贵阳一体化污水处理设备关于低浓度粘胶纤维废

一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，属于废气治理技术领域。针对粘胶纤维废水处理过程产生低浓度废气组成复杂(含二硫化碳、硫化氢以及挥发性有机化合物等)采用单一处理技术效果不佳且二硫化碳易燃易爆等问题。本发明提供一种由等离子除臭设备和生物除臭设备串联组成新型处理系统。废气进入等离子除臭设备因等离子发生腔和等离子反应腔通过对接部件间接连接，避免了等离子管件组与二硫化碳等易燃易爆废气直接接触产生爆炸的问题，同时污染物尤其是二硫化碳能迅速降解，随后进入生物除臭系统进行二次去除，因而大大提高了污染物去除效率和去除率以及运行安全性。此外，本发明还具有投资成本低和无二次污染等优点。

　　权利要求书

　　1.一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，是由等离子除臭设备(1)和生物除臭设备(2)串联组成，其特征在于，所述等离子除臭设备(1)包括设置有等离子管组件(11)的等离子发生腔(12)，设有进风口(13)和出风口(14)的等离子反应腔(15)，以及将等离子气体送入等离子反应腔(15)与废气充分反应的对接部件(16);

　　所述生物除臭设备(2)包括除臭箱体(21)和两个循环水箱(22)，除臭箱体(21)内通过竖置的隔离板(23)分为第一除臭单元(24)和第二除臭单元(25)，所述第一除臭单元(24)和第二除臭单元(25)内从下至上依次设有进气层(26)、生物填料层(27)、喷淋层(28)、除雾层(29)和出气层(210)，所述第一除臭单元(24)的进气层(26)通过风机(211)与等离子除臭设备(1)的出风口(14)相连，第一除臭单元(24)的出气层(210)通过连通管(212)连接至第二除臭单元(25)的进气层(26)，第一除臭单元(24)和第二除臭单元(25)的喷淋层(28)内布设有喷淋管(213)，所述喷淋管(213)分别通过设有循环水泵(214)的循环水管(215)连接至对应的循环水箱(22)，第一除臭单元(24)和第二除臭单元(25)的进气层(26)底部分别通过回流管(216)连接至对应的循环水箱(22)形成循环回路，所述第二除臭单元(25)的出气层(210)通过风管(217)连接至烟囱(218)。

　　2.如权利要求1所述的一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，其特征在于，所述等离子发生腔(12)的一侧设有新风进口(17)，所述新风进口(17)内设有过滤网(18)。

　　3.如权利要求1所述的一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，其特征在于，所述对接部件(16)包括外筒体(161)和多个内筒体(162)，所述外筒体(161)靠近所述等离子发生腔(12)的一端内设有网格进气盘(165)，多个所述内筒体(162)的上端分别与所述网格进气盘(165)每个网格下端对应连接，内筒体(162)上设有单向气阀(163)，外筒体(161)靠近等离子反应腔(15)的一端设有隔离网(164)。

　　4.如权利要求1所述的一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，其特征在于，所述进风口(13)内设有活性炭静电吸附过滤网(131)。

　　5.如权利要求1所述的一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，其特征在于，所述等离子反应腔(15)内交错设置有分隔板(151)，所述分隔板(151)的两侧面上设有多个扰动小风扇(152)。

　　6.如权利要求1所述的一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，其特征在于，所述等离子反应腔(15)的出风口(14)与所述风机(211)之间的管路上设有风量调节阀(19)。

　　7.如权利要求1所述的一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，其特征在于，所述循环水箱(22)的内部设有拦截滤网(221)，用于将所述回流管(216)回流的废水过滤后供所述循环水泵(214)抽送至循环水管(215)进行循环使用，循环水箱(22)的内部还设有液位计(222)、pH计(223)和加热套管(224)，所述循环水管(215)上设有蝶阀(225)。

　　8.如权利要求1所述的一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，其特征在于，所述生物填料层内的生物填料按照质量百分比计包括：5-10%软磁粉、5-8%钛酸酯偶联剂、4-8%S-羧乙基异硫脲甜菜碱、3-6%碳酸锌、1-2%分散剂，余量为PP粒料。

