專利名稱：一體式復(fù)合生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，屬于利用生物反應(yīng)器處理廢氣的設(shè)備，特別涉及一種一體式復(fù)合生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
廢氣的生物處理是利用微生物將廢氣中有機(jī)污染物或惡臭物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)化為無害或低害類物質(zhì)的過程。與其它物理化學(xué)方法相比，用生物法處理廢氣投資少，運行費用低，污染物不會被轉(zhuǎn)移到其它地方，不產(chǎn)生二次污染。以往的廢氣生物處理設(shè)備主要分為生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池三種。它們各有特點和應(yīng)用條件。
生物濾池28(見圖2)由氣體預(yù)濕設(shè)備21和內(nèi)部充填活性填料22的固定式生物反應(yīng)器構(gòu)成，廢氣經(jīng)預(yù)濕后，進(jìn)入固定式生物反應(yīng)器，被附著在填料22上的微生物降解為水和二氧化碳?xì)怏w等，然后排出。生物濾池處理設(shè)備的特點是只有一個生物反應(yīng)器，設(shè)備簡單，運行費用低。適于處理濃度介于0.5-1.0g/m3、污染物主要為親水性的及少量疏水性的廢氣。但占地面積較大，在生物反應(yīng)器前需加氣體預(yù)濕設(shè)備，不適于處理污染物濃度較高的廢氣。
生物洗滌塔通常由一個裝有填料24的洗滌器26和一個具有活性污泥的生物反應(yīng)器25構(gòu)成(見圖3)。洗滌器26為氣體吸收裝置，廢氣中的污染物與填料24表面的水接觸，被水吸收，并隨水流入生物反應(yīng)器25內(nèi)；在生物反應(yīng)器25內(nèi)被活性污泥中的微生物分解。這種設(shè)備易于控制反應(yīng)條件，適于處理濃度介于1.0-5.0g/m3、污染物為親水性的廢氣。但在生物反應(yīng)器25前需加氣體洗滌裝置，設(shè)備較復(fù)雜。不適于處理疏水性污染物。
生物滴濾池只有一個內(nèi)部填充填料20的固定式生物反應(yīng)器(見圖4)，所述的填料是長有生物膜的惰性填料。循環(huán)水不斷噴灑在填料上，填料表面被微生物形成的生物膜所覆蓋。廢氣通過反應(yīng)器時，廢氣中的污染物被微生物降解。生物滴濾池設(shè)備較簡單，廢氣中污染物的吸收和生物降解同時發(fā)生在一個反應(yīng)裝置內(nèi)，它適于處理濃度低于0.5g/m3、污染物為親水性的廢氣。但不能處理高濃度的污染物，也不適于處理廢氣中的疏水性污染物。
圖2、圖3、圖4中，15為循環(huán)水泵，27為沉淀池，30為循環(huán)水噴嘴。
這三種廢氣生物處理設(shè)備共同的缺陷是對于混有水溶性差別較大、濃度不同的多種污染物的廢氣，依靠上述單一一種處理設(shè)備難以同時有效地去除。實際上，臭氣和揮發(fā)性有機(jī)廢氣中所含的污染物是多樣而復(fù)雜的，可分為①含硫化合物，如H2S、硫醇類、硫醚類；②含氮化合物，如胺類；③含氧化合物，如醇、酮、有機(jī)酸等。其中既有疏水性物質(zhì)，也有親水性物質(zhì)。使用單一處理設(shè)備，利用單一微生物的降解作用難以同時有效地去除。將三種設(shè)備同時運行，又會帶來占地面積大、設(shè)備復(fù)雜、投資多、運行費用高等問題。
常規(guī)的生物除臭反應(yīng)器內(nèi)，細(xì)菌和真菌是兩種主要的微生物。細(xì)菌適合于在水中或潮濕的環(huán)境中生存。因此，對于水溶性好的污染物，利用細(xì)菌進(jìn)行生物降解，會得到很好的去除效果。但是，對于在水中溶解度低的物質(zhì)，細(xì)菌表面的水層將影響傳質(zhì)速率，導(dǎo)致處理效率降低。與細(xì)菌不同，真菌可在較干燥的環(huán)境中生長，無需連續(xù)噴灑水來維持濕潤環(huán)境，這就使得水溶性差的物質(zhì)能夠直接與真菌接觸并被降解；真菌適應(yīng)的酸堿度(pH)值為3～6，處理酸性臭氣或出現(xiàn)酸性積累時，不需要加堿調(diào)整pH值。特別是對于某些有機(jī)物，如疏水性或水溶性差的有機(jī)物，真菌的降解效率高于細(xì)菌的降解效率。這三種處理設(shè)備的生物反應(yīng)器中，培養(yǎng)的微生物均以細(xì)菌為主，因此，適于處理的污染物多為親水性的。
另外，生物濾池中的氣體預(yù)濕設(shè)備、生物洗滌塔的氣體洗滌設(shè)備以及生物滴濾池均需大量循環(huán)水，能耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述的生物廢氣處理設(shè)備的缺陷，提供一種操作簡便、能耗較低、能有效地將濃度范圍大、廢氣中含有親水性和疏水性物質(zhì)同時去除的一體式復(fù)合生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供一體式復(fù)合生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備的操作方法。
