CN209406017U - 一种同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置，包括：串联的脱氨模块和脱硫化氢模块；所述脱氨模块包括氨吸收部分和氨去除部分，氨吸收部分的布气管中设置有喷淋系统和接种有活性污泥的聚酯海绵填料，氨去除部分内部设置有包括多个生物膜区域的针状填料，布气管中设置有气体流速传感器，喷淋系统设置有液体泵、喷淋流速传感器和pH值传感器；所述脱硫化氢模块包括硫化氢吸收部分和硫化氢去除部分，硫化氢吸收部分内设置有聚酯海绵填料，硫化氢去除部分设置有针状填料，硫化氢吸收部分设置有气体流速传感器，喷淋系统设置有液体泵、喷淋流速传感器和pH值传感器。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，特别涉及一种同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及 VOCs装置，适用于畜禽养殖废气脱氮除硫和除臭工程。
背景技术
随着畜禽养殖业的急速发展，集约化、现代化进程不断加快，规模化养殖场对环境造成的污染也引起了国家的重视。其中，畜禽养殖过程中产生的恶臭气体不仅造成大气污染，而且对养殖动物生长造成影响，严重者甚至影响周围周边居民的健康和生活质量。因此，如何安全绿色的处理畜禽废气，对改善大气环境和提高养殖场周边居民的生活质量有重大意义。
畜禽养殖废气产生的根本是源于微生物利用利用粪尿、污水及未消化饲料中的碳水化合物、脂肪、蛋白质、矿物质和维生素等营养物质代谢作用的结果。微生物主要是在不完全厌氧条件下分解有机化合物产生恶臭气体。因此，畜禽养殖废气的主要成分有氨和挥发性胺、含硫化合物(硫化氢、硫醚类、硫醇类)、挥发性脂肪酸、芳香族化合物。
畜禽废气处理就是处理其主要成分氨气、硫化氢和挥发性脂肪酸。其中氨气的脱除方法有物理法、化学法、催化分解法、催化有氧分解和生物法
①物理法是氨气处理的最常见的技术，即以软水或稀氨水为吸收剂吸收工业尾气中的氨，得到的低浓度氨水进一步蒸馏、精馏、加压、冷凝制成液氨利用。不足之处主要有：消耗大量的水和能量；氨回收利用率不高，造成合成氨及尿素生产原料大量损失；产生一定量的NOx造成二次污染。
②化学法主要是利用氨的碱性，使氨与酸性物质发生反应进而产生低附加值的氮肥，由于回收的溶剂通常挥发性大、腐蚀性强，化学吸收净化工业尾气中氨的方法在工业应用中逐渐被淘汰。
③催化分解法是在催化剂的作用下将氨彻底分解为N2和H2,但目前装置还存在很多问题，如反应温度需严格控制，否则会出现催化剂的流失、催化剂硫中毒或产生铵盐堵塞催化剂等现象，另外氨催化分解耗能高，运行成本高，不适宜普遍使用。
④催化有氧分解法是在有氧条件下将氨催化转化为N2和水，分解反应在300℃就可进行，不产生二次污染，但是该法处理氨气浓度较低，不适宜较高浓度氨气处理，否则要提高温度，增加能耗。
⑤氨的生物法处理是通过生物过滤法，使含氨气体通过含有固定微生物的多孔填料床，气流中的污染物被生物膜吸收，去除生成CO2，H2O，NO2 -及NO3 -。与传统方法相比，生物过滤技术在处理低浓度污染气体方面具有相当优势，并且该技术还具有高效，低投入费用和运行费用，安全操作，低能源消耗，不产生副产品，能将许多无机物和有机物转化成无害的去除物的特点。
硫化氢的常用的脱除方法主要有吸收法、吸附法、干法去除法和湿法去除法。
①吸收法包括物理吸收和化学吸收法。物理吸收法通常采用有机溶剂作为硫化氢的吸收剂，流程简单，不需外加蒸汽和外加其他来源的热源。化学吸收法一般是将硫化氢溶于水后，采用具有缓冲作用的强碱弱酸盐如酚盐、磷酸盐、硼酸盐、氨基酸盐等的溶液或一些弱碱吸收处理。
②吸附法是利用某些多孔性物质的吸附性能净化硫化氢气体，该方法常用于处理硫化氢浓度较低的气体。通常要求吸附剂阻力低、无粉尘、吸附容量高、截留度高，由于吸附脱臭装置不宜频繁再生，所以要求入口硫化氢浓度不能太高，否则再生频繁，造成浪费不经济。
③干法去除是在通常情况下去除硫化氢气体成单质硫或硫去除物的一种方法，典型的有克劳斯法和选择性去除法。克劳斯法是利用硫化氢为原料，在克劳斯燃烧炉中内使废气中的一部分去除生成SO2，与进气中的H2S反应生成硫磺回收。克劳斯法要求反应器内温度必须小于650℃，并且废气的H2S初始浓度大于等于15％-20％。选择性去除法是在催化剂的作用下用空气中的氧将H2S直接去除为硫，该方法的关键是研制出选择性好、对H2O和过量的O2不敏感的高活性催化剂，目前用铁基去除物的不同混合物制备。选择性去除法硫的总回收率可达到98％-99％。
