城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气处理装置及处理工艺的制作方法

本发明涉及一种城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气的处理装置。本发明还涉及基于采用所述装置处理城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气的工艺。

背景技术：

目前，城镇污水处理厂常用除臭技术主要有生物法、离子法、化学法、掩蔽法、吸附法几大类。其中生物法是利用微生物降解或转化气态污染物，是应用最为广泛的一种除臭技术，该方法对于低浓度的可生物降解物质，具有效果较好、投资和运行费用低、较少二次污染等优点，但是对于高浓度或大分子量难降解物质则效果甚微。离子法是通过一定的技术手段获得非平衡等离子体，即大量高能电子和·O、·OH等活性粒子，把恶臭污染物氧化降解为无害或危害小的物质，也是一种应用较为广泛的除臭方法，但在处理高浓度、大流量和高分子量的有机恶臭时易溢出小分子有机污染物。化学法是利用化学介质(NaOH,NaClO,H₂SO₄)与H₂S，NH₃等与致臭成分进行快速反应，达到除臭的目的，但该方法对有机臭气化合物去除较难，且易造成二次污染，因此现已很少使用。掩蔽法是通过向臭气空间喷洒植物提取液类物质，使其与臭气成分发生物理或化学反应，从而达到消除恶臭污染，但是去除效率较低且易产生二次污染。吸附法是利用活性炭的吸附作用，使恶臭气体通过吸附剂填充层而被吸附去除，由于运行费用高，该法一般应用于风量较小、臭气浓度较低、出气要求较高的废气处理。

对于污水厂臭气成分较为简单的环节，如生化池、二沉池等，采用单一工艺即可达到较好的效果。

而对于臭气成分较为复杂、臭气浓度较高的环节，如提升泵站、格栅、污泥浓缩池、污泥间和容纳工业进水的污水厂等，使用单一工艺往往难以妥善处理。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气的处理装置。

本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种基于所述装置处理城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气的工艺。

采用本发明的装置和工艺，设计灵活、用途广泛、效果显著，可处理各类酸、碱性城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气，并能有效降低建设成本和运行成本。

解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气处理装置，其特征是：包括以管道依次连通的废气抽排系统1、等离子体塔2、气动乳化塔5和生物滤塔，所述的废气抽排系统、等离子体塔和气动乳化塔组成一体化系统，所述的等离子体塔底部向气动乳化塔底部倾斜连通，所述的废气抽排系统进气口抽进废气、生物滤塔出气口排出处理后的废气。

所述的等离子体塔进口在上、出口在下，等离子体塔塔内从上到下设有均流板3、至少一块的等离子电场板4，当等离子电场板4设有2块以上时相互间隔并各自独立(可单独控制开关，关闭顺序为从下至上)。

所述的气动乳化塔5进口在下、出口在上，塔内从下往上设有均气室6、至少一根气动乳化管7和气液分离器8，均气室6底部设有排液口连通至设在气动乳化塔5下方的气动乳化循环水箱9，气动乳化循环水箱9上设有自动投药仪10，还设有气动乳化循环喷淋系统11从所述气动乳化循环水箱9至气液分离器8。

所述的气动乳化管7内充有一段固定高度水柱，水柱底部设有过滤层。

所述的气动乳化管7设有2根以上时并联且各自独立(可单独控制开关)。

所述的等离子体塔底部向气动乳化塔底部的均气室6倾斜连通。

所述的生物滤塔塔中从下往上设有生物滤塔循环水箱12、大空隙填料层13、小空隙填料层14和生物滤塔喷淋系统15的出水淋浴喷头，生物滤塔喷淋系统15的进水口设在所述的生物滤塔循环水箱12中，生物滤塔出口在上、进口设在生物滤塔循环水箱12与空隙填料层13之间的空间内。

所述的大空隙填料层填充有球形塑性填料，小空隙填料层填充有树皮类填料，大小空隙填料层厚度比例范围为1:5～1:1。

所述的风机1为耐强腐蚀性的、防腐处理后可耐受pH<2的含水废气的中高压风机。

所述的气动乳化循环水箱和生物滤塔循环水箱设有自来水供应系统17补充。

处理流程：

恶臭废气经引风机1抽入等离子塔2，由均流板3均气后进入n(n≥1)个等离子电场板4组成的等离子反应区域，然后由气动乳化塔5底部的均气室6通入气动乳化塔5中的n(n≥1)个气动乳化管7内，之后经顶部气液分离器8通向生物滤塔，由大空隙填料层13和小空隙填料层14过滤后排空。如此，生物滤塔尺寸相对于单工艺生物滤塔尺寸大大缩减，约为后者一半。

