申请号：CN201610507486.7

申请日： 2016-06-30

公开（公告）号：CN106000081A

公开（公告）日：2016-10-12

发明人：周仕华;李超;操家顺;薛朝霞;费罗兰;虞筠霄;吴园园

申请（专利权）人：河海大学

代理机构：南京苏高专利商标事务所（普通合伙）

代理人：黄天天

申请人地址：江苏省南京市江宁区佛城西路8号

1.一种印染废水处理站的废气净化装置，其特征在于，包括依次相连的气体收集室、第一鼓风机、两段式生物填料装置、第二鼓风机和旋流板，所述两段生物填料装置内部由上至下依次为滴滤器、生物填料区域、支撑层和气体扩散器，其中，所述气体收集室通过第一鼓风机与所述两段式生物填料装置的气体扩散器相连，所述两段式生物填料底部与营养池相连通；所述营养池通过水泵与所述滴滤器相连通；所述生物填料区域包括相邻设置的第一段生物填料区域和第二生物填料区域，其内分别填充有第一段生物填料和第二段生物填料，第一段生物填料和第二段生物填料均采用贝壳材料。

2.根据权利要求1所述的印染废水处理站的废气净化装置，其特征在于，所述贝壳材料在填充时需要进行前处理，前处理工序包括：将贝壳材料用自来水洗净后，采用浓度为

0.5％的盐酸溶液浸泡0.4～0.6h，然后再次用水冲净、晒干；将晒干后的贝壳材料在温度1050℃的条件下煅烧25～30min，最终得到处理后的贝壳材料。

3.根据权利要求1所述的印染废水处理站的废气净化装置，其特征在于，所述第一段生物填料采用牡蛎壳，第二段生物填料采用贻贝壳。

4.根据权利要求1所述的印染废水处理站的废气净化装置，其特征在于，所述第一段生物填料的尺寸为5000-6000×7000-8000×3000-4000mm，所述第二段生物填料的尺寸为5000-6000×7000-8000×2000-3000mm。

5.根据权利要求1所述的印染废水处理站的废气净化装置，其特征在于，所述两段生物填料装置的下部设置有液位检测器，用于实时监控下部的液位情况。

6.根据权利要求1所述的印染废水处理站的废气净化装置，其特征在于，所述的旋流板塔材质为钢防腐材料，塔内设置三层雾化喷头，所设旋流板上方设有除雾器，除雾器采用折流板式除雾器。

7.一种印染废水处理站的废气净化方法，其特征在于，包括如下步骤：使废气在第一鼓风机作用下由气体收集室被抽入两段式生物填料装置中的气体扩散器，并通过气体扩散器先向上通过第一段生物填料，然后再向下通过第二段生物填料，不断净化，直至到达第二段生物填料下部，再由第二鼓风机作用下抽入旋流板装置再次净化，最后废气被吸入吸风机，接到烟囱高空排放，其中，所述第一段生物填料和第二段生物填料在投入使用前进行生物膜培养，在生物膜培养阶段，营养循环速率为65～100L/min，两段生物填料的空床停留时间分别为20～23s和15～18s。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述生物膜培养包括如下步骤：将含脱氮硫杆菌和硝化细菌的营养液注入到两段式生物填料装置中，静置7.5～8.5h后排出营养液，其中脱氮硫杆菌和硝化细菌配比为：6.0～7.0∶6.5～7.0，硝化细菌主要采用化学自养型硝化菌属；接着，向两段式生物填料装置连续通入空气，并进行喷淋营养液培养生物膜，持续时间保持在22～24h；最后向生物填料装置通入废气，并保持营养液喷淋，营养液4天更换一次，进气量控制在25000～30000L/min，喷淋量为1.6～2.0m/h，驯化18～20天完成生物膜培养。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，处理废气的气流速率为23000～24000m/h。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述旋流板喷淋液采用清水，将pH控制在

6.5～7.5，所述的旋流板空塔气速V＝1.8～2.3m/s，气体在塔内的停留时间t＝5.0～6.0s，所述的旋流板的除雾器雾化喷头的气液比为3.0-3.2L/m，喷淋水量为120-135m/h。

技术领域

 本发明属于废气处理领域，具体涉及一种印染废水处理站的废气净化装置及方法。

背景技术

 近些年来，我国经济水平不断提高，各种污水处理厂蓬勃发展，在大量处理污水废水的同时，废气污染问题逐渐引起国内外广泛关注，废气处理成为环境保护领域的重要内容。恶废气体，成分复杂多变、有毒有害、挥发性强、刺激性强，对人身体健康构成巨大的威胁，对其治理具有巨大的社会价值。

