本发明涉及废气处理技术领域，具体涉及一种多级流态床式生物除臭装置及工艺方法。
背景技术：
随着中国经济的高速发展和人民生活水平的迅速提高，城市化进程不断加快，城市生活垃圾处理量急剧增加，目前我国城市生活垃圾的主要处理方式是卫生填埋，但在填埋过程中会形成多种恶臭物质，如甲烷、氨、硫醇、硫化氢等，这些气体挥发性较大，易扩散到大气中，而且部分气体有毒、刺激性气味大，严重影响填埋场周边居民生活。根据环保部“12369”环保举报热线2016年的案件处理情况统计，2016年，由于垃圾填埋场恶臭导致的案件达到35起，占2016年总处理案件的2.5％，平均每月发生三起。全国垃圾填埋场恶臭影响的人口达到1828万人，其中敏感人群(儿童+老人)人口数达到384万；影响的人群活动占全国总人群活动的2.82％，解决垃圾填埋场恶臭气体污染问题迫在眉睫。
目前填埋场常用的恶臭气体处理方法有：物理除臭法、化学除臭法、植物提取物除臭法和微生物除臭法。物理除臭法通过掩盖或吸附来控制臭气，仅适用于浓度低、范围小的情况。化学除臭法通过添加化学药剂来控制臭气，具有效率高、适用范围广等优点，但同时存在除臭设施投资高、运行费用高、持续时间短、二次污染等缺陷。植物提取液除臭法通过喷洒天然提取液，从而达到除臭的目的。以上方法有效，但成本很高且效果不稳定。
近年来生物除臭法以其效果稳定、适应性广、无二次污染的特性，在垃圾填埋场的除臭中使用范围越来越广泛。生物除臭法除臭机理如下：(1)恶臭气体的溶解，这是将臭气由气相转换为液相的传质过程；(2)水溶液中恶臭成分被微生物吸附、吸收，溶解于水中的臭气通过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物吸收，不溶于水的臭气先附在微生物体外，由微生物分泌的细胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞；(3)进入微生物细胞的恶臭成分作为营养物质为微生物提供养料，使微生物在载体表面进行增殖,最终臭气得以去除。
常见生物处理方法有生物滤池法、生物滴滤法等。但传统生物除臭装置停机时间不能过长，过长后需要重新培育微生物群，并且填料可能被脱落的生物膜堵塞导致装置除臭效果下降。同时传统生物除臭装置占地面积稍大，传统生物除臭装置运行时需要同时使用水泵与风机，耗能较高。并且需要持续投加药物以维持反应器的反应环境稳定，以上种种不足限制了生物除臭装置的发展。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种多级流态床式生物除臭装置及工艺方法，大大提高了除臭效果；提高了滤料的利用率；利用风机富余能量使滤料悬浮，提高了能量的利用率；可保证反应环境稳定，占地面积更小，同时解决了微生物膜堵塞填料问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种多级流态床式生物除臭装置，包括床体，床体的内腔设有隔离器，床体的顶部设有出料口，出料口上设有气固分离滤网，床体的底部分别设有进风口和固体残渣出口，进风口上依次设有加湿器和风机，床体的侧壁上设有进料口，出料口和进风口处均设有气体检测器；
隔离器的上端和下端均为敞口，隔离器内由下至上设有多个筛板，多个筛板的筛孔由上至下逐渐变大，隔离器与床体侧壁之间留有循环间隙，隔离器的下方与进风口之间设有粗筛板，隔离器与粗筛板之间设有循环通道。
按照上述技术方案，隔离器为阶梯型隔离器。
按照上述技术方案，隔离器的横截面呈圆环形，且隔离器的外径由下至上呈阶梯状递增。
按照上述技术方案，隔离器包括3个阶梯段，分别为上段、中段和下段，上段与中段之间设有第一筛板，中段与下段之间设有第二筛板。
按照上述技术方案，第一筛板的筛孔直径为3mm～7mm，第二筛板的筛孔直径为8mm～12mm。
按照上述技术方案，粗筛板的筛孔直径为15mm～25mm。