　　9.如权利要求1所述的一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，其特征在于，所述除雾层(29)内拼接安装有多个纤维除雾器(291)，所述纤维除雾器(291)包括外侧壁设有流通孔(292)的长方形筒体(293)，所述长方形筒体(293)内壁从下至上设有多个横向交错的折流板(294)，所述折流板(294)的上下表面固定有网格(295)，所述网格(295)上连接有玻璃纤维丝(296)，相邻的长方形筒体(293)之间通过铁丝铰接。

　　说明书

　　一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统

　　技术领域

　　本发明属于废气治理技术领域，具体涉及一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统。

　　背景技术

　　粘胶纤维是由天然纤维素经碱化、与二硫化碳作用生成纤维素黄原酸酯、稀碱液溶解、湿法纺丝等一系列处理工序后得到的纤维素产品，具有光滑凉爽、透气、抗静电、防紫外线，色彩绚丽、染色牢度较好等特点，在化纤行业占据重要地位。近年来，我国粘胶纤维生产规模不断扩大，给社会带来巨大的经济效益，但仍然存在资源和环境问题，其中以生产过程产生的高悬浮物、高色度、高COD与BOD、高锌的废水表现最为突出。这类废水通常需要经系列物理、化学、生物处理达标后进行排放，然而在废水处理过程不可避免会产生低浓度含二硫化碳、硫化氢以及挥发性有机化合物等臭气，这些气体直接排放不仅会污染大气，同时还会影响周边居民的生活环境和身体健康。因此，采取合适的方法处理此类废气对粘胶纤维行业绿色可持续发展具有重要的意义。

　　目前处理粘胶纤维行业废气的技术主要包括回收技术和消除技术。中国专利CN2041ythws460U、CN201115810、CN10spjg31078A、CN10spjg31083A、CN103721546A等系列专利报道了回收粘胶纤维废气的装置、方法和工艺，然而应用回收技术处理低浓度且成份复杂的粘胶纤维废水废气时，具有回收难度大、投资成本高以及产生二次污染等问题。消除技术是将废气中污染物转化为无污染或污染更小或易进一步处理的化合物的一种技术。主要包括焚烧法、生物法、催化氧化法等。中国专利CN1091389公开了一种采用焚烧法处理粘胶纤维生产中废气的方法，具有处理效率高和处理量大等优点，然而应用该方法处理低浓度废气时，运行过程需要消耗大量的能量，这无疑会增加成本。中国专利CN205995270U和CN206103698U公开了采用了生物法处理低浓度粘胶纤维废气的装置，生物法对硫化氢和挥发性有机化合物等臭气处理效果较好，但其对二硫化碳处理效率较低，这将严重影响废气处理效率。中国专利CN107744725A和CN105597527B公开了采用低温等离子结合催化氧化处理二硫化碳废气的方法，经其处理后二硫化碳分解为CO2、H2O、N2等无害化物质，然而单独采用低温等离子法处理粘胶纤维废水废气时，存在对硫化氢去除效果不佳的问题。此外，传统的等离子除臭设备中等离子管件组与废气直接接触，而二硫化碳化学性质活泼，大大提高了爆炸几率。因此，基于粘胶纤维废水废气特点以及应用需求并结合等离子除臭法和生物除臭法的优势，开发一种粘胶纤维废水废气专属用处理系统具有重要意义。

　　发明内容

　　本发明针对粘胶纤维废水处理过程产生低浓度废气组成复杂(含二硫化碳、硫化氢以及挥发性有机化合物等)采用单一处理技术效果不佳的问题，充分利用等离子除臭技术以及生物除臭技术的特点并考虑二硫化碳易燃易爆的特性，提出了一种无二次污染、投资成本低、运行安全可靠的粘胶纤维废水废气处理系统。

　　本发明的技术方案为：一种低浓度粘胶纤维废水废气处理系统，是由等离子除臭设备和生物除臭设备串联组成，等离子除臭设备包括设置有等离子管组件的等离子发生腔，设有进风口和出风口的等离子反应腔，以及将等离子气体送入等离子反应腔与废气充分反应的对接部件;此等离子设备将等离子管件组发生腔与等离子反应腔分开，避免了等离子管件组与废气直接接触，进而避免了爆炸的风险;

