废液废气处理系统的制作方法

本发明涉及气液过滤净化领域，特别是指一种废液废气处理系统。

背景技术：

由于污水处理厂臭气、堆肥车间及垃圾中转站臭气、食品及饲料加工厂生产车间废气、厨房油烟等对环境会造成明显的污染与影响，传统的物理或化学法除臭具有投资大、环境污染、操作复杂等问题，生物除臭方法在20世纪50年代应运而生，因其具有运行效率高、环境友好、投资少、易于操作的特点，生物除臭法在20世纪80年代至90年代快速发展起来，成为了处理恶气体的主要方法。但是现有的生物除臭法工序复杂，工艺要求高，无法大批量的应用在普通生活中。

技术实现要素：

本发明提出一种废液废气处理系统，解决了现有技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

废液废气处理系统，包括一喷淋塔和与所述喷淋塔连接的生物过滤床，所述系统内安装有相连接的传感装置和中控部，所述喷淋塔内部设有初步过滤组件，所述喷淋塔连接有进水路和进气路，所述喷淋塔与所述反应槽通过出水路和出气路连通，所述生物过滤床内设有深度过滤组件。

作为本发明的优选方案，所述喷淋塔上部喷淋组件，所述喷淋组件包括并配连接的喷头，所述喷淋组件与外部的入水管连接。

作为本发明的优选方案，所述初步过滤组件包括中部设置的填料层和所述填料层下方的初滤层。

作为本发明的优选方案，所述喷淋塔底部连接一水泵，所述水泵连接一出水管，所述出水管与生物过滤床中的灌溉层连通，所述灌溉层入口端安装有溢流管。

作为本发明的优选方案，系统内设有一吸收并压缩废气的集气罩，所述集气罩通过管路连接一气泵，所述气泵与所述喷淋塔连接，喷淋塔内废气入气端设于所述初步过滤组件下方。

作为本发明的优选方案，所述喷淋塔顶端连接一出气管，所述出气管自由端与生物过滤床中的通气管路层连通。

作为本发明的优选方案，所述反应槽内设有由上向下的水处理路线和由下向上的气处理路线，所述反应槽底部铺设有排水部，所述排水部的上方顺次设有通气部、吸胀部、隔层及植被层。

作为本发明的优选方案，所述灌溉层包括阵列连接并铺设在植被层上表面的灌溉式喷头，灌溉层与污水输入端连接。

作为本发明的优选方案，所述隔层包括阵列有通孔的钢板以及钢板上铺设的陶粒层，所述陶粒层内设有陶粒和椰糠。

作为本发明的优选方案，所述吸胀部包括吸胀层，所述吸胀层内设有经过微生物过的环保球，所述环保球设有蜂窝式孔径结构。

该法的作用机理是微生物通过生物化学作用分解和利用恶臭气体中的恶臭组分，微生物吸收了这些营养，生长繁殖。具体做法是先将人工筛选的某种微生物固定于类似于生物填料这样的载体上，当臭气经过生物载体表面时，这些微生物就会分解臭气组分。在生物除臭工程中现有的比较成熟的处理设备有：生物洗涤器、生物滤池、生物滴滤池。目前，得到广泛应用生物除臭技术是生物滤池法和生物滴滤法。

生物过滤法的处理原理是通过让臭气通过布满微生物的生物填料(通常是固体载体)。由于足够的营养物质是微生物完成生命活动所必要的，因而生物填料的必要特征之一就是富含有机物质。微生物正常的繁殖生长并保持生物活性需要一个适宜的生存环境，需要满足的条件包括但不限于环境温湿度、氧气浓度和有机物源。在适宜生长的环境条件下，微生物能够利用分解很多种自然形成的恶臭物质。生物填料是生物过滤池的最核心组成部分，由于生物填料上常常生存着多种微生物，在选用生物填料时，研究人员需要综合考虑不同种微生物繁殖所需的营养物质和生存条件，因此混合有机填料常常会被作为生物填料。当生物过滤池暂时停止运行时，填料上的有机物质仍可以被微生物利用继续生存繁殖。