 而目前国内印染废气治理技术基本处于空白状态，加快经济适用性好的废气治理技术以及进行废气监测技术研发迫在眉睫。生物过滤技术作为一种除臭工艺，在国外被公认为一种环境友好技术，通过具有丰富遗传多样性的微生物种类，主要利用微生物来分解含臭物质，通过选择富集相应的菌种，可以对废气污染进行有效降解净化。填料作为此工艺的重要组成部分，作为微生物生长繁殖的载体，对废气中污染物降解去除效率有很大的影响。

 近些年来，我国贝壳类生物养殖业发展十分迅速，不管在养殖规模上还是产量上，我国都居世界第一。贝壳类生物作为营养价值很高的海产品，现如今只是作为食品加工后的废弃物，对自然环境造成了较大的污染。以废弃贝壳作为元才来，制备新型的吸附材料或微生物载体，对于废气处理、环境保护以及资源的再生利用具有很重大的意义。

 一方面，在生物填料中，由于降解过程产生的酸性代谢物质会影响处理效果，其他污染物无法保持高效的去除率，比如硝化水平会较低；另一方面，采用净化塔处理工业废气也成为废气处理的主流趋势，但是当产生的废气中酸性物质浓度较高时，酸雾难以被完全吸收，最终处理过后排出的气体物质中仍然具有较高的酸性物质，处理效率较低。因此，亟需开发一种处理废气效率高，可长时间稳定运行的，处理达到标准排放的废气处理装置及方法。

发明内容

 发明目的：为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种印染废水处理站的废气净化装置及方法。

 技术方案：为实现上述技术目的，本发明提供一种印染废水处理站的废气净化装置，包括依次相连的气体收集室、第一鼓风机、两段式生物填料装置、第二鼓风机和旋流板，所述两段生物填料装置内部由上至下依次为滴滤器、生物填料区域、支撑层和气体扩散器，其中，所述气体收集室通过第一鼓风机与所述两段式生物调料装置的气体扩散器相连，所述两段式生物填料底部与营养池相连通；所述营养池通过水泵与所述滴滤器相连通；所述生物填料区域包括相邻设置的第一段生物填料区域和第二生物填料区域，其内分别填充有第一段生物填料和第二段生物填料，第一段生物填料和第二段生物填料均采用贝壳材料。采用贝壳作为载体，本身吸附性较好，且可以提供生物膜稳定生长的环境，有利于微生物的的快速生长、扩散和生物膜的形成，也有利于气体在贝壳填料表面生物膜的扩散。贝壳中CaCO3的溶解为硝化反应提供碱度，硝化率保持在较高的水平，具有明显的硝化处理优势，旋流板塔可进一步提升除臭能力。

 优选地，所述贝壳材料在填充时需要进行前处理，前处理工序包括：将贝壳材料用自来水洗净后，采用浓度为0.5％的盐酸溶液浸泡0.4～0.6h，然后再次用水冲净、晒干；将晒干后的贝壳材料在温度1050℃的条件下煅烧25～30min，最终得到处理后的贝壳材料。

 更为优选地，所述第一段生物填料采用牡蛎壳，第二段生物填料采用贻贝壳。以CaCO计碱度，牡蛎壳的碱度为贻贝壳的3.5倍，且主要的生物降解发生在第一段生物填料区域，所以牡蛎壳作为第一段生物填料可以缓解贝壳的溶解现象。

 优选地，所述第一段生物填料的尺寸为5000-6000×7000-8000×3000-4000mm，所述第二段生物填料的尺寸为5000-6000×7000-8000×2000-3000mm。

 所述两段生物填料装置的下部设置有液位检测器，用于实时监控下部的液位情况。优选地，在所述两段式生物填料装置中第二段生物填料(10)下部设置液位检测器(9)

 优选地，所述的旋流板塔材质为钢防腐材料，塔内设置三层雾化喷头，优选地，所排出的喷淋液储存于循环水池中，提高循环液的利用率，定期清理，定期换水。所述旋流板上方设有除雾器，用于降低废气中水气的含量，除雾器采用折流板式除雾器，废气经过除沫器后被吸入吸风机，接到烟囱高空排。

