一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，屬于廢氣治理技術領域。針對粘膠纖維廢水處理過程產(chǎn)生低濃度廢氣組成復雜(含二硫化碳、硫化氫以及揮發(fā)性有機化合物等)采用單一處理技術效果不佳且二硫化碳易燃易爆等問題。本發(fā)明提供一種由等離子除臭設備和生物除臭設備串聯(lián)組成新型處理系統(tǒng)。廢氣進入等離子除臭設備因等離子發(fā)生腔和等離子反應腔通過對接部件間接連接，避免了等離子管件組與二硫化碳等易燃易爆廢氣直接接觸產(chǎn)生爆炸的問題，同時污染物尤其是二硫化碳能迅速降解，隨后進入生物除臭系統(tǒng)進行二次去除，因而大大提高了污染物去除效率和去除率以及運行安全性。此外，本發(fā)明還具有投資成本低和無二次污染等優(yōu)點。

　　權利要求書

　　1.一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，是由等離子除臭設備(1)和生物除臭設備(2)串聯(lián)組成，其特征在于，所述等離子除臭設備(1)包括設置有等離子管組件(11)的等離子發(fā)生腔(12)，設有進風口(13)和出風口(14)的等離子反應腔(15)，以及將等離子氣體送入等離子反應腔(15)與廢氣充分反應的對接部件(16);

　　所述生物除臭設備(2)包括除臭箱體(21)和兩個循環(huán)水箱(22)，除臭箱體(21)內(nèi)通過豎置的隔離板(23)分為第一除臭單元(24)和第二除臭單元(25)，所述第一除臭單元(24)和第二除臭單元(25)內(nèi)從下至上依次設有進氣層(26)、生物填料層(27)、噴淋層(28)、除霧層(29)和出氣層(210)，所述第一除臭單元(24)的進氣層(26)通過風機(211)與等離子除臭設備(1)的出風口(14)相連，第一除臭單元(24)的出氣層(210)通過連通管(212)連接至第二除臭單元(25)的進氣層(26)，第一除臭單元(24)和第二除臭單元(25)的噴淋層(28)內(nèi)布設有噴淋管(213)，所述噴淋管(213)分別通過設有循環(huán)水泵(214)的循環(huán)水管(215)連接至對應的循環(huán)水箱(22)，第一除臭單元(24)和第二除臭單元(25)的進氣層(26)底部分別通過回流管(216)連接至對應的循環(huán)水箱(22)形成循環(huán)回路，所述第二除臭單元(25)的出氣層(210)通過風管(217)連接至煙囪(218)。

　　2.如權利要求1所述的一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述等離子發(fā)生腔(12)的一側(cè)設有新風進口(17)，所述新風進口(17)內(nèi)設有過濾網(wǎng)(18)。

　　3.如權利要求1所述的一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述對接部件(16)包括外筒體(161)和多個內(nèi)筒體(162)，所述外筒體(161)靠近所述等離子發(fā)生腔(12)的一端內(nèi)設有網(wǎng)格進氣盤(165)，多個所述內(nèi)筒體(162)的上端分別與所述網(wǎng)格進氣盤(165)每個網(wǎng)格下端對應連接，內(nèi)筒體(162)上設有單向氣閥(163)，外筒體(161)靠近等離子反應腔(15)的一端設有隔離網(wǎng)(164)。

　　4.如權利要求1所述的一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述進風口(13)內(nèi)設有活性炭靜電吸附過濾網(wǎng)(131)。

　　5.如權利要求1所述的一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述等離子反應腔(15)內(nèi)交錯設置有分隔板(151)，所述分隔板(151)的兩側(cè)面上設有多個擾動小風扇(152)。

　　6.如權利要求1所述的一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述等離子反應腔(15)的出風口(14)與所述風機(211)之間的管路上設有風量調(diào)節(jié)閥(19)。

