一种具有防堵清淤功能的生化耦合除臭装置的制作方法

本实用新型涉及环保除臭技术领域，尤其涉及一种具有防堵清淤功能的生化耦合除臭工艺及其装置。

背景技术：

在众多除臭技术中，生物法因具有除臭效率高、操作简单、运维费用低等优点受到人们的青睐，应用前景广阔，但易受污染负荷及组分的变化、非稳态工况和外界环境温度的影响。目前污水厂的生物除臭处理技术主要有：预洗涤+生物过滤、预洗涤+生物滴滤、生物洗涤除臭。其中，前两种工艺均须对恶臭气体进行预洗涤(酸洗、碱洗或二者串联洗涤) 处理，需要消耗大量的化学洗涤试剂，运行费用偏高，且生物过滤工艺存在占地面积较大、填料易坍塌堵塞、菌种驯化周期长、间歇操作难、低温活性差等问题，滴滤工艺须定期补充营养液，也存在填料层易结垢堵塞、填料更换麻烦、自动调节能力较差等缺点，无法满足污水站大规模除臭的工程需求，尤其不适用于北方寒冷地区；传统的生物洗涤工艺所采用的生物喷淋吸收剂须经人工培养或特殊配制得到，除臭效果显著，但其价格昂贵、再生困难，且同样存在填料堵塞，产生二次污水等问题。此外，以上几种现有生物除臭技术的化学吸收和生物降解过程均为独立分步进行，生化耦合和协同作用较差，设备占地大，操作步骤也较繁琐。针对以上问题，当前技术突破重点仍聚焦于新型填料开发、菌种驯化技术优化、微环境控制技术和新型吸收剂开发等，鲜有针对除臭工艺和主体装置进行集成创新。

污水站曝气池浆液因兼具较高的碱度、pH值、吸附性能以及丰富的活性菌种，就近取液方便，经喷淋后可迅速在除臭塔内填料层中挂膜繁殖，使具有脱臭能力的各种优势菌群固定在填料表面，可作为优良的生物喷淋液对臭气污染成分进行洗涤除臭。但是，由于该活性污泥浆液中存在大量的浆渣(如植物根须、纸渣、塑料屑等)，以上浆渣随活性污泥浆液喷淋进入塔内，易在填料表面架桥、堆积，进而堵塞气液传质通道，使得填料层压降迅速增大，产生沟流、壁流和臭气短路现象，严重影响除臭效果和系统连续稳定运行。针对污水站除臭填料塔高效低阻、连续稳定运行的关键问题——填料防堵，目前多采用清水介质进行反冲洗，该方式存在如下不足：①反冲洗用清水耗量大，冲洗后新产生的污水量也随之增大，违背环保本意；②反冲洗过程易引起填料表面活性污泥和微生物薄膜的大量脱落，造成除臭效率的显著下降，不利于系统的高效、稳定运行。因此，急需开发一种适用于污水站恶臭气体的新型除臭工艺及装置。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有防堵清淤功能的生化耦合除臭装置，通过将含渣活性污泥浆液进行过滤除渣及调pH值后作为除臭塔的喷淋液和反冲洗液，实现除臭过程中化学吸收与生物降解的高度耦合，从源头上和过程中杜绝喷淋浆液的堵塞和淤积，有效增大塔内气液接触面积并稳定维持填料层压降，避免沟流、壁流和臭气短路现象的发生，从而达到高效低廉、连续稳定除臭的目的。

本实用新型以如下技术方案解决上述技术问题：

本实用新型具有防堵清淤功能的生化耦合除臭装置，包括除臭塔，除臭塔内设有多层填料层，每层填料层的上方均设有喷淋层，每层填料层的下方均设有在线反冲洗装置和集液布气层，最上层填料层的上方设有除雾层，除雾层的顶部设有出气口；除臭塔的底部设置塔底储液区，塔底储液区安装有排淤口、排液口、进气口以及定时清淤机构；排淤口和排液口经排液主管与曝气池相连接，曝气池经喷淋主管依次连接pH调节箱、前端浆渣过滤器和喷淋泵，喷淋泵的输出端连接喷淋层，通过喷淋层将喷淋液自上而下对填料进行喷淋洗涤，同时与经进气口进入除臭塔内、且自下而上扩散的恶臭气体进行生化耦合除臭。

