一种以缓释碳为填料的生物除臭装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，属于废物处理除臭【技术领域】。该装置包括进气系统、生物滴滤塔除臭系统和喷淋液pH调节系统。生物滴滤塔除臭系统由若干个独立的除臭单元组成，所述的独立除臭单元包括进气口、穿孔板、缓释碳填料和喷淋系统；缓释碳填料由聚乳酸、淀粉和其他微量元素组成，喷淋系统由喷淋液、过滤器、喷淋泵、喷淋管道、喷淋阀和喷淋装置组成；喷淋液的pH值可通过pH控制器、pH探头、蠕动泵和酸碱调节液进行调节。本发明采用的缓释碳填料与现有的除臭填料相比具有填料释碳速率可控、填料可重复利用、无需额外添加微量元素、具有良好的臭气处理效果且无二次污染的特点，可广泛应用于堆肥厂和垃圾处理厂的废气处理。
【专利说明】一种以缓释碳为填料的生物除臭装置
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及废物处理除臭【技术领域】，特别是指一种以缓释碳为填料的生物除臭装置。
[0003]
【背景技术】
[0004]工业上，有机物的堆肥过程中产生的气体将会污染环境，堆肥产生的气体通常具有量大，浓度低的特性。恶臭气体主要成分为:氨(NH3),硫化氢(H2S),甲基硫((CH3)3S),三甲胺((CH3)3N), 二硫甲基((CH3)3S2),乙醛(CH3CHO),苯乙烯(C6H5C2H3)等。其中，氨是好氧堆肥臭气中的主要成分。
[0005]与传统的物理化学法相比，生物脱臭由于具有几乎不需要添加化学药剂、可在常温常压下进行、能量浪费较低等特点，其已逐渐成为净化恶臭物质的主要方法。生物滴滤法由于其处理负荷高、成本较低、便于操作等特性，已被广泛应用于垃圾处理厂等场所净化降解过程中易产酸的恶臭气体。其对氨的去除主要是通过填料的吸附，液相的吸收，生物氧化以及与填料中酸性成分发生中和反应等作用来实现的。生物滴滤法的填料可分为可降解性填料和不可降解性填料。其中可降解性填料包括木屑、菌糠和炭质材料等；不可降解性填料包括陶瓷、塑料和纤维球等。近年来，可降解性填料由于运输方便、易装填、可循环利用等优点被广泛采用。
[0006]由聚乳酸和淀粉通过共混、熔融和重塑而成的缓释碳是反硝化处理过程中的理想碳源。其特性包括原料廉价易得且其释碳速率可通过调节聚乳酸和淀粉的比例来调节。因此，只要根据受污水体水质特性调整缓释碳的物质组成便既可满足反硝化系统在脱氮过程中对碳源的需求同时又可避免由于投加过量有机碳而导致的二次污染问题。
[0007]目前尚未见到聚乳酸/淀粉缓释碳作为生物滴滤塔除臭填料的报道。因此，本发明充分利用聚乳酸/淀粉缓释碳填料的释碳速率可控、填料可重复利用和廉价的特点，制备生物填料用于堆肥厂和垃圾处理厂的除臭装置。
[0008]
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题是提供一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，可以减轻由含氮喷淋液带来的二次污染问题。
[0010]该除臭装置包括进气系统、生物滴滤塔除臭系统和喷淋液PH调节系统；
其中，进气系统包括空气泵、进气管道、进气阀和进气口 ；生物滴滤塔由多个独立的除臭单元通过法兰连接而成，每个独立的除臭单元由进气口、穿孔板、缓释碳填料和喷淋系统组成；喷淋液PH调节系统由pH控制器，pH探头、蠕动泵、氢氧化钠溶液和硝酸溶液组成；每个独立除臭单元中的喷淋系统喷淋液、过滤器、喷淋泵、喷淋管道、喷淋阀和喷淋装置组成；