　　7.如權利要求1所述的一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)水箱(22)的內(nèi)部設有攔截濾網(wǎng)(221)，用于將所述回流管(216)回流的廢水過濾后供所述循環(huán)水泵(214)抽送至循環(huán)水管(215)進行循環(huán)使用，循環(huán)水箱(22)的內(nèi)部還設有液位計(222)、pH計(223)和加熱套管(224)，所述循環(huán)水管(215)上設有蝶閥(225)。

　　8.如權利要求1所述的一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述生物填料層內(nèi)的生物填料按照質(zhì)量百分比計包括：5-10%軟磁粉、5-8%鈦酸酯偶聯(lián)劑、4-8%S-羧乙基異硫脲甜菜堿、3-6%碳酸鋅、1-2%分散劑，余量為PP粒料。

　　9.如權利要求1所述的一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述除霧層(29)內(nèi)拼接安裝有多個纖維除霧器(291)，所述纖維除霧器(291)包括外側(cè)壁設有流通孔(292)的長方形筒體(293)，所述長方形筒體(293)內(nèi)壁從下至上設有多個橫向交錯的折流板(294)，所述折流板(294)的上下表面固定有網(wǎng)格(295)，所述網(wǎng)格(295)上連接有玻璃纖維絲(296)，相鄰的長方形筒體(293)之間通過鐵絲鉸接。

　　說明書

　　一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)

　　技術領域

　　本發(fā)明屬于廢氣治理技術領域，具體涉及一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)。

　　背景技術

　　粘膠纖維是由天然纖維素經(jīng)堿化、與二硫化碳作用生成纖維素黃原酸酯、稀堿液溶解、濕法紡絲等一系列處理工序后得到的纖維素產(chǎn)品，具有光滑涼爽、透氣、抗靜電、防紫外線，色彩絢麗、染色牢度較好等特點，在化纖行業(yè)占據(jù)重要地位。近年來，我國粘膠纖維生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，給社會帶來巨大的經(jīng)濟效益，但仍然存在資源和環(huán)境問題，其中以生產(chǎn)過程產(chǎn)生的高懸浮物、高色度、高COD與BOD、高鋅的廢水表現(xiàn)最為突出。這類廢水通常需要經(jīng)系列物理、化學、生物處理達標后進行排放，然而在廢水處理過程不可避免會產(chǎn)生低濃度含二硫化碳、硫化氫以及揮發(fā)性有機化合物等臭氣，這些氣體直接排放不僅會污染大氣，同時還會影響周邊居民的生活環(huán)境和身體健康。因此，采取合適的方法處理此類廢氣對粘膠纖維行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

　　目前處理粘膠纖維行業(yè)廢氣的技術主要包括回收技術和消除技術。中國專利CN2041ythws460U、CN201115810、CN10spjg31078A、CN10spjg31083A、CN103721546A等系列專利報道了回收粘膠纖維廢氣的裝置、方法和工藝，然而應用回收技術處理低濃度且成份復雜的粘膠纖維廢水廢氣時，具有回收難度大、投資成本高以及產(chǎn)生二次污染等問題。消除技術是將廢氣中污染物轉(zhuǎn)化為無污染或污染更小或易進一步處理的化合物的一種技術。主要包括焚燒法、生物法、催化氧化法等。中國專利CN1091389公開了一種采用焚燒法處理粘膠纖維生產(chǎn)中廢氣的方法，具有處理效率高和處理量大等優(yōu)點，然而應用該方法處理低濃度廢氣時，運行過程需要消耗大量的能量，這無疑會增加成本。中國專利CN205995270U和CN206103698U公開了采用了生物法處理低濃度粘膠纖維廢氣的裝置，生物法對硫化氫和揮發(fā)性有機化合物等臭氣處理效果較好，但其對二硫化碳處理效率較低，這將嚴重影響廢氣處理效率。中國專利CN107744725A和CN105597527B公開了采用低溫等離子結(jié)合催化氧化處理二硫化碳廢氣的方法，經(jīng)其處理后二硫化碳分解為CO2、H2O、N2等無害化物質(zhì)，然而單獨采用低溫等離子法處理粘膠纖維廢水廢氣時，存在對硫化氫去除效果不佳的問題。此外，傳統(tǒng)的等離子除臭設備中等離子管件組與廢氣直接接觸，而二硫化碳化學性質(zhì)活潑，大大提高了爆炸幾率。因此，基于粘膠纖維廢水廢氣特點以及應用需求并結(jié)合等離子除臭法和生物除臭法的優(yōu)勢，開發(fā)一種粘膠纖維廢水廢氣專屬用處理系統(tǒng)具有重要意義。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明針對粘膠纖維廢水處理過程產(chǎn)生低濃度廢氣組成復雜(含二硫化碳、硫化氫以及揮發(fā)性有機化合物等)采用單一處理技術效果不佳的問題，充分利用等離子除臭技術以及生物除臭技術的特點并考慮二硫化碳易燃易爆的特性，提出了一種無二次污染、投資成本低、運行安全可靠的粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)。

