一种用于高效除臭的生物滤柱除臭系统

摘要

本发明提供一种用于高效除臭的生物滤柱除臭系统。包括生物滤柱，所述生物滤柱内填充有复合填料层，所述复合填料层由陶粒层、赤铁矿层、蛭石层、磁铁矿层和颗粒活性炭层堆叠而成。本发明的用于去除恶臭气体的生物除臭填料能够克服单一填料的生物滤池在运行一段时间后常产生透气性变差、填料堵塞等问题以及现有复合填料生物滤柱去除臭气效果差、效率低、结构复杂的问题。

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种用于高效除臭的生物滤柱除臭系统。

背景技术

恶臭物质广泛产生于工农业生产、污水处理、污泥处理及垃圾处置过程，成分复杂、分布广，不仅危害人体健康，而且影响生态环境。NH

目前，污水厂臭气去除方法主要有物理法、化学法和生物法。物理法主要是利用物理作用(例如吸附剂吸附作用)分离污水中的非溶解性物质，从而掩蔽或调和恶臭的感官气味，其在处理过程中不改变臭气本身的化学性质，但该法需要对吸附剂污染物进行再处理，存在运行成本较高的问题；化学法是利用化学药剂改变臭气的化学组成，从而达到除臭的目的，但该法需要投入大量的化学药剂，容易造成环境二次污染；近年来，生物法以装置简单、能耗低且无二次污染等优势被广泛应用于污水厂恶臭气体的治理。其中生物滤池工艺作为一种安全、可靠的方法，因其具有运行成本适中、填料组成简单且易获取、单次可高效处理大量恶臭气体且无二次污染等优势，已受到国内外学者的广泛关注。

生物滤柱所用填料一般选取含纤维物质如泥炭土、树皮、干草等填料，从而形成一种有利于透气的疏松结构，为微生物提供适当的生存环境。但是，此类单一填料的生物滤柱在运行一段时间后常产生透气性变差、填料堵塞等问题，其一般使用寿命仅为3～5年。

授权公告号为CN 212790487 U的中国专利公布了一种复合填料生物滤柱，该生物滤柱具有三层生物填料层，底层100-200mm的陶粒层、中层100-200mm的活性沸石层，顶层300-500mm的活性炭层，该复合填料生物降解有害物质效果偏差，对氨氮的去除效果也不佳；同时，喷淋装置安装在生物滤柱的顶部，生物填料层承受的水力负荷较大，影响生物填料表面微生物的快速生长和微生物膜的形成，进一步影响除臭效率。同样的，授权公告号为CN 213314270 U的中国专利所公布的复合填料生物滤柱也具有三层生物填料层，底层为陶粒层、中层为树皮填料，顶层为竹炭层，其生物降解有害物质效果和对氨氮的去除效果也偏差。

申请公告号为CN 109592782 A的中国专利公布了一种多级曝气的生物滤池强化脱氮除磷装置，但其采用了多级的生物滤柱，结构复杂，安装麻烦，投入成本高，且对场地面积要求也高，不利于广泛推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高效除臭的生物滤柱除臭系统，其能够克服单一填料的生物滤池在运行一段时间后常产生透气性变差、填料堵塞等问题以及现有复合填料生物滤柱去除臭气效果差、效率低、结构复杂的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于高效除臭的生物滤柱除臭系统，包括生物滤柱，所述生物滤柱内填充有复合填料层，所述复合填料层由陶粒层、赤铁矿层、蛭石层、磁铁矿层和颗粒活性炭层堆叠而成。

优选的，所述陶粒层、赤铁矿层、蛭石层、磁铁矿层和颗粒活性炭层按照从下到上的顺序依次叠置。

优选的，所述陶粒层：所述赤铁矿层：所述蛭石层：所述磁铁矿层：所述颗粒活性炭层的质量比为3:2:3:2:1。

优选的，所述陶粒层的陶粒的平均粒径＞所述赤铁矿层的赤铁矿的平均粒径≥所述蛭石层的蛭石的平均粒径≥所述磁铁矿层的磁铁矿的平均粒径＞所述颗粒活性炭层的颗粒活性炭的粒径。进一步的，所述陶粒层的陶粒的粒径为3-5mm、所述赤铁矿层的赤铁矿的粒径为2-5mm、所述蛭石层的蛭石的粒径为2-4mm、所述磁铁矿层的磁铁矿的粒径为2-4mm、所述颗粒活性炭层的颗粒活性炭的粒径为8-10μm。

