複合式生物反應器廢氣處理設備的製作方法
2023-10-07 05:27:44
專利名稱：複合式生物反應器廢氣處理設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於利用生物反應器處理廢氣的設備，特別涉及一種複合式的生物反應器廢氣處理設備。
背景技術：
廢氣的生物處理是利用微生物將廢氣中有機汙染物或惡臭物質降解或轉化為無害或低害類物質的過程。與其它物理化學方法相比，用生物法處理廢氣投資少，運行費用低，汙染物不會被轉移到其它地方，不產生二次汙染。以往的廢氣生物處理設備主要分為生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池三種。它們各有特點和應用條件。
生物濾池(見圖2)由氣體預溼設備13和內部充填活性填料的固定式生物反應器5構成，廢氣經預溼後，進入固定式生物反應器，被附著在填料上的微生物降解為水和二氧化碳氣體等，然後排出。生物濾池處理設備的特點是只有一個生物反應器，設備簡單，運行費用低。適於處理濃度介於0.5-1.0g/m3、汙染物主要為親水性的及少量疏水性的廢氣。但佔地面積較大，在生物反應器前需加氣體預溼設備，不適於處理汙染物濃度較高的廢氣。
生物洗滌塔通常由一個裝有填料的洗滌器16和一個具有活性汙泥的生物反應器17構成(見圖3)。洗滌器為氣體吸收裝置，廢氣中的汙染物與填料表面的水接觸，被水吸收，並隨水流入生物反應器內；在生物反應器內被活性汙泥中的微生物分解。這種設備易於控制反應條件，適於處理濃度介於1.0-5.0g/m3、汙染物為親水性的廢氣。但在生物反應器前需加氣體洗滌裝置，設備較複雜。不適於處理疏水性汙染物。
生物滴濾池只有一個內部填充填料的固定式生物反應器(見圖4)，所述的填料是長有生物膜的惰性填料19。循環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。廢氣通過反應器時，廢氣中的汙染物被微生物降解。生物滴濾池設備較簡單，廢氣中汙染物的吸收和生物降解同時發生在一個反應裝置內，它適於處理濃度低於0.5g/m3、汙染物為親水性的廢氣。但不能處理高濃度的汙染物，也不適於處理廢氣中的疏水性汙染物。
這三種廢氣生物處理設備共同的缺陷是對於混有水溶性差別較大、濃度不同的多種汙染物的廢氣，依靠上述單一一種處理設備難以同時有效地去除。將三種設備同時運行，又會帶來佔地面積大、設備複雜、投資多、運行費用高等問題。這三種處理設備的生物反應器中，培養的微生物均以細菌為主，因此，適於處理的汙染物多為親水性的。另外，生物濾池中的氣體預溼設備、生物洗滌塔的氣體洗滌設備以及生物滴濾池均需大量循環水，能耗較大。
發明內容
本發明的目的在於克服上述的生物廢氣處理設備的缺陷，提供一種操作簡便、能耗較低、能有效地將濃度範圍大、廢氣中含有親水性和疏水性物質同時去除的複合式生物反應器廢氣處理設備。
本發明的另一目的是提供複合式生物反應器廢氣處理設備的操作方法。
本發明的複合式生物反應器廢氣處理設備，包括裝有填料的固定式生物反應器5、循環泵20等；該設備由帶有微生物的懸浮式生物反應器3和裝有填料的固定式生物反應器5構成；所述的懸浮式生物反應器3下部側壁開有一進氣口1，在進氣口1處安裝有穿孔管2，上部側壁設有出水口10，頂部與固定式生物反應器5對接；所述的固定式生物反應器5的內部填充有填料9，上部側壁設有噴淋液進口8，在進口8處有噴頭7，在頂部開有排氣口6；兩個生物反應器之間安裝有帶有孔的隔板11；或所述的固定式生物反應器5的內部填充有填料9，上部側壁設有噴淋液進口8，在進口8處有噴頭7，在下部的側壁開有排氣口6；在懸浮式生物反應器3和固定式生物反應器5之間有氣體連通管12；兩個生物反應器之間安裝有隔板11。