 在一种实施方式中，所述旋流板塔塔径D为1800～2200mm，塔的高度h为9.0～

10.0m，加上底部贮液区和项部除雾板高度，喷淋洗涤塔总高为12.0～13.0m。

本发明进一步提出了一种印染废水处理站的废气净化方法，包括如下步骤：

 使废气在第一鼓风机作用下由气体收集室被抽入两段式生物填料装置中的气体扩散器，并通过气体扩散器先向上通过第一段生物填料，然后再向下通过第二段生物填料，不断净化，直至到达第二段生物填料下部，再由第二鼓风机作用下抽入旋流板装置再次净化，最后废气被吸入吸风机，接到烟囱高空排放，其中，所述第一段生物填料和第二段生物填料在投入使用前进行生物膜培养，在生物膜培养阶段，营养循环速率为65～100L/min，两段生物填料的空床停留时间分别为20～23s和15～18s。

 具体地，所述生物膜培养包括如下步骤：将含脱氮硫杆菌和硝化细菌的营养液注入到两段式生物填料装置中，静置7.5～8.5h后排出营养液，其中脱氮硫杆菌和硝化细菌配比为：6.0～7.0∶6.5～7.0，硝化细菌主要采用化学自养型硝化菌属，例如Thiobacillus thioparus，其可充分利用贝壳作为碳源；接着，向两段式生物填料装置连续通入空气，并进行喷淋营养液培养生物膜，持续时间保持在22～24h；最后向生物填料装置通入废气，并保持营养液喷淋，营养液4天更换一次，进气量控制在25000～30000L/min，喷淋量为1.6～

2.0m/h，驯化18～20天完成生物膜培养。

 优选地，处理废气的气流速率为23000～24000m/h。

 优选地，所述旋流板喷淋液采用清水，将pH控制在6.5～7.5，在中性条件下对硫化氢气体吸收效率加大。所述的旋流板空塔气速V＝1.8～2.3m/s，气体在塔内的停留时间t＝

5.0～6.0s，所述的旋流板的除雾器雾化喷头的气液比为3.0-3.2L/m，喷淋水量为120-135m/h。

 本发明有益效果：本发明中贝壳材料来源广，成本低，是应用前景十分广阔的新型功能材料；采用贝壳作为载体，本身吸附性较好，且可以提供生物膜稳定生长的环境，有利于微生物的的快速生长、扩散和生物膜的形成，也有利于气体在贝壳填料表面生物膜的扩散；相对于与传统的生物过滤填料，对印染废水产生的废气中硫化氢、硫醇、硫醚、二甲二硫、氨气等污染物通过驯化富集的微生物降解有很好的去除效果，且降解过程产生的酸性代谢物质可通过本发明中贝壳填料中CaCO溶解提供碱度进行中和，解决了传统生物填料碱度不足的问题，硝化率保持在较高的水平，具有明显的硝化处理优势。采用固体填料与净化塔联合工艺，针对印染废水处理过程中产生的污染物组分复杂的废气去除效率高，可以应对废气中酸性物质浓度的变化；本发明克服了粒径较小的固体填料易出现的堵塞、废气短流等缺点，且装置投资少，可长时间稳定有效运行，也解决了使用无机填料挂膜困难、成本高、维护困难等缺点。

附图说明

 图1为本发明废气净化装置，其中：1为气体收集室，2为第一鼓风机，3为营养池，4为第一水泵，5为第二水泵，6为气体扩散器，7为第一段生物填料区域(牡蛎壳)，8为滴滤器，9为液位检测器，10为第二段生物填料区域(贻贝壳)，11为支撑层，12为第二鼓风机，13为除雾器，14为旋流板，15为喷淋器，16为第三水泵，17为布气板，18为吸气机，19为两段式生物填料装置，20为旋流板塔。

具体实施方式

本发明提出了一种印染废水处理站的废气净化装置及方法，下面结合实施例对本发明内容作进一步说明。

 实施例1：对宜兴某印染废水站排除的废气的处理。

 污水处理站排放出的废气主要有二部分组成；第一部分(主要污染源)厌氧池(2座)、第二部分(次污染源)好氧池及污泥浓缩池，其废气的重要类型为含硫化氢及有机混合废气。现废水站已经建造完成了一级喷淋净化系统，但处理效果欠佳，由于废气进入喷淋塔时硫化氢浓度高，通过现有碱水喷淋吸附塔过程中，排放气体中尾气臭味道若隐若现，所以现有的喷淋吸附塔不能满足要求，达不到预期目标。为了进一步加深处理，使尾气排放全面达标排放，需要对现有废气净化处理站进行改造。

