恶臭气体的除臭灭菌处理装置及方法

摘要

本发明涉及恶臭气体处理的技术领域，提供一种恶臭气体的除臭灭菌装置及方法，该套处理装置主要包括负压收集装置、生物除臭装置和灭菌装置。用于处理的方法是在该套装置中负压收集装置将产生源的恶臭气体收集，再经生物除臭池自下而上多层填料及其上的微生物吸附、吸收、降解作用，使之分解为无臭物质，最后经灭菌装置中紫外灯和光触媒滤网联合作用灭活气体中微生物气溶胶，排放无臭无菌的洁净卫生气体。整套装置封闭运行，能耗低、效率高、工艺和操作简便，可用于垃圾、污水等处理厂、养殖场和化工厂等场所的恶臭气体处理。

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气处理技术，特别是涉及一种恶臭气体除臭灭菌处理的装置及方法。

技术背景

恶臭气体是世界上一大公害，恶臭气体中往往含有还原性硫化物、胺、氨等，特别是来源于垃圾处理厂、污水处理厂、养殖场等恶臭气体中还混有大量的微生物气溶胶。这些物质能致使人产生头晕、恶心、过敏反应等。过去的恶臭气体处理方法主要有吸附法、燃烧法、化学法、生物处理法等，然而吸附法费用高，填料更换频繁。燃烧法对高浓度的有机废气处理效果较好，但对低浓度大流量恶臭气体处理能耗较高。化学吸附法很难同时去除臭气中所有成分，而且药剂消耗量较大，费用较高。化学吸附后的有机废气形成的水溶液，需要进一步净化处理才能排放，否则会造成二次污染。而常规的生物处理法如生物滤池、生物滴滤池等虽然运行费用低，处理效率高，但存在调试驯化时间长，占地面积大，微生物容易失活等，特别是生物法处理恶臭气体时容易造成微生物气溶胶的逸散，产生二次污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种恶臭气体的除臭灭菌装置及方法，即根据恶臭气体的特性，通过负压收集、生物吸附降解和灭菌等一体化工艺过程，使恶臭气体转化为无臭无菌的洁净卫生气体的技术。

该装置主要包括负压收集装置、生物除臭装置和灭菌装置；负压收集装置包括管道、防爆风机、变频器。负压收集装置中的管道为PVC或玻璃钢材质，防爆风机的压力输出由变频器反馈控制，即生物除臭装置的压力降增加，风机转速增加，输出压力增大，反之亦然。生物除臭装置内自下而上依次包括惰性填料布气层、轻质填料层、生物填料层、营养液喷洒层、轻质填料吸附层。惰性填料布气层由聚丙烯多孔网构成，孔隙率为85-90％，厚度为30cm，组成多孔网的网丝直径为1mm，网丝表面为0.05-0.1mm的刺突毛面。轻质填料层由聚氨酯构成，聚氨酯上接种伯顿毕赤酵母(Pichia)、白腐菌(Phanerochaete)、灰管层孔菌(Fomes)等；该层孔隙率为70-90％，填料粒径为1-5cm，厚度为20-40cm。生物填料层的填料为蚯蚓代谢颗粒，颗粒粒径为0.5-1mm，生物填料层厚度为40～80cm。营养液喷洒层由聚丙烯多孔网和喷淋管构成，填料层厚度为10cm；填料层上均匀布置喷琳管；营养液含有碳酸铵(50-150mg/l)、磷酸(10-50mg/l)以及微量元素铜、铁、锰等组成的pH为7的缓冲溶液。轻质填料吸附层由聚氨酯海绵构成，该层孔隙率为90％，粒径为0.3-1cm，厚度为5cm。生物除臭装置中的湿度、pH值等由湿度仪、pH计等探测，数据传输至PLC控制柜。湿度、PH值分别控制在80-90％、7-9，压力降控制为2000Pa以内。

紫外线灭菌装置包括紫外线灯管、光触媒滤网层等。紫外线灯管竖向排列，产生253nm波长紫外光。光触媒滤网层由聚氨酯基体沉积光催化材料钛粉构成，该层孔隙率为90％，厚度为5cm。

本发明恶臭气体的除臭灭菌处理的方法通过如下方案实现：将产生源头的恶臭气体通过负压收集装置收集并送到生物除臭装置中进行处理，处理后的气体再经灭菌装置灭活微生物后排放。恶臭气体的负压收集装置中管道采用PVC或玻璃钢材质。风机为变频防爆风机，并由压力降控制器控制。收集的废气从生物除臭装置底部进入，经过惰性填料布气层、轻质填料层、生物填料降解层、营养液喷洒层、轻质填料吸附层，经过多层吸收、吸附和降解恶臭气体；经生物处理后的臭气进入灭菌装置，灭菌装置中的紫外线和光触媒滤网净化后排放。

具体而言，一种恶臭气体的除臭灭菌处理的方法是将产生源的恶臭气体通过密闭管道和变频风机送生物除臭装置。防爆风机的输出压力由变频器控制，能稳定的保持恶臭产生源的微负压状态，避免恶臭和微生物气溶胶的逸散。