本实用新型所述出气口和进气口均设有臭气浓度检测口。

本实用新型所述定时清淤机构包括安装在塔底储液区的机械搅动机构，机械搅动机构外接驱动电机。

本实用新型所述集液布气层采用多孔环形带状结构的集液布气带，集液布气带安装于每层填料层下方的塔体内壁上，其侧边朝下倾斜，且与塔体内壁形成25—45°的夹角，且集液布气带上开有不同规格的布气孔。

本实用新型所述在线反冲洗装置包括若干支多级变径偏心管和反冲洗喷头，反冲洗喷头安装在多级变径偏心管上，多级变径偏心管通过反冲洗进液口与喷淋主管相连接；反冲洗喷头朝上正对填料层。

本实用新型所述填料层由波浪形支撑架、填料和压料圈构成，填料由波浪形支撑架支撑，填料的顶部通过压料圈固定。

本实用新型所述除臭塔的塔壁上设有测温口、测压口、塔底储液区人孔和塔体检修人孔、填料装卸口、塔顶测压口和塔顶检修孔。

本实用新型所述除雾层包括除雾器，除雾器的下方设有对其进行喷淋洗涤的喷淋装置，喷淋装置经除雾器冲洗泵与除雾器冲洗水箱相连接。

本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型方法通过合理选择取液点，控制喷淋液pH值，并对除臭塔内集液布气层、填料层和反冲洗装置等进行优化设计，首次采用喷淋液替代清水作为反冲洗液，实现了除臭过程中化学吸收与生物降解过程的高度耦合协同作用，增大了塔内气液接触面积并稳定维持填料层压降，避免沟流、壁流、臭气短路现象的发生，同时有效控制填料表面活性污泥和微生物薄膜的脱落，除臭高效低廉、连续稳定，且不产生二次污水；

(2)本实用新型装置通过设置前端浆渣过滤器、填料反冲洗装置和定期清淤机构，从源头上和过程中杜绝了喷淋浆液在填料中发生淤积和堵塞，保证了除臭系统的连续稳定运行；

(3)采用本实用新型装置，可以有效提高系统的抗冲击负荷能力，而且装置具有灵活性高、设备占地小、除臭效率高、装卸简便、运维费用低和无二次污染等优点，可广泛应用于市政、造纸、食品、制药等行业的污水站臭气净化领域。

附图说明

图1是本实用新型具有防堵清淤功能的生化耦合除臭装置的结构示意图。

图2是图1中除臭塔的主视示意图。

图3是图1中填料层C的主视示意图。

图4a是多面开孔的中空球填料的俯视示意图；

图4b是图4a的多面开孔的中空球填料的主视方向立体示意图；

图4c是单面开孔的中空球填料的局部示意图；

图5是图1中集液布气层B采用的集液布气带的主视图。

图6是图5的俯视示意图。

图7是图1中在线反冲洗装置1-16的单根反冲管结构示意图。

图8是图1中在线反冲洗装置1-16的单层平面布置示意图。

图中：

除臭塔1，排淤口1-1，排液口1-2，测温口1-3，测压口1-4，法兰1-5，驱动电机1-6，机构搅动机构1-7，塔底储液区人孔1-8，进气口1-9，臭气浓度检测口1-10，集液布气带 1-11，波浪形支撑架1-12，填料1-13，压料圈1-14，喷淋进液口1-15，在线反冲洗装置1-16，反冲洗进液口1-16-1，多级变径偏心管1-16-2，反冲洗喷头1-16-3，填料装卸口1-17，塔体检修人孔1-18，除雾器冲洗口1-19，除雾器1-20，塔体内壁1-21，塔顶测压口1-22，塔顶检修孔1-23，出气口1-24。