 综合考虑以下两点：喷淋液为废碱液，冷凝后会产生凝结现象，阻塞管道，影响填料通量及吸收效果，整改中应该充分考虑填料的选用；由于废气中硫化氢浓度高，废碱液的吸收差，温度较高碱液，中和效果欠佳。最终，选用本发明的贝壳固体填料与净化塔联合工艺对其处理进行升级改造。

 升级改造采用的印染废水处理站的废气净化装置，如图1所示，包括：气体收集室1、第一鼓风机2和第二鼓风机12、两段式生物填料装置19、旋流板14、营养池3、第一水泵4、第二水泵5、第三水泵16。其中，气体收集室1出气口与第一鼓风机2进气口连通；第一鼓风机2出气口与两段式生物填料装置19中气体扩散器6连通；两段式生物填料装置19出气口与第二鼓风机12进气口连通；第二鼓风机12出气口与旋流板布气板17连通；两段式生物填料底部19与营养池3进口连通；营养池3的出液口与第一水泵4的进液口连通；第一水泵4的出液口与滴滤器8的进液口连通。

 上述的两段式生物填料，第一段生物填料7采用牡蛎壳，第二段生物填料10采用贻贝壳。两段式生物填料装置中第二段生物填料10下部设置液位检测器9，实时监控下部的液位情况。第一段生物填料7区域尺寸为5000×7000×3000mm，所述第二段生物填料区域尺寸为5000×7000×2000mm。

 上述的生物填料材料贝壳要进行前处理，前处理工序包括：将贝壳材料用自来水洗净后，采用浓度为0.5％的盐酸溶液浸泡0.5h，然后再次用水冲净、晒干；将晒干后的贝壳材料在温度1050℃的条件下煅烧30min，最终得到理想的贝壳样品。

 上述的旋流板塔20材质采用钢防腐，塔内设置三层雾化喷头15，喷淋塔20所排出的喷淋液储存于循环水池中，提高循环液的利用率，定期清理，定期换水。所设旋流板上方设有除雾器13，降低废气中水气的含量，除雾器采用折流板式除雾器13，废气经过除沫器后被吸入风机18，接到烟囱高空排放。

 上述的旋流板塔20塔径D＝1800mm，塔的高度h＝9.0m，加上底部贮液区和项部除雾板高度，喷淋洗涤塔总高为12.0m。

 废气净化方法，具体步骤如下：废气在第一鼓风机2作用下由气体收集室1被抽入两段式生物填料装置中的气体扩散器6，并通过气体扩散器6先向上通过第一段生物填料，然后再向下通过第二段生物填料，不断净化，直至到达第二段生物填料下部，再由第二鼓风机12作用下抽入旋流板装置再次净化，最后废气被吸入吸气机18，接到烟囱高空排放。

 上述两段式生物填料投入使用前进行生物膜培养，生物膜培养阶段，营养循环速率为65～75L/min，两段生物填料的空床停留时间分别为22～23s，14～15s。

 上述两段式生物填料生物膜培养方法，是将脱氮硫杆菌和硝化细菌的营养注入两段式生物填料装置中，静置7.5h后排出营养。在一个优选的实施方案中，脱氮硫杆菌和硝化细菌配比为：6.0：6.5，硝化细菌主要采用化学自养型硝化菌属，包括有Thiobacillus thioparus；接着，向生物填料装置连续通入空气，并进行喷淋营养液培养生物膜，持续时间保持在22h；最后向生物填料装置通入废气，并保持营养液喷淋，营养液池4天更换一次，进气量控制在25000～26000L/min，喷淋量为1.6～1.8m/h，驯化18天完成生物膜培养。

 整个工艺处理废气的气流速率为23000～24000m/h，旋流板喷淋液采用清水，将pH控制在6.5～7.5，在中性条件下对硫化氢气体吸收效率加大。

 上述旋流板空塔气速V＝2.0～2.2m/s，气体在塔内的停留时间t＝5.0s，三层旋流板塔雾化喷头15的气液比为3.0～3.2L/m，喷淋水量为120～125m/h。

 两段式填料装置对废气可以进行有效的净化，特别是对于废气中硫化氢、硫醇、硫醚、二甲二硫、氨气等污染物通过驯化富集的微生物降解有很好的去除效果，且降解过程产生的酸性代谢物质可通过本发明中贝壳填料中CaCO3进行中和，从而保持较高的硝化水平，保持较高的处理效率。旋流板处理装置可进一步进行脱硫除尘，保持整套工艺可以长时间稳定运行。整套工艺装置投资运行成本低，安装方便，设计灵活，这对于印染废水站有着现实重要的意义，具有广阔的应用前景。