生物滴滤塔是一种内含一层或多层表面被微生物膜包裹的生物填料，含营养物质的处理液自上方喷洒在填料上，再落到塔底部设有的水箱中，并通过泵的提升得到循环利用；气体自下而上通入生物滤塔，与生物填料接触后得到净化的处理设备。本技术即是采用生态滤床和生物滤塔这两种设备相结合来对臭气进行处理。原因为生物滴滤塔的优点是占地面积小，对臭气有一定的去除率，但不能深度去除臭气，可作为一级处理装置串联可以深度去除臭气的生物滤床，从而达到对臭气进行深度处理的目的。同时需要注意的是，生态滤床和生物滤塔的区别在于，生物滤塔由于要经常对气体进行喷淋处理，为避免生物填料腐烂，因此生物填料采用可以附着的惰性材料，同时产生喷淋废水；生态滤床内无喷淋装置，且灌溉周期较长，因此生物填料采用可以被微生物附着的富有营养的活性生物填料，同时净化喷淋废水，达到循环利用的目的。

有益效果:

本发明提出了一种废液废气处理系统，包括一喷淋塔和与所述喷淋塔连接的生物过滤床，所述系统内安装有相连接的传感装置和中控部，所述喷淋塔内部设有初步过滤组件，所述喷淋塔连接有进水路和进气路，所述喷淋塔与所述反应槽通过出水路和出气路连通，所述生物过滤床内设有深度过滤组件。将喷淋塔与生物过滤床结合，实现废气处理过程与喷淋废水处理过程的耦合，为环保领域内的创新技术，具有广泛应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明剖面结构示意图。

图中，反应槽1，灌溉层2，植物层3，溢流管4，树皮层5，土壤层6，陶粒层7，吸胀层8，通气管路层9，曝气头10，排水管路层11，集气罩12，喷淋塔13，气泵14，出气管15，出水管16，入水管17，填料层18，初滤层19，水泵20。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明主要包括一下几个方面的内容：

首先进行生物滤塔与生态滤床耦合系统工艺创新设计，包括给排水系统的设计计算，为生物滤塔设计喷淋系统，为生态滤床设计滴灌系统，实现生物滤塔喷淋废水处理与生态滤床的耦合；设计通风系统，在生产车间设计气体收集系统与集气罩，设计相应的气体收集自动控制系统，实现废气的自动收集；在生态滤床布置通风管及压力感应器，计算管道阻力，选择生态滤床上的布气方式与气体流量的自动控制；生物滤料的选择原则和种类，结合工程实际为生态滤床和生物滤塔选择不同种的生物滤料并对其进行合理比例混合，实施微生物强化，实现废气或臭气的高效处理。

各部分具体运行方式：

1臭气收集系统

为将生产车间里的生物臭气收集并输送至设计的除臭装置中进行处理，需要设计气体收集和运输系统。气体收集系统主要由集气罩组成，其原理是，通过风机提供动力，将污染气体在扩散到大气前，尽可能将高浓度气体吸入罩内，并通过气体运输系统进入生物滤床净化系统。在设计时需要考虑的因素有：需要处理的臭气的体积，集气罩的结构形式，安装位置以及性能参数，在输送气体管道内要形成持续的负压，设计的经济成本，环境和美观效果。通过设计采用外部集气罩中的冷过程侧吸集气罩，便于布管和风机的安装，侧吸集气罩的排风量的确定采用控制速度法，其启动采用生产车间压力传感器、臭气探测器连接plc控制系统自动控制。

2喷淋系统

喷淋塔的直径由塔内烟气量决定，保证喷淋塔内气体流速小于等于4m/s。设计中，烟气量是确定值，因此喷淋塔内烟气的流速取决于喷淋塔的面积。当流速增大时，塔径减小，工程成本降低，有利于传热和传质的进行，但气体在塔内停留时间过短，会导致吸收效率变低。当流速减小时，吸收塔直径增大，低流速不利于传热传质效果，除雾器中滴液“逃逸”的现象比较明显，但气体在塔内停留时间长，反应比较充分。参考相关设计资料，选取进气流速v为1m/s。