本發(fā)明的一種一體式復(fù)合生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備，包括裝有填料的生物反應(yīng)器、循環(huán)水泵；其生物反應(yīng)器為一封閉容器，由帶有微生物的懸浮式生物反應(yīng)區(qū)和裝有填料的固定式生物反應(yīng)區(qū)構(gòu)成；懸浮式生物反應(yīng)區(qū)下部側(cè)壁設(shè)有一進(jìn)氣口和一第二出水口，在進(jìn)氣口的內(nèi)端裝有穿孔管，上部側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口的內(nèi)端裝有穿孔管，懸浮式生物反應(yīng)區(qū)上方是固定式生物反應(yīng)區(qū)；懸浮式生物反應(yīng)區(qū)和固定式生物反應(yīng)區(qū)之間水平安裝有隔板，隔板上開有至少兩個孔；隔板上的每個孔上固接有通氣管，通氣管豎直伸入固定式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)部，通氣管上端設(shè)有彎頭，下端與懸浮式生物反應(yīng)區(qū)連通；固定式生物反應(yīng)區(qū)的內(nèi)部填充有填料；固定式生物反應(yīng)區(qū)上部側(cè)壁設(shè)有噴淋液進(jìn)口，在噴淋液進(jìn)口的內(nèi)端裝有穿孔管，下部側(cè)壁開有排氣口和第一出水口，第一出水口內(nèi)端裝有環(huán)形液體收集管。
所述的設(shè)備，其所述的懸浮式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)有懸浮生長的微生物。
所述的設(shè)備，其所述的固定式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)部填充的填料上附著生長真菌類微生物。
所述的設(shè)備，其所述的懸浮式生物反應(yīng)區(qū)下部側(cè)壁的進(jìn)氣口、第二出水口，其進(jìn)氣口的位置低于第二出水口的位置。
所述的設(shè)備，其所述的固定式生物反應(yīng)區(qū)下部側(cè)壁的排氣口、第一出水口，其排氣口的位置高于第一出水口的位置。
所述的設(shè)備，其所述的第一出水口和第二出水口，分別以管道與進(jìn)水口相連通，在第一出水口和進(jìn)水口之間的管道上設(shè)有一循環(huán)水泵，在第二出水口和進(jìn)水口之間的管道上設(shè)有另一循環(huán)水泵。
所述的設(shè)備，其所述的進(jìn)氣口、排氣口、噴淋液進(jìn)口、第一出水口、進(jìn)水口和第二出水口的外端，分別設(shè)有閥門。
所述的設(shè)備，其所述的隔板上的孔，其孔徑為30-100mm。
所述的設(shè)備，其所述的液體收集管為環(huán)形多孔管，孔徑為1-50mm。
所述的設(shè)備，其所述的穿孔管為多孔管，孔徑為1-10mm。
本發(fā)明區(qū)別于其他廢氣處理設(shè)備的特點是帶有兩個生物反應(yīng)區(qū)。在懸浮式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)，降解污染物的微生物是懸浮分散在水中，以細(xì)菌為主。在固定式生物反應(yīng)器內(nèi)部填充填料，降解污染物的微生物是附著生長在填料表面，微生物以真菌為主。因此，本發(fā)明的設(shè)備可以有效地將廢氣中親水性和疏水性污染物同時去除。
兩個生物反應(yīng)區(qū)之間安裝有隔板，隔板上開有兩個或多個孔，孔徑為30-100mm；固定式生物反應(yīng)區(qū)的內(nèi)部設(shè)有兩根或多根通氣管，通氣管向上一端設(shè)有彎頭，向下一端與隔板上的孔對接，與懸浮式生物反應(yīng)區(qū)連通。
在兩個生物反應(yīng)區(qū)中，降解廢氣中污染物的微生物是不相同的，它們是依據(jù)廢氣中污染物的水溶性的差異，有選擇地培養(yǎng)的。懸浮式生物反應(yīng)器內(nèi)的微生物以適于在水中生長的、有利于廢氣中親水性污染物降解的細(xì)菌為主；固定式生物反應(yīng)器培養(yǎng)真菌代替細(xì)菌，有利于廢氣中疏水性污染物的去除。真菌在空氣中會生成菌絲，菌絲向四周分布形成菌絲網(wǎng)，有助于增大氣相中污染物與菌類的接觸面積，使氣相中的污染物在生物反應(yīng)器中直接與真菌充分接觸，更好地完成傳質(zhì)過程。特別是對于某些有機(jī)廢氣，真菌的降解能力高于細(xì)菌。真菌可以在pH值較低、周圍環(huán)境相對干燥的條件下生存。
懸浮式生物反應(yīng)區(qū)上部側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口的內(nèi)端處安裝有穿孔管，根據(jù)需要通過循環(huán)水泵連接出水口、進(jìn)水口以及穿孔管，使懸浮式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)的液體循環(huán)流動，增加液體與氣體的接觸面積，提高去除效果。
