專利名稱：：一種處理甲苯氣體的生物過濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明主要涉及到低濃度有機(jī)廢氣處理的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特指一種處理甲苯氣體的生物過濾裝置。技術(shù)背景揮發(fā)性有機(jī)化合物(VolatileOrganicCompounds,縮寫VOCs)是指在常溫下飽和蒸氣壓大于70Pa，常壓下沸點在260'C以內(nèi)的有機(jī)化合物，主要成分為烴類、氧烴類、含鹵烴類、氮烴及硫烴類等。工業(yè)生產(chǎn)和廢物處理過程中排放的揮發(fā)性有機(jī)物大多數(shù)情況下濃度較低，而且通常有機(jī)物的價值不高，或者成分復(fù)雜，大多數(shù)VOCs帶有惡臭等刺激性氣味。對人和各種動植物都具有毒性，有致癌、致畸、致突變的"三致"作用，而且還能與大氣中的N02反應(yīng)生成03，使低空大氣中的03含量升高，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生很大的影響。因此，揮發(fā)性有機(jī)物的危害性不容忽視，世界各國積極尋求合理的治理途徑和控制方案。VOCs治理的成熟技術(shù)主要有熱力燃燒法、催化焚燒法、吸附與焚燒聯(lián)合法、低溫冷凝法、吸收法等。每種傳統(tǒng)的處理技術(shù)都有各自的優(yōu)點，但也不可避免的存在很多難以克服的缺點。熱力燃燒法耗費能源，而且如果燃燒溫度過高會造成N02二次污染，輔助燃料費用高。催化焚燒法在焚燒系統(tǒng)中使用了催化劑，大大降低了VOCs物料的焚燒溫度，從而減少了輔助燃料的費用，但一次性投資費用較高，比同規(guī)模的熱力燃燒法高40%以上，并且該法主要適用于含VOCs濃度較高的廢氣，對低濃度的VOCs處理效果不明顯。對于吸附法和吸收法來說，吸收劑或吸附劑需要再生以達(dá)到循環(huán)使用的目的，故工藝復(fù)雜，增加了處理費用。與傳統(tǒng)法相比較，微生物法處理有機(jī)廢氣具有凈化效果好、操作穩(wěn)定、運行費用低、易于操作和管理、無二次污染等優(yōu)點，在處理低濃度、大流量、含微生物可降解性強的VOCs時，更能顯示其優(yōu)越性，具有廣泛的應(yīng)用前景。生物過濾器已成功的應(yīng)用于低濃度甲苯氣體的處理，但在具體的操作中還存在以下主要問題1)生物膜、有機(jī)負(fù)荷、營養(yǎng)物、水份等分布不均；2)通常不適合短空床接觸時間降解高負(fù)荷有機(jī)氣體；3)介質(zhì)中過量的生物膜的蓄積。生物過濾器的填料主要有兩種類型，一種是自然有機(jī)填料，如泥炭、堆肥、樹葉、木片和土壤等組成的混合物；一種是惰性合成填料，如珍珠巖、粒狀活性炭以及陶粒等。有時也用到由兩種類型組合而成的填料。除此之外，還有以活性炭為填料的，既可以為生物膜生長提供支撐作用，也可提供一個緩沖處理能力。這些類型填料及其混合物在生物過濾器中常以堆積的方式作為微生物生長繁殖的載體。傳統(tǒng)的采用有機(jī)填料的生物過濾器雖然在處理低濃度甲苯氣體時能達(dá)到較高的去除效率，但隨著運行時間的延長和堆積填料在過濾器中的慢慢壓實，存在著填料中的營養(yǎng)成分不足、壓降增大等缺陷，因此仍需對填料進(jìn)行優(yōu)化選擇，應(yīng)用性能更加高級的過濾填料和采取更好的布置方式以克服和減少傳統(tǒng)的生物滴濾操作中遇到的填料堵塞、濕度難以控制和營養(yǎng)分布限制等很多問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題就在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、去除甲苯效果好、運行成本低、運行周期長、無二次污染、操作維護(hù)方便的處理甲苯氣體的生物過濾裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的解決方案為一種處理甲苯氣體的生物過濾裝置，其特征在于它包括配氣系統(tǒng)、生物過濾器、營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)以及水浴恒溫系統(tǒng)，營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)的營養(yǎng)液噴頭位于生物過濾器的頂端，配氣系統(tǒng)的出口通過管路與生物過濾器上端的進(jìn)氣口相連，水浴恒溫系統(tǒng)位于生物過濾器外側(cè)，所述生物過濾器包括外殼體，外殼體內(nèi)設(shè)有一層或一層以上的整體式生物濾料層，生物濾料層通過每層底部的支撐篩板支承，所述生物濾料層的過濾介質(zhì)采用的是均勻的整體式材料，其孔隙率為90%98%、孔徑為110mm、開孔率在95%以上、拉伸強度大于5000Pa、抗壓強度大于1000Pa、堆積密度為20600kg/m3、比表面積為1001000m2/m3的材料，生物過濾器的底部開設(shè)有與外界連通的排氣口和排水管。