　　生物除臭设备包括除臭箱体和两个循环水箱，除臭箱体内通过竖置的隔离板分为第一除臭单元和第二除臭单元，第一除臭单元和第二除臭单元内从下至上依次设有进气层、生物填料层、喷淋层、除雾层和出气层，第一除臭单元的进气层通过风机与等离子除臭设备的出风口相连，第一除臭单元的出气层通过连通管连接至第二除臭单元的进气层，第一除臭单元和第二除臭单元的喷淋层内布设有喷淋管，喷淋管分别通过设有循环水泵的循环水管连接至对应的循环水箱，第一除臭单元和第二除臭单元的进气层底部分别通过回流管连接至对应的循环水箱形成循环回路，第二除臭单元的出气层通过风管连接至烟囱。对废气经过等离子预处理后，经过二级进一步生物除臭净化，可大大降低废气的污染率。

　　进一步地，等离子发生腔的一侧设有新风进口，新风进口内设有过滤网。新风进口能够将产生的高能粒子与废气在反应腔中充分混合反应，大大降低了爆炸风险。

　　进一步地，对接部件包括外筒体和多个内筒体，外筒体靠近等离子发生腔的一端内设有网格进气盘，多个内筒体的上端分别与网格进气盘每个网格下端对应连接，内筒体上设有单向气阀，可防止废气倒流进等离子发生腔，外筒体靠近等离子反应腔的一端设有隔离网，可对废气的颗粒物质进行阻隔，防止污染内筒体的单向气阀排气口，造成堵塞，从而影响等离子气体的排出。网格进气盘可将初始的等离子气体进行分散，然后通过小口径的内筒体，由于截面的改变，会增大气流的流速，进一步增加了等离子气流与废气的混合度。

　　进一步地，进风口内设有活性炭静电吸附过滤网，相较于单纯的活性炭过滤网，活性炭静电吸附过滤网可对气流中微小粉尘进行吸附拦截，有效降低了等离子反应腔的粉尘浓度，进而降低了爆炸风险。

　　进一步地，等离子反应腔内交错设置有分隔板，分隔板的两侧面上设有多个扰动小风扇，等离子气体与废气的混合气流在分隔板间进行折流，充分延长反应时间，而分隔板上的扰动小风扇能对混合气流进行局部微扰动，在有效时间内进行充分混合。

　　进一步地，等离子反应腔的出风口与风机之间的管路上设有风量调节阀，用于控制进入生物除臭设备内的单位气流量。

　　进一步地，循环水箱的内部设有拦截滤网，用于将回流管回流的废水过滤后供循环水泵抽送至循环水管进行循环使用，循环水箱的内部还设有液位计，用于监测喷淋液的水位，及时更换;还有用于调节喷淋液至碱性的pH计和用于加热喷淋液的加热套管，循环水管上设有蝶阀，用于控制喷淋液的输送。

　　进一步地，循环水箱采用地下混凝土结构，减少占地面积，且具有保温效果，减少投资。

　　进一步地，生物填料层内的生物填料按照质量百分比计包括：5-10%软磁粉、5-8%钛酸酯偶联剂、4-8%S-羧乙基异硫脲甜菜碱、3-6%碳酸锌、1-2%分散剂，余量为PP粒料。钛酸酯偶联剂能够使软磁粉的分散性的到显著改善，增强其亲和性，软磁粉选用粒径为100-200nm的三氧化二铁或者四氧化三铁，能够促进微生物活性，从而获得更好的净化除臭效果;S-羧乙基异硫脲甜菜碱和碳酸锌能够作为组合催化剂，可辅助微生物对二硫化碳等臭味气体进行分解;分散剂可选用聚乙烯蜡。

　　更进一步地，微生物填料球，微生物填料球的的制备方法包括以下步骤：

　　1)利用氢氧化钠水溶液将软磁粉表面油污清除，漂洗至中性后与钛酸酯偶联剂在30-40℃下混合搅拌1-2h，得到表面改性处理的软磁粉;

　　2)将步骤1)得到的表面改性处理的软磁粉与PP粒料、S-羧乙基异硫脲甜菜碱、碳酸锌、分散剂分别干燥后充分混合，得到挤塑原料;

　　3)将挤塑原料置于双螺杆造粒机中挤出线材原料，挤出温度为230-250℃，螺杆挤出速度为60-90rmp，挤出后切割造粒成粒径为5-10mm的母粒;