本發(fā)明一體式復(fù)合生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備的操作方法是廢氣從底部進(jìn)入懸浮式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)，廢氣中易溶于水的物質(zhì)被水中的微生物吸收降解；同時氣體被預(yù)濕。未被降解的疏水性污染物從通氣管從上部進(jìn)入固定式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)，被附著在填料上的真菌微生物降解。凈化后的氣體從固定式生物反應(yīng)區(qū)下部的排氣口排出。
根據(jù)需要通過循環(huán)水泵連接懸浮式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)出水口、進(jìn)水口以及穿孔管，使懸浮式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)的液體循環(huán)流動，增加液體與氣體的接觸面積，提高去除效果。
固定式生物反應(yīng)區(qū)頂部的噴淋液進(jìn)口以及穿孔管定期向填料噴灑無碳源營養(yǎng)液，過量的營養(yǎng)液通過液體收集管收集后，經(jīng)出水口排出，或用循環(huán)水泵經(jīng)懸浮式生物反應(yīng)區(qū)的進(jìn)水口流入懸浮式生物反應(yīng)區(qū)中，為懸浮式生物反應(yīng)區(qū)中的微生物提供營養(yǎng)，多余的液體經(jīng)出水口排出。
本發(fā)明的設(shè)備具有如下優(yōu)點1.一體式復(fù)合生物反應(yīng)器將兩個生物反應(yīng)區(qū)結(jié)合，結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡潔、占地面積小，運行操作與維護(hù)簡單。
2.在兩個反應(yīng)區(qū)中，依據(jù)廢氣中的污染物水溶性的差異，選擇性地培養(yǎng)不同種類的微生物，利用真菌和細(xì)菌的協(xié)同作用，從而實現(xiàn)將廢氣中的多種污染物同時有效地去除。
3.懸浮式生物反應(yīng)區(qū)中可同時實現(xiàn)曝氣、氣體預(yù)濕和易溶于水的污染物從氣相到水相的轉(zhuǎn)移與降解，減少輔助設(shè)備，減少能耗。
4.根據(jù)需要通過循環(huán)水泵連接懸浮式生物反應(yīng)區(qū)的出水口、進(jìn)水口以及穿孔管，使懸浮式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)的液體循環(huán)流動，增加液體與氣體的接觸面積，提高去除效果。
5.固定式生物反應(yīng)區(qū)中用真菌代替細(xì)菌降解廢氣。一方面，使氣相中的廢氣在生物反應(yīng)器中直接與真菌充分接觸，更好地完成傳質(zhì)過程。另一方面，真菌對濕度和pH值的適應(yīng)性更強。
6.一體式復(fù)合生物反應(yīng)器無需循環(huán)水，營養(yǎng)液是定期供給，噴淋次數(shù)少，減少能耗。


圖1.本發(fā)明一體式復(fù)合生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備的示意圖。
圖2.現(xiàn)有生物濾池設(shè)備示意圖。
圖3.現(xiàn)有生物洗滌塔設(shè)備示意圖。
圖4.現(xiàn)有生物滴濾池設(shè)備示意圖。
具體實施例方式
請參見圖1。
本發(fā)明的一體式復(fù)合生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備是由塑料板制成，為一封閉容器，其長、寬、高分別為50cm、50cm、1500cm，總體積為0.375m3，包括裝有填料的生物反應(yīng)器18、循環(huán)水泵15等；生物反應(yīng)器18由帶有微生物的懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3和裝有填料的固定式生物反應(yīng)區(qū)10構(gòu)成。
懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3下部側(cè)壁開有一進(jìn)氣口2，在進(jìn)氣口2的內(nèi)端處安裝有穿孔管1，穿孔管1為多孔管，孔徑為5-10mm，在另一側(cè)壁設(shè)有第二出水口16，進(jìn)氣口2低于第二出水口16，懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3上部側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水口14，進(jìn)水口14的內(nèi)端處安裝有穿孔管17，穿孔管17為多孔管，孔徑為2-5mm，進(jìn)水口14高于第二出水口16，懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3上方是固定式生物反應(yīng)區(qū)10。
在懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3與固定式生物反應(yīng)區(qū)10之間水平安裝有隔板11，隔板11上開有兩個或多個孔，孔徑為30-100mm。
固定式生物反應(yīng)區(qū)10的內(nèi)部設(shè)有兩根或多根通氣管5，通氣管向上一端設(shè)有彎頭7，向下一端與隔板11上的孔對接，與懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3連通。
固定式生物反應(yīng)區(qū)10的內(nèi)部填充有填料6，上部側(cè)壁設(shè)有噴淋液進(jìn)口9，在進(jìn)口的內(nèi)端處安裝有穿孔管8，穿孔管8為多孔管，孔徑為3-8mm；在下部的側(cè)壁開有排氣口4；在下部另一側(cè)壁開有第一出水口13，第一出水口13內(nèi)端處安裝有環(huán)形液體收集管12，液體收集管12為多孔管，孔徑為5-10mm，第一出水口13低于排氣口4。
第一出水口13和第二出水口16，分別以管道與進(jìn)水口14相連通，在第一出水口13和進(jìn)水口14之間的管道上設(shè)有循環(huán)水泵19，在第二出水口16和進(jìn)水口14之間的管道上設(shè)有循環(huán)水泵15。
在進(jìn)氣口2、排氣口4、噴淋液進(jìn)口9、第一出水口13、進(jìn)水口14和第二出水口16的外端，分別設(shè)有閥門。
在懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3內(nèi)懸浮生長的微生物以細(xì)菌為主，在固定式生物反應(yīng)區(qū)10內(nèi)附著生長在填料上的微生物以真菌類為主。
本發(fā)明的工藝流程是廢氣從底部進(jìn)氣口2由穿孔管1進(jìn)入懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3內(nèi)，此時懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3的進(jìn)水口14開始淋水，廢氣中易溶于水的物質(zhì)被水中的微生物吸收降解；同時氣體被預(yù)濕。未被降解的疏水性污染氣體由隔板11上的孔進(jìn)入通氣管5，從通氣管5上部的彎頭7進(jìn)入固定式生物反應(yīng)區(qū)10內(nèi)，此時固定式生物反應(yīng)區(qū)10的噴淋液進(jìn)口9已經(jīng)淋水，疏水性污染氣體被附著在填料6上的真菌微生物降解。凈化后的氣體從固定式生物反應(yīng)區(qū)10下部的排氣口4排出。
固定式生物反應(yīng)區(qū)10頂部的噴淋液進(jìn)口9通過穿孔管8定期向填料6噴灑無碳源營養(yǎng)液，過量的營養(yǎng)液通過液體收集管12收集后，經(jīng)第一出水口13排出，或用循環(huán)水泵19經(jīng)懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3的進(jìn)水口14流入懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3中，為懸浮式生物反應(yīng)區(qū)3中的微生物提供營養(yǎng)，多余的液體經(jīng)第二出水口16排出，或用循環(huán)水泵15再經(jīng)進(jìn)水口14循環(huán)使用。
實施例1請參見圖1。
濃度為1152mg/m3鄰-二甲苯廢氣，從進(jìn)氣口2進(jìn)入一體式復(fù)合生物反應(yīng)器18，停留時間為1-3mins。室溫條件下操作。排氣口4的鄰-二甲苯濃度為98.6mg/m3，低于國家制定的車間空氣中有害物質(zhì)的最大容許濃度，去除率達(dá)91.4％。
實施例2請參見圖1。
濃度為837mg/m3苯乙烯類廢氣，從進(jìn)氣口2進(jìn)入一體式復(fù)合生物反應(yīng)器18，停留時間為1-3mins。室溫條件下操作。出氣口4的苯乙烯濃度為50.2mg/m3，去除率達(dá)94％。
實施例3請參見圖1。
含有乙酸、氨、硫化氫、乙硫醇、乙硫醚以及苯乙烯的混合廢氣，從進(jìn)氣口2進(jìn)入一體式復(fù)合生物反應(yīng)器18，氣體的進(jìn)氣量為23m3·h-1，乙酸、氨、硫化氫、乙硫醇、乙硫醚以及苯乙烯的進(jìn)氣濃度分別為8.88，8.93，0.025，0.18，0.081和36.69mg·m-3，出氣口4的濃度分別為0.26，0.30，0.0011，0.0132，0.178和6.24mg·m-3，去除率分別達(dá)到97.1％，96.7％，96.6％，92.7％，78％和83％。
權(quán)利要求