所述水浴恒溫系統(tǒng)包括包裹于生物過濾器外側(cè)壁的水浴腔以及恒溫水浴控制箱，水浴腔上開設(shè)有與恒溫水浴控制箱相連的水浴出水管和水浴進(jìn)水管。所述配氣系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)、增濕器、吹脫器和混合器，鼓風(fēng)機(jī)出口端的一路通過管路與吹脫器相連，鼓風(fēng)機(jī)出口端的另一路通過管路與增濕器相連，吹脫器和增濕器的出口端均與混合器相連，混合器的出口端與生物過濾器上端的進(jìn)氣口相連。所述吹脫器位于一水浴恒溫器中。所述營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)包括營養(yǎng)液儲槽、營養(yǎng)液供給泵、營養(yǎng)液噴頭以及定時器，營養(yǎng)液儲槽通過營養(yǎng)液供給泵和管路與營養(yǎng)液噴頭相連，營養(yǎng)液供給泵與定時器相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點就在于本發(fā)明處理甲苯氣體的生物過濾裝置，利用附著在整體式填料上的微生物處理甲苯氣體的生物過濾裝置設(shè)計科學(xué)、結(jié)構(gòu)合理，所采用的填料具有開孔率高，透氣性好，抗壓強度高并具有永彈性的特點，因而具有以下優(yōu)點1、營養(yǎng)液分布均勻，布?xì)庑阅芎美绮捎谜w式聚氨酯海綿作為過濾填料，由于其本身的結(jié)構(gòu)，為微生物的生長繁殖提供了一個良好的環(huán)境。同時，整體式聚氨酯海綿的網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)與其底部的開孔支撐篩板使氣體和營養(yǎng)液分布更趨均勻，并且在填料層之間，氣體和營養(yǎng)液能夠得到再次均勻分配；2、接觸充分，傳質(zhì)效率高例如采用聚氨酯海綿作為過濾填料，在網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)氣、液、固三相接觸更充分，傳質(zhì)效率更高；3、停留時間短，處理效率高甲苯氣體在過濾器內(nèi)的停留時間為260秒時，去除效率可達(dá)8099%，并且去除率的提高可通過氣體流量、入口氣體濃度直接控制，應(yīng)用簡單，非常適宜處理氣量大、濃度低的廢氣；4、易掛膜，啟動快微生物在聚氨酯海綿填料上附著性好，通氣性好，適合微生物生長，生物膜形成時間短，系統(tǒng)啟動快，并且能快速達(dá)到很好的處理效果；5、運行周期長，維護(hù)簡單由于填料單層高度低和其本身的網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)，可以有效控制微生物在其內(nèi)部過度生長，發(fā)生堵塞，而且填料單層是一個整體，可以通過簡單清洗或反沖洗，即可有效控制微生物量，因此運行周期長，維護(hù)簡單；6、填料層有效高度低，填料利用充分過濾器內(nèi)填料總體有效高度僅30cm,且分三層設(shè)置，各部分填料均能得到有效利用；7、整體式填料結(jié)構(gòu)均勻，處理性能好例如所使用的聚氨酯海綿，均為整體式的，區(qū)別于傳統(tǒng)的生物過濾器中堆積填料，使用整體式的填料在清洗、更換等操作中就顯得更加方便。而且使用整體式的聚氨酯海綿，在運行過程中可以避免填料的壓實，而使過濾器整體性能更加均勻，處理性能更好；8、成本低，操作簡便，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小圖1是本發(fā)明的生物過濾器工藝流程示意圖；圖2是本發(fā)明的生物過濾器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明支撐篩板的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明1、鼓風(fēng)機(jī)2、吹脫器3、增濕器4、混合器5、生物過濾器6、生物濾料層7、支撐篩板8、水浴套管9、營養(yǎng)液噴頭10、排水管11、排氣口12、營養(yǎng)液供給泵13、營養(yǎng)液儲槽14、水浴恒溫器15、流量計16、閥門17、水浴進(jìn)水管18、水浴出水管19、S為取樣口20、進(jìn)氣口21、定時器22、水浴器23、外殼體24、水浴腔具體實施方式以下將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖l、圖2、圖3所示，本發(fā)明是一種處理甲苯氣體的生物過濾裝置，它包括配氣系統(tǒng)、生物過濾器5、營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)以及水浴恒溫系統(tǒng)，營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)的營養(yǎng)液噴頭9位于生物過濾器5的頂端，配氣系統(tǒng)的出口通過管路與生物過濾器5上端的進(jìn)氣口20相連，水浴恒溫系統(tǒng)位于生物過濾器5外側(cè)，生物過濾器5包括外殼體23，外殼體23內(nèi)設(shè)有一層或一層以上的整體式生物濾料層6，生物濾料層6通過每層底部的支撐篩板7支承，支撐篩板7為均勻開孔的有機(jī)玻璃板，各層間有5cm的間隔。