| 标题 | 基于生物膜法的堆肥臭气组合处理装置设计方法 |
| 范文 | 李彤彤+++席北斗++王雷++张列宇++蔡明轩++刘慧 摘 要：本发明设计一种光催化降解反应装置使用纳米曝气的方式提高·OH产生率，由于微气泡具有庞大的数量、比表面积、缓慢地上升速度，大大增加了气液接触面积、接触时间，有利于臭氧溶于水中，克服了臭氧难溶于水的缺点。微气泡内部具有较大的压力且纳米气泡破裂时界面消失，周围环境剧烈改变产生的化学能促使产生更多的羟基自由基，增强臭氧氧化分解有机物的能力。臭氧在紫外光的照射作用下产生·OH，臭氧能带走二氧化钛光致电子空穴对中的电子，从而产生了更多的羟基自由基，加速了有机物的降解，通过·OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。 关键词：生物膜法；除臭；设计方法 中图分类号：X703 文献标识码：A 0.背景 随着社会经济的飞速发展及城市化进程的不断加速，环境污染问题日益突出。而近年来工业制造、垃圾处理、污水处理过程中产生的恶臭严重困扰着居民的生活，尤其污水处理厂、垃圾处理厂周边居民怨声载道、苦不堪言。臭气排放标准日益严格，寻找一种臭气深度彻底的处理工艺刻不容缓。 恶臭是指一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快和损坏生物环境的物质，有别于大气污染的产生和传播，其处理方法也较为多样，如生物分解法、吸收吸附法、化学氧化法、稀释扩散法等。现有工艺虽然对臭气有一定的处理作用，但其效果仍然不尽人意。由于垃圾处理场及养殖制造业产生的臭气多温度较高，臭气中不但含有多种无机致臭物质（如SO2，H2S等），还含有很多有机致臭基团（如烃类、含氧的有机物等）。 因此本设计方法就是用来处理垃圾堆肥、污水处理、工业制造过程中产生的高温恶臭气体。 1.组成结构和工作原理 本装置的目的在于提供一种生物膜反应器-生物除臭塔组合装置，有效的处理垃圾堆肥、污水处理、工业制造过程中产生的高温恶臭气体。为实现上述目的，本技术提供的液体滚筒分选机，其主要结构为：冷凝装置，其内部设有盘管，该盘管沉浸在冷却液中，该盘管的出气口通过第一曝气机连接至臭气生物处理集成装置的第一曝气盘；臭气生物处理集成装置底部设有第一排泥孔，第一曝气盘设置在第一排泥孔上方，第一曝气盘上方设有填料架，填料架上竖直方向设有填料，填料上生长有好氧生物膜；填料沉浸在水中；水面上方设有第一多孔板，第一多孔板上铺设一层土工布，土工布上填装有生物填料；生物填料上方设有喷淋头，喷淋头通过第二液压泵连接至臭气生物处理集成装置下方的出水孔；臭气生物处理集成装置顶部的出气孔通过第二曝气机连接至光催化降解反应装置的第二曝气盘；光催化降解反应装置内壁均匀负载一层非金属掺杂光催化剂，光催化降解反应装置底部开设有第二排泥孔，第二排泥孔上方设置有第二曝气盘，第二曝气盘上设置有紫外灭菌灯，光催化降解反应装置与紫外灭菌灯的空间内填充有半导体负载填料，半导体负载填料上方设置有第二多孔板；光催化降解反应装置顶部的出气孔连接至臭气吸附柱；臭气吸附柱内分为三层，上层为无纺布填充层，中层为赤泥改性分子筛填充层，下层为活性炭填充层；活性炭填充层连接排气塔。 生物膜反应器-生物除臭塔组合装置中的光催化降解反应装置内壁均匀负载非金属掺杂光催化剂；光催化降解反应装置内填充的半导体负载填料为纳米TiO2粉体负载在立体网状聚丙烯填料上组成。臭气生物处理集成装置的外壁设有保温层，冷凝装置与臭气生物处理集成装置之间设有一个第一液压泵，通过该第一液压泵使冷却液在冷却装置和臭气生物处理集成装置的保温层之间循环。冷凝装置内的冷却液用油仃作为热介质。所述的第一曝气机和第二曝气机均为纳米曝气机，第一曝气机和第二曝气机均连接流量计。所述的生物膜反应器-生物除臭塔组合装置，其光催化降解反应装置外壳及上方遮光板外涂抹一层黑色涂料用以遮光。 本技术提供的生物膜反应器-生物除臭塔组合装置，联合物理法、化学法及生物法协同处理臭气，采用微生物吸附、分解臭气中恶臭成分，采用芬顿高级氧化进一步处理灭活，最后使用物理吸附，对恶臭气体进行深度处理，处理后的气体完全可以直接排放至大气环境。