專利名稱：低濃度有機(jī)物廢氣的生物凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)物廢氣的生物凈化處理方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及低濃度有機(jī)物廢氣如芳香烴(苯、甲苯、二甲苯)、脂肪烴、鹵代芳烴等的有機(jī)物廢氣的生物凈化處理方法，特別是涉及通過(guò)低濃度有機(jī)物廢氣與掛膜濾料相接觸，在微生物的作用下得以凈化的廢氣處理方法。
表1 有機(jī)物廢氣處理方法與性能比較表

國(guó)內(nèi)利用微生物膜凈化有機(jī)物廢氣技術(shù)仍處于研究階段，末見(jiàn)有申請(qǐng)專利的報(bào)道。本發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期地研究發(fā)現(xiàn)，在一定的條件下，將噬有機(jī)物的微生物固定在濾料上，形成微生物膜，然后使有機(jī)物氣體通過(guò)該微生物膜，被降解為二氧化碳和水，氣體得到凈化，從而完成了本發(fā)明。
在本發(fā)明中，有機(jī)物的總濃度通常在2000PPm以下，其余為氧氣、氮?dú)獾?，溫度為環(huán)境溫度，壓力為環(huán)境壓力。
在本發(fā)明中，所使用的生物濾料是將微生物載持在濾料表面而形成的，活性炭是用作一種載體，沒(méi)有特別地限制，它可是市售的活性炭，也可由煤、核桃殼、椰子殼、木材、骨材或天然有機(jī)質(zhì)等原料用公知的方法制備的產(chǎn)品。
本發(fā)明中所使用的微生物沒(méi)有特別限制，以細(xì)菌如芽孢桿菌、短植菌、霉菌、放線菌等為主。
在本發(fā)明中，所使用的噴淋液除了維持生物濾料的濕度外，還要給微生物提供所需的氮、磷、微量元素和水分。本發(fā)明的一個(gè)特征是使用生活污水處理裝置出水和/或石化行業(yè)廢水處理裝置出水和/或活性污泥作為噴淋液，提供微生物所需的氮、磷、微量元素、水分和菌源。這些處理裝置出水的一般組成如下表表2 處理水水質(zhì)組成(mg/l)

如果利用人工配置的營(yíng)養(yǎng)液，可按下表組成和配方配置。
表3 營(yíng)養(yǎng)液成分組成(g/l)