所述的等离子体-气动乳化一体化系统底部循环槽右上端装有自动投药仪，可自动调节气动乳化液pH，以保证后续生物滤塔稳定的pH变化范围(pH＝6～8)。

解决上述第二个技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种采用上述装置处理城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气的工艺，其特征是包括以下步骤：

污水厂某环节酸(碱)性有机恶臭废气经引风机1抽入等离子塔2，由均流板3均气后进入n(n≥1)个等离子电场板4组成的等离子反应区域，臭气中大分子难降解有机物在高能等离子和活性游离氧的作用下被转化为低分子物质，小分子物质则直接被转化为无害物质；同时废气中凝结水分跌落至等离子塔底沿倾角自气动乳化塔均气室6底部水面以下的水封口流入循环水箱9；

经等离子电场作用后的剩余气体进入气动乳化塔5，由底部均气室6分配进入气动乳化管7内，气动乳化管7内有一段固定高度水柱，气体从水柱中穿过时被洗去酸碱水溶性物质，之后经顶部气液分离器8沿管道进入生物滤塔；

气动乳化管上端有循环喷洒液，水柱底部为过滤层，在气体通过的同时会有液滴流出，从而保证水柱高度的稳定，同时循环水箱9的pH由自动投药仪10控制调节，以确保水柱吸收的高效性；

气体进入生物滤塔后，首先穿越大空隙填料层13，压损较小，与微生物以好氧反应为主，之后进入小空隙填料层14，压损较大，与微生物以兼氧和厌氧反应为主，得到净化的气体由顶部烟囱排出。

所述的自动投药仪10由投药箱、控制开关、pH检测计和控制电柜组成，主要工作原理为当pH检测计检测循环水箱9内pH异常时(判定标准为生物滤塔循环水箱16内pH不在6～8之间，可通过运行经验对应出气动乳化循环水箱9内pH的控制范围)，通过控制电柜自动设置开启投药箱下端碱液出口或酸液出口处控制开关，直至pH恢复正常范围时自动关闭。

所述的气动乳化循环喷淋系统11和生物滤塔喷淋系统15处于常开状态，以保证气动乳化循环水箱9和生物滤塔循环水箱12、16处于紊流混匀状态。

所述的等离子体塔等离子电场板4和气动乳化塔气动乳化管7开启控制开关均位于总控制电柜控制界面，并配备有自动连锁操作装置。

工作原理：

污水厂某环节酸(碱)性有机恶臭废气经引风机1流入等离子塔2，由均流板3均气后进入n(n≥1)个等离子电场板4组成的等离子反应区域，臭气中大分子难降解有机物在高能等离子和活性游离氧的作用下数秒内被转化为低分子物质，小分子物质则直接被转化为无害物质，同时废气中凝结水分跌落至等离子塔底沿倾角自气动乳化塔均气室6底部水封口(水面以下)流入循环水箱9；经等离子电场作用后的剩余气体进入气动乳化塔5，由底部均气室6分配进入气动乳化管7内，气动乳化管7内有一段固定高度水柱，气体从水柱中穿过时被洗去酸碱水溶性物质，之后经顶部气液分离器8沿管道进入生物滤塔；气体进入生物滤塔后，首先穿越大空隙填料层13，压损较小，与填料微生物以好氧反应为主，之后进入小空隙填料层14，压损较大，与填料微生物以兼氧和厌氧反应为主，最终得到净化的气体由顶部烟囱排出。

当臭气浓度不稳定时，根据排放规律，可通过控制开关自由调整等离子体发生器开启数量(关闭顺序为从下至上)和气动乳化管开启数量以及停开等离子塔环节来实现较高的处理效率。

上述控制操作由自动连锁装置完成，并需事先输入操作程序(依据排放规律设置)。

本发明具有如下优点和效果：

(1)工艺灵活，运行成本低。本系统设计时，根据具体处理臭气参数(浓度、气量、成分组成等)核算设定等离子体塔的等离子电场板数量、气动乳化塔气动乳化管数量及生物滤塔大小空隙填料比例；系统操作时，可根据臭气排放规律，通过自动连锁装置调整等离子电场板和气动乳化管数量以及停开等离子塔和气动乳化塔环节，有效降低运行成本，可节省50％以上运行成本。