所述的隔板11上的孔是一個以上。
本發明區別於其他廢氣處理設備的特點是帶有兩個生物反應器，依據運行方式，分為上向流式和下向流式。在懸浮式生物反應器內，降解汙染物的微生物是懸浮分散在水中，以細菌為主。在固定式生物反應器內部填充填料，降解汙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，本發明的設備可以有效地將廢氣中親水性和疏水性汙染物同時去除。
對於上向流式，兩個生物反應器之間的隔板帶有孔；對於下向流式，兩個生物反應器之間的隔板無孔，通過氣體連通管12連通。
在兩個生物反應器中，降解廢氣中汙染物的微生物是不相同的，它們是依據廢氣中汙染物的水溶性的差異，有選擇地培養的。懸浮式生物反應器內的微生物以適於在水中生長的、有利於廢氣中親水性汙染物降解的細菌為主；固定式生物反應器培養真菌代替細菌，有利於廢氣中疏水性汙染物的去除。真菌在空氣中會生成菌絲，菌絲向四周分布形成菌絲網，有助於增大氣相中汙染物與菌類的接觸面積，使氣相中的汙染物在生物反應器中直接與真菌充分接觸，更好地完成傳質過程。特別是對於某些有機廢氣，真菌的降解能力高於細菌。真菌可以在pH值較低、周圍環境相對乾燥的條件下生存。
本發明複合式生物反應器廢氣處理設備的操作方法是廢氣從底部進入懸浮式生物反應器內，廢氣中易溶於水的物質被水中的微生物吸收降解；同時氣體被預溼。未被降解的疏水性汙染物進入固定式生物反應器內，被附著在填料上的真菌微生物降解。
對於上向流運行方式，兩個生物反應器之間的隔板是有孔的。在懸浮式生物反應器內未被降解的疏水性汙染物通過隔板從底部進入固定式生物反應器中，被降解後從頂部排出。固定式生物反應器頂部的噴頭定期向填料噴灑無碳源營養液，過量的營養液通過隔板流入懸浮式生物反應器中，為懸浮式生物反應器中的微生物提供營養。
對於下向流運行方式，兩個反應器之間的隔板是無孔的，通過連通管連接。在懸浮式生物反應器內未被降解的疏水性汙染物通過連通管從上部進入固定式生物反應器中，降解後從固定式生物反應器下部排出。
本發明的設備具有如下優點1.將兩個生物反應器結合，結構緊湊、構造簡潔、佔地面積小，運行操作與維護簡單。
2.在兩部分反應器中，依據廢氣中的汙染物水溶性的差異，選擇性地培養不同種類的微生物，從而實現將廢氣中的多種汙染物同時有效地去除。
3.懸浮式生物反應器中可同時實現曝氣、氣體預溼和易溶於水的汙染物從氣相到水相的轉移與降解，減少輔助設備，減少能耗。
4.固定式生物反應器中用真菌代替細菌降解廢氣。一方面，使氣相中的廢氣在生物反應器中直接與真菌充分接觸，更好地完成傳質過程。另一方面，真菌對溼度和pH值的適應性更強。
5.複合式生物反應器無需循環水，營養液是定期供給，噴淋次數少，減少能耗。
圖1.本發明設備的示意圖，a上向流式b.下向流式。
圖2.現有生物濾池設備示意圖。
圖3.現有生物洗滌塔設備示意圖。
圖4.現有生物滴濾池設備示意圖。
附圖標記1進氣口2穿孔管 3懸浮式生物反應器4氣體預溼設備5固定式生物反應器6排氣口 7噴頭8噴淋液進口9填料 10出水口 11隔板12氣體連通管 13活性填料 14礫石15惰性填料 16洗滌器 17活性汙泥反應器18沉澱池 19長有生物膜的惰性填料20循環泵