出气口位于该除臭装置的顶部，便于气体排出；进气口和喷淋装置分别位于独立除臭单元的底部和顶部；喷淋阀安装在喷淋管道靠近独立除臭单元处，便于控制喷淋装置中喷淋液的量；填料更换口位于缓释碳填料的底部和顶部，便于缓释碳填料的更换；穿孔板位于每一个独立除臭单元顶部喷淋装置的上方；进气阀位于进气管道靠近独立除臭单元处，用于控制进入除臭单元的气体量；喷淋液收集槽位于该除臭装置的底部，喷淋液收集槽底部设有放空管；喷淋泵安装于喷淋液收集槽上方，并与喷淋管道相连，用于输送喷淋液，喷淋泵下方有位于喷淋液收集槽中的过滤器；蠕动泵安装于喷淋液收集槽上方，并与PH控制器相连，并通过管道将氢氧化钠溶液和硝酸溶液输送到喷淋液收集槽中，用于调整其中的pH值；pH控制器连接位于喷淋液收集槽中的pH探头；空气泵连接进气管道。
[0011]喷淋液收集槽中的喷淋液的pH值控制在7.5±0.2。
[0012]缓释碳填料为圆柱状、颗粒状或球状，由聚乳酸、淀粉和微量元素通过熔融、重塑技术制得，其中聚乳酸和淀粉所占质量百分数为909^100%，磷元素所占质量百分数为09Tl%，钾元素所占质量百分数为09Γ2%，铁元素所占质量百分数为09Γ3%，钙元素所占质量百分数为09Γ4% ;制备缓释碳填料的原料重的微量元素从磷酸氢钠、氯化钾、硫酸铁和氧化钙中获得；缓释碳填料在脱臭前需要预先接种菌源，菌源为活性污泥或者自行分离富集的菌株。
[0013]该除臭装置中所使用缓释碳填料，其释碳速率可通过调节其物质组成来实现，因此它可使用于各种进气和水质条件。此外，缓释碳填料在降解过程中会形成大量的微孔，进而增加了其表面积，适合微生物生长繁殖，进而实现同步硝化反硝化的处理效果，有效低减少了由硝氮、亚硝氮累积造成的喷淋液二次污染问题。
[0014]本发明的上述技术方案的有益效果如下:
(1)缓释碳的释碳速率可通过调节缓释碳的配比来控制，使之既能有效满足异养菌生长所需能量又能避免因有机碳释放速率过快而导致的二次污染问题；
(2)缓释碳填料可重复利用，当缓释碳填料内易降解组分消耗完毕时，可取出填料，添加适量的易降解组分共混后进行熔融和重塑；
(3)缓释碳填料在熔融过程中可按特定比例加入各种微量元素，以满足在除臭过程中生物滴滤塔内缓释碳填料上微生物的生长需要；
(4)本缓释碳填料生物滴滤塔与现有技术相比，具有无需另建喷淋液反硝化构筑物，可调节微生物生境，占地面积小，运行费用低，对臭气成分具有良好的处理效果等优点；
(5)与其他填料相比，本填料具有原料(聚乳酸)价格低廉、加工简单、强度较高并可重复利用的特点，对于含氨臭气去除率在长时间里维持在90%以上，可广泛应用于堆肥厂和垃圾处理厂的废气处理。
[0015]
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的一种以缓释碳为填料的生物除臭装置结构示意图。
[0017][主要元件符号说明] 1-出气□ ;2-喷淋装置；3-喷淋阀；4-缓释碳填料；5-填料更换□ ;6-穿孔板；7-进气阀；8-pH控制器；9_喷淋泵；10-蠕动泵；11-空气泵；12-喷淋液；13-氢氧化钠溶液；14-硝酸溶液；15_放空管；16_过滤器；17-pH探头；18_进气管道；19_喷淋管道；20_法兰；21-喷淋液收集槽；22_进气口。
[0018]
【具体实施方式】
[0019]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0020]如图1所示，为本发明一种以缓释碳为填料的生物除臭装置结构示意图，该装置包括进气系统、生物滴滤塔除臭系统和喷淋液PH调节系统；
其中，进气系统包括空气泵11、进气管道18、进气阀7和进气口 22 ;生物滴滤塔由多个独立的除臭单元通过法兰20连接而成，每个独立的除臭单元由进气口 22、穿孔板6、缓释碳填料4和喷淋系统组成；喷淋液pH调节系统由pH控制器8，pH探头17、蠕动泵10、氢氧化钠溶液13和硝酸溶液14组成；每个独立除臭单元中的喷淋系统喷淋液12、过滤器16、喷淋泵9、喷淋管道19、喷淋阀3和喷淋装置2组成；
