一種處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，包括：反應(yīng)器外筒；設(shè)置于該反應(yīng)器外筒內(nèi)部并與該反應(yīng)器外筒同軸安裝的導流筒，該導流筒用于容納吸收液；與該導流筒流體連通的氣體進口、氣體出口和液體取樣口；包覆所述反應(yīng)器外筒的加熱層；以及設(shè)置于所述反應(yīng)器外筒底部的排泥口。本實用新型提供了一種穩(wěn)定性好、操作方便、可重復(fù)利用的處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，本實用新型利用揮發(fā)性有機廢氣的親脂性，通過添加有機溶劑提高液相吸收有機污染物的效果，進而提高生物反應(yīng)裝置的去除負荷和去除效率，同時還可以保持去除效率不變的情況下縮短氣液接觸時間；本反應(yīng)器穩(wěn)定性好，進氣濃度的波動對本反應(yīng)器影響較小。
【專利說明】一種處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種應(yīng)用于有機廢氣的生物處理裝置，具體涉及氣-液-液-固多相體系的反應(yīng)器，尤其涉及一種處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是石油化工、涂料裝飾、印刷工業(yè)、電子制造、表面防腐、制鞋、交通運輸以及各種化工生產(chǎn)過程產(chǎn)生廢氣中的主要污染物。揮發(fā)性有機化合物是指在常溫下飽和蒸汽壓約大于70Pa，常壓下沸點低于260°C的碳氫化合物及其衍生物，包括烴類、芳烴類、醇類、醛類、酮類、酯類、胺類、有機酸等。VOCs進入環(huán)境不僅會造成資源的極大浪費，而且嚴重污染環(huán)境，危害人類以及其他生物的健康和生存。如何使精細化工行業(yè)持續(xù)發(fā)展而不給環(huán)境帶來危害，已成為國內(nèi)外關(guān)注的焦點。
[0003]在工業(yè)生產(chǎn)的許多工藝過程中，會排出大量含有揮發(fā)性有機化合物的有機廢氣，對人類的健康和自然環(huán)境帶來了嚴重的危害。生物法是有機廢氣處理中應(yīng)用比較廣的處理技術(shù)，它具有處理效果好、投資及運行費用低、反應(yīng)條件溫和、無二次污染、易于管理操作等優(yōu)點，尤其在處理大流量、低濃度的有機廢氣時更顯其經(jīng)濟性和優(yōu)越性，并且得到一定程度的工業(yè)應(yīng)用。生物凈化法處理有機廢氣的原理是:利用馴化后的單一或混合微生物在新陳代謝過程中以污染物作為碳源和氮源，將各種有機化合物和某些無機物進行生物降解，最終分解成水和二氧化碳，從而去除有機廢氣中的有機污染物。處理過程一般分為三步:(I)污染物由氣相到液相的傳質(zhì)過程；(2)通過擴散和對流，污染物從液膜表面擴散到生物膜中；(3)微生物將污染物轉(zhuǎn)化為生物物質(zhì)、新陳代謝副產(chǎn)物以及二氧化碳和水。目前應(yīng)用較多的生物反應(yīng)器主要包括生物洗滌器、生物濾床、生物滴濾塔等結(jié)構(gòu)。
[0004]由于大部分有機廢氣中的有機化合物是親脂性而非親水性，在水中的溶解度較低，而生物法處理有機廢氣過程中往往要求生長微生物的環(huán)境中有一定的濕度，所以在一般的處理有機廢氣的生物反應(yīng)器中，有機污染物的傳質(zhì)阻力較大，這使得生物法在處理難溶性有機廢氣的過程中受到一定的限制，因此需要開發(fā)出新的生物反應(yīng)器，提高難溶性有機化合物的生物凈化效果。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型提供了一種穩(wěn)定性好、操作方便、可重復(fù)利用的處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器。
[0006]一種處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，包括:
[0007]反應(yīng)器外筒；
[0008]設(shè)置于該反應(yīng)器外筒內(nèi)部并與該反應(yīng)器外筒同軸安裝的導流筒，該導流筒用于容納吸收液；
[0009]與該導流筒流體連通的氣體進口、氣體出口和液體取樣口 ；
[0010]包覆所述反應(yīng)器外筒的加熱層；以及[0011]設(shè)置于所述反應(yīng)器外筒底部的排泥口。
[0012]所述的有機廢氣指氣態(tài)疏水性有機化合物，其為25°C下在100g水中的溶解度為
0.1g以下的氣體。
[0013]所述的導流筒正下方設(shè)置有用于分配進口氣體的氣體分布器。
