施例1。
对比例3
本对比例提供了一种土壤过滤除臭***，与实施例1的区别在于活性层的组分不同，其他同实施例1，土壤过滤除臭方法同实施例1，本对比例中活性层为木屑。
试验例
以污水厂排放的气体进行测试，本试验例提供了实施例1和对比例1-3降解后气体的性能测试及测试结果，污水厂排放的气体中臭气的浓度见表1，臭气由多种物质组成，臭气中硫化氢、氨气、甲硫醇的浓度见表1，气体中臭气的含量是通过三点比臭法测试得到，硫化氢、氨气、甲硫醇的含量通过气相色谱法测定得到。
具体测试方法：以污水厂排放的气体作为测试气体，排放的气体经收集，分别通入实施例1和对比例1-3提供的土壤过滤除臭***中进行降解，收集释放的气体，测试土壤过滤除臭***释放的气体中臭气的含量以及臭气中硫化氢、氨气和甲硫醇的浓度，结果见表1。
表1实施例1和对比例1-3土壤过滤除臭***的除臭效果
Figure BDA0002972579280000091
注：表1中的C1代表污水厂排放的气体中臭气的浓度，C2代表污水厂排放的气体中各臭气组分的含量。Z1代表污水厂排放的气体经本发明***除臭后臭气的浓度；Z2代表污水厂排放的气体经本发明***除臭后气体中各臭气组分的含量。
通过表1的实验结果，可以看出，本发明提供的土壤过滤除臭***通过控制致密层、活性层和疏松层的孔隙率、孔隙直径和各层的组分，可以显著提高恶臭气体的降解效果。通过控制各层的孔隙率、孔隙直径，硫化氢的去除率为98.9％，氨气的去除率为96％，甲硫醇的去除率97.1％，臭气的脱除率高达99.8％以上，该土壤过滤除臭***各层的孔隙率、孔隙直径等参数对臭气脱除影响较大，各层的参数设置对土壤过滤除臭***较为重要，通过对比例1可以看出，即使微小的调整对除臭效果影响也较大，本发明采用特定孔隙率、孔隙直径的活性层、疏松层和致密层得到的土壤过滤除臭***的脱除臭气的效果显著。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种土壤过滤除臭***，包括依次连通的加湿装置、引风装置和布气装置，其特征在于，还包括过滤装置，所述过滤装置与所述布气装置连通；
所述过滤装置内自下至上设置有致密层、活性层和疏松层；
所述活性层的孔隙率为28-30％，孔隙直径为0.04-0.07mm；所述活性层为牛粪和秸秆的混合物；
所述疏松层的孔隙率为40-50％，孔隙直径为0.05-0.1mm；所述疏松层为沙质土壤；
所述致密层的孔隙率为15-20％，孔隙直径为0.01-0.05mm；所述致密层包括草腐土、珍珠岩和黑炭。
2.根据权利要求1所述的土壤过滤除臭***，其特征在于，所述活性层的厚度为20-30cm；
所述致密层的厚度为80-100cm；
所述疏松层的厚度为20-30cm。
3.根据权利要求1或2所述的土壤过滤除臭***，其特征在于，所述致密层包括质量比为(72-78)：(18-21)：(4-6)的草腐土、珍珠岩和黑炭。
4.根据权利要求1-3任一项所述的土壤过滤除臭***，其特征在于，所述活性层的孔隙率为29-30％，孔隙直径为0.05-0.06mm；所述活性层为质量比为(5-7)：(3-5)牛粪和秸秆的混合物；
所述疏松层的孔隙率为40-44％，孔隙直径为0.07-0.09mm；所述疏松层为沙质土壤；
所述致密层的孔隙率为16-18％，孔隙直径为0.02-0.04mm；所述致密层包括质量比为75：20：5的草腐土、珍珠岩和黑炭。
5.根据权利要求1-4任一项所述的土壤过滤除臭***，其特征在于，所述活性层上还喷洒有微生物原液；
所述微生物为硫化细菌、氨氧化细菌、芽孢菌、假单胞菌中的至少一种；
所述微生物原液的喷洒量为150-230g/m2。
6.根据权利要求1-5任一项所述的土壤过滤除臭***，其特征在于，所述疏松层上层设置有绿植层。
7.根据权利要求1-6任一项所述的土壤过滤除臭***，其特征在于，还设置有鹅卵石层，所述布气装置设置在所述鹅卵石层中。
8.一种土壤过滤除臭方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述土壤过滤除臭***，包括以下步骤，
恶臭气体收集，经加湿后均匀分布在过滤装置的底部，依次经降解后排出。
9.根据权利要求8所述的土壤过滤除臭方法，其特征在于，还包括，吸收降解后气体的步骤。
10.根据权利要求8或9所述的土壤过滤除臭方法，其特征在于，所述恶臭气体来源于污水厂、养殖场或化工厂。
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