喷淋覆盖率是指喷淋层覆盖的重叠度，由喷淋覆盖高度和喷淋角共同决定确定。喷淋覆盖高度指的是液膜离开喷嘴后至破碎前的垂直高度，经验值取1m左右。塔内喷淋覆盖率为100％～300％。

3气水系统耦合

本发明中有气体液体两相系统，气液系统的耦合方式是多种多样的，不同的气液循环方式对处理效果有着明显的影响。通过设计实现液体系统运行时间与气体系统运行时间的最佳匹配，使臭气能得到充分的净化，但又不会造成水资源和能源的浪费。采用雾化喷淋液去除臭气时，当液气比是1：100时，达到最佳处理效率，此时硫化氢平均去除率为70％以上，氨的平均去除率为80％以上。

4喷淋水处理与生态滤床净化耦合

将喷淋水通过水泵及布水管引至生态滤床，采用小管出流技术，对生态滤床实施喷淋水的布水与废气净化处理的耦合。通过采用大型流道，用ф4pe塑料小管代替传统微灌滴头，解决微灌系统工作运行一段时间后，水中杂质经常堵塞灌水器的现象，同时耦合布气系统对臭气进行深度处理。同时在生态滤床布置通风管及压力感应器，监测气体流量，计算管道阻力，合并至plc自动控制系统，实现生态滤床上的布气方式与气体流量的自动控制。

5填料选择与生物强化

生物滤池与生态滤床耦合除臭，生物滤料的选择至关重要，结合工程实际为生态滤床和生物滤塔选择不同种类的生物滤料并对其进行合理比例混合，同时实施微生物强化，实现废气或臭气的高效处理。通过生物滤塔与生态滤床耦合除臭中试系统处理，氨气、硫化氢浓度以及有机挥发性气体(乙酸乙酯、苯、甲苯、乙苯、乙酸丁酯)，全部达到排放标准要求。

实施例1

结合工程实际，采用设计外部集气罩中的冷过程侧吸集气罩，便于布管和风机的安装，侧吸集气罩的排风量的确定采用控制速度法，其启动采用生产车间压力传感器、臭气探测器连接plc控制系统自动控制。控制参数如下：

排风罩的压力损失和速度分布取决于排风罩的扩张角θ有关。当θ角度为30°～60°时，压力损失达到最小。综合考虑罩的风口速度，具体结构，压力损失，取θ为60°。此时，ζ0＝0.16

式中：

ζ——局部阻力系数；

v——罩口风速，m/s；

ρ——气体密度，kg/m³。

实施例2

喷淋塔的直径由塔内烟气量决定，保证喷淋塔内气体流速小于等于4m/s。由于设计中，烟气量是确定值，因此喷淋塔内烟气的流速取决于喷淋塔的面积。当流速增大时，塔径减小，工程成本降低，有利于传热和传质的进行，但气体在塔内停留时间过短，会导致吸收效率变低。当流速减小时，吸收塔直径增大，低流速不利于传热传质效果，除雾器中滴液“逃逸”的现象比较明显，但气体在塔内停留时间长，反应比较充分。本发明案例选取进气流速v为1m/s。喷淋塔内径为：

式中：d——喷淋塔内径，m；

q——气体流量，m³/s；

v——气体流速，m²。

设计中考虑填料床的布置，内径取1.0m。

为了充分使气体与喷雾液反应，选取覆盖率为100％，选取dn15雾化喷头，价格便宜，喷雾直径为0.5m，雾化液滴直径在0.04mm，工作压力为0.2mpa。

实施例3

生态滤床微灌系统由水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器，以及流量压力控制部件和测量仪表组成，与plc自动控制系统连接。

a.管道划分成三级：各自是干管、支管以及毛管，依照高程来设置干管，主支管依据的和矩形集装箱短边平行的短边来进行设置，毛管依照和集装箱平行的长边来进行设置，各条支管管长度都是6.0m，间隔距离是1.0m。