　　4)将母粒与80-90℃烘干1-2h，利用双螺杆挤出机中，以230-250℃挤出温度，60-90rmp的挤出速度挤出直径为1-1.5mm的打印线材;

　　5)在计算机中建立填料球的三维模型，将打印线材装载在3D打印机上，按照设定的三维模型打印出填料球，填料球的孔隙率大于90%;

　　6)将填料球浸泡在驯化液中，于35-40度温度下驯化1-3天，其中，驯化液是由含有12wt%碳酸酐锌酶、25wt%微生物复合菌液、63wt%水混合组成，微生物复合菌液选用市售产品农富康EM菌，最终得到生物填料球，碳酸酐锌酶能够在驯化过程中提高微生物的活性，增加其分解能力。

　　进一步地，除雾层内拼接安装有多个纤维除雾器，纤维除雾器包括外侧壁设有流通孔的长方形筒体，长方形筒体内壁从下至上设有多个横向交错的折流板，折流板的上下表面固定有网格，网格上连接有玻璃纤维丝，相邻的长方形筒体之间通过铁丝铰接。气流在多个横向交错的折流板件折流的过程中，被玻璃纤维丝进行干扰和捕捉，利于气雾凝结成水滴下落回流至循环水箱，可进行有效的重复利用。

　　利用上述系统处理黏胶纤维废水废气的方法，包括以下步骤：

　　S1：将各收集点的废气从进风口引入等离子反应腔，等离子发生腔内等离子管组件产生的等离子气体在新风进口引入的气流下经过对接部件的网格进气盘分散，然后通过内筒体输送至等离子反应腔，与废气与等离子气体在分隔板间折流混合，并通过扰动小风扇加强混合，将一部分二硫化碳分解，降低后期生物除臭的处理负荷;

　　S2：将等离子除臭设备预处理后的废气通过风机引入生物除臭设备中第一除臭单元的进气层，预处理后废气经过第一除臭单元的生物填料层并经过喷淋管将循环水箱内的氢氧化钠水溶液喷淋，进行第一次除臭处理，上升的水雾经过纤维除雾器拦截回流下落，气体则逸出到第一除臭单元的出气层，通过连通管送至第二除臭单元的进气层，气体再次经过生物填料层过滤、碱性溶液喷淋以及纤维除雾器除雾后从风管进入烟囱后排入大气，第一除臭单元、第二除臭单元中进气层集聚的喷淋循环水经过回流管返回至循环水箱，使用后的喷淋循环水排到污水站不产生二次污染。

　　与现有技术相比，本发明的有益效果为：

　　(1)本发明以等离子除臭设备和生物除臭设备串联组成粘胶纤维废水废气处理系统，能充分发挥低温等离子技术和生物除臭技术的优势，废气进入等离子除臭设备后，污染物尤其是二硫化碳能迅速高效的转化成无害小分子或已被微生物消化、吸收、分解的化合物，随后进入生物除臭系统进行二次去除，从而提高废气去除效率以及污染物去除率;

　　(2)本发明等离子除臭设备中等离子管件组发生腔与反应腔分开，且在发生腔设置补新风口，有利于将产生的高能粒子与废气在反应腔中充分混合反应，大大降低了二硫化碳等易燃易爆物质爆炸风险。

　　(3)本发明生物除臭设备中喷淋水循环使用大大减少废气处理产生废水的量，同时多次使用后的循环水可直接排入污水厂进水口，无需额外增加设备，有利于降低投资成本;

　　(4)本发明中生物除臭设备循环水池采用地下混凝土结构代替传统的玻璃钢或不锈钢材质箱体，减少占地面积，且具有保温效果，减少投资;

　　(5)本发明中生物除臭设备生物填料层内的生物填料是PP加软磁粉制备的3D打印线材采用3D打印技术制备的三维填料球，有机械强度高，受压不变形，不受湿度变化等影响，同时还具有比表面积大、孔隙率高、质量轻、抗生物降解、风阻小、不堵塞等优点，空隙率约为90%以上，运行风阻小且使用寿命长，从而降低了运行成本。此外，在制备填料球的材料中还添加了利于微生物分解二硫化碳的组合催化剂(S-羧乙基异硫脲甜菜碱和碳酸锌)能够进一步提高生物除臭设备的除臭效率。