本实用新型涉及废气处理技术领域，具体涉及一种多段生物法处理废气的装置。
背景技术：
石油化工废气，特别是石油炼制污水厂、石油化工污水处理厂及污泥干化过程排放的有机废气中，同时含有硫化氢、有机硫、氨、苯系物、醛、酮、醚以及烷烃、烯烃等其它挥发性有机物，废气成分极其复杂，含油雾，废气湿度大，且大部分气体成分具有易燃易爆性质，这些废气需要经过收集后再进行处理。传统处理方法有化学法、吸收法、冷凝、热焚烧和催化燃烧等。化学法，如酸碱中和，该方法能有效处理废气中酸性组份，但是易产生二次污染；吸收法，如柴油吸收，能降低废气中油气浓度，但饱和吸收液分离难度大；冷凝法只适用于小气量、高浓度油气回收领域；热力焚烧和催化燃烧存在安全问题，且硫化物易造成催化剂中毒。同时，这些处理系统运行成本较高（例如：需要运输和储存反应物，产生二次污染废水需要处理；饱和吸收液难以重复利用，再生费用高；催化剂需要定期更换等），特别是有些工艺还存在安全隐患。本发明中的组合技术采用纯生物法技术，该技术对进气湿度、油雾等无特定要求，适用于复杂组份废气处理，不仅处理效果好，而且各工艺段常温常压运行，无安全隐患，也无二次污染问题。
技术实现要素：
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种多段生物法处理废气的装置，用以解决上述技术问题。
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种多段生物法处理废气的装置，包括依次通过管道连接的洗涤塔、第一生物滴滤塔、第二生物滴滤塔、生物过滤塔和排气装置；其中，所述洗涤塔包括塔体一，所述塔体一的中部设置有废气进口，塔体一的顶部设置有气体出口一，塔体一内部自下而上依次设置有填料层一、喷淋装置一和除雾装置，塔体一的底部通过循环管路一与喷淋装置一连接，所述喷淋装置一还连接有新鲜水管路一；所述第一生物滴滤塔包括塔体二，所述塔体二的下方设置有与气体出口一连接的气体进口一，塔体二的上方设置有气体出口二，塔体二内部自下而上依次设置有填料层二和喷淋装置二，塔体二的下方通过循环管路二与喷淋装置二连通，塔体二的下方连接有新鲜水管路二；所述第二生物滴滤塔包括塔体三，所述塔体三的下方设置有与气体出口二连接的气体进口二，塔体三的上方设置有气体出口三，塔体三内部自下而上依次设置有填料层三和喷淋装置三，塔体三的下方通过循环管路三与喷淋装置三连通，塔体三的下方连接有新鲜水管路三；所述生物过滤塔包括塔体四，所述塔体四的下方设置有与气体出口三连接的气体进口三，塔体四的上方设置有气体出口四，塔体四内部自下而上依次设置有填料层四和喷淋装置四，所述喷淋装置四连接有新鲜水管路四。
优选的，所述填料层一中的填料为鲍尔环、多面空心球等，填料层二中的填料为贝壳，所述填料层三中的填料包括惰性填料和烃降解菌，所述填料层四中的填料包括生物滤球和苯降解菌。
进一步的，所述塔体一、塔体二和塔体四的底部均连接有排污管路。
进一步的，所述喷淋装置一、喷淋装置二、喷淋装置三和喷淋装置四均包括喷头。
进一步的，所述循环管路一、循环管路二和循环管路三上均设置有循环泵。
进一步的，所述循环管路三上通过加菌泵连接有加菌罐。
进一步的，所述生物过滤塔通过风机与排气装置连接。
优选的，所述排气装置为排气筒。
本实用新型的有益效果：各段工艺针对不同气体成分及浓度特点，有针对性地进行治理，通过生物降解单独作用或组合作用，使处理气体的效果显著，且成本低，经过每一段处理后使后续工艺处理难度降低，不会产生二次污染；整体工艺对VOC、苯等非甲烷总烃去除率可达95%，并执行《恶臭污染物排放标准GB 14554-93》，《石油炼制工业污染物排放标准GB31570-2015》或《石油化学工业污染物排放标准GB31571-2015》。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例所述的多段生物法处理废气的装置的结构示意图。