④湿法去除比干法脱硫处理能力大，操作弹性大，脱硫效率高。主要原理为：
H2S+Na2CO3—NaHS+NaHCO3
2NaHS+4NaVO3+H2O—Na2V4O9+4NaOH+2S
Na2V4O9+2NaOH+H2O+2ADA—4NaVO3+2HADA
O2+2HADA—2ADA+2H2O
该装置问题在于：有害废液处理难，可能造成二次污染；气体刺激性大；副产物使药品耗量增大；生成的硫单质质量差；悬浮颗粒回收困难，易造成过滤器堵塞等。
实用新型内容
本实用新型提供了提供一种好氧、厌氧相结合的同步脱氮除硫生物处理装置，目的是去除畜禽废气中的有害成分，并克服现有处理氨气、硫化氢和挥发性有机物技术的不足。
技术方案如下：
一种同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置，包括：串联的脱氨模块和脱硫化氢模块；
所述脱氨模块包括氨吸收部分和氨去除部分，氨吸收部分的布气管中设置有喷淋系统和接种有活性污泥的聚酯海绵填料，氨去除部分内部设置有包括多个生物膜区域的针状填料，布气管中设置有气体流速传感器，喷淋系统设置有液体泵、喷淋流速传感器和pH值传感器；
所述脱硫化氢模块包括硫化氢吸收部分和硫化氢去除部分，硫化氢吸收部分内设置有聚酯海绵填料，硫化氢去除部分设置有针状填料，硫化氢吸收部分设置有气体流速传感器，喷淋系统设置有液体泵、喷淋流速传感器和pH值传感器。
优选的，所述同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置包括驱动气体流通的气体泵，设置于脱氨模块之前。
优选的，所述同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置包括废气浓度传感器，设置气体泵之前或之后。
优选的，所述氨吸收部分和硫化氢吸收部分均连接有pH值调节装置。
优选的，所述氨吸收部分控制氨气吸收过程气体停留时间在15-20s，pH值在7.5-9之间，喷淋量为0.7-35L/min。
优选的，所述硫化氢吸收部分硫化氢停留时间在25s-30s，pH值在7-8，喷淋量为0.7-35 L/min。
整个装置的工作原理如下：
首先，畜禽废气进入脱氨模块，在氨吸收部分中进行氨的吸收和亚硝化后，得到的溶解有氨和转化亚硝氮液体通过喷淋方式进入氨去除部分，通过厌氧氨去除实现氨的氮气转化，通过短程反硝化实现了液相中有机物的水解；
接着，经过脱氨模块处理得到的脱氨液体和废气进入脱硫化氢模块的硫化氢吸收部分，脱氨液体通过喷淋方式，废气直接导入，进行H2S的吸收和有氧条件下H2S转化为硫单质，得到的溶解有H2S和NO3 -液体进入硫化氢去除部分，在有氧和无氧条件下，通过与NO3 -协同处理实现单质S的去除，同时通过自养微生物作用去除溶解在液相中的VOCs。
所述脱氨模块氨吸收部分的布气管中设置有喷淋系统和生物填料，利用喷淋液吸收废气中的氨气，并通过控制喷淋量、气体停留时间和pH值，在接种有活性污泥的聚酯海绵填料中实现氨向亚硝氮的转化。
所述脱氨模块氨去除部分内部设置有针状填料，实现了短程反硝化和厌氧氨去除的协同作用，通过微生物形成生物膜分为三个区域，
最外层完成NH4 +的去除，主要产物为NO2 -，少量NO3 -；
次外层，缺氧条件下发生NH4 +和NO2 -反应直接产生氮气；同时部分NO2 -与水中的VOC和有机颗粒的水解酸化产生的有机物发生短程硝化反应；
最内层，缺氧有机物发生厌氧生物反应产生的CO2和废气中含有的CO2提供厌氧氨去除所需要的碳源。
所述脱硫化氢模块的硫化氢吸收部分内部设置喷淋系统和生物填料，通过控制液体喷淋量、气体停留时间和pH，喷淋液自身溶解氧完成H2S在水溶液中第一步好氧反应，形成部分单质S，完成吸收后的营养液一部分回流到营养液水箱中循环吸收废气，另一部分进入硫化氢去除部分中；生物填料中的微生物实现H2S的完全吸收和H2S在生物填料中向硫单质的转化。
所述脱硫化氢模块的硫化氢去除部分，利用喷淋液中剩余的H2S和脱氨模块中产生的少量NO3 -，在厌氧的条件下利用脱氮硫杆菌的作用下发生同步脱氮除硫微生物反应，将NO3 -转化为了氮气，H2S转化为硫单质。
所述脱硫化氢模块的硫化氢吸收部分内设置有聚酯海绵填料，硫化氢去除部分设置有针状填料。
畜禽养殖废气的浓度在2-10ppm之间。