工艺具有极强的除臭效果，可广泛应用于垃圾处理、污水处理、工业制造及养殖行业产生的气体处理工程。 2.具体实施方式 待处理气体自盘管进气口流入，由盘管的出气口流出，盘管沉浸在冷却液中，气体在盘管流动过程中进行热交换，降低臭气温度；冷凝装置的冷却液通过第一液压泵送至臭气生物处理集成装置的保温层内用于对臭气生物处理集成装置保温；经冷凝装置处理后的臭气输送至臭气生物处理集成装置，通过臭气生物处理集成装置截留具恶臭味的有害气体，吸附在臭气生物处理集成装置内部的生物填料表面，并通过生物填料表面的微生物的代谢作用使臭气降解；经臭气生物处理集成装置处理的臭气输送至光催化降解反应装置中，由第二曝气机中产生的羟基自由基对臭气进行芬顿高级氧化，恶臭气的活性基团经过氧化后失活，消除刺激性气味；其中光催化降解反应装置中纳米二氧化钛晶体作为光触媒在紫外灯照射下激发极具氧化力的自由负离子，同时在纳米曝气过程中以及超声波发生过程激发的能量亦可发生并加强自由负离子的产生，达成光催化效果；而自由负离子以及其摆脱共价键的束缚后留下空位，与纳米气泡表面带有的电荷同时产生微电解效果，可灭杀细菌、病原菌和微生物等，分解残留难降解有机化合物及有毒物质，持久安全的对浊度污水进行消毒降解。针对难降解致臭成分的處理方面具有很大的优势。经光催化降解反应装置处理过的臭气输入臭气吸附柱中，臭气首先通过无纺布填充层，吸收气体所带水分，然后经过赤泥改性分子筛填充层对臭气进行离子交换及物理吸附，最后通过活性炭填充层对残余致臭物质进行最后的吸附，直接排放至大气环境。 臭气生物处理集成装置内的生物填料含水率低于30%时启动第一液压泵。臭气生物处理集成装置内的生物填料是采用填埋场矿化垃圾或垃圾堆肥的腐殖产物。臭气生物处理集成装置内的温度为25℃～35℃，臭气生物处理集成装置处理进气为O2，用于清洁填料；光催化降解反应装置的进气为O3，通过纳米曝气大量获得羟基自由基，起强氧化作用。 本发明具有极强的除臭效果，可广泛应用于垃圾处理、污水处理、工业制造及养殖等各行业产生的气体处理工程，如图1所示。 三、展望 隨着城市化加快，居住地不断向郊区扩张，工厂基地大多聚集在郊区，人们离产生恶臭气体的企业距离越近。传统的将产生的恶臭气体的设施搬离人们居住区很远的位置已不再适用。生物膜法的反应器-除臭塔组合装置利用细菌和生物分解臭气中恶臭成分，采用芬顿高级氧化进一步处理灭活，最后使用物理吸附，对恶臭气体进行深度处理，处理后的气体完全可以直接排放至大气环境，表现出较强的变通性和实用性。 参考文献 [1]樊耀波，王菊思.水与废水处理中的膜生物反应器技术[J].环境科学，1995（5）：79-81. [2]顾国维，何叉宪.膜生物反应器———在污水处理中的研究及应用口川[M].北京：化学工业出版社，2002. [3] Chu L B， Xing X H， Yu A F， et al. Enhanced ozonation of simulated dyestuff wasterwater by microbubbles. Chemosphere， 2007， 68： 1854～1860. [4]初里冰，邢新会，于安峰，等.微气泡强化臭氧氧化机理的作用研究. 环境化学，2007，26（5）：622-625. [5]Xu Q Y， Nakajima M， Ichikawa S， et al. A comparative study of microbubble generation by mechanical agitation and sonication. Innovative Food Science and Emerging Technologies， 2008， in press. [6]高航.高级氧化、高效吸附与生物膜法联用对城市污水深度处理试验研究[D].辽宁工程技术大学，2012. [7]马生柏，汪斌.恶臭气体处理技术研究进展[J].污染防治技术，2008（5）：46-49. [8]王刚.HAZOP技术及其在恶臭气体处理装置的应用[J].中国安全生产科学技术，2012（s1）：61-65. |
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