　　本發(fā)明的技術方案為：一種低濃度粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，是由等離子除臭設備和生物除臭設備串聯(lián)組成，等離子除臭設備包括設置有等離子管組件的等離子發(fā)生腔，設有進風口和出風口的等離子反應腔，以及將等離子氣體送入等離子反應腔與廢氣充分反應的對接部件;此等離子設備將等離子管件組發(fā)生腔與等離子反應腔分開，避免了等離子管件組與廢氣直接接觸，進而避免了爆炸的風險;

　　生物除臭設備包括除臭箱體和兩個循環(huán)水箱，除臭箱體內(nèi)通過豎置的隔離板分為第一除臭單元和第二除臭單元，第一除臭單元和第二除臭單元內(nèi)從下至上依次設有進氣層、生物填料層、噴淋層、除霧層和出氣層，第一除臭單元的進氣層通過風機與等離子除臭設備的出風口相連，第一除臭單元的出氣層通過連通管連接至第二除臭單元的進氣層，第一除臭單元和第二除臭單元的噴淋層內(nèi)布設有噴淋管，噴淋管分別通過設有循環(huán)水泵的循環(huán)水管連接至對應的循環(huán)水箱，第一除臭單元和第二除臭單元的進氣層底部分別通過回流管連接至對應的循環(huán)水箱形成循環(huán)回路，第二除臭單元的出氣層通過風管連接至煙囪。對廢氣經(jīng)過等離子預處理后，經(jīng)過二級進一步生物除臭凈化，可大大降低廢氣的污染率。

　　進一步地，等離子發(fā)生腔的一側(cè)設有新風進口，新風進口內(nèi)設有過濾網(wǎng)。新風進口能夠?qū)a(chǎn)生的高能粒子與廢氣在反應腔中充分混合反應，大大降低了爆炸風險。

　　進一步地，對接部件包括外筒體和多個內(nèi)筒體，外筒體靠近等離子發(fā)生腔的一端內(nèi)設有網(wǎng)格進氣盤，多個內(nèi)筒體的上端分別與網(wǎng)格進氣盤每個網(wǎng)格下端對應連接，內(nèi)筒體上設有單向氣閥，可防止廢氣倒流進等離子發(fā)生腔，外筒體靠近等離子反應腔的一端設有隔離網(wǎng)，可對廢氣的顆粒物質(zhì)進行阻隔，防止污染內(nèi)筒體的單向氣閥排氣口，造成堵塞，從而影響等離子氣體的排出。網(wǎng)格進氣盤可將初始的等離子氣體進行分散，然后通過小口徑的內(nèi)筒體，由于截面的改變，會增大氣流的流速，進一步增加了等離子氣流與廢氣的混合度。

　　進一步地，進風口內(nèi)設有活性炭靜電吸附過濾網(wǎng)，相較于單純的活性炭過濾網(wǎng)，活性炭靜電吸附過濾網(wǎng)可對氣流中微小粉塵進行吸附攔截，有效降低了等離子反應腔的粉塵濃度，進而降低了爆炸風險。