本实用新型可利用好氧-厌氧装置相结合和不同反应模块之间的协同作用，实现氮、硫和挥发性有机物的无害化去除。
本实用新型与现有技术的相比的优势有：
①畜禽养殖废气处理同步处理生物装置，结构简单，加工方便，便于将来的推广和应用。
②将氨气、硫化氢和挥发性有机物的去除相结合，提高了处理效率。
③分步骤、分阶段、分系统处理畜禽养殖废气，将处理流程分为氨气脱出和硫化氢脱出两大模块，同时实现了两大模块之间的协同处理作用，不仅提高了氨气和硫化氢的处理效率，而且实现挥发性有机物的去除。
④好氧与厌氧装置相结合，实现了氨气和硫化氢的无害化处理，废气采用先吸收后处理的方式，通过控制运行参数，在氨气吸收的过程中，利用畜禽废气中的氧将部分氨气去除成亚硝酸盐。在厌氧条件下，将吸收液中的铵根离子和亚硝酸离子转化为氮气，实现氨气的无害化处理；在硫化氢吸收的过程中，利用畜禽废气中的氧将部分硫化氢去除为硫单质。在厌氧条件下，利用微生物作用将硫化氢吸收液中的硫氢根离子和硝酸根离子转化为硫单质和氮气。
⑤成本低廉，安全高效，无需催化剂和外加碳源，废气处理系统只需补充少量水。⑥形成单质硫可以回收部分处理费用。
附图说明
图1同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例对本实用新型提供的一种同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置进行详细描述。
本实用新型提供的同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置分为氨气脱出模块和硫化氢脱出模块两大模块，并通过两大模块的协同作用实现畜禽废气中的挥发性有机物的去除。
实施例1
一种同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置，包括：串联的脱氨模块和脱硫化氢模块；
脱氨模块包括氨吸收部分和氨去除部分，氨吸收部分的布气管中设置有喷淋系统和接种有活性污泥的聚酯海绵填料，氨去除部分内部设置有包括多个生物膜区域的针状填料，布气管中设置有气体流速传感器，喷淋系统设置有液体泵、喷淋流速传感器和pH值传感器；
所述脱硫化氢模块包括硫化氢吸收部分和硫化氢去除部分，硫化氢吸收部分内设置有聚酯海绵填料，硫化氢去除部分设置有针状填料，硫化氢吸收部分设置有气体流速传感器，喷淋系统设置有液体泵、喷淋流速传感器和pH值传感器。
同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置包括驱动气体流通的气体泵，设置于脱氨模块之前。
同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置包括废气浓度传感器，设置气体泵之前或之后。
氨吸收部分和硫化氢吸收部分均连接有pH值调节装置。
氨吸收部分控制氨气吸收过程气体停留时间在15-20s，pH值在7.5-9之间，喷淋量为 0.7-35L/min。
硫化氢吸收部分硫化氢停留时间在25s-30s，pH值在7-8，喷淋量为0.7-35L/min。
脱硫化氢模块的硫化氢吸收部分内设置有聚酯海绵填料，硫化氢去除部分设置有针状填料。
畜禽养殖废气的浓度在2-10ppm之间。
本实用新型可利用好氧-厌氧装置相结合和不同反应模块之间的协同作用，实现氮、硫和挥发性有机物的无害化去除。
具体的装置流程如下：
(1)装置流程
本装置流程分为气体线和液体线：
气体线是畜禽废气通过引风机引入氨气脱除模块，经过处理后进入硫化氢脱除模块，无害化处理后排入大气。
液体线是氨气脱除模块中吸收氨气的吸收液，进过氨去除后一部分作为自身循环吸收液，另一部分进入硫化氢脱除模块，经过硫化氢脱除模块的无害化处理后，再进入氨气脱除模块，完成液体的循环。
(2)本实用新型的工作过程如下：
1.氨气吸收过程：畜禽废气通过引风机进入脱氨模块吸收装置的布气管中，然后进入接种有活性污泥的聚酯海绵填料中，与螺旋喷淋头喷淋下来的营养液逆向接触，利用氨气易溶于水的性质将氨气完全吸收，并通过控制引风机的进气量和循环营养液的量，控制接触时间，促使NH4 +在亚硝化细菌的作用下转化为NO2 -。吸收后的营养液储存在吸收装置的底部储处，部分回流到营养液水箱中循环吸收废气，另一部分进入氨氧反应装置中。