生物濾料層6為一種接種有微生物的填料層，生物濾料層6的過濾介質(zhì)采用的是均勻的整體式材料，其孔隙率為90%98%、孔徑為l5mm、開孔率在95%以上、拉伸強度大于5000Pa、抗壓強度大于1000Pa、堆積密度為20600kg/m3、比表面積為1001000m2/m3的材料。該材料可以為聚氨脂網(wǎng)狀海綿或多孔陶瓷等，填料中所接種的微生物為城市污水處理廠的剩余活性污泥提供。生物過濾器5的底部開設(shè)有與外界連通的排氣口11和排水管10，凈化后的氣體由生物過濾器5底部排氣口11排放，排水管10將流出的液體重新排回至營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)的營養(yǎng)液儲槽13中，其管路上裝設(shè)有一控制其啟閉的閥門16。水浴恒溫系統(tǒng)包括包裹于生物過濾器5外側(cè)壁的水浴腔24以及恒溫水浴控制箱，水浴腔24上開設(shè)有與恒溫水浴控制箱相連的水浴出水管18和水浴進(jìn)水管17。配氣系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)1、增濕器3、吹脫器2和混合器4，鼓風(fēng)機(jī)1出口端的一路通過管路與吹脫器2相連，鼓風(fēng)機(jī)1出口端的另一路通過管路與增濕器3相連，吹脫器2和增濕器3的出口端均與混合器4相連，混合器4的出口端與生物過濾器5上端的進(jìn)氣口20相連，各管路上均裝設(shè)有流量計15。配氣系統(tǒng)將產(chǎn)生的模擬甲苯氣體送入生物過濾器5內(nèi)進(jìn)行生物凈化處理，生成C02、H20和合成細(xì)胞。吹脫器2位于一水浴恒溫器14中，以保證其溫度恒定。營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)包括營養(yǎng)液儲槽13、營養(yǎng)液供給泵12、營養(yǎng)液噴頭9以及定時器21，營養(yǎng)液儲槽13通過營養(yǎng)液供給泵12和管路與營養(yǎng)液噴頭9相連，營養(yǎng)液供給泵12與定時器21相連并由定時器21控制，定量間歇供給。由生物過濾器5頂部的營養(yǎng)液噴頭9向生物濾料層6噴淋營養(yǎng)液，使生物濾料層6保持一定的濕度，并為過濾器內(nèi)的微生物供給必需營養(yǎng)物質(zhì)。同時參見表1可知，與現(xiàn)有技術(shù)中的各種過濾方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點就是布?xì)饩鶆颉航递^小、床層高度小、容積負(fù)荷高、處理量大、建造和運行費用較低、長期運行性能穩(wěn)定。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>工作原理鼓風(fēng)機(jī)1產(chǎn)生的氣流分為兩部分，一部分進(jìn)入吹脫器2產(chǎn)生甲苯氣體，另一部分經(jīng)增濕器3后與所產(chǎn)生的甲苯氣體在混合器4內(nèi)完全混合，形成模擬甲苯氣體，其不同濃度通過氣體流量計15嚴(yán)格控制所需的兩部分氣體流量而獲得。模擬甲苯氣體由生物過濾器5上部進(jìn)氣口20進(jìn)入，向下依次流經(jīng)整體式生物過濾層6，由于濾料層6的網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)與其底部的開孔支撐篩板7使氣體和營養(yǎng)液在濾料上的分布更趨均勻，并且在填料層之間，氣體和營養(yǎng)液能夠得到再次分配，模擬甲苯氣體與生物濾料6接觸，被附著在濾料6上的微生物降解后，生成C02、H20和合成細(xì)胞，凈化后的氣體由生物過濾器5底部排氣口ll排放。安裝在生物過濾器5頂部的營養(yǎng)液噴頭9，通過管道與營養(yǎng)液儲槽13和供給泵12相連，并且由定時器21控制，向生物過濾器5定時定量間歇供給營養(yǎng)液，營養(yǎng)液與模擬甲苯氣體在生物過濾器5內(nèi)從上向下同向流動，由底部的排水管10排出。整個系統(tǒng)由水浴恒溫系統(tǒng)維持溫度恒定。當(dāng)填料上生物量過多或系統(tǒng)壓降增大時，需對填料進(jìn)行簡單清洗或反沖洗，以有效控制微生物量，維持系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。