VOCs生物降解洗滌系統的製作方法

2023-12-06 02:05:06 2

本發明屬於有機廢氣處理技術領域，具體涉及vocs生物降解洗滌系統。

背景技術：

vocs是揮發性有機化合物（volatileorganiccompounds）的英文縮寫。典型的vocs排放源可分為人為排放源（包括固定源與移動源）和自然排放源（包括生物源與非生物源）兩類，其中以人為排放源為主，多半為石油化工相關產業的生產過程、產品消費行為以及機動車尾氣造成。vocs的成分複雜，對人體的危害大，所具有的特殊氣味能導致人體的種種不適感，並具有毒性和刺激性。已知許多vocs具有神經毒性、腎臟和肝臟毒性，甚至具有致癌作用，能損害血液成分和心血管系統，引起胃腸道紊亂，誘發免疫系統、內分泌系統及造血系統疾病，造成代謝缺陷。空氣中多種vocs會同時作用於人體，產生累積效應，其危害程度大大增加。

因此，需要及時妥善對vocs進行處理。

目前一般的vocs控制技術基本可分為兩大類：回收技術和銷毀技術。回收技術是根據vocs本身的性質，通過物理方法，在一定的溫度和壓力下，使用吸收、吸附劑及選擇性滲透膜等實現vocs的分離，主要包括吸收法、吸附法、冷凝法及膜分離法。而銷毀技術則是採用化學或生物方法，使vocs氣體分子轉變為小分子的水和二氧化碳，主要包括燃燒法和生物法。

（1）吸收法：吸收法淨化vocs的方法是利用液態吸收劑處理混合氣體，混合氣體中的一種或幾種氣體組分溶解於液體中，或與吸收液中的組分發生選擇性化學反應，除去其中一種或幾種氣體的過程，從而達到控制大氣汙染的一種方法。此方法適合於大氣量、中等濃度的含vocs廢氣的處理。

（2）吸附法：吸附法是利用多孔性固體吸附劑處理含vocs的氣態混合物，利用固體表面的不平衡的化學鍵力或分子引力，使其中的一種或多種組分濃縮於固體表面上，以達到分離的目的。常用的吸附劑有活性炭、活性炭纖維、活性氧化鋁、分子篩以及沸石等。

（3）冷凝法：冷凝法是利用vocs在不同的溫度和壓力下具有不同的飽和蒸汽壓，通過降低溫度和增加壓力，使處於蒸汽狀態的汙染物凝結出來，使其得以淨化和回收。該方法優點是設備工藝簡單，能耗低，可回收有用成分；缺點是不適宜處理低濃度的有機氣體，對入口vocs要求嚴格，冷卻溫度較低時，耗電量較大。

（4）膜分離法：膜分離法是利用在壓力差的推動下，氣體透過膜的速率不同，從而將氣體混合物分離的過程。膜分離法的優點是選擇性好，適應性強，能耗低，無相態變化，可回收有用成分；缺點是投資大，對膜的依賴性強；對膜的表面控制要求較高，膜分離裝置操作要求高。

（5）燃燒法：通過燃燒方法將vocs轉化為二氧化碳、水以及氯化氫等無毒或毒性小的無機物的過程，稱為燃燒淨化法，其化學作用主要是燃燒氧化和高溫下的熱分解作用。此方法適用於治理可燃的或在高溫情況下可以分解的有害氣體。燃燒法的優點是去除率較高，一般在95%以上；缺點是直接燃燒法容易發生爆炸，浪費熱能且易產生二次汙染，熱力燃燒法運行費用較高。

（6）生物法：生物法是在適宜的環境條件下，利用微生物的生命活動將vocs氣體中的有害物質轉變成簡單的無機物（co2、h2o）及細胞物質等的過程。常見的生物法處理vocs的方法有：生物洗滌法、生物過濾法和生物滴濾法。生物法的優點是去除率高，投資少，設備簡單，運行費用低，較少形成二次汙染，應用範圍廣；缺點是微生物對環境要求較高，壓損較大，抗衝擊負荷能力較差，設備體積大，不適用於高滷素化合物的去除。