出气口 I位于该除臭装置的顶部，进气口 22和喷淋装置2分别位于独立除臭单元的底部和顶部，喷淋阀3安装在喷淋管道19靠近独立除臭单元处，填料更换口 5位于缓释碳填料4的底部和顶部，穿孔板6位于每一个独立除臭单元顶部喷淋装置2的上方，进气阀7位于进气管道18靠近独立除臭单元处，喷淋液收集槽21位于该除臭装置的底部，喷淋液收集槽21底部设有放空管15，喷淋泵9安装于喷淋液收集槽21上方，并与喷淋管道19相连，蠕动泵10安装于喷淋液收集槽21上方，并与pH控制器8相连，空气泵11连接进气管道18。
[0021]实施例1
使用上述除臭装置，含氨臭气由空气泵11经进气管道18和进气阀7输送至位于每个独立除臭单元底部的进气口 22，含氨臭气流经穿孔板6与填料层中的液相及微生物接触，净化后的臭气由顶部出气口 I排出。喷淋液收集槽21内喷淋液12经过滤器16、喷淋泵9、喷淋管道19、喷淋阀3和喷淋装置2均匀喷洒于缓释碳填料4表面，喷淋密度为0.25?0.75m3喷淋液/ m3填料*h。喷淋液收集槽21内喷淋液12的pH值通过pH探头17监控，并通过pH控制器8、蠕动泵10、氢氧化钠溶液13和硝酸溶液14维持在7.5±0.2左右。生物滴滤塔内喷淋液的水力停留时间为2个月，此后由位于喷淋液收集槽21底部的放空管15排放。
[0022]缓释碳填料4主要由聚乳酸和淀粉通过共混、熔融和重塑制成。聚乳酸和淀粉所占质量百分数大于90%，其中聚乳酸和淀粉的质量比为5:5。此外，缓释碳填料在重塑过程中还添加了适量的微量元素，其中磷元素所占质量百分数为09Tl%;钾元素所占质量百分数为09Γ2% ;铁元素所占质量百分数为09Γ3% ;钙元素所占质量百分数为09Γ4%。重塑后缓释碳填料4为柱状(长2cm,直径0.5cm)。
[0023]缓释碳填料4在脱臭前预先接种以经过驯化的具有硝化和反硝化活性的两种活性污泥(接种比例为1:1)。具体接种量为10 g-vss/kg-填料。缓释碳填料4在接种过程中喷淋液中铵氮和硝氮浓度分别为500 mg NH/-N/1和500 mg Ν03__Ν/1，ρΗ=7.5。接种驯化周期为14天。
[0024]实施例2
使用实施例1相同的装置，每个独立除臭单元的填料中聚乳酸和淀粉所占质量百分数大于90%，其中聚乳酸和淀粉的质量比为4:6 ;喷淋密度为0.5?1.5m3喷淋液/ m3填料*h ；生物滴滤塔内喷淋液的水力停留时间为I个月。其他条件与实施例1相同。
[0025]实施例3
使用实施例1相同的装置，产生的含氨臭气只从第一和第二个独立除臭单元底部通入，关闭第三个独立除臭单元的进气口 ；喷淋密度为0.5?1.0m3喷淋液/ m3填料*h。其他条件与实施例2相同。
[0026]实验结果分析:
好氧堆肥过程产生的臭气中，氨、硫化氢和臭气浓度分别为2.4±0.4 mg/m3,0.3±0.1mg/m3和359±43。在实施例1中，臭气空塔停留为20-60秒。在连续运行一个月的时间里，出气中氨、硫化氢、臭气浓度低于0.22 mg/m3>0 mg/m3和40,去除率均高于90%,出气达到了恶臭污染物排放标准(GB14554-93)。此外，喷淋液中ΝΗ4+-Ν、Ν0χ__Ν和TOC浓度分别小于210.4 mg ΝΗ4+-Ν/1、173.6 mg NOx^-N/1 和 126.1 mg-C/1。在实施例 2 中，臭气空塔停留为20-60秒。在连续运行20天的时间里，出气中氨、硫化氢、臭气浓度低于0.25mg/m\0 mg/m3和 36。喷淋液中 NH4+-N、NOf-N 和 TOC 浓度分别小于 331.6 mg NH/-N/1、114.5 mg NOf-N/l和154.2 mg-C/1 ο在实施例3中，臭气空塔停留为20-40秒。在连续运行15天的时间里，出气中氨、硫化氢、臭气浓度低于0.21mg/m3>0 mg/m3和38。喷淋液中ΝΗ4+-Ν、Ν0χ__Ν和TOC浓度分别小于372.4 mg ΝΗ:-Ν/1、62.I mg N03__N/1和161.5 mg-C/1。因此，用本发明缓释碳生物除臭装置净化堆肥厂产生含氮臭气即可达到较高的臭气处理效果，又可降低由硝氮、亚硝氮和有机碳累积造成的喷淋液二次污染问题。