恶臭气体从生物除臭装置底部进入，先经过布气层均匀布气，布气网为惰性填料，耐腐蚀、孔隙率高、布气均匀，防止出现布气不均形成的局部过流负荷过大的问题。网丝的突刺毛面有效截留恶臭气体中的悬浮物等。

恶臭气体向上进入轻质填料层，该层接种伯顿毕赤酵母(Pichia)、白腐菌(Phanerochaete)、灰管层孔菌(Fomes)等高效脱臭微生物，在适宜的湿度和营养等条件下，恶臭气体中的发臭物质、复杂的有机物等代谢为小分子，进而矿化分解为无机物，简单的无机物CO₂、H₂O、细胞质、单质S、溶解性硝态盐等。

经过轻质填料层处理后，气体继续上升经过进入生物填料层，生物填料为蚯蚓代谢产物，生物填料颗粒均匀，富含微生物，保水性能强，营养成分适宜(有机质32.4％、氮2.15％、磷1.76％、钾0.27％，含有23种氨基酸)，可持续用来供微生物繁殖生长。

在生物填料层上部，为营养液喷洒层，营养液喷洒层由聚丙烯多孔网和喷淋管构成，填料层厚度为10cm；填料层上均匀布置喷琳管；营养液含有碳酸铵(50-150mg/l)、磷酸(10-50mg/l)以及微量元素铜、铁、锰等组成的pH为7的缓冲溶液。生物除臭装置中的湿度、PH值分别控制在60％～85％、6～8；超出设定范围，将自动启动喷洒装置喷洒营养液予以调节。

营养液喷洒层上部为轻质填料层，该层由小颗粒的聚氨酯海绵组成，质轻孔多、能有效截留逸散的微生物气溶胶和悬浮物等，减少其二次扩散污染。

经生物除臭装置处理后的气体进入紫外线灭菌装置，紫外线辐射强度为1000um/cm2，能有效灭活气体中的微生物气溶胶。同时，光触媒滤网层在紫外光的激发下，形成氧化性极强的自由氢氧基(OH·)和超氧化物阴离子自由基O^2-、O^-，破坏微生物的细胞膜，从而进一步截留、灭活微生物等，避免恶臭气体中或生物除臭装置中微生物的二次逸散。

本发明具有能耗低，费用低，处理效率高，启动快，操作方便，整个装置可实现无人值守的自动化运行。恶臭气体除臭灭菌装置处理后，臭味去除率大于98％，氨去除率大于99％，硫化氢去除率大于99％，有效灭活气体中微生物，避免了恶臭气体或生物除臭装置中微生物气溶胶的二次污染。

附图说明

图1是本发明提出的恶臭气体的除臭灭菌处理装置的示意图

管道1；防爆风机2；变频器3；惰性填料布气层4；轻质填料层5；生物填料层6；营养液喷洒层7；轻质填料吸附层8；湿度计9；pH计10；紫外灯11；光触媒滤网层12；PLC控制柜13

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的装置和方法作进一步详细的描述。

实施例1

本发明的恶臭气体的除臭灭菌装置主要包括负压收集装置、生物除臭装置和灭菌装置。负压收集装置包括管道1、防爆风机2、变频器3。经管道1将恶臭产生源的恶臭气体经防爆风机2输送至生物除臭装置，变频器3控制防爆风机2的输出压力。生物除臭装置自下而上为惰性填料布气层4、轻质填料层5、生物填料层6、营养液喷洒层7、轻质填料吸附层8。生物除臭装置中的湿度、pH由湿度仪9和pH10计分别控制，分别控制在60％～85％、6～8，均由在线检测仪检测，采用PLC控制柜13控制，超出设定的范围，喷洒营养液预以调节。气体经生物除臭装置底部惰性填料布气层均匀布气后上升，到达轻质填料层，该部分填料接种的降解菌伯顿毕赤酵母(Pichia)、白腐菌(Phanerochaete)、灰管层孔菌(Fomes)能迅速捕获有机恶臭物质，使之降解为简单的无机物或小分子。气体继续上升进入生物填料层，生物填料由蚯蚓代谢物构成，填料中富含微生物和适宜的营养基质，在设置的湿度、pH值等条件下，微生物将气体中的恶臭气体转变成为简单的无机物、H₂O、细胞质、单质S、溶解性硝态盐等。经生物除臭装置处理后的气体进入灭菌装置，在紫外灯11和和光触媒滤网层12联合作用下灭活气体中的微生物气溶胶。

根据本方法建立了10000m³/h的垃圾渗滤液处理车间的恶臭气体处理装置，其中负压收集生物除臭装置有效容积75.36m³(4m×6m)，空塔停留时间27s。进气硫化氢浓度为100mg/m³，氨气浓度为110mg/m³，有机硫25mg/m³，湿度为80％、微生物菌落1200CFU/m³；经处理后的气体中的硫化氢浓度小于0.1mg/m³，氨气浓度小于0.1mg/m³，有机硫未检出，出气中微生物菌落未检出。整个装置自动运行，风压损失小于2000Pa。臭味去除率大于98％，氨去除率大于99％，硫化氢去除率大于99％，微生物气溶胶脱除率大于99％。