 通过两段式贝壳固体生物填料与净化塔联合工艺对印染废水处理站产生的废气进行处理，硫化氢的去除率达到97.5％，硫醚的去除率达到95.6％，氨气的去除率达到

90.6％，二甲二硫的去除率达到91.8％。从以上的数据来看，本发明的装置及工艺对于印染废水站的废气净化效果好，去除效率高。

 实施例2：对苏州某纺织印染废水处理厂排除的废气的处理。

 污水处理站排放出的废气主要来源于调节池、厌氧池、好氧池、污泥池，其废气的重要类型为含硫化氢及有机混合废气。之前未对废气进行处理，废气直接排放到大气，严重影响大气环境和周边居民身体健康。现在亟需建成废气处理装置对废气进行净化处理。

 采用的纺织印染废水处理厂的废气净化装置，装置的基本结构同实施例1。

 其中，本实施例的两段式生物填料，第一段生物填料7采用牡蛎壳，第二段生物填料10采用贻贝壳。所述的两段式生物填料中第二段生物填料10下部设置液位检测器9，实时监控下部的液位情况。第一段生物填料7区域尺寸为6000×8000×4000mm，所述第二段生物填料区域尺寸为6000×8000×3000mm。

 本实施例中生物填料材料贝壳要进行前处理，前处理工序包括：将贝壳材料用自来水洗净后，采用浓度为0.5％的盐酸溶液浸泡0.6h，然后再次用水冲净、晒干；将晒干后的贝壳材料在温度1050℃的条件下煅烧25min，最终得到理想的贝壳样品。

上述的旋流板塔20材质采用钢防腐，塔内设置三层雾化喷头15，喷淋塔20所排出的喷淋液储存于循环水池中，提高循环液的利用率，定期清理，定期换水。所设旋流板上方设有除雾器13，降低废气中水气的含量，除雾器采用折流板式除雾器13，废气经过除沫器后被吸入风机18，接到烟囱高空排放。

上述的旋流板塔20塔径D＝2000mm，塔的高度h＝10.0m，加上底部贮液区和项部除雾板高度，喷淋洗涤塔总高为13.0m。

废气净化方法，具体步骤如下：废气在第一鼓风机2作用下由气体收集室1被抽入两段式生物填料装置中气体扩散器6，并通过气体扩散器6先向上通过第一段生物填料7，然后再向下通过第二段生物填料，不断净化，直至到达第二段生物填料下部，再由第二鼓风机12作用下抽入旋流板装置再次净化，最后废气被吸入吸气机18，接到烟囱高空排放。

上述两段式生物填料投入使用前进行生物膜培养，生物膜培养阶段，营养循环速率为80～100L/min，两段生物填料的空床停留时间分别为23～25s，16～18s。

上述两段式生物填料生物膜培养方法，是将脱氮硫杆菌和硝化细菌的营养注入两段式生物填料装置中，静置8.0h后排出营养。优选地，其中脱氮硫杆菌和硝化细菌配比为：

6.5∶7.0，硝化细菌主要采用化学自养型硝化菌属，包括有Thiobacillus thioparus；接着，向生物填料装置连续通入空气，并进行喷淋营养液培养生物膜，持续时间保持在22h；最后向生物填料装置通入废气，并保持营养液喷淋，营养液池4天更换一次，进气量控制在28000～30000L/min，喷淋量为1.8～2.0m/h，驯化20天完成生物膜培养。

 整个工艺处理废气的气流速率为23000～24000m/h，旋流板喷淋液采用清水，将pH控制在6.5～7.5，在中性条件下对硫化氢气体吸收效率加大。

上述旋流板空塔气速V＝1.8～2.0m/s，气体在塔内的停留时间t＝6.0s，三层旋流板塔雾化喷头15的气液比为3.0～3.2L/m，喷淋水量为125～135m/h。

通过两段式贝壳固体生物填料与净化塔联合工艺对印染废水处理站产生的废气进行处理，硫化氢的去除率达到99.3％，硫醚的去除率达到97.8％，氨气的去除率达到

95.8％，二甲二硫的去除率达到97.4％。从以上的数据来看，本发明的装置及工艺对于此纺织印染废水厂的废气净化效果好，去除效率高。

 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，这些引伸出的变化或变动也处于本发明的保护范围之中。