在本發(fā)明中，使用異步掛膜法制備生物濾料。即將污水處理裝置中的活性污泥置入一培養(yǎng)槽中，加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水，進(jìn)行培養(yǎng)，當(dāng)污泥的物理和生化性能達(dá)到要求值后，在槽中加入有機(jī)溶液，開(kāi)始馴化，當(dāng)馴化達(dá)到要求后，將活性炭置入培養(yǎng)槽與槽中溶液充分接觸后，撈出并靜置，待無(wú)液滴流下時(shí)，將其裝入濾塔，通入含有機(jī)物的氣體，并調(diào)整pH為7，加入營(yíng)養(yǎng)液開(kāi)始掛膜。進(jìn)行氣密性檢查確定無(wú)漏氣后，連續(xù)進(jìn)氣，定期加入營(yíng)養(yǎng)液，確保生物膜的生長(zhǎng)，完成生物膜的制備。
下面，結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述。這些描述僅是用于說(shuō)明的目的，不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，本發(fā)明的范圍在附屬的權(quán)利要求書(shū)中提出。
圖2示出了實(shí)施本發(fā)明生物濾料凈化方法的一點(diǎn)進(jìn)氣，氣液逆流的單級(jí)或多級(jí)噴淋系統(tǒng)。
圖3示出了實(shí)施本發(fā)明生物濾料凈化方法的一點(diǎn)進(jìn)氣，氣液并流的單級(jí)或多級(jí)噴淋系統(tǒng)。
圖4示出了一種帶增濕器的生物過(guò)濾濾塔。
眾所周知，生物濾塔在運(yùn)行過(guò)程中，不僅要給微生物提供需要的營(yíng)養(yǎng)物，而且還要為微生物提供合適的生存環(huán)境，如溫度、氧氣和pH值等。因此，在生物濾塔運(yùn)行過(guò)程中，主要控制pH值、溫度和濕度。
生物濾塔的濕度是通過(guò)噴淋液來(lái)維持，通常，濾塔的相對(duì)濕度控制在40-60％。濾塔的濕度大于60％時(shí)，水分充滿濾料孔隙，使濾料比表面積減少，縮短了氣體的停留時(shí)間，降低了氧和有機(jī)物的傳遞量，增加了無(wú)氧區(qū)和厭氧區(qū)的面積，致使有機(jī)物如苯系物的代謝速率下降，同時(shí)也引起濾塔阻力的增加和營(yíng)養(yǎng)物的流失；當(dāng)濾塔的濕度小于40％時(shí)，使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)變性，活性降低，減慢甚至停止代謝活動(dòng)，直接影響有機(jī)物的利用率。同時(shí)，引起濾料干燥干裂，造成氣體短路流動(dòng)，使有機(jī)物的凈化效率降低。
生物濾塔的溫度為適宜微生物生長(zhǎng)的溫度，通?？刂圃?0-40℃。溫度低于20℃時(shí)，阻止微生物蛋白質(zhì)的合成，微生物處于休眠狀態(tài)，生長(zhǎng)代謝緩慢。當(dāng)溫度高于40℃時(shí)，引起微生物關(guān)鍵細(xì)胞器官的滅活和蛋白質(zhì)的凝固，致使微生物死亡。
生物濾塔中濾料液和/或固相的pH值是決定有機(jī)物去除的關(guān)鍵因素，它的變化強(qiáng)烈地影響微生物的活性。觀察微生物相發(fā)現(xiàn)，濾塔中的微生物主要以細(xì)菌、放線菌為主，它們最適合的pH值為7～9，因此，生物濾塔的pH值一般控制為7.5-8.5，優(yōu)選8左右。這可通過(guò)本領(lǐng)域內(nèi)公知的方法如加入緩沖液來(lái)控制。
圖2示出了本發(fā)明方法的另一噴淋系統(tǒng)。有機(jī)廢氣從濾塔底部一點(diǎn)處進(jìn)入塔內(nèi)，與來(lái)自營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)槽的營(yíng)養(yǎng)液成逆流的方式通過(guò)單級(jí)和/或多級(jí)生物膜-活性炭床，其中的有機(jī)物被微生物捕獲降解成二氧化碳和水，凈化后的氣體從塔頂排出。
圖3示出了氣液并流通過(guò)單級(jí)和/或多級(jí)噴淋系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，有機(jī)物廢氣和來(lái)自營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)槽的營(yíng)養(yǎng)液相向并流從濾塔的頂部處進(jìn)入濾塔內(nèi)，穿過(guò)單級(jí)和/或多級(jí)生物膜-活性炭床，其中的有機(jī)物被微生物捕獲降解成二氧化碳和水，凈化后的氣體從塔底排出。
圖4示出了帶增濕器的單級(jí)和/或多級(jí)噴淋系統(tǒng)。在該噴淋系統(tǒng)外設(shè)置一增濕器，有機(jī)廢氣先進(jìn)入增濕器，再進(jìn)入單級(jí)和/或多級(jí)生物膜-活性炭濾床，氣體在流動(dòng)的過(guò)程中，被微生物捕獲降解，凈化氣體從塔頂排出。
本發(fā)明的方法當(dāng)廢氣中的“三苯”的總濃度為2000mg/m3，空塔停留時(shí)間為t＞20秒時(shí)，有機(jī)物去除率為95％以上，凈化氣體中的有機(jī)物濃度＜60mg/m3，最終產(chǎn)物二氧化碳和水，去除率高，無(wú)二次污染。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)物廢氣的生物凈化方法，其特征是使廢氣流過(guò)生物濾塔中的生物濾料，其中的有機(jī)物被微生物獲捕分解為無(wú)害的物質(zhì)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是有機(jī)物是苯系物。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是生物濾塔的相對(duì)濕度為40-60％
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是生物濾塔的溫度為20-40℃。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是生物濾塔中濾料液和/或固相的pH值為7.5-8.5。
6.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是廢氣是以與營(yíng)養(yǎng)物的噴淋方向成逆流的方向通過(guò)單級(jí)和/或多級(jí)生物濾料。
7.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是廢氣是以與營(yíng)養(yǎng)物的噴淋方向成并流的方向通過(guò)單級(jí)和/或多級(jí)生物濾料。
8.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是廢氣在生物濾塔的底部或頂部加入生物濾塔。
9.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是廢氣在加入生物濾塔前，先通入增濕器增濕。
10.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征是使用污水處理裝置出水和/或活性污泥作為噴淋液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)廢氣的生物凈化處理方法。該方法包括將廢氣以與營(yíng)養(yǎng)物噴淋方向成并流或逆流的方向加入生物濾塔,其中的有機(jī)物被微生物捕獲降解成二氧化碳和水,凈化后的氣體排放到大氣,工藝簡(jiǎn)單,操作方便,去除率高,不產(chǎn)生二次污染。
文檔編號(hào)B01D53/84GK1365847SQ0113983
公開(kāi)日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者胡洪營(yíng), 李國(guó)文, 郝吉明 申請(qǐng)人:清華大學(xué)