1.一種一體式復(fù)合生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備，包括裝有填料的生物反應(yīng)器、循環(huán)水泵；其特征是生物反應(yīng)器為一封閉容器，由帶有微生物的懸浮式生物反應(yīng)區(qū)和裝有填料的固定式生物反應(yīng)區(qū)構(gòu)成；懸浮式生物反應(yīng)區(qū)下部側(cè)壁設(shè)有一進(jìn)氣口和一第二出水口，在進(jìn)氣口的內(nèi)端裝有穿孔管，上部側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水口，進(jìn)水口的內(nèi)端裝有穿孔管，懸浮式生物反應(yīng)區(qū)上方是固定式生物反應(yīng)區(qū)；懸浮式生物反應(yīng)區(qū)和固定式生物反應(yīng)區(qū)之間水平安裝有隔板，隔板上開有至少兩個孔；隔板上的每個孔上固接有通氣管，通氣管豎直伸入固定式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)部，通氣管上端設(shè)有彎頭，下端與懸浮式生物反應(yīng)區(qū)連通；固定式生物反應(yīng)區(qū)的內(nèi)部填充有填料；固定式生物反應(yīng)區(qū)上部側(cè)壁設(shè)有噴淋液進(jìn)口，在噴淋液進(jìn)口的內(nèi)端裝有穿孔管，下部側(cè)壁開有排氣口和第一出水口，第一出水口內(nèi)端裝有環(huán)形液體收集管。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的懸浮式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)有懸浮生長的微生物。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的固定式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)部填充的填料上附著生長真菌類微生物。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的懸浮式生物反應(yīng)區(qū)下部側(cè)壁的進(jìn)氣口、第二出水口，其進(jìn)氣口的位置低于第二出水口的位置。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的固定式生物反應(yīng)區(qū)下部側(cè)壁的排氣口、第一出水口，其排氣口的位置高于第一出水口的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的第一出水口和第二出水口，分別以管道與進(jìn)水口相連通，在第一出水口和進(jìn)水口之間的管道上設(shè)有一循環(huán)水泵，在第二出水口和進(jìn)水口之間的管道上設(shè)有另一循環(huán)水泵。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的進(jìn)氣口、排氣口、噴淋液進(jìn)口、第一出水口、進(jìn)水口和第二出水口的外端，分別設(shè)有閥門。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的隔板上的孔，其孔徑為30-100mm。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的液體收集管為環(huán)形多孔管，孔徑為1-50mm。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的穿孔管為多孔管，孔徑為1-10mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，是利用生物反應(yīng)器處理廢氣的設(shè)備。該設(shè)備由懸浮式生物反應(yīng)區(qū)和固定式生物反應(yīng)區(qū)構(gòu)成；懸浮式生物反應(yīng)區(qū)下部側(cè)壁開有進(jìn)氣口和出水口，進(jìn)氣口低于出水口，上部側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水口，在進(jìn)氣口和進(jìn)水口的內(nèi)端裝有穿孔管，上方是固定式生物反應(yīng)區(qū)；兩個生物反應(yīng)區(qū)之間裝有隔板，隔板有多個孔；孔上固接有通氣管，通氣管在固定式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)，其上端有彎頭，下端與懸浮式生物反應(yīng)區(qū)連通；在固定式生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)部有填料，上部側(cè)壁設(shè)有噴淋液進(jìn)口，進(jìn)口內(nèi)端裝有穿孔管；下部的側(cè)壁開有出水口和排氣口，出水口內(nèi)端裝有環(huán)形液體收集管；排氣口高于出水口。本發(fā)明利用真菌和細(xì)菌協(xié)同作用，有效地將廢氣中親水性和疏水性污染物同時去除。
文檔編號B01D53/84GK1704148SQ20041004274
公開日2005年12月7日 申請日期2004年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月25日
發(fā)明者李琳, 劉俊新 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心