　　進一步地，等離子反應腔內(nèi)交錯設置有分隔板，分隔板的兩側(cè)面上設有多個擾動小風扇，等離子氣體與廢氣的混合氣流在分隔板間進行折流，充分延長反應時間，而分隔板上的擾動小風扇能對混合氣流進行局部微擾動，在有效時間內(nèi)進行充分混合。

　　進一步地，等離子反應腔的出風口與風機之間的管路上設有風量調(diào)節(jié)閥，用于控制進入生物除臭設備內(nèi)的單位氣流量。

　　進一步地，循環(huán)水箱的內(nèi)部設有攔截濾網(wǎng)，用于將回流管回流的廢水過濾后供循環(huán)水泵抽送至循環(huán)水管進行循環(huán)使用，循環(huán)水箱的內(nèi)部還設有液位計，用于監(jiān)測噴淋液的水位，及時更換;還有用于調(diào)節(jié)噴淋液至堿性的pH計和用于加熱噴淋液的加熱套管，循環(huán)水管上設有蝶閥，用于控制噴淋液的輸送。

　　進一步地，循環(huán)水箱采用地下混凝土結(jié)構(gòu)，減少占地面積，且具有保溫效果，減少投資。

　　進一步地，生物填料層內(nèi)的生物填料按照質(zhì)量百分比計包括：5-10%軟磁粉、5-8%鈦酸酯偶聯(lián)劑、4-8%S-羧乙基異硫脲甜菜堿、3-6%碳酸鋅、1-2%分散劑，余量為PP粒料。鈦酸酯偶聯(lián)劑能夠使軟磁粉的分散性的到顯著改善，增強其親和性，軟磁粉選用粒徑為100-200nm的三氧化二鐵或者四氧化三鐵，能夠促進微生物活性，從而獲得更好的凈化除臭效果;S-羧乙基異硫脲甜菜堿和碳酸鋅能夠作為組合催化劑，可輔助微生物對二硫化碳等臭味氣體進行分解;分散劑可選用聚乙烯蠟。

　　更進一步地，微生物填料球，微生物填料球的的制備方法包括以下步驟：

　　1)利用氫氧化鈉水溶液將軟磁粉表面油污清除，漂洗至中性后與鈦酸酯偶聯(lián)劑在30-40℃下混合攪拌1-2h，得到表面改性處理的軟磁粉;

　　2)將步驟1)得到的表面改性處理的軟磁粉與PP粒料、S-羧乙基異硫脲甜菜堿、碳酸鋅、分散劑分別干燥后充分混合，得到擠塑原料;

　　3)將擠塑原料置于雙螺桿造粒機中擠出線材原料，擠出溫度為230-250℃，螺桿擠出速度為60-90rmp，擠出后切割造粒成粒徑為5-10mm的母粒;

　　4)將母粒與80-90℃烘干1-2h，利用雙螺桿擠出機中，以230-250℃擠出溫度，60-90rmp的擠出速度擠出直徑為1-1.5mm的打印線材;

　　5)在計算機中建立填料球的三維模型，將打印線材裝載在3D打印機上，按照設定的三維模型打印出填料球，填料球的孔隙率大于90%;

　　6)將填料球浸泡在馴化液中，于35-40度溫度下馴化1-3天，其中，馴化液是由含有12wt%碳酸酐鋅酶、25wt%微生物復合菌液、63wt%水混合組成，微生物復合菌液選用市售產(chǎn)品農(nóng)富康EM菌，最終得到生物填料球，碳酸酐鋅酶能夠在馴化過程中提高微生物的活性，增加其分解能力。