好氧曝气池2；pH调节箱3；前端浆渣过滤器4；除雾器冲洗水箱5；排液泵6；喷淋泵7；除雾器冲洗泵8；单层喷淋控制阀9；反冲洗总阀10；单层反冲洗分阀11；排淤阀 12；13-喷淋主管，14-排液主管，塔底储液区A、集液布气层B、填料层C、喷淋层D，除雾层E。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，为使附图简洁明了，图中仅示意性的标出与本实用新型功能相关的部分，但本实用新型可实施的情况并不限于以下实施例的范围。

如附图1所示，本实用新型具有防堵清淤功能的生化耦合除臭装置包括除臭塔1、污水站的好氧曝气池2、pH调节箱3、前端浆渣过滤器4、除雾器冲洗水5、排液泵6、喷淋泵7、除雾器冲洗泵8、单层喷淋控制阀9、反冲洗总阀10、单层反冲洗分阀11和排淤阀 12。除臭塔1采用多段式构成，并通过法兰1-5组装，除臭塔1内设有多层填料层C，每层填料层C的上方均设有喷淋层D，每层填料层C的下方均设有在线反冲洗装置1-16和集液布气层B，最上层填料层的上方设有除雾层E，除雾层E的顶部设有出气口1-24；除臭塔1的底部设置塔底储液区A，塔底储液区A安装有排淤口1-1、排液口1-2、进气口 1-9以及定时清淤机构，所述定时清淤机构包括安装在塔底储液区的机构搅动机构1-7，机构搅动机构1-7外接驱动电机1-6，排液口1-2及排淤口1-1经排液主管14与污水站的好氧曝气池2相连接，排液口1-2的出口端安装有排液泵6，排淤口1-1的出口端安装有排淤阀12，污水站的好氧曝气池2经喷淋主管13依次连接pH调节箱3、前端浆渣过滤器4和喷淋泵7，喷淋泵7的出口端连接数个喷淋层D，并在每个喷淋层D的连接管路上设置单层喷淋控制阀9，通过喷淋层D将喷淋液自上而下对填料进行喷淋洗涤，同时与经进气口 1-9进入除臭塔1内、且自下而上扩散的恶臭气体进行生化耦合除臭。

本实用新型所述出气口1-9和进气口1-24均设有臭气浓度检测口1-10。

本实用新型所述除臭塔1的塔壁上设有测温口1-3、测压口1-4、塔底储液区人孔1-8 和塔体检修人孔1-18、填料装卸口1-17、1-22塔顶测压口和1-23塔顶检修孔。

本实用新型所述除雾层E包括除雾器1-20，除雾器1-20的下方设有对其进行喷淋洗涤的喷淋装置，喷淋装置连接除雾器冲洗口1-19，除雾器冲洗口1-19经除雾器冲洗泵8 与除雾器冲洗水箱5相连接。

如图2所示，本实用新型的塔底储液区A由圆柱形筒体和锥形封头或椭圆形封头组成，封头一端与圆柱形筒体相连接，另一端设置塔底排淤口1-1，方便塔底淤泥定期外排，塔底储液区内设置有定时清淤用的机械搅动机构1-7，通过驱动电机1-6带动机械搅动机构 1-7转动，从而避免塔底活性污泥因沉积过久而淤积堵塞。

如图2、图5和图6所示，本实用新型所述集液布气层B采用多孔环形带状结构的集液布气带1-11，集液布气带1-11安装于每层填料层下方的塔体内壁1-21上，其侧边朝下倾斜，且与塔体内壁形成25—45°的夹角，以保证喷淋液向下顺流和臭气向上穿过孔性环带；根据除臭塔内径和气液比的大小，集液布气带1-11上开有不同规格的布气孔，实现集液和布气功能的高度合一，有效避免浆液壁流和臭气短路现象的发生。