比如專利號為cn105879660a，名稱為「一種石化工業廢氣的vocs淨化系統」的專利文件中，就公開了一種採用生物法處理vocs的方案，具體內容為：一種石化工業廢氣的vocs淨化系統，該系統包括餘熱交換器、氣體過熱保護裝置、熱式氣體質量流量計、混合氣體流量調節閥、布袋式除塵器、脈衝紫外活化-微生物降解反應器、煙氣水洗淨化塔、引風機等；其中，含有vocs的石化工業廢氣通過氣體管路進入餘熱交換器，餘熱交換器的出口通過氣體管路連接氣體過熱保護裝置，氣體過熱保護裝置的出口通過氣體管路連接熱式氣體質量流量計，熱式氣體質量流量計的出口通過氣體管路連接混合氣體流量調節閥，混合氣體流量調節閥的出口通過氣體管路連接布袋式除塵器，布袋式除塵器的出口通過氣體管路連接脈衝紫外活化-微生物降解反應器，脈衝紫外活化-微生物降解反應器的出口通過氣體管路連接煙氣水洗淨化塔，煙氣水洗淨化塔的出口通過氣體管路連接引風機，引風機的出口通過氣體管路連通大氣環境；其中，脈衝紫外活化-微生物降解反應器左側上部設有進氣閥門，右側下部設有排氣閥門，反應器左、右兩側壁上各安裝有1支脈衝式紫外燈，反應器底部安裝有1臺驅動電機，其上連接1套不鏽鋼中空軸體，不鏽鋼中空軸體內部填充有多孔導液管，多孔導液管與固定於不鏽鋼中空軸體外部的純棉多孔纖維條相連，並且，多孔導液管還與安裝於反應器頂部的菌液槽相連。該方案雖然結合了紫外線照射和生物淨化處理，效率較高，但是由於純棉多孔纖維條的表面積有限，菌株無法繁殖穩定，需要持續補充帶有紫外線防護物質的菌溶液維持設備效果，成本較高。且纖維條需要定期更換，維護要求較高。