2.厌氧氨去除过程：上一步的吸收液进入脱氨模块去除装置中，在这一过程中，活性污泥生长在针状填料上，所形成的生物膜可以分为三个区域：最外层完成NH4 +的去除，通过控制，产物主要为NO2 -，少量NO3 -；在次外层，由于缺氧可发生NH4 +和NO2 -的反应，直接生产氮气；同时部分NO2 -也可与溶于水的有机物(主要来自VOC和有机颗粒的水解酸化) 发生短程硝化反应；在最内层，由于缺氧有机物可以发生厌氧生物反应，产生CO2，释放的 CO2和废气中含有的CO2可以提供厌氧氨去除所需要的碳源。因此，在这个区域可同时发生脱氮和脱碳反应，即同时去除NH3、VOCs和有机颗粒。
3.硫化氢吸收过程：经过氨气吸收过程的畜禽废气继续进入脱硫化氢吸收部分中，在这个过程中，利用喷淋液自身溶解氧完成H2S在水溶液中第一步好氧反应，形成部分单质S。吸收后的营养液储存在吸收装置的底部储处，部分回流到营养液水箱中循环吸收废气，另一部分进入硫化氢反应装置中。
4.硫化氢去除过程：溶解于喷淋液中剩余的H2S，进入脱硫化氢去除部分中在厌氧条件下与脱氨过程中形成的NO3 -发生同步脱氮除硫微生物反应，主要反应过程如下 5HS-+2NO3 -+7H+→5S+N2+6H2O。实现了硫化氢的完全去除。
上面结合实施例对本实用新型的实例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实例，凡对本实用新型所作的任何改进和变型均属本实用新型权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置，其特征在于，包括：串联的脱氨模块和脱硫化氢模块；
所述脱氨模块包括氨吸收部分和氨去除部分，氨吸收部分的布气管中设置有喷淋系统和接种有活性污泥的聚酯海绵填料，氨去除部分内部设置有包括多个生物膜区域的针状填料，布气管中设置有气体流速传感器，喷淋系统设置有液体泵、喷淋流速传感器和pH值传感器；
所述脱硫化氢模块包括硫化氢吸收部分和硫化氢去除部分，硫化氢吸收部分内设置有聚酯海绵填料，硫化氢去除部分设置有针状填料，硫化氢吸收部分设置有气体流速传感器，喷淋系统设置有液体泵、喷淋流速传感器和pH值传感器。
2.根据权利要求1所述的同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置，其特征在于，所述同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置包括驱动气体流通的气体泵，设置于脱氨模块之前。
3.根据权利要求2所述的同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置，其特征在于，所述同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置包括废气浓度传感器，设置气体泵之前或之后。
4.根据权利要求3所述的同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置，其特征在于，所述氨吸收部分和硫化氢吸收部分均连接有pH值调节装置。
5.根据权利要求4所述的同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置，其特征在于，所述氨吸收部分控制氨气吸收过程气体停留时间在15-20s，pH值在7.5-9之间，喷淋量为0.7-35L/min。
6.根据权利要求5所述的同步去除畜禽养殖废气中氨、硫及VOCs装置，其特征在于，所述硫化氢吸收部分控制硫化氢停留时间在25s-30s，pH值在7-8，喷淋量为0.7-35L/min。
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|---|---|---|---|---|
| CN111359416A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-07-03 | 生态环境部环境规划院 | 农业用氨气净化系统 |
| WO2022214154A1 (fr) * | 2021-04-07 | 2022-10-13 | Hasni Abdelmallek | Dispositif et procédé d'élimination des poussières, des fumées, des gaz et des vapeurs évacués dans l'environnement. |
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