b.任意列植物都设置一条毛管，一定植物面积安装一个灌水器，小管出口设置在植物环沟里处，采取专门打孔器于毛管中打ф4的孔，使得稳流器和毛管相连，并在出水口接ф4pe小管。

c.管材的选择：灌水器间隔距离1.0m。选择干管型号是pe63级乙烯管，公称压力是1.0mpa，外径是50mm，壁厚是2mm；选择支管型号是pe63乙烯管，公称压力是1.0mpa，外径50mm，壁厚2mm，选择毛管型号是pe63级乙烯管管径是32mm，壁厚是2.4mm，公称压力0.6mpa。

d.控制调节和过滤装置的布置：将闸阀、水表各自设置到支管进口，在总干进口设置一块水表，一个网式过滤器，一个离心式过滤器。

实施例4

由于生态滤床顶部会覆盖生态土壤，要利用土壤进行最后的脱臭处理，土壤脱臭要求气流速度在2mm～17mm/s之间，为了满足这种低气速的要求，在布气管道上安装ф160mm的粗孔曝气头，其特点是服务面积大且不易堵塞，服务面积为0.36m²/个，空气流速为16mm/s，供气量为20m³/h。具体系统布置是：在集装箱顶部布置4根空气干管，在干管上安装粗孔曝气头。

(1)每根干管的供气量：

(2)共需要曝气头个数为

(3)每根干管上布置的曝气器数目：

(4)每个曝气器的配气量：在粗孔曝气头的范围内。

实施例5

通过实测生物滤塔与生态滤床耦合除臭中试系统中的氨气浓度以及有机挥发性气体(乙酸乙酯、苯、甲苯、乙苯、乙酸丁酯)，全部测量两个平行样取平均值。采集流速为1500l/min，第四分钟时采集进气口处的气体，第八分钟时采集喷淋处的气体，第十二分钟时采集喷淋处的气体，分别采集两次。由实验数据知，进气口的气体氨平均含量为：3.58mg/m³，出气口处气体氨平均含量为1.55mg/m³。根据《恶臭污染物排放标准》(gb14554-93)可知，进气口的平均氨气浓度3.58mg/m³只达到国家三级标准(4～5mg/m³)，而处理之后的平均氨气浓度1.55mg/m³可以达到国家二级标准的要求。

由进气口、出气口、喷淋洞口的峰面积查标准曲线可知乙酸乙酯等五种物质的浓度。具体方法是采样进气口2.5l气体，喷淋洞口采样7.5l气体，出气口采样10l气体，测试乙酸乙酯等五种物质的峰面积，通过各类物质的标注曲线得出处理后的浓度，实验取两个平行样。由上述数据可以得到的结论是生物滤塔对乙酸乙酯、苯、甲苯、乙酸丁酯的处理效果十分明显，处理效率高达80％以上，但对乙苯和苯气体的处理效果比较一般，乙苯和苯在出气口浓度大于喷淋处浓度可能是因为检测到了空气中的苯和乙苯。生物滤塔耦合生态滤床对总挥发性有机物总体的处理效率为81％，说明用生物滤塔处理挥发性有机物气体是一个有效的方法。

实施例5

废液废气处理系统，包括一喷淋塔13和与所述喷淋塔13连接的生物过滤床，系统内安装有相连接的传感装置和中控部，喷淋塔13内部设有初步过滤组件，喷淋塔13连接有进水路和进气路，喷淋塔与反应槽1通过出水路和出气路连通，生物过滤床内设有深度过滤组件。