图中：
1、洗涤塔；2、第一生物滴滤塔；3、第二生物滴滤塔；4、生物过滤塔；5、风机；6、排气装置；7、排污管路；8、循环泵；11、塔体一；12、废气进口；13、气体出口一；14、填料层一；15、喷淋装置一；16、除雾器；17、循环管路一；18、新鲜水管路一；21、塔体二；22、气体进口一；23、气体出口二；24、填料层二；25、喷淋装置二；26、循环管路二；27、新鲜水管路二；31、塔体三；32、气体进口二；33、气体出口三；34、填料层三；35、喷淋装置三；36、循环管路三；37、加菌泵；38、加菌罐；39、新鲜水管路三；41、塔体四；42、气体进口三；43、气体出口四；44、填料层五；45、喷淋装置四；46、新鲜水管路四。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，根据本实用新型实施例所述的一种多段生物法处理废气的装置，包括依次通过管道连接的洗涤塔1、第一生物滴滤塔2、第二生物滴滤塔3、生物过滤塔4和排气装置6；
其中，所述洗涤塔1包括塔体一11，所述塔体一11的中部设置有废气进口12，塔体一11的顶部设置有气体出口一13，塔体一11内部自下而上依次设置有填料层一14、喷淋装置一15和除雾装置16，塔体一11的底部通过循环管路一17与喷淋装置一15连接，所述喷淋装置一15还连接有新鲜水管路一18；
所述第一生物滴滤塔2包括塔体二21，所述塔体二21的下方设置有与气体出口一13连接的气体进口一22，塔体二21的上方设置有气体出口二23，塔体二21内部自下而上依次设置有填料层二24和喷淋装置二25，塔体二21的下方通过循环管路二26与喷淋装置二25连通，塔体二21的下方连接有新鲜水管路二27；
所述第二生物滴滤塔3包括塔体三31，所述塔体三31的下方设置有与气体出口二23连接的气体进口二32，塔体三31的上方设置有气体出口三33，塔体三31内部自下而上依次设置有填料层三34和喷淋装置三35，塔体三31的下方通过循环管路三36与喷淋装置三35连通，塔体三31的下方连接有新鲜水管路三39；
所述生物过滤塔4包括塔体四41，所述塔体四41的下方设置有与气体出口三33连接的气体进口三42，塔体四41的上方设置有气体出口四43，塔体四41内部自下而上依次设置有填料层四44和喷淋装置四45，所述喷淋装置四45连接有新鲜水管路四46。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述填料层一14中的填料为鲍尔环，填料层二24中的填料为贝壳，所述填料层三34中的填料包括惰性填料和烃降解菌，所述填料层四44中的填料包括生物滤球和苯降解菌。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述塔体一11、塔体二21和塔体四41的底部均连接有排污管路7。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述喷淋装置一15、喷淋装置二25、喷淋装置三35和喷淋装置四45均包括喷头。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述循环管路一17、循环管路二26和循环管路三36上均设置有循环泵8。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述循环管路三36上通过加菌泵37连接有加菌罐38。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述生物过滤塔4通过风机5与排气装置6连接。