如图2、图3和图4所示，本实用新型所述填料层C由波浪形支撑架1-12、填料1-13 和压料圈1-14构成，填料1-13由波浪形支撑架1-12支撑，填料1-13的顶部通过压料圈 1-14固定。填料1-13采用细孔多面中空球形特殊结构轻质填料，如图4a和图4b所示，该多孔扇面结构比表面积大，有利于增强恶臭气体与喷淋浆液在填料表面的气液传质，同时减小填料层压损，填料直径根据实际需要选取，一般取φ16～50mm，填料层一般设置2～3 层，单层厚度取600～1200mm。填料直径过小、填料层过厚，易造成压损增大，增加反冲洗操作频次；填料直径过大、填料层过薄，则除臭效率降低，不能达标。所述压料圈1-14 的位置可调，可根据填料1-13装填厚度安装在不同高度的塔体内壁上。所述填料1-13也可采用单面开孔的中空球填料，如图4c所示。

如图2所示，本实用新型所述喷淋层D由若干喷淋支管和安装于支管上的实心锥形喷嘴组成，每层喷淋层D通过塔体壳体上的喷淋进液口1-15与喷淋循环系统的喷淋主管13 相连，所述喷淋支管呈十字交错排列且位于同一平面上，支管朝下开孔并安装实心锥形喷嘴，通过调节喷嘴锥度及其与填料层顶部之间的距离，实现对塔体横截面范围内填料的全覆盖喷淋。

如图7和图8所示，本实用新型所述在线反冲洗装置1-16包括若干支多级变径偏心管 1-16-2和反冲洗喷头1-16-3，反冲洗喷头1-16-3安装在多级变径偏心管1-16-2上，多级变径偏心管1-16-2的一端为反冲洗进液口1-16-1，另一端为封闭端，多级变径偏心管1-16-2 通过反冲洗进液口1-16-1与喷淋主管14相连接，并且每个反冲洗进液口1-16-1的进口端分别设置单层反冲洗分阀11，所有单层反冲洗分阀11均与反冲洗总阀10的出口相连接，反冲洗喷头1-16-3朝上正对填料层C。多级变径偏心管的支数、变径级数、反冲洗喷头数量等均可根据塔径大小和反冲洗液量进行调整。反冲洗装置1-16通过塔体上的反冲洗进液口1-16-1与喷淋主管13相连，即反冲洗液与喷淋洗涤液相同，均为经前端浆渣过滤器4 除渣处理后的曝气池浆液。

