一种新型的处理有毒挥发性有机物的好氧颗粒污泥反应器的工艺和装置 【技术领域】
本发明属于有毒挥发性有机物废气的处理方法和设备，具体为好氧颗粒污泥处理有毒挥发性有机物废气的工艺和装置。
背景技术
随着经济的发展和人民生活水平的提高，工业有毒挥发性有机物废气污染问题日益受到世界各国研究机构和广大公民的重视。含挥发性有机物地废气常具有来源复杂、分布广泛等特点，强烈的腐蚀性、剧毒性、致癌性的含挥发性有机物对环境、动植物生长和人类健康具有极大的影响和危害。许多发达国家都颁布了相应的法令，限制有毒挥发性有机物的排放。我国1997年颁布并实施的《大气污染物综合排放标准》中，限定了33种污染物的排放限值，其中包括苯、苯酚、甲苯、二甲苯等挥发性有机物。
目前，净化有毒挥发性有机物废气的常规技术如：燃烧法、吸附法、溶液吸收法、电晕法、冷凝法以及一些常规的生物工艺，常存在处理效率低、能耗高、存在次生性污染问题等多种缺陷。难以高效、安全、廉价地净化有毒挥发性有机物废气；近年来，逐渐发展起来的新型有毒挥发性有机物废气污染控制技术，如微波催化氧化、膜基吸收净化、纳米材料净化等技术，可高效处理废气中有毒挥发性有机物，但因处理工艺对设备和材料要求高，应用困难。因此急待研发操作简单、应用方便、处理效率高的新型有毒挥发性有机物废气处理工艺和装备，以满足有毒挥发性有机物废气污染控制的需要。
好氧颗粒污泥技术是近10年来发展的新型生物处理技术。好氧颗粒污泥生物处理工艺具有占地面积小、反应器容积负荷高、剩余污泥排放量少、高有毒有机物耐受性的特点，在高浓度工业及有毒有害有机物处理中具有广阔的应用前景。
本发明将好氧颗粒污泥反应器用于含有毒挥发性有机物废气的处理，废气中有毒挥发性有机物在反应器中经水溶液净化吸收和微生物降解，实现废气中挥发性有机物的高效去除。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种结构紧凑、操作简便、能耗低、处理效率高、工艺稳定性强的有毒挥发性有机物废气生物处理工艺和装置。
具体来说，本发明为好氧颗粒污泥处理有毒挥发性有机物废气的工艺和装置，其特征在于：处理装置由进气系统，好氧颗粒污泥反应器，进、排水系统和时间程序控制器组成。处理工艺采用序批式操作方式，按如下步骤进行：
a)首先，通过进水泵将仅含有微量元素的水溶液注入好氧颗粒污泥反应器至设定水位；
b)然后，开启废气进气电磁阀和空气泵，废气经空气泵气流夹带或直接进入好氧颗粒污泥反应器；在反应器中，废气中有毒挥发性有机物被水溶液净化吸收转移至水相，并最终被好氧颗粒污泥微生物降解去除，处理后废气经排气口排放。
c)最后，关闭废气进气电磁阀和空气泵，反应器沉淀、排水。
整个操作过程由时间程序控制器控制完成。
上述的好氧颗粒污泥处理有毒挥发性有机物废气的工艺和装置。其特征在于单循环内各部分操作的时间为：进水15min、废气进气处理212min、沉淀3-5min、排水10min。
上述的好氧颗粒污泥处理有毒挥发性有机物废气的工艺和装置。其特征在于：处理装置采用好氧颗粒污泥反应器，反应器为柱形，高径比10，废气从底部进入反应器，直接为反应器内泥水混合提供湍动力，节省了能耗。
上述的好氧颗粒污泥处理有毒挥发性有机物废气的工艺和装置。其特征在于：以废气中有毒挥发性有机物作为好氧颗粒污泥微生物唯一碳源，进水中仅添加微生物生长必须的氮、磷等营养元素，反应后排水经适量补充营养元素后可重复使用。
上述的好氧颗粒污泥处理有毒挥发性有机物废气的工艺和装置。其特征在于：好氧颗粒污泥反应器中气液比为99-353，气流上升速率0.7-2.4cm/s。
上述的好氧颗粒污泥处理有毒挥发性有机物废气的工艺和装置。其特征在于：处理装置有毒挥发性有机物处理负荷0.5-2.0kg/m3/d。
上述的好氧颗粒污泥处理有毒挥发性有机物废气的工艺和装置。其特征在于：好氧颗粒污泥反应器中好氧颗粒污泥，可在4℃储存闲置至少60天，再次使用时，5天内有毒挥发性有机物降解性能可恢复至闲置前的水平。
上述的好氧颗粒污泥处理有毒挥发性有机物废气的工艺和装置。其特征在于：实现了废气中有毒挥发性有机物的高效去除，排出尾气中无有毒挥发性有机物。
【附图说明】
图1为本发明所述的有毒挥发性有机物废气好氧颗粒污泥处理装置示意图。
1-废气进气管路，2-废气电磁阀，3-废气进气流量计，4-总气体流量计，5-空气流量计，6-空气进气阀，7-空气泵，8-进气采样口，9-曝气头，10-好氧颗粒污泥反应器，11-排气口，12-尾气取样口，13-排水阀，14-排水泵，15-进水阀，16-进水泵，17-储水箱，18-时间程序控制器。
【具体实施方式】
本装置采用序批式操作方式。首先，通过进水泵16将储水箱17中只添加微生物生长必要营养元素的水溶液经进水阀15注入好氧颗粒污泥反应器10至设定水位，进水时间15min；然后，开启废气电磁阀2，并视废气流量和废气中挥发性有机物浓度考虑是否开启空气泵7，废气流量和空气流量分别由废气流量计3和空气流量计5控制，总气体流量由总气体流量计4控制，好氧颗粒污泥反应器内气液比99-353，反应器进气挥发性有机物负荷0.5-2.0kg/m3/d，反应时间212min；反应结束，关闭废气进气电磁阀2和空气泵7，反应器沉淀3-5min，水溶液经排水阀13，由排水泵14排回储水箱17，排水时间10min，整个操作过程由时间程序控制器18控制完成。
实施例1：
利用上述实施方式处理模拟含苯酚废气。反应器高径比20，废气中苯酚浓度21-24mg/L，气液比170，气体上流速率1.2cm/s，反应器内好氧颗粒污泥浓度6.01±0.27g/L，进水15min，反应212min，沉淀3min，排水10min，整个反应期间，反应器排出尾气中无苯酚，水溶液中苯酚最终降解率99.57％。
实施例2：
利用上述实施方式处理模拟含苯酚废气。反应器高径比20，废气中苯酚浓度13-15mg/L，进气苯酚负荷1.5kg/m3·d，气液比353，气体上流速率2.4cm/s，反应器内好氧颗粒污泥浓度6.72±0.34g/L，进水15min，反应212min，沉淀3min，排水10min，整个反应期间，反应器排出尾气中无苯酚，水溶液中苯酚降解率99.98％。将反应器中好氧颗粒污泥取出，于4℃储存闲置60天后，重新置于反应器中，按上述实施方式处理含苯酚废气，5天后好氧颗粒污泥对苯酚废气的降解性能恢复至闲置前水平。