在本实用新型的一个具体实施例中，所述排气装置6为排气筒。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体工艺步骤对本实用新型的上述技术方案进行详细说明。
步骤一、废气通过废气进口进入洗涤塔，气相上升过程中通过填料层一，填料层一主体为塑料材质，如鲍尔环、多面空心球等，塔体一中设置足够的气液接触空间，以确保废气中污染物浓度降低到足够水平，达到后续生物滴滤工艺进气要求，水洗过程在水洗塔中完成，新鲜水从塔体一上部进入，废气从塔体一下部逆流进入，水相通过喷嘴呈雾状，以便使气液两相充分接触，塔体一顶部设置高效除雾装置，以去除气液两相接触过程中可能产生的气溶胶，水洗塔塔体一采用上下直通结构，作为液相的水可以使用的新鲜水。通过水洗，去除来自废气中的易溶于水的尘粒、油雾及部分硫化氢等成分，以缓解后续生物段的运行负荷；
步骤二、经过洗涤塔处理后的废气通过气体出口一和气体进口一进入到第一生物滴滤塔，气体在第一生物滴滤塔中经过填料即贝壳去除特定的污染物，滴滤液从塔体二上部进入，废气从塔体二下部逆流进入，水相通过喷嘴呈雾状，以便使气液两相充分接触，使滴滤液在填料表面均匀，滴滤液不断循环；传统的生物滴滤工艺中，H2S的生物转化会导致亚硫酸或硫酸的产生，如果任其发展，会导致介质填料酸化并降低处理效果。贝壳介质，通过中和生物代谢产生的硫酸类的副产物生成硫化物，有效控制系统pH为微生物降解过程提供合适的酸碱条件，特别适合处理含高浓度H2S和还原性硫化物的废气。此过程通过控制滴滤液中最佳pH值的范围，提高系统捕捉、分解低硫化物的溶解度，减少后段工序对H2S的处理负担。
其中贝壳介质由贝壳和特定混合微生物涂层组成。这种填料是由贝壳经加工改性后制成。该填料具有热稳定性、亲水、亲油等特性，非常适合作滴滤填料。此外，由于贝壳具有适合生物生存的粗糙表面，与传统的载体材料相比，也可以成为生物氧化处理中的生物膜载体，目前在污水处理、废气处理中均有应用。贝壳能够缓慢释放出碳酸钙CaCO3，中和来自硫化物被细菌氧化后产生的酸类物质。由于贝壳介质的这种物理结构和化学性质使处理效果得到了提高。
同时这种填料还具有以下两个优点：（1）脱氮：含氨、有机胺的废气在此滴滤段还进行硝化反应，此过程将产生酸度，如果不补充碱度，积累到一定程度会使硝化反应受到抑制。特别是当废气的氨氮负荷过高时容易造成碱度严重不足，使硝化功能的活性受到抑制，而投加NaHCO3或NaOH又容易造成运行及管理成本升高。（2）贝壳提供的碱度恰好可以满足硝化反应的需要，对含VOC及氮源化合物的废气具有非常有效的处理方法。
步骤三、气体经过第一生物滴滤塔进入第二生物滴滤塔，在第二生物滴滤塔中装有惰性填料，经过循环水的不断喷淋使水溶性废气成分溶解于水中，被水中及惰性填料上的微生物（微生物功能菌）氧化分解，喷头在生物滴滤塔内循环喷淋，不断增加废气的水溶性并循环处理，使溶解在水里的营养物质满足惰性填料上微生物营养需求，废气中的亲水性污染成分，被固着的微生物群捕获消化，另一部分则溶解并随滴滤液落入第二生物滴滤塔3底部，第二生物滴滤塔3底部中含有大量浮游微生物将对捕捉到的污染物质进行彻底的降解，在此过程中，废气中进一步去除了剩余硫化氢和氨等水溶性污染成分和溶解性VOC，滴滤过程中提供了水分、盐类、代谢产物和补充养分；可以很方便地控制pH值；