本实用新型具有防堵清淤功能的生化耦合除臭工艺，主要包括以下操作步骤：

S1、将曝气池中含渣活性污泥浆液进行过滤除渣，同时将其pH值调至7.5-8.2，作为除臭塔的喷淋液；

S2、将S1的喷淋液通入除臭塔内对填料进行至上而下的喷淋洗涤，同时与由除臭塔底部进入并自下而上扩散的恶臭气体进行生化耦合除臭；

S3、将S2的恶臭气体进行集液布气，通过采用多孔环形带状结构的集液布气带进行集液布气，以增强气液传质；

S4、利用在线反冲洗装置对除臭塔的填料进行在线反冲洗，反冲洗液采用经过前端过滤除渣和pH调节后的喷淋液，稳定塔内压降至≤800Pa；

S5、将经过喷淋液喷淋洗涤后的废气进行除雾处理，净化排放，同时将喷淋洗涤产生的洗涤液返回曝气池；

S6、利用曝气池中富含微生物的活性污泥浆液对洗涤液中的恶臭污染物进行深度吸收和生物降解，进一步生化耦合除臭。

实施例一

采用上述本实用新型装置进行处理的应用实例：

运行时，曝气池2中含渣活性污泥浆液首先通过喷淋泵7抽吸进入前端浆渣过滤器4 中，利用过滤斜网的多级拦截作用去除其中的植物根须、纸渣、塑料屑等渣滓，得到用于生物除臭的喷淋液；并通过安装于喷淋主管上的pH调节箱3对喷淋液的pH值进行检测和调节，控制其pH值范围在7.5-8.2之间，经前端除渣和pH调节后的喷淋液进入喷淋层，通过喷淋支管进行分配，并调节喷嘴的锥度及其与填料层顶部之间的距离，实现对塔体横截面范围内填料的全覆盖喷淋。接着，恶臭气体经除臭塔1下部进气口1-9进入塔内，通过集液布气层1-11的布气作用，在除臭塔1内自下而上扩散，与塔内自上而下喷淋的活性污泥浆液在填料1-13表面发生气液界面的高效传质作用，臭气被快速洗涤，其中的硫化氢、氨气和其它恶臭污染成分首先被喷淋液快速吸收、部分中和并截留下来，同时喷淋液与上升臭气中的空气进行有效接触并大量溶氧，完成对吸附下来的部分恶臭污染物的沿程生物降解，该过程的化学吸收和生物降解几乎同时进行，实现了高度生化耦合除臭的目的；该过程中，由于集液布气带1-11的高效集液和布气作用，有效避免了喷淋浆液壁流和臭气短路现象的发生。同时，通过安装在每层填料下方的在线反冲洗装置1-16，对塔内填料进行定期或定压下的分层、分区反冲洗，反冲洗管采用变径偏心管1-16-2，保证喷头1-16-3的反冲洗压力均等；填料底部支撑架1-12采用波浪形结构，反冲洗喷头1-16-3置于支撑架 1-12下方且正对波谷位置，确保反冲洗过程中填料层无盲区，反冲洗水采用经过前端除渣和pH调整后的喷淋液。经塔内生物喷淋洗涤除臭后的尾气，进入除臭塔1上部的除雾层 1-20，通过除雾器的捕集作用，去除夹杂其中的微小雾滴后，净化尾气经出气口1-24达标排放。最后，臭气中的污染成分通过经喷淋液洗涤和吸收截留后转移到液相中，在除臭塔 1内经溶解、吸收、部分中和以及沿程生物降解后，残留部分随洗涤液一起返回污水站的也氧曝气池2内，利用曝气池中富含微生物的好氧活性污泥浆液对洗涤液中的恶臭污染物再次进行深度吸收和生物降解，进一步生化耦合除臭，彻底分解臭气组分。

除臭装置运行期间，自动控制系统通过对除臭塔的进出口废气量、废气浓度、温度、浆液pH值、填料层压降等进行数据分析，对喷淋高度、填料厚度、喷淋液pH值、反冲洗频次等进行自动调控，以达到最优运行工况，将整个除臭工艺和系统有机结合起来，实现对运行过程的精确控制。

此外，系统运行过程中可根据废气负荷(气量、浓度)大小、喷淋液浆含渣量变化、除臭塔排液口与曝气池液面高度差等，匹配性启停喷淋泵和排液泵，例如，当废气负荷小、浓度低时，可调低喷淋泵或排液泵运行功率，当除臭塔排液口高于曝气池液面时，可关闭排液泵，此时排液口变为溢流口，装置灵活性高，显著节省运行成本。

实施例二

本实例为实例一的对比例，其工艺流程及采用的装置结构与实施例一基本相同，二者主要区别在于：实施例一采用经过前端除渣和pH调整后的喷淋液作为反冲洗水，而实施例二采用清水或污水站二沉池上清液作为反冲洗水。

在实施例一和实施例二的不同反冲洗条件下，反冲洗前后的除臭塔内填料层总压降变化趋势和除臭效率对比分别如下表1所示，与清水反冲洗方式相比，采用喷淋液反冲洗既能稳定保持塔内填料层压降，又能尽量减少填料表面活性污泥和微生物薄膜的脱落，除臭高效、稳定且不产生二次污水。

表1不同反冲洗条件下除臭塔填料层总压降变化趋势和除臭效率对比

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，当然并非用来限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型申请专利范围所述的工艺、处理装置及方法原理所做的等效变化或修饰，均应视为属于本实用新型申请保护范围内。