因此，研發一種運行成本較低，微生物可繁殖平衡，淨化效果好的vocs生物降解處理設備具有必要性。

技術實現要素：

為了解決一般微生物vocs淨化設備對環境條件要求較高，抗衝擊能力較差的問題，本發明提供vocs生物降解洗滌系統。

vocs生物降解洗滌系統，包括風機、熱交換裝置、除塵器和生物水洗淨化系統，所述風機、熱交換裝置、除塵器和生物水洗淨化系統均通過風道依次連接；

所述生物水洗淨化系統包括逆向水洗吸附裝置、二級吸附水洗裝置和生物膜淨化裝置，所述逆向水洗吸附裝置、二級吸附水洗裝置和生物膜淨化裝置頂部均設置有噴淋裝置；

所述逆向水洗吸附裝置下部設置有第一進氣口，所述第一進氣口連接除塵器，逆向水洗吸附裝置中部安裝有硅藻土陶瓷吸附層，其頂部設置有排氣口；

所述二級吸附水洗裝置頂部設置有第二進氣口，與排氣口通過風道連接，二級吸附水洗裝置中部設置有活性炭填料層，其底部與生物膜淨化裝置底部對應連接；

所述生物膜淨化裝置中部設置有生物濾床，生物膜淨化裝置頂部遠離二級吸附水洗裝置處設置有輸出口。

進一步地，所述噴淋裝置連接有營養液儲罐。

進一步地，所述逆向水洗吸附裝置底部、二級吸附水洗裝置底部和生物膜淨化裝置底部均設置有生物濾池，所述生物濾池相互連通。

進一步地，所述生物濾池與噴淋裝置之間通過一水洗循環裝置連接。

進一步地，所述生物濾池底部設置有排汙口。

進一步地，所述逆向水洗吸附裝置中部設置有數量為二以上的濾層安裝槽，所述濾層安裝槽開口處設置有密封蓋，所述硅藻土陶瓷吸附層均安裝於濾層安裝槽內。

進一步地，所述生物濾床表面覆蓋有vocs馴化生物膜。

進一步地，所述vocs馴化生物膜由汙水處理廠獲得的活性汙泥經vocs馴化後，分離製得馴化微生物懸液，並經噴淋裝置將所述馴化微生物懸液噴淋到生物濾床表面後形成。

進一步地，所述生物濾床其材料為惰性多孔填料。

進一步地，所述生物膜淨化裝置上設置有防爆控溫器。

本發明的優點在於：

1、適應性強，可以通過熱回收裝置和除塵器先對vocs進行預處理，使其溫度控制在適宜微生物生長的範圍，並具有較低的固體顆粒物濃度後，再進行生物淨化處理。

2、由於結合了物理吸附、生物洗滌和生物濾床過濾三種淨化技術，可同時淨化多種汙染物，並可通過對硅藻土陶瓷進行脫附處理回收部分可利用的有機化合物。

3、生物膜淨化裝置和生物濾池內的微生物經接種並馴化後，可形成自循環無需額外補充微生物懸液。

4、通過生物洗滌作用，活性炭填料層吸附了一定濃度的vocs後，活性炭填料層吸附的vocs被微生物分解實現吸附性能再生，使得活性炭填料層無需更換。

5、防爆控溫器可時刻檢測調節生物膜淨化裝置內的溫度，保證用於淨化vocs的微生物正常生長循環。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為vocs生物降解洗滌系統其中一個實施例的結構示意圖。

附圖標識：

1-風機，2-熱交換裝置，3-除塵器，4-逆向水洗吸附裝置，41-第一進氣口，42-硅藻土陶瓷吸附層，43-排氣口，44-濾層安裝槽，45-密封蓋，5-二級吸附水洗裝置，51-第二進氣口，52-活性炭填料層，6-生物膜淨化裝置，61-生物濾床，62-輸出口，63-vocs馴化生物膜，7-噴淋裝置，8-營養液儲罐，9-生物濾池，91-排汙口，10-水洗循環裝置，11-防爆控溫器。

具體實施方式

為了解決一般微生物vocs淨化設備對環境條件要求較高，抗衝擊能力較差的問題，本發明提供vocs生物降解洗滌系統。

使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明的其中一個實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1所示的vocs生物降解洗滌系統，包括風機1、熱交換裝置2、除塵器3和生物水洗淨化系統，所述風機1、熱交換裝置2、除塵器3和生物水洗淨化系統均通過風道依次連接；

所述生物水洗淨化系統包括逆向水洗吸附裝置4、二級吸附水洗裝置5和生物膜淨化裝置6，所述逆向水洗吸附裝置4、二級吸附水洗裝置5和生物膜淨化裝置6頂部均設置有噴淋裝置7；