[0014]所述的氣體分布器孔徑為0.1~2mm,小孔數(shù)量為50~1000。
[0015]所述的加熱層通過恒溫循環(huán)水或電加熱裝置加熱。以確保反應(yīng)器內(nèi)部的溫度為污泥微生物活動的最佳溫度。所述恒溫循環(huán)水的溫度控制在28-32°C之間，尤以30°C時為最佳。
[0016]所述的導流筒和反應(yīng)器外筒的直徑比為0.5~0.85:1。述的導流筒和反應(yīng)器外筒的直徑比尤以0.6~0.7:1為佳。
[0017]所述的反應(yīng)器外筒為圓柱體，所述的反應(yīng)器外筒高徑比為6~12:1。更進一步，所述的反應(yīng)器外筒高徑比為8~10:1。
[0018]所述的反應(yīng)器底部有一定弧度的倒角，便于污泥的收集和防止出現(xiàn)反應(yīng)器死區(qū)。
[0019]所述吸收液指菌 液和有機溶劑的混合物，所述菌液由營養(yǎng)液和接入營養(yǎng)液的菌株組成。所述的菌株為無法利用有機溶劑作為碳源的好氧微生物菌株，且有機溶劑對其無生物毒性，所述菌株為Pandoraea屬菌株。所述的營養(yǎng)液的制備方法為:將A液IOmL和B液20mL混合后定容至1L，其中A液為IL液相中含有200g(NH4) 2S04, IOg MgCl2.6H20, IgEDTA，0.2g ZnSO4.7Η20，0.Ig CaCl2.2Η20，0.5g FeSO4.7Η20，0.02g Na2MoO4.2Η20，0.02gCuSO4.5Η20，0.04g CoCl2.6H20 和 0.1g MnCl2.2H20 的混合物；B 液為 IL 液相中含有 155gK2HPO4 和 85g NaH2PO4.2H20 的混合物。
[0020]所述有機溶劑為密度小于水且粘度在5~200mPa -s^1之間的硅油，硅油的粘度尤其為IOmPa.s'所述有機溶劑具有無明顯的氣味，蒸汽壓較低，不易揮發(fā)，不會對環(huán)境造成二次污染等特點且具有無生物降解性和生物毒性。
[0021]所述有機溶劑和菌液形成了雙液相。所述的雙液相指互不相溶的有機相和無機相。反應(yīng)器從下到上依次為，下部排泥管用于排放反應(yīng)器運行過程中產(chǎn)生的多余的活性污泥，氣體入口與氣體分布器相連，氣體分布器中設(shè)有多個孔徑0.1~2_的出氣小孔，從小孔中出來的小氣泡均勻分布于導流筒內(nèi)，氣泡上升帶動導流筒內(nèi)的液體上流，則反應(yīng)器外筒和導流筒之間的液體形成下流液，從下部進入到導流筒內(nèi)，實現(xiàn)氣升式反應(yīng)器內(nèi)液相循環(huán)。在反應(yīng)器中間設(shè)有液體取樣口，用于分析反應(yīng)器內(nèi)液相成分和理化性質(zhì)，反應(yīng)器頂部側(cè)面為氣體出口，經(jīng)雙液相氣升式生物反應(yīng)器處理后的有機廢氣尾氣經(jīng)此口排出。反應(yīng)器外筒的外壁有加熱層，確保反應(yīng)器內(nèi)部的溫度為污泥微生物生活的最佳溫度。
[0022]本實用新型的有益效果是:1)利用有機廢氣易溶于有機溶劑的特點，可以將廢氣中的揮發(fā)性有機化合物快速的傳質(zhì)擴散到液相中。2)氣升式反應(yīng)器的鼓泡效果可以使互不相溶的有機溶劑和無機水相充分混合均勻，形成乳狀液。3)有機溶劑對有機廢氣的大吸收量的特點可以保證在有機廢氣的進氣濃度突然增大時起到緩沖作用，確保含微生物的水相中有機廢氣的濃度不至于快速增加而影響微生物的生存，即本反應(yīng)器的抗沖擊負荷性能強。
【專利附圖】

【附圖說明】[0023]圖1是本實用新型處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中:1、加熱層；2、反應(yīng)器外筒；3、導流筒；4、氣體分布器；5、有機廢氣入口 ；6、無機液相層；7、有機相層；8、排泥管；9、液相取樣口 ； 10、尾氣出口。
【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，一種處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，它包括加熱層1、反應(yīng)器外筒2、設(shè)置于反應(yīng)器外筒2內(nèi)部并與外筒2同軸安裝的導流筒3、導流筒3下方的氣體分布器4、與氣體分布器4相連的有機廢氣入口 5 (即氣體進口)、設(shè)置于氣體分布器4上方的無機液相層6、位于無機液相層6上方的有機相層7、設(shè)置在外筒2底部的排泥管8、液相取樣口 9、尾氣出口 10 (即氣體出口)等。