(2)效率稳定，处理效果好。本系统为等离子体、气动乳化、生物滤塔三级处理装置，其中等离子体主要是打碎大分子难降解物质、气动乳化是对水溶性、酸碱性气体进行洗脱，生物滤塔则是对小分子类物质进行降解，整个系统层层相扣，集化学、物理、生物反应过程于一体，从而保证了系统的稳定和高效。

(3)组合合理，占地面积优。经过等离子体和气动乳化的前处理后，进入生物滤塔的臭气成分大为简化，所需停留时间也相应减少，因此相对于生物滤塔单工艺而言，生物滤塔尺寸大大缩减，而整个工艺的占地面积也得到优化。

(4)抗冲击能力强，适用范围广。气动乳化循环水箱顶部自动投药仪可自动调节气动乳化液pH，以保证后续生物滤塔稳定的pH变化范围(pH＝6～8)，因此可适用于各类酸、碱、中性城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气及部分工业污水厂恶臭废气。

附图说明

图1为本发明的组成和连接关系示意图；

图2为本发明的工艺流程图。

附图标记：1-引风机；2-等离子塔；3-均流板；4-等离子电场板；5-气动乳化塔；6-均气室；7-气动乳化管；8-气液分离器；9-气动乳化循环水箱；10-自动投药仪；11-气动乳化循环喷淋系统；12-生物滤塔循环水箱；13-大空隙填料层；14-小空隙填料层；15-生物滤塔喷淋系统；16-小生物滤塔循环水箱；17-自来水供应系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。

参见图1，本发明的城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气处理工艺装置实施例，包括以管道依次连通的废气抽排系统1、等离子体塔2、气动乳化塔5和生物滤塔，废气抽排系统、等离子体塔和气动乳化塔组成一体化系统，等离子体塔底部向气动乳化塔底部倾斜连通，废气抽排系统进气口抽进废气、生物滤塔出气口排出处理后的废气。

风机1为耐强腐蚀性的中高压风机，经过一定的防腐处理后可耐受pH<2的含水废气。

等离子体塔进口在上、出口在下，等离子体塔塔内从上到下设有均流板3、至少一块的等离子电场板4，当等离子电场板4设有2块以上时相互间隔并各自独立，可单独控制开关。等离子塔内均流板3主要对入流气体进行均匀分配，等离子电场板4总数为n(n≥1)，均为独立等离子体发生器。这样均流板与等离子电场板、等离子电场板之间就形成等离子反应区域，可通过控制开关自由调整等离子体发生器开启数量，关闭顺序为从下至上。

气动乳化塔5进口在下、出口在上，塔内从下往上设有均气室6、至少一根气动乳化管7和气液分离器8，均气室6底部设有排液口连通至设在气动乳化塔5下方的气动乳化循环水箱9，气动乳化循环水箱9上设有自动投药仪10，还设有气动乳化循环喷淋系统11从所述气动乳化循环水箱9至气液分离器8。气动乳化塔内均气室6均匀分配进气至气动乳化管7内，气动乳化管总数为n(n≥1)，可通过控制各个气动乳化管底部进气口开关调整气动乳化管开启数量。

气动乳化管7内充有一段固定高度水柱，水柱底部设有过滤层；气动乳化管7设有2根以上时并联且各自独立，可单独控制开关。

等离子体塔和气动乳化塔底部呈一定小倾角连接，可将进气中跌落的和均气室溅入的水分直接通入底部循环槽。

等离子体-气动乳化一体化系统底部循环槽右上端装有自动投药仪，可自动调节气动乳化液pH，以保证后续生物滤塔稳定的pH变化范围(pH＝6～8)。

生物滤塔塔中从下往上设有生物滤塔循环水箱12、大空隙填料层13、小空隙填料层14和生物滤塔喷淋系统15的出水淋浴喷头，生物滤塔喷淋系统15的进水口设在所述的生物滤塔循环水箱12中，生物滤塔出口在上、进口设在生物滤塔循环水箱12与空隙填料层13之间的空间内。生物滤塔中大空隙填料层13和小空隙填料层14构成生物过滤层，其中大空隙填料层可选用球形塑性填料，小空隙填料层可选用树皮类填料，大小空隙填料层厚度比例范围为1:5～1:1。