按照上述技术方案，循环通道上设有环形导流板。
按照上述技术方案，环形导流板上分布有多个喷嘴，喷嘴倾斜向上设置。
按照上述技术方案，喷嘴的个数为3～5个，沿环形导流板周向分布。
采用以上所述的除臭装置的除臭工艺方法，包括以下步骤：
1)除臭装置启动时，将生物滤料由进料口输入除臭装置内，生物滤料输入完毕后，关闭进料口；
2)启动风机与加湿器，经过加湿的废气从除臭装置下部进风口，经粗筛板进入除臭装置，滤料在气体的带动下悬浮于隔离器的最下段进行相应反应；
3)滤料与废气中的微生物接触反应过程中，随着滤料逐步消耗，滤料的粒径逐渐变小，依次穿过多个筛板，滤料在隔离器中逐级上升过程中，进一步与废气中的微生物接触反应，反应完毕的滤料在气体的带动下经由出料口离开除臭装置，未反应完毕的滤料则经由循环间隙回落继续参与反应；
4)经由除臭装置内生物滤料中微生物的过滤作用，降解和净化废气中的恶臭物质，废气得到净化，净化后的废气向外达标排放。
本发明具有以下有益效果：
通过本装置及工艺方法，在反应过程中，滤料颗粒在气体的带动下逐级上升，与恶臭气体充分接触，大大提高了除臭效果；反应完毕的滤料自动随着气体从出料口排出，而未反应完毕的滤料颗粒粒径和重量较大，从循环间隙回落至底部，进行重复反应，提高了滤料的利用率；利用风机富余能量使滤料悬浮，提高了能量的利用率；微生物的代谢废物跟随反应完毕的滤料颗粒排出，无需喷洒ph调节剂即可保证反应环境稳定；相比传统生物除臭，在相同处理效果下，占地面积更小，同时解决了微生物膜堵塞填料问题。
附图说明
图1是本发明实施例中多级流态床式生物除臭装置的结构示意图；
图中，1-阶梯型隔离器，2-进料口，3-喷嘴，4-环形导流板，5-5mm孔径筛板，6-10mm孔径筛板，7-20mm孔径筛板，8-固体残渣出口，9-加湿器，10-气体检测器，11-风机，12-进风口，13-气固分离滤网，14-出料口，15-ⅰ级反应室，16-ⅱ级反应室，17-ⅲ级反应室。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1所示，本发明提供的一个实施例中的多级流态床式生物除臭装置，包括床体，床体的反应腔(反应腔即为床体内腔)内设有隔离器，床体的顶部设有出料口14，出料口14上设有气固分离滤网13，床体的底部分别设有进风口12和固体残渣出口8，进风口12上依次设有加湿器9和风机11，床体的侧壁上设有与反应腔连通的进料口2，进料口2上设有阀门，出料口14和进风口12处均设有气体检测器10；
隔离器的上端和下端均为敞口，隔离器内填充有滤料，隔离器内由下至上设有多个筛板，多个筛板上的筛孔由上至下逐渐变大，隔离器与床体的反应腔侧壁之间留有循环间隙，隔离器的下方与进风口12之间设有粗筛板，隔离器与粗筛板之间设有循环通道。
进一步地，隔离器为阶梯型隔离器1；所述的阶梯型隔离器1为隔离器的横截面积由下至上递增。
进一步地，隔离器的横截面呈圆环形，且隔离器的外径由下至上呈阶梯状递增。
进一步地，隔离器包括3个阶梯段，分别为上段、中段和下段，上段、中段和下段的截面面积依次减小，上段与中段之间设有第一筛板，中段与下段之间设有第二筛板。
进一步地，隔离器的第二筛板的下方形成ⅰ级反应室15，第二筛板与第一筛板之间形成ⅱ级反应室16，第一筛板的上方形成ⅲ级反应室17。
进一步地，第一筛板的筛孔直径为3mm～7mm，第二筛板的筛孔直径为8mm～12mm。
进一步地，粗筛板的筛孔直径为15mm～25mm。
进一步地，循环通道上设有环形导流板4。
进一步地，环形导流板4上分布有多个喷嘴3，喷嘴3倾斜向上设置。
进一步地，喷嘴3的个数为3～5个，沿环形导流板4周向分布。
进一步地，喷嘴3的个数为4，环形导流板4上呈圆心对称设置有四处喷嘴3，喷嘴3倾斜向上设置。
进一步地，出料口14为z字形弯道，在气固分离滤网13的作用下将反应完毕的滤料残渣固体截留下来，落入z字形弯道上，便于定期清除。