所述逆向水洗吸附裝置4下部設置有第一進氣口41，所述第一進氣口41連接除塵器3，逆向水洗吸附裝置4中部安裝有硅藻土陶瓷吸附層42，其頂部設置有排氣口43；

所述二級吸附水洗裝置5頂部設置有第二進氣口51，與排氣口43通過風道連接，二級吸附水洗裝置5中部設置有活性炭填料層52，其底部與生物膜淨化裝置6底部對應連接；

所述生物膜淨化裝置6中部設置有生物濾床61，生物膜淨化裝置6頂部遠離二級吸附水洗裝置5處設置有輸出口62。實際使用時，含有vocs的待處理氣體經風機1引流進入熱交換裝置2，溫度得到控制，並進入除塵器3除去大部分的固體懸浮物。然後氣體經第一進氣口41進入逆向水洗吸附裝置4底部，經過硅藻土陶瓷吸附層42吸附並經噴淋裝置7噴出的微生物懸液淨化後從頂部送出進入二級吸附水洗裝置5的頂部，再次經過微生物懸液洗滌並經活性炭填料層52吸附後，氣體進入生物膜淨化裝置6並持續被洗滌，同時自下而上經過生物濾床61和輸出口62，最終淨化為無害氣體排出。需要說明的是，從專利號為cn106345233a的專利文件可知，活性炭填料層52經微生物懸液不斷洗滌，其吸附性能可不斷再生，使活性炭填料層52可長時間無需更換。

所述噴淋裝置7連接有營養液儲罐8。設備啟動初期，營養液儲罐8中儲存有經汙水處理廠活性汙泥中馴化分離獲得的vocs馴化微生物懸液，在將vocs馴化微生物懸液噴淋到生物濾床61表面一段時間後，生物濾床61表面將形成vocs馴化生物膜63，vocs馴化生物膜63達到生長平衡後，即可形成自循環，無需再經營養液儲罐8補充vocs馴化微生物懸液。若被淨化的氣體中vocs濃度不足，導致生長平衡收到影響，可通過營養液儲罐對系統中加入營養液保持生長平衡。

所述vocs馴化生物膜63由汙水處理廠獲得的活性汙泥經vocs馴化後，分離製得馴化微生物懸液，並經噴淋裝置7將所述馴化微生物懸液噴淋到生物濾床61表面後形成。通過使用含有vocs的氣體對汙水處理廠獲得的活性汙泥進行馴化，可以獲得可高效分解vocs的微生物，將其分離製得懸液後，再將懸液噴灑到生物濾床61表面，即可形成可高效分解利用vocs的vocs馴化生物膜63。

所述逆向水洗吸附裝置4底部、二級吸附水洗裝置5底部和生物膜淨化裝置6底部均設置有生物濾池9，所述生物濾池9相互連通，所述生物濾池9與噴淋裝置7之間通過一水洗循環裝置10連接。通過生物濾池9，噴淋裝置7噴出的vocs馴化微生物懸液被收集於生物水洗淨化系統底部；水洗循環裝置10包括水管和循環水泵，通過水洗循環裝置10，可將生物濾池9中的懸液重新泵到噴淋裝置7，實現水洗自循環工作。

所述生物濾池9底部設置有排汙口91。設備長時間運行後，如生物濾池9已富集了較多的有害物質，可經排汙口91排出部分汙液，並通過營養液儲罐8對生物濾池9內的液體進行加液稀釋。而排出的汙液經汙水處理設備進行無害化處理。

所述逆向水洗吸附裝置4中部設置有四條的濾層安裝槽44，所述濾層安裝槽44開口處設置有密封蓋45，所述硅藻土陶瓷吸附層42均安裝於濾層安裝槽44內。吸附了一定濃度的對應vocs的硅藻土陶瓷吸附層42可通過打開密封蓋45，從濾層安裝槽44中取出並進行脫附處理，回收可用的有機化合物並使硅藻土陶瓷吸附層42可循環利用。由於多個濾層安裝槽44內均安裝有硅藻土陶瓷吸附層42，將硅藻土陶瓷吸附層42取出脫附的流程可交替進行，並不會影響生物水洗淨化系統的正常工作。同時，亦可在不需要物理吸附回收時將硅藻土陶瓷吸附層42全部取出，提高氣流流動速度。

所述生物濾床61其材料為惰性多孔填料。惰性多孔填料如改性沸石，由於具有較大的孔空間和表面積，其表面十分適合於微生物膜的生長，可有效提升生物降解效果。

所述生物膜淨化裝置6上設置有防爆控溫器11。防爆控溫器11可時刻檢測調節生物膜淨化裝置6內的溫度，維持vocs馴化生物膜63的生長平衡。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明，即凡依本申請範圍所作均等變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋範圍內。