气动乳化循环水箱和生物滤塔循环水箱设有自来水供应系统17补充。

恶臭废气经引风机1流入等离子塔2，由均流板3均气后进入n(n≥1)个等离子电场板4组成的等离子反应区域，然后由底部均气室6通入气动乳化塔5中的n(n≥1)个气动乳化管7内，之后经顶部气液分离器8通向生物滤塔，由大空隙填料层13和小空隙填料层14过滤后排空。

采用所述装置处理城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气的工艺技术，其特征是：

污水厂某环节酸(碱)性有机恶臭废气经引风机1流入等离子塔2，由均流板3均气后进入n(n≥1)个等离子电场板4组成的等离子反应区域，臭气中大分子难降解有机物在高能等离子和活性游离氧的作用下数秒内被转化为低分子物质，小分子物质则直接被转化为无害物质，同时废气中凝结水分跌落至等离子塔底沿倾角自气动乳化塔均气室6底部水封口(水面以下)流入循环水箱9；

经等离子电场作用后的剩余气体进入气动乳化塔5，由底部均气室6分配进入气动乳化管7内，气动乳化管7内有一段固定高度水柱，气体从水柱中穿过时被洗去酸碱水溶性物质，之后经顶部气液分离器8沿管道进入生物滤塔；

气动乳化管上端有循环喷洒液，水柱底部为过滤层，在气体通过的同时会有液滴流出，从而保证水柱高度的稳定，同时循环水箱9的pH由自动投药仪10控制调节，以确保水柱吸收的高效性；

气体进入生物滤塔后，首先穿越大空隙填料层13，压损较小，与微生物以好氧反应为主，之后进入小空隙填料层14，压损较大，与微生物以兼氧和厌氧反应为主，得到净化的气体由顶部烟囱排出。

自动投药仪10由投药箱、控制开关、pH检测计和控制电柜组成，主要工作原理为当pH检测计检测循环水箱9内pH异常时(判定标准为生物滤塔循环水箱16内pH不在6～8之间，可通过运行经验对应出气动乳化循环水箱9内pH的控制范围)，通过控制电柜自动设置开启投药箱下端碱液出口或酸液出口处控制开关，直至pH恢复正常范围时自动关闭。

气动乳化循环喷淋系统11和生物滤塔喷淋系统15处于常开状态，以保证气动乳化循环水箱9和生物滤塔循环水箱12、16处于紊流混匀状态。

等离子体塔等离子电场板4和气动乳化塔气动乳化管7开启控制开关均位于总控制电柜控制界面，并配备有自动连锁操作装置。

图2为本发明的工艺流程图。其中等离子塔和气动乳化塔均可单独与生物滤塔串联运行。

本发明可适用于各类酸、碱、中性城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气及部分工业污水厂恶臭废气。

应用案例1：

某城镇污水处理厂格栅处臭气量为10000m³/h，臭气成分以高浓度有机成分和硫化氢为主，偏酸性。若采用单纯的生物滤塔处理时，生物塔循环液pH<5，生物填料上挂膜较少，废气处理效率低于50％；若采用本发明城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气工艺技术处理，经过等离子体的以大化小和气动乳化的去酸化过程，可生物降解性物质大幅度提高，且生物滤塔pH稳定在7左右，因此生物填料挂膜良好，废气处理效率高达98％以上。

应用案例2：

某城镇污水处理厂污泥干化间处臭气量为5000m³/h，臭气成分以难降解性有机成分和硫化氢为主，偏酸性。若采用单纯的生物滤塔处理时，生物塔循环液pH<4，生物填料上几乎无挂膜，废气处理效率低于30％；若采用单纯的等离子塔处理时，需加开等离子板数量且效率不稳定；若采用本发明城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气工艺技术处理，经过等离子体的以大化小和气动乳化的去酸化过程，可生物降解性物质大幅度提高，且生物滤塔pH稳定在7左右，因此生物填料挂膜良好，废气处理效率高达95％以上。

应用案例3：

某工业与城镇混合污水处理厂提升泵站处臭气量为10000m³/h，臭气成分以高浓度难降解性有机成分和氨气为主，偏碱性。若采用单纯的生物滤塔处理时，生物塔循环液pH>9，生物填料上挂膜较少，废气处理效率低于50％；若采用单纯的等离子塔处理时，需加开等离子板数量或增加等离子塔容积，且效率不稳定；若采用本发明城镇污水处理厂高浓度有机恶臭废气工艺技术处理，经过等离子体的以大化小和气动乳化的去酸化过程，可生物降解性物质大幅度提高，且生物滤塔pH稳定在7左右，因此生物填料挂膜良好，废气处理效率高达90％以上。