采用以上所述的除臭装置的除臭工艺方法，包括以下步骤：
1)除臭装置启动时，将生物滤料由进料口2输入除臭装置内，生物滤料输入完毕后，关闭进料口2阀门；
2)启动风机11与加湿器9，经过加湿的废气从除臭装置下部进风口12，经粗筛板进入除臭装置，滤料在气体的带动下悬浮于隔离器的最下段进行相应反应；
3)滤料与废气中的微生物接触反应过程中，随着滤料逐步消耗，滤料的粒径逐渐变小，依次穿过多个筛板，滤料在隔离器中逐级上升过程中，进一步与废气中的微生物接触反应，反应完毕的滤料在气体的带动下经由出料口14离开除臭装置，未反应完毕的滤料则经由循环间隙回落继续参与反应；
4)经由除臭装置内生物滤料中微生物的过滤作用，降解和净化废气中的恶臭物质，废气得到净化，净化后的废气向外达标排放。
进一步地，在所述的步骤3)中，需定期打开进料口2阀门补充生物滤料，留在除臭滤塔内的滤料中所含的微生物作为菌母，使新加入的滤料很快布满微生物，为微生物的繁衍传承创造有利条件。
进一步地，在所述的步骤3)中，滤料与废气中的微生物反应具体过程为：此时滤料颗粒经过10mm孔径筛板6到达ⅱ级反应室16，滤料被微生物持续消耗，粒径继续变小时，滤料经过5mm孔径筛板5到达ⅲ级反应室17，当滤料进一步被消耗，粒径进一步变小时，此时滤料反应完毕，在气体的带动下经由出料口14离开除臭装置，未反应完毕的滤料则经由循环间隙回落继续参与反应。
当除臭装置需要停机清理时，大颗粒滤料无法通过20mm孔径筛板7，小颗粒滤料则可以通过筛板落入固体残渣出口8，便于清理。
本发明的工作原理：
如图1所示，一种多级流态床式生物除臭装置，包括阶梯型隔离器1，将装置分割为反应区与循环通道，使装置实现未反应完全的生物滤料再次利用；进料口2，生物滤料由进料口2输入装置；喷嘴3，经由喷嘴3喷入装置的气体在装置内形成自旋流，为生物滤料提供流化动力；环形导流板4，未完全反应的生物滤料颗粒经由循环通道和环形导流板4回落；5mm孔径筛板5、10mm孔径筛板6，气体经由5mm孔径筛板5和10mm孔径筛板6后，流速发生改变，只可为特定粒径的滤料颗粒形成流化床提供动力，也为装置实现反应完毕的滤料颗粒自动筛除和未反应完毕的滤料颗粒自动循环提供可能，同时也是装置实现恶臭气体多级逐步去除的基础；20mm孔径筛板7，装置停机维护时，拦截大颗粒生物滤料，使固体残渣通过筛板并得以去除；固体残渣出口8，固体残渣经由固体残渣出口8排出装置；加湿器9，提供微生物所需湿度，喷出的水蒸气与恶臭气体混合后一同输入装置；气体检测器10，分别设置于气固分离结构的气固分离滤网13后和风机11进风口前，对装置输入与输出的气体进行实时监测，确保处理效果；出料口14，气固混合物经由出料口14到达气固分离结构。
启动装置时，生物滤料经由进料口2输入装置中，经循环通道与环形导流板4到达20mm孔径筛板7的上方；恶臭气体由风机11输入反应器中，同时与加湿器9喷出的水蒸气混合，混合气体经由进风口12进入反应器，20mm孔径筛板7对混合气体进行重新分布，给予生物滤料方向向上的空气阻力，同时喷嘴3喷出的气体在反应器中形成自旋流，生物滤料在气体的带动下形成流化状态，混合气体与生物滤料充分接触，并于ⅰ级反应室15发生反应，此时恶臭气体得以初步去除；随着反应的进行，滤料逐渐消耗，生物滤料的粒径减小，当生物滤料颗粒粒径小于10mm时，生物滤料颗粒经由10mm孔径筛板6到达ⅱ级反应室16继续进行反应，此时除臭效果达到最佳；随着反应进一步进行，滤料粒径减少至5mm时，滤料颗粒经由5mm孔径筛板5到达ⅲ级反应室17继续反应至滤料颗粒反应完毕，反应完毕的颗粒与净化后气体形成的混合物经由出料口14到达气固分离结构完成气固分离，未反应完毕的颗粒经由循环通道与环形导流板4回落至20mm孔径筛板7上方继续参加反应；经由除臭装置内生物滤料中微生物的过滤作用，降解和净化废气中的恶臭物质，废气得到净化，净化后的废气向外达标排放。