[0027]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，其特征在于:该装置包括进气系统、生物滴滤塔除臭系统和喷淋液PH调节系统； 其中，进气系统包括空气泵(11)、进气管道(18)、进气阀(7)和进气口(22);生物滴滤塔由多个独立的除臭单元通过法兰(20)连接而成，每个独立的除臭单元由进气口(22)、穿孔板(6)、缓释碳填料(4)和喷淋系统组成；喷淋液pH调节系统由pH控制器(8)，pH探头(17)、蠕动泵(10)、氢氧化钠溶液(13)和硝酸溶液(14)组成；每个独立除臭单元中的喷淋系统喷淋液(12)、过滤器(16)、喷淋泵(9)、喷淋管道(19)、喷淋阀(3)和喷淋装置(2)组成； 出气口(I)位于该除臭装置的顶部，进气口(22)和喷淋装置(2)分别位于独立除臭单元的底部和顶部，喷淋阀(3)安装在喷淋管道(19)靠近独立除臭单元处，填料更换口(5)位于缓释碳填料(4)的底部和顶部，穿孔板(6)位于每一个独立除臭单元顶部喷淋装置(2)的上方，进气阀(7)位于进气管道(18)靠近独立除臭单元处，喷淋液收集槽(21)位于该除臭装置的底部，喷淋液收集槽(21)底部设有放空管(15)，喷淋泵(9)安装于喷淋液收集槽(21)上方，并与喷淋管道(19)相连，蠕动泵(10)安装于喷淋液收集槽(21)上方，并与pH控制器(8)相连，空气泵(11)连接进气管道(18)。
2.根据权利要求1所述的一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，其特征在于:所述喷淋泵(9)下方有位于喷淋液收集槽(21)中的过滤器(16)。
3.根据权利要求1所述的一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，其特征在于:所述pH控制器(8)连接位于喷淋液收集槽(21)中的pH探头(17)。
4.根据权利要求1所述的一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，其特征在于:所述蠕动泵(10)通过管道将氢氧化钠溶液(13)和硝酸溶液(14)输送到喷淋液收集槽(21)中，用于调整其中的pH值。
5.根据权利要求1所述的一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，其特征在于:所述缓释碳填料(4)由填料更换口(5)进行更换。
6.根据权利要求1所述的一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，其特征在于:所述喷淋液的PH值控制在7.5±0.2。
7.根据权利要求1所述的一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，其特征在于:所述缓释碳填料(4)由聚乳酸、淀粉和微量元素通过熔融、重塑技术制得，其中聚乳酸和淀粉所占质量百分数为909^100%，磷元素所占质量百分数为09Tl%，钾元素所占质量百分数为09Γ2%，铁元素所占质量百分数为09Γ3%，钙元素所占质量百分数为09Γ4%。
8.根据权利要求1或7所述的一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，其特征在于:所述制备缓释碳填料(4)的原料重的微量元素从磷酸氢钠、氯化钾、硫酸铁和氧化钙中获得，所述缓释碳填料(4)为圆柱状、颗粒状或球状。
9.根据权利要求1或7所述的一种以缓释碳为填料的生物除臭装置，其特征在于:所述缓释碳填料(4)在脱臭前需要预先接种菌源，菌源为活性污泥或者自行分离富集的菌株。
【文档编号】B01D53/84GK104190245SQ201410465299
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】吴川福, 郭延, 王娟, 郑天龙, 孙晓红, 汪群慧 申请人:北京科技大学