优选的，所述生物滤柱的底部设有砾石承托层，所述复合填料层位于所述砾石承托层的上方，且所述砾石承托层的高度为所述生物滤柱高度的1/10。

优选的，所述生物滤柱的高径比为20～25/1。

优选的，在所述生物滤柱内的所述复合填料层的下方设有曝气器，所述曝气器与位于所述生物滤柱外侧的曝气风机相连通。

在使用所述生物滤柱过滤臭气之前，所述生物滤柱通常需要进行挂膜处理，使得所述复合填料层中均匀负载具有降解臭气污染物作用的微生物。

复合填料层中的陶粒是陶质的颗粒。它的表面是一层坚硬的外壳，这层外壳呈陶质或釉质，具有隔水保气作用，并且赋予陶粒较高的强度。陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高、软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。生物的陶粒滤料可作为工业废水高负荷生物滤料池的生物挂膜载体，自来水的微污染水源，预处理的生物滤池，含油废水的粗粒化材料，离子交换树脂垫层，微生物干燥贮存；适用于饮用水的深度处理，它具有吸附水体中的有害元素、细菌、矿化水质，是活性生物降解有害物质效果最好的滤料，和生物滤池中最好的生物膜载体。

复合填料层中的赤铁矿、磁铁矿颗粒不仅能够吸附发臭气体分子，并且还能够提高负载在复合填料层中的微生物与氧气接触的程度，利于在复合填料层上快速形成稳定的微生物膜，而且所述赤铁矿、磁铁矿颗粒自身的导电特性可引发生物填料表面的微生物发生种间胞外电子传递，强化微生物对臭气中污染物的降解效率，所述赤铁矿、磁铁矿颗粒中富含的钙、镁、铁等金属离子也与恶臭物质进行反应，从而降低臭气和淋洗液的臭度。

复合填料层中的蛭石是一种水合物，呈块状、片状。其富含氮、磷、钾、铝、铁、镁、硅酸盐等成分。蛭石有较高的层电荷数，故具有较高的阳离子交换容量和较强的阳离子交换吸附能力，其饱和吸附量超过目前广泛使用的沸石，且对氨氮的去除效果好。同时，蛭石在赤铁矿和磁铁矿中间对其上方填料也起到支撑作用。

复合填料层中的活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。其主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。活性炭是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔—毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体充分接触。当这些气体碰到毛细管被吸附，起净化作用。活性炭填料的多孔结构、良好的保湿性和透气性，有利于微生物的栖息生长，生物炭还可以强化难溶于水的非极性、弱极性分子的生物降解和物理吸附能力，从而有利于难溶气体的溶解从液膜控制转变为气膜控制或者两者共同控制，提高难溶气体的生物降解率，同时还能提高其抗冲击能力。

优选的，所述用于高效除臭的生物滤柱除臭系统还包括淋洗塔，所述淋洗塔与所述生物滤柱左右相互连通，所述淋洗塔包括淋洗塔塔身、喷淋管道、第一连接管、蠕动泵和第二连接管，所述喷淋管道的一端为进水端、另一端为出水端，所述喷淋管道的出水端与所述淋洗塔塔身的顶部连通；所述淋洗塔塔身上设有恶臭气体进气口；所述淋洗塔塔身的底部还设有淋洗液出口，所述淋洗液出口通过第一连接管与位于所述淋洗塔塔身外侧的所述蠕动泵连通，所述蠕动泵再通过第二连接管与所述生物滤柱的进液口相连接。与淋洗塔直接设置在生物滤柱的顶部相比，本发明的淋洗塔和生物滤柱分开设置，避免生物填料层承受喷淋时的水力负荷，也避免影响生物填料表面微生物的快速生长和微生物膜的形成。