本段增加了加菌罐，可以定量向第二生物滴滤塔中添加烃降解菌，实现烃类物质的降解，利用生物作用实现烃类物质的有效去除，功能菌优选为按现有技术定向培养的好氧微生物菌株，例如假单胞菌，功能菌液的使用浓度为5-10%（用工业用自来水稀释的质量百分比），其中功能菌的菌数要达到108数量级以上，吸收液的液（按L计算）气（m3计算）比为6:1。
第一生物滴滤塔和第二生物滴滤塔实际是二段式滴滤塔，采用全封闭形式。这种结构对于复杂的工况特别适用，每个工段可以灵活选择不同微生物和相应底质的条件，以应对不同工况条件。这两段滴滤塔对于高浓度有机物具有很好的处理效果（允许峰值400mg/m3），由于在第一生物滴滤塔中应用了贝壳填料，不需外加其他碱性物质中和药剂在废气处理中产生的酸性物质。
第一生物滴滤塔和第二生物滴滤塔在废气污染控制中，表现出以下优点：滤床高度不受限制；占地面积小；填料寿命长；介质较高的孔隙率使床层压力降较低；温度、pH、盐份和代谢产物的累积较容易控制；处理的污染物范围广。
步骤四、经过第二生物滴滤塔的废气进入生物过滤塔，在生物过滤塔中装填了生物滤球，生物滤球添加了专门筛选的苯降解菌，生物过滤塔采取定期喷淋方式，目的是使生物氧化滤球保持一定湿度。废气与定期加湿的载有苯降解菌的生物滤球充分接触，气体中难溶性污染组份被多孔生物滤球及生物滤球中苯降解菌拦截吸附并进一步消化，甲苯、二甲苯、苯乙烯等大分子量、水溶性较差的VOC成份在此单元充分降解。这些苯降解菌利用了废气中的有机物作为其生长繁殖所必需的基质，帮助将废气中的大分子或结构复杂的苯等有机物氧化分解为简单的水、二氧化碳等无机物。实现了对废气中各种苯系物的进一步处理。
被抽出的废气通过生物过滤塔介质的床层后，废气中的污染物和氧首先被转换成附着在介质颗粒表面上的生物膜，然后再被细菌代谢，代谢作用将废气转化为维持菌类生命活动所需要的能源和养分，同时把代谢产物排除体外。为了维持微生物的生长，废气进入生物过滤塔之前要通过加湿使废气达到过饱和。水分通过不断向介质喷淋来获得。经过预湿的废气，进入过滤塔与填料层表面的生物膜接触。微生物消化吸收废气后产生的代谢物再作为微生物的养料，持续吸收消化，如此循环使废气中的恶臭物质降解，转化为二氧化碳、水和其他小分子物质到空气中，得到净化。
由于pH值会直接影响生物过滤中生物体的新陈代谢，因此必须保证微生物在适合的pH范围内生存，一般来说，很多微生物生长都是比较适合在pH中性范围内的。如果pH过低，去除效率会下降，如果pH过高，其去除效率基本与pH无关。但由于物质的分解产生酸性物质和二氧化碳会造成生物过滤中的pH下降，降低微生物的去除效率。
步骤五、经过生物过滤塔处理的废气，最后经排气筒排放，整体工艺对VOC、苯系统等非甲烷总烃去除率可达95%，并执行《恶臭污染物排放标准GB 14554-93》，《石油炼制工业污染物排放标准GB31570-2015》或《石油化学工业污染物排放标准GB31571-2015》。
综上所述，本实用新型涉及石油化工、炼油污水处理厂、市政污水；污泥和垃圾处理等过程产生废气的治理，已成为一种低成本、低能耗、有效处理低中浓度废气、处理可生物降解化合物的生物方法，具有如下优点：
1、对要处理的废气湿度、油雾及杂质含量无要求，无需特殊预处理；
2、处理含高浓度的硫化氢和有机硫废气能力较强；
3、贝壳填料可以中和废气处理过程中产生的酸性物质，有效缓解滴滤液酸化速度，减少水的排放量；成本低，易得到；
4、处理装置可以模块化制造，提高安装效率；
5、处理含多组份复杂污染物的废气，如含氨、有机胺、H2S、有机硫化物、苯系物及其他烃类的废气，具有广普性；
6、根据气体成份可调整工艺段组合，增加或减少工艺段，适合更多工况；
7、工艺段为纯生物法，处理效果好，安全可靠。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。