　　進一步地，除霧層內(nèi)拼接安裝有多個纖維除霧器，纖維除霧器包括外側(cè)壁設有流通孔的長方形筒體，長方形筒體內(nèi)壁從下至上設有多個橫向交錯的折流板，折流板的上下表面固定有網(wǎng)格，網(wǎng)格上連接有玻璃纖維絲，相鄰的長方形筒體之間通過鐵絲鉸接。氣流在多個橫向交錯的折流板件折流的過程中，被玻璃纖維絲進行干擾和捕捉，利于氣霧凝結(jié)成水滴下落回流至循環(huán)水箱，可進行有效的重復利用。

　　利用上述系統(tǒng)處理黏膠纖維廢水廢氣的方法，包括以下步驟：

　　S1：將各收集點的廢氣從進風口引入等離子反應腔，等離子發(fā)生腔內(nèi)等離子管組件產(chǎn)生的等離子氣體在新風進口引入的氣流下經(jīng)過對接部件的網(wǎng)格進氣盤分散，然后通過內(nèi)筒體輸送至等離子反應腔，與廢氣與等離子氣體在分隔板間折流混合，并通過擾動小風扇加強混合，將一部分二硫化碳分解，降低后期生物除臭的處理負荷;

　　S2：將等離子除臭設備預處理后的廢氣通過風機引入生物除臭設備中第一除臭單元的進氣層，預處理后廢氣經(jīng)過第一除臭單元的生物填料層并經(jīng)過噴淋管將循環(huán)水箱內(nèi)的氫氧化鈉水溶液噴淋，進行第一次除臭處理，上升的水霧經(jīng)過纖維除霧器攔截回流下落，氣體則逸出到第一除臭單元的出氣層，通過連通管送至第二除臭單元的進氣層，氣體再次經(jīng)過生物填料層過濾、堿性溶液噴淋以及纖維除霧器除霧后從風管進入煙囪后排入大氣，第一除臭單元、第二除臭單元中進氣層集聚的噴淋循環(huán)水經(jīng)過回流管返回至循環(huán)水箱，使用后的噴淋循環(huán)水排到污水站不產(chǎn)生二次污染。

　　與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

　　(1)本發(fā)明以等離子除臭設備和生物除臭設備串聯(lián)組成粘膠纖維廢水廢氣處理系統(tǒng)，能充分發(fā)揮低溫等離子技術和生物除臭技術的優(yōu)勢，廢氣進入等離子除臭設備后，污染物尤其是二硫化碳能迅速高效的轉(zhuǎn)化成無害小分子或已被微生物消化、吸收、分解的化合物，隨后進入生物除臭系統(tǒng)進行二次去除，從而提高廢氣去除效率以及污染物去除率;

　　(2)本發(fā)明等離子除臭設備中等離子管件組發(fā)生腔與反應腔分開，且在發(fā)生腔設置補新風口，有利于將產(chǎn)生的高能粒子與廢氣在反應腔中充分混合反應，大大降低了二硫化碳等易燃易爆物質(zhì)爆炸風險。

　　(3)本發(fā)明生物除臭設備中噴淋水循環(huán)使用大大減少廢氣處理產(chǎn)生廢水的量，同時多次使用后的循環(huán)水可直接排入污水廠進水口，無需額外增加設備，有利于降低投資成本;

　　(4)本發(fā)明中生物除臭設備循環(huán)水池采用地下混凝土結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃鋼或不銹鋼材質(zhì)箱體，減少占地面積，且具有保溫效果，減少投資;

　　(5)本發(fā)明中生物除臭設備生物填料層內(nèi)的生物填料是PP加軟磁粉制備的3D打印線材采用3D打印技術制備的三維填料球，有機械強度高，受壓不變形，不受濕度變化等影響，同時還具有比表面積大、孔隙率高、質(zhì)量輕、抗生物降解、風阻小、不堵塞等優(yōu)點，空隙率約為90%以上，運行風阻小且使用壽命長，從而降低了運行成本。此外，在制備填料球的材料中還添加了利于微生物分解二硫化碳的組合催化劑(S-羧乙基異硫脲甜菜堿和碳酸鋅)能夠進一步提高生物除臭設備的除臭效率。