进一步的，所述第二连接管上设有阀门。

进一步的，所述喷淋管道的进水端与所述淋洗塔塔身内部相连通并伸入所述淋洗塔塔身内部的淋洗液中。

进一步的，所述用于高效除臭的生物滤柱除臭系统还包括溢流管道，所述生物滤柱的出水口通过所述溢流管道与所述淋洗塔塔身内部相连通，处理后的出水经溢流管道排放出，重新进入淋洗塔塔身内，进行二次喷淋，重复利用，从而实现回流外循环。

进一步的，所述淋洗塔塔身上还设有补水口。

从所述恶臭气体进气口进入的恶臭气体包含有NH

本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：

(1)本发明的复合填料层通过将五种不同特性的填料有机组合起来，尤其是增加了赤铁矿、蛭石层和磁铁矿作为填料，并利用这五种填料各自的优势，实现对臭气中有害元素、细菌、发臭物质、氨氮等有害物质的有效吸附去除，提高除臭效果；

(2)本发明还通过对五种填料的堆叠顺序以及各填料粒径分布的设计，促进微生物膜的快速形成和加厚，充分发挥生物除臭作用；

(3)本发明中的陶粒具有较大的比表面积和孔隙率，利于微生物快速附着并生长在生物滤柱的径向上形成稳定成熟的生物膜的同时在生物滤柱的轴向上向上延伸生产，从而大量的微生物可以促进污染物的去除；

(4)本发明中的赤铁矿、磁铁矿颗粒不仅能够发臭气体分子，并且，赤铁矿和磁铁矿比表面积依然较大，利于微生物在赤铁矿和磁铁矿层附着生长，赤铁矿和磁铁矿能够提高微生物与氧气的接触程度，促进微生物膜的形成和加厚，从而在赤铁矿层、蛭石层以及磁铁矿层均能够形成稳定成熟的生物膜，而且其自身的导电特性可引发微生物种间胞外电子传递，强化微生物对污染物的降解效率，其中富含的钙、镁、铁等金属离子也与恶臭物质进行反应，从而降低臭度；

(5)本发明中的蛭石填料有较高的层电荷数，故具有较高的阳离子交换容量和较强的阳离子交换吸附能力，其饱和吸附量超过沸石，具有良好的去除氨氮的效果；

(6)本发明中的活性炭有效中和与缓解了大容量恶臭气体负荷、不同pH值恶臭气体的冲击作用，通过其吸附的功效以及粒径小的特点，延长恶臭气体在生物填料中停留时间，提高了生物除臭填料的去除恶臭效率；

(7)本发明中五种填料叠置的效果可以克服单一填料的生物滤池在运行一段时间后常产生透气性变差、填料堵塞等问题，同时可以高效去除恶臭气体，对H

(8)本发明的复合填料具有空隙率大、压降小、抗水力负荷和冲击负荷能力很强等特点，使得在高效处理恶臭气体的同时，有效延长装置的运行寿命，从而极大地提高社会效益和经济效益

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明的一种用于高效除臭的生物滤柱除臭系统的结构示意图；

图2为本发明的生物滤柱(即“5种组合填料”)与单一陶粒填料对臭气中H

图3为本发明的生物滤柱(即“5种组合填料”)与单一陶粒填料对臭气中NH

1-淋洗塔，2-恶臭气体进气口，3-喷淋管道，4-淋洗液，5-转子，6-蠕动泵，7-阀门，8-进液口，9-补水口，10-搅拌器(磁力搅拌器)，11-溢流连接管，12-生物滤柱，13-活性炭层，14-磁铁矿层，15-蛭石层，16-赤铁矿层，17-陶粒层，18-曝气头，19-砾石承托层，20-曝气风机，21-出气口。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本实施例的一种用于高效除臭的生物滤柱除臭系统包括左右相互连通的淋洗塔1和生物滤柱12；