喷淋塔上部喷淋组件，喷淋组件包括并配连接的喷头，喷淋组件与外部的入水管17连接。

初步过滤组件包括中部设置的填料层18和所述填料层18下方的初滤层19。

喷淋塔底部连接一水泵20，水泵20连接一出水管16，出水管16与生物过滤床中的灌溉层2连通，灌溉层2入口端安装有溢流管4。

内设有一吸收并压缩废气的集气罩，集气罩通过管路连接一气泵，气泵与喷淋塔13连接，喷淋塔内废气入气端设于初步过滤组件下方。

喷淋塔顶端连接一出气管15，出气管15自由端与生物过滤床中的通气管路层9连通。

反应槽1内设有由上向下的水处理路线和由下向上的气处理路线，反应槽1底部铺设有排水部，排水部的上方顺次设有通气部、吸胀部、隔层及植被层。

灌溉层2包括阵列连接并铺设在植被层上表面的灌溉式喷头，灌溉层2与污水输入端连接。

隔层包括阵列有通孔的钢板以及钢板上铺设的陶粒层7，陶粒层7内设有陶粒和椰糠。

吸胀部包括吸胀层8，吸胀层8内设有经过微生物过的环保球，所述环保球设有蜂窝式孔径结构。

实施例6

一体化屋顶绿化及废气处理生态滤床的填料选择与微生物强化。包括植物床根系生态土壤层生物强化、陶粒层专性微生物强化、环保球载体层专性微生物固定化。

1植物床根系生态土壤层生物强化

选择合适的植物种类，包括冠层植物长春花、蓝草花等，草本层植物地毯草、狗牙根等，构建屋顶绿化的植被层，设计优美景观。植被层的种植基选用秸秆堆肥、药渣生物炭、珍珠岩、蛭石等，并确定合适的比例。药渣生物炭经改性后具有良好的微孔结构与吸附性能，与以上材料一起成为微生物的良好载体与培养基。采集除臭生物滤塔滤料样品，筛选分离有机废气处理高效菌群包括芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、酵母菌、放线菌等多种高活性微生物菌群，经扩大培养后制成菌粉，按一定比例掺入植物床种植基，构建废气处理生物强化生态土壤层，实现对废气中的voc、油脂等成分的高效去除。

2陶粒层专性微生物强化

生态滤床采用陶粒作为中间层，由一定粒径的陶粒混合一定比例的碳酸钙沙砾组成。以椰糠做载体，接种由酸性矿山及含硫温泉中分离提取的氧化硫硫杆菌与硫化细菌，拌入陶粒层，达到对废气中硫化氢的高效强化去除，并实现酸化过程的缓冲。

3环保球载体层专性微生物固定化

废气从生态滤床底部首先通入环保球载体层，由于常规的环保球的疏水性，微生物不易挂膜，启动缓慢，对废气的处理效率较低，本发明选用专有的蜂窝状环保球，并对环保球载体层实施微生物固定化处理。首先筛选分离硝化细菌与反硝化细菌，扩大培养为高浓度菌液；然后将80℃溶解的10-15％(质量分数)聚乙烯醇(pva)和3-5％(质量分数)海藻酸钠(ca)溶液混合均匀,待其冷却后和菌液混合搅匀,倒入盛有ph7.4饱和硼酸溶液的容器中,将容器浸没于冰浴缸中,然后将冰浴液由控制好一定转速的蠕动泵灌注至蜂窝状环保球中。微生物固定化在环保球中，但不影响通气，大大提高了废气中氨氮的去除。

根据目标废气及其污染物种类、排放达标要求，确定风量与停留时间，接入废气。进入生物填料孔隙网中，附着在生物填料上的微生物对气体中有害物质进行吸附分解，通过三层不同的微生物强化生物填料，多种不同微生物分别吸收分解废气中不同有害物质，达到对污染物的分层分级处理；植物根系吸收水中及填料中吸附的污染物质，使污染物得到进一步净化；植物茎叶又能吸收和净化气体中co2和余下有害物质，使废气得到较为彻底净化除臭，污染物去除率达到98％，达标排放；植物同时制造有机物营养物质，达到对整个生态滤床生态系统的自我维持。