本發(fā)明并不限于上述舉例，本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員，在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，做出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種處理甲苯氣體的生物過濾裝置，其特征在于它包括配氣系統(tǒng)、生物過濾器(5)、營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)以及水浴恒溫系統(tǒng)，營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)的營養(yǎng)液噴頭(9)位于生物過濾器(5)的頂端，配氣系統(tǒng)的出口通過管路與生物過濾器(5)上端的進(jìn)氣口(20)相連，水浴恒溫系統(tǒng)位于生物過濾器(5)外側(cè)，所述生物過濾器(5)包括外殼體(23)，外殼體(23)內(nèi)設(shè)有一層或一層以上的整體式生物濾料層(6)，生物濾料層(6)通過每層底部的支撐篩板(7)支承，所述生物濾料層(6)的過濾介質(zhì)采用的是均勻的整體式材料，其孔隙率為90％～98％、孔徑為1～5mm、開孔率在95％以上、拉伸強度大于5000Pa、抗壓強度大于1000Pa、堆積密度為20～600kg/m3、比表面積為100～1000m2/m3的材料，生物過濾器(5)的底部開設(shè)有與外界連通的排氣口(11)和排水管(10)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理甲苯氣體的生物過濾裝置，其特征在于所述水浴恒溫系統(tǒng)包括包裹于生物過濾器(5)外側(cè)壁的水浴腔(24)以及恒溫水浴控制箱，水浴腔(24)上開設(shè)有與恒溫水浴控制箱相連的水浴出水管(18)和水浴進(jìn)水管(17)。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理甲苯氣體的生物過濾裝置，其特征在于所述配氣系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)(1)、增濕器(3)、吹脫器(2)和混合器(4)，鼓風(fēng)機(jī)(1)出口端的一路通過管路與吹脫器(2)相連，鼓風(fēng)機(jī)(1)出口端的另一路通過管路與增濕器(3)相連，吹脫器(2)和增濕器(3)的出口端均與混合器(4)相連，混合器(4)的出口端與生物過濾器(5)上端的進(jìn)氣口(20)相連。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理甲苯氣體的生物過濾裝置，其特征在于所述吹脫器(2)位于一水浴恒溫器(14)中。5、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理甲苯氣體的生物過濾裝置，其特征在于所述營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)包括營養(yǎng)液儲槽(13)、營養(yǎng)液供給泵(12)、營養(yǎng)液噴頭(9)以及定時器(21)，營養(yǎng)液儲槽(13)通過營養(yǎng)液供給泵(12)和管路與營養(yǎng)液噴頭(9)相連，營養(yǎng)液供給泵(12)與定時器(21)相連。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理甲苯氣體的生物過濾裝置，其特征在于所述營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)包括營養(yǎng)液儲槽(13)、營養(yǎng)液供給泵(12)、營養(yǎng)液噴頭(9)以及定時器(21),營養(yǎng)液儲槽(13)通過營養(yǎng)液供給泵(12)和管路與營養(yǎng)液噴頭(9)相連，營養(yǎng)液供給泵(12)與定時器(21)相連。全文摘要一種處理甲苯氣體的生物過濾裝置，它的營養(yǎng)液滴加系統(tǒng)的營養(yǎng)液噴頭位于生物過濾器的頂端，配氣系統(tǒng)的出口通過管路與生物過濾器上端的進(jìn)氣口相連，水浴恒溫系統(tǒng)位于生物過濾器外側(cè)，生物過濾器包的外殼體內(nèi)設(shè)有一層或一層以上的整體式生物濾料層，生物濾料層通過每層底部的支撐篩板支承，生物濾料層的過濾介質(zhì)采用的是均勻的整體式材料，其孔隙率為90％～98％、孔徑為1～10mm、開孔率在95％以上、拉伸強度大于5000Pa、抗壓強度大于1000Pa、堆積密度為20～600kg/m³、比表面積為100～1000m²/m³的材料，生物過濾器的底部開設(shè)有與外界連通的排氣口和排水管。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、去除甲苯效果好、運行成本低、運行周期長、無二次污染、操作維護(hù)方便等優(yōu)點。文檔編號B01D53/85GK101264421SQ200810030858公開日2008年9月17日申請日期2008年3月20日優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日發(fā)明者余關(guān)龍,劉先鋒,曾光明,楊春平,畏瞿,培路,宏陳,龔繼來申請人:湖南大學(xué)