所述淋洗塔1包括淋洗塔塔身、喷淋管道3、第一连接管、蠕动泵6和第二连接管，所述喷淋管道3的一端为进水端、另一端为出水端，所述喷淋管道3的出水端与所述淋洗塔塔身的顶部连通；所述淋洗塔塔身上设有恶臭气体进气口2；所述淋洗塔塔身的底部还设有淋洗液出口，所述淋洗液出口通过第一连接管与位于所述淋洗塔塔身外侧的所述蠕动泵6连通，所述蠕动泵6再通过第二连接管与所述生物滤柱12的进液口8相连接。所述淋洗塔1还包括搅拌器10和转子5。所述淋洗塔塔身呈圆柱形设置。所述淋洗塔1为装有清水或碱性溶液的密封容器，恶臭气体从恶臭气体进气口2进入淋洗塔，通过喷头喷水对恶臭气体进行自上而下的淋洗，形成淋洗液4，并且在搅拌器10的作用下充分混合均匀。经淋洗后的恶臭气体淋洗液通过蠕动泵6和进液口8进入生物滤柱12中，蠕动泵6的流速为4～6ml/min，水力停留时间为10～14h，其中阀门7可控制进水；

所述生物滤柱12位于淋洗塔的右侧，与淋洗塔1管道连通，淋洗液由进液口8进入生物滤柱12内，生物滤柱12内最下层设有砾石承托层19，砾石承托层上是陶粒层17，所述陶粒层的陶粒的粒径为3～5mm；陶粒层17上是赤铁矿层16，所述赤铁矿层的赤铁矿的粒径为2～5mm；赤铁矿层上是蛭石层15，所述蛭石层的蛭石的粒径为2～4mm；蛭石层上是磁铁矿层14，所述磁铁矿层的磁铁矿的粒径为1～3mm；磁铁矿层上是颗粒活性炭层13，所述颗粒活性炭层的颗粒活性炭的粒径为8～10μm。陶粒层、赤铁矿层、蛭石层、磁铁矿层和颗粒活性炭层以3:2:3:2:1的质量比例装入生物滤柱12内，且复合生物填料的总高度大约为滤柱高度的3/4。所述砾石承托层的高度为反应柱高度的1/10。所述生物滤柱12的高径比为20～25/1。

在使用所述生物滤柱12过滤臭气之前，所述生物滤柱12通常需要进行挂膜处理，具体为：需要先采用污水处理厂中的活性污泥将本发明的所述生物滤柱12完全浸没，浸泡一段时间(通常需要24h)后排出活性污泥，同时，活性污泥中的微生物会留存负载在所述生物滤柱内的生物填料内，在后续过滤臭气时降解臭气中的有害物质。当然，本发明的挂膜处理也不限于上述的通过接种污泥的挂膜方式，其也可以是通过接种菌源的过膜方式等现有的、常见的挂膜方式。

淋洗液进入生物滤柱12后，在曝气风机20的鼓动下，具有充分的溶解氧，溶解氧浓度为5～7mg/L，填料上的微生物在曝气条件下进行好氧分解作用，淋洗液自下而上通过生物膜，在生物膜上被充分分解反应。处理后的出水经溢流管道11排放出，重新进入淋洗液中，通过提升泵可以将淋洗液的水抬升至喷头，进行二次淋洗，重复利用，从而实现回流外循环。

在淋洗塔1中利用搅拌器10搅拌，可以促使混合液混合均匀，而蠕动泵6可以控制水流速度，防止过短的水力停留时间导致反应不充分。在生物滤柱12中投加的复合填料，吸附性能好，且性质稳定，有利于微生物的附着和污染物的去除。且由于曝气风机20进行24h运转，提供充足的溶解氧，有利于生化反应。经反应后的淋洗液又回流到淋洗塔1中，进行二次淋洗，有利于资源循环以及二次利用，并且回流状态下，水流剪切力强，可以促进生物滤柱12内冲洗，溢流口也可以定期溢流排放净化水，从而去除老化生物膜。

生物滤柱12采用pvc管或ppr管，成本低，耐用性强，而生物填料稳定性高，吸附性能优异，具有发达的孔隙结构，从而可以减小阻力。在运行过程中，该工艺前期污泥驯化周期短，稳定速度快，正式运行阶段工艺运行稳定，且整个运行过程中使用时间长，在回流状态下恶臭气体去除率高。

使用硫化氢检测仪在恶臭气体进气口2检测硫化氢进气浓度，在生物滤柱12的出气口21检测硫化氢出气浓度。使用氨气检测仪在恶臭气体进气口2检测氨气进气浓度，在生物滤柱12的出气口21检测氨气出气浓度。在恶臭气体进气口2控制通入H

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。