(1)废气首先通过生态滤床底部环保球载体层，在固定化微生物基质中硝化细菌与反硝化细菌等的作用下，废气中的氨氮首先被去除，部分易溶于水的小分子物质同时被去除。

(2)然后废气通过中间层的陶粒层，由于陶粒及椰糠等的吸附作用，以及硫化细菌、硫杆菌等的作用，硫化氢、硫醇等臭味物质被吸附，并发生转化，达到去除效果。

(3)最后，废气通过两个填料层后残留的有机物及其他成分，进入生态土壤层，在该层填料中存在的丰富微生物种类及植物的作用下，得到吸附降解去除；包括部分二氧化碳在植物的作用下也被吸收，制造成植物及土壤层的营养物质，用于维持三个填料层微生物生存，同时达到温室气体减排的作用。

实施例7

如图1所示，一体化屋顶废气处理植物床，包括反应槽1，反应槽1内设有由上向下的水处理路线和由下向上的气处理路线，反应槽1底部铺设有排水部，排水部的上方顺次设有通气部、吸胀部、隔层及植被层，植被层上部铺设有灌溉层2，反应槽内安装有传感装置，传感装置与整体管路的控制系统连接。控制系统包括控制电路和供电电路，为现有技术，具体结构不赘述。

灌溉层2包括阵列连接并铺设在植被层上表面的灌溉式喷头，灌溉层2与污水输入端连接。

污水输入端与所述灌溉层2的衔接管设有溢流管4。

植被层包括上层的植物及植物下方的树皮层5以及土壤层。

隔层包括阵列有通孔的钢板以及钢板上铺设的陶粒层7，陶粒层7内设有陶粒和椰糠。

吸胀部包括吸胀层8，吸胀层8内设有经过微生物过的环保球，环保球设有蜂窝式孔径结构。

通气部包括通气管路层9，通气管路层9内阵列有将臭气向上方喷出的曝气头10。

排水部包括有排水管路层11，排水管路层11吸收上方下渗的水，排水管路层11连接有排水阀。

传感装置包括压力传感装置，流量传感器及湿度传感器。

湿度传感器安装在植被层中，所述流量传感器安装在灌溉层中。

实施例8

一体化屋顶绿化及废气处理生态滤床生物强化技术，包括以下步骤：

(1)首先设计构建一体化屋顶绿化及废气处理植物床的进水与排水系统、进气系统、生态滤料植物床的框架结构。按2.5-3.5m²/m³用地面积与废气之比进行设计安装，填料层厚度约60cm，废气通过速度约5-10mm/s，废气与填料层接触时间为50-100s。

(2)其次，在生态滤床底部铺填固定化微生物环保球载体，厚度约20cm。具体方法为：首先筛选分离硝化细菌与反硝化细菌，扩大培养为高浓度菌液；然后将80℃左右溶解的10-15％(质量分数)聚乙烯醇(pva)和3-5％(质量分数)海藻酸钠(ca)溶液混合均匀,待其冷却后和菌液混合搅匀,倒入盛有ph7.4饱和硼酸溶液的容器中,将容器浸没于冰浴缸中；然后将冰浴液由控制好一定转速的蠕动泵灌注至蜂窝状环保球中。

(3)然后，在环保球载体上放置镂空不锈钢隔板，在其上铺设陶粒层，厚度约20cm。在陶粒层中参杂微生物接种的椰糠约占陶粒层用量的1/5，硫化细菌、硫杆菌经筛选分离并驯化培养后，接种量约1*10⁸/g椰糠。

(4)在然后，在陶粒层以上铺设生态土壤层，厚度约20cm。选用秸秆堆肥、药渣生物炭、珍珠岩、蛭石等作为生态土壤层的填料，其中接种有效微生物菌群包括芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、酵母菌、放线菌等，接种量约5*10⁸/g填料。

(5)最后，在生态土壤层中种植灌木与草本植物，包括冠层植物长春花、蓝草花等，草本层植物地毯草、狗牙根等，以地毯草为主，约占总面积的80％。

(1)此外，可替换的结构方案为：填料层厚度约45cm。

(2)固定化微生物环保球载体层厚度约15cm。

(3)中间铺设陶粒层厚度约15cm。

(4)生态土壤层厚度约15cm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。