本装置需定期打开进料口阀门补充生物滤料，留在除臭滤塔内的滤料中所含的微生物作为菌母，使新加入的滤料很快布满微生物，为微生物的繁衍传承创造有利条件。进一步的是，当除臭装置需要停机清理时，大颗粒滤料无法通过20mm孔径筛板，小颗粒滤料则可以通过筛板落入固体残渣出口，便于清理。
实施例1
启动装置时，取粒径为40mm的生物滤料经由进料口2输入装置中，经循环通道与环形导流板4到达20mm孔径筛板7的上方；按比例为1:1混合的空气与恶臭气体由风机11以1400l/min的风量输入反应器中，同时与加湿器9喷出的水蒸气混合，混合气体经由进风口12进入反应器，20mm孔径筛板7对混合气体进行重新分布，给予生物滤料方向向上的空气阻力，同时喷嘴3喷出的气体在反应器中形成自旋流，生物滤料在气体的带动下形成流化状态，混合气体与生物滤料充分接触，并于ⅰ级反应室15发生反应，此时恶臭气体得以初步去除；随着反应的进行，滤料逐渐消耗，生物滤料的粒径减小，当生物滤料颗粒粒径小于10mm时，生物滤料颗粒经由10mm孔径筛板6到达ⅱ级反应室16继续进行反应，此时除臭效果达到最佳；随着反应进一步进行，滤料粒径减少至5mm时，滤料颗粒经由5mm孔径筛板5到达ⅲ级反应室17继续反应至滤料颗粒反应完毕，反应完毕的颗粒与净化后气体形成的混合物经由出料口14到达气固分离结构完成气固分离，未反应完毕的颗粒经由循环通道与环形导流板4回落至20mm孔径筛板7上方继续参加反应。
实施例2
启动装置时，取粒径为40mm的生物滤料经由进料口2输入装置中，经循环通道与环形导流板4到达20mm孔径筛板7的上方；按比例为1:2混合的空气与恶臭气体由风机11以1400l/min的风量输入反应器中，同时与加湿器9喷出的水蒸气混合，混合气体经由进风口12进入反应器，20mm孔径筛板7对混合气体进行重新分布，给予生物滤料方向向上的空气阻力，同时喷嘴3喷出的气体在反应器中形成自旋流，生物滤料在气体的带动下形成流化状态，混合气体与生物滤料充分接触，并于ⅰ级反应室15发生反应，此时恶臭气体得以初步去除；随着反应的进行，滤料逐渐消耗，生物滤料的粒径减小，当生物滤料颗粒粒径小于10mm时，生物滤料颗粒经由10mm孔径筛板6到达ⅱ级反应室16继续进行反应，此时除臭效果达到最佳；随着反应进一步进行，滤料粒径减少至5mm时，滤料颗粒经由5mm孔径筛板5到达ⅲ级反应室17继续反应至滤料颗粒反应完毕，反应完毕的颗粒与净化后气体形成的混合物经由出料口14到达气固分离结构完成气固分离，未反应完毕的颗粒经由循环通道与环形导流板4回落至20mm孔径筛板7上方继续参加反应。
实施例3
启动装置时，取粒径为40mm的生物滤料经由进料口2输入装置中，经循环通道与环形导流板4到达20mm孔径筛板7的上方；按比例为2:1混合的空气与恶臭气体由风机11以1400l/min的风量输入反应器中，同时与加湿器9喷出的水蒸气混合，混合气体经由进风口12进入反应器，20mm孔径筛板7对混合气体进行重新分布，给予生物滤料方向向上的空气阻力，同时喷嘴3喷出的气体在反应器中形成自旋流，生物滤料在气体的带动下形成流化状态，混合气体与生物滤料充分接触，并于ⅰ级反应室15发生反应，此时恶臭气体得以初步去除；随着反应的进行，滤料逐渐消耗，生物滤料的粒径减小，当生物滤料颗粒粒径小于10mm时，生物滤料颗粒经由10mm孔径筛板6到达ⅱ级反应室16继续进行反应，此时除臭效果达到最佳；随着反应进一步进行，滤料粒径减少至5mm时，滤料颗粒经由5mm孔径筛板5到达ⅲ级反应室17继续反应至滤料颗粒反应完毕，反应完毕的颗粒与净化后气体形成的混合物经由出料口14到达气固分离结构完成气固分离，未反应完毕的颗粒经由循环通道与环形导流板4回落至20mm孔径筛板7上方继续参加反应。
以上实施例中处理工艺后效果对比如下表所示：
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。