[0026]雙液相是指互不相溶的有機相和無機相。反應(yīng)器從下到上依次為，下部排泥管8用于排放反應(yīng)器運行過程中產(chǎn)生的多余的活性污泥，有機廢氣入口 5與氣體分布器4相連，氣體分布器4中設(shè)有多個孔徑0.1?2_的出氣小孔，從小孔中出來的小氣泡均勻分布于導流筒3內(nèi)，氣泡上升帶動導流筒3內(nèi)的液體上流，則反應(yīng)器外筒2和導流筒3之間的液體形成下流液，從下部進入到導流筒3內(nèi)，實現(xiàn)氣升式反應(yīng)器內(nèi)液相循環(huán)。在反應(yīng)器中間設(shè)有取樣口 9，用于分析反應(yīng)器內(nèi)液相成分和理化性質(zhì)，反應(yīng)器頂部側(cè)面為尾氣出口 10，經(jīng)雙液相氣升式生物反應(yīng)器處理后的有機廢氣尾氣經(jīng)此口排出。反應(yīng)器外筒2的外壁有加熱層1，確保反應(yīng)器內(nèi)部的溫度為污泥微生物活動的最佳溫度。
[0027]所述的反應(yīng)器外筒為圓柱體，高徑比為6?12:1。所述的導流筒和外筒的直徑比為0.5?0.85:1。所述的分布器孔徑為0.1?5mm，小孔數(shù)量50?1000。所述的有機溶劑和無機相的體積比為0.05?0.2:1。反應(yīng)器底部有一定弧度的倒角，便于污泥的收集和防止出現(xiàn)反應(yīng)器死區(qū)。
[0028]本實用新型工作過程如下:有機廢氣與一定量空氣混合后從氣體進口進入到氣升式生物反應(yīng)器中，氣體經(jīng)分布器4中均勻分布的小口排出到達反應(yīng)器內(nèi)的導流筒3底部，此時反應(yīng)器內(nèi)的液相是有機相和無機相充分混合的環(huán)流液，氣體在上升過程中將揮發(fā)性有機化合物和一定量的氧氣通過傳質(zhì)作用以一定的比例擴散到有機相和無機相中，處于無機相的有機化合物被降解微生物好氧呼吸降解為水和二氧化碳或同化為自身物質(zhì)。有機相中的揮發(fā)性有機化合物通過傳質(zhì)作用擴散到無機相中，以填補無機相中被降解的揮發(fā)性有機化合物，以此實現(xiàn)疏水性有機廢氣的降解。反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳從反應(yīng)器上部的尾氣出口 10中排出。
[0029]當有機廢氣中的揮發(fā)性有機化合物濃度突然增大時，在通入到本雙液相氣升式生物反應(yīng)器中后，因為揮發(fā)性有機化合物更加容易溶解到有機相中，所以額外增加的濃度更多地溶解到有機相中，無機相中溶解的揮發(fā)性有機化合物的濃度變化不會很大，這就使得濃度波動對反應(yīng)器內(nèi)的微生物活性影響不大，提高氣升式生物反應(yīng)器的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，包括: 反應(yīng)器外筒； 設(shè)置于該反應(yīng)器外筒內(nèi)部并與該反應(yīng)器外筒同軸安裝的導流筒，該導流筒用于容納吸收液； 與該導流筒流體連通的氣體進口、氣體出口和液體取樣口 ； 包覆所述反應(yīng)器外筒的加熱層；以及 設(shè)置于所述反應(yīng)器外筒底部的排泥口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的導流筒正下方設(shè)置有用于分配進口氣體的氣體分布器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的氣體分布器孔徑為0.1?2mm，小孔數(shù)量為50?1000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的加熱層通過恒溫循環(huán)水或電加熱裝置加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的導流筒和反應(yīng)器外筒的直徑比為0.5?0.85:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的導流筒和反應(yīng)器外筒的直徑比為0.6?0.7:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)器外筒高徑比為6?12:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理有機廢氣的雙液相氣升式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)器外筒高徑比為8?10:1。
【文檔編號】B01D53/84GK203540328SQ201320660071
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】李偉, 徐百龍, 王向前, 王俏麗 申請人:浙江大學