具體實施例方式
有機玻璃製成的複合式生物反應器廢氣處理設備，其直徑為10cm，總體積為7立方升。該設備包括由帶有微生物的懸浮式生物反應器3、裝有填料的固定式生物反應器5和循環泵20等構成。
在懸浮式生物反應器3下部側壁開有一氣口1，在進氣口1處安裝有穿孔管2，上部側壁設有出水口10，頂部與固定式生物反應器5對接，並由法蘭盤固定；培養的微生物以細菌為主，分散縣懸浮於水中。
在固定式生物反應器5的內部填充有海綿或珍珠巖等惰性填料9，上部側壁設有噴淋液進口8，在進口8處有噴頭7，在頂部開有排氣口6；微生物以真菌為主，附著生長在填料9表面。
兩個生物反應器之間安裝有帶有多孔的隔板11；其中每個孔的孔徑為2-3mm。
廢氣從懸浮式生物反應器3下部側壁進氣口1進入懸浮式生物反應器3內，廢氣中溶於水的物質被水中的微生物吸收降解，同時氣體被預溼。未被降解的疏水性汙染物能過隔板11進入固定式生物反應器5中，被附著在填料9上的微生物降解後，從頂部排氣口6排出。
營養液從進水口8經固定式生物反應器5頂部的噴頭7定期向填料9噴灑，過量的營養液通過隔板11流入懸浮式生物反應器3中，為懸浮式生物反應器3中的微生物提供營養。多餘的水從出水口10排出。
濃度為1025mg/m3二甲苯類廢氣，從進氣口進入上向流運行方式的複合式生物反應器，停留時間為1-3mins。室溫條件下操作。排氣口的二甲苯濃度為96.6mg/m3，低於國家制定的車間空氣中有害物質的最大容許濃度，去除率達90％以上。
有機玻璃製成的複合式生物反應器廢氣處理設備，其直徑為10cm，總體積為7立方升。該設備包括由帶有微生物的懸浮式生物反應器3、裝有填料的固定式生物反應器5和循環泵20等構成。
在懸浮式生物應器3下部側壁開有一氣口1，在進氣口1處安裝有穿孔管2，上部側壁設有出水口10，頂部與固定式生物反應器5對接，並由法蘭盤固定；培養的微生物以細菌為主，分散懸浮於水中。
在固定式生物反應器5的內部填充有海綿或珍珠巖等惰性填料9，上部側壁設有噴淋液進口8，在進口8處有噴頭7，在下部的側壁開有排氣口6；在懸浮式生物反應器3和固定式生物反應器5之間有氣體連通管12；微生物以真菌為主，附著生長在填料9表面。
兩個生物反應器之間安裝有隔板11。
廢氣從懸式生物反應器3下部側壁進氣口1進入懸浮式生物反應器3內，廢氣中溶於水的汙染物被水中的細菌微生物吸收降解；同時氣體被預溼。未被降解的疏水性汙染物通過國連通管12從上部進入固定式生物反應器5中，被附著在填料9上的真菌微生物降解後，從下部側壁排氣口6排出。
濃度為1103mg/m3二甲苯類廢氣，從進氣口進入下向流運行方式的複合式生物反應器，停留時間為1-3mins。室溫條件下操作。排氣口的二甲苯濃度為87.3mg/m3，低於國家制定的車間空氣中有害物質的最大容許濃度，去除率達92.1％。
權利要求
1.一種複合式生物反應器廢氣處理設備，包括裝有填料的固定式生物反應器(5)、循環泵(20)；其特徵是該設備由帶有微生物的懸浮式生物反應器(3)和裝有填料的固定式生物反應器(5)構成；所述的懸浮式生物反應器(3)下部側壁開有一進氣口(1)，在進氣口(1)處安裝有穿孔管(2)，上部側壁設有出水口(10)，頂部與固定式生物反應器(5)對接；所述的固定式生物反應器(5)的內部填充有填料(9)，上部側壁設有噴淋液進口(8)，在進口(8)處有噴頭(7)，在頂部開有排氣口(6)；兩個生物反應器之間安裝有帶有孔的隔板(11)；或所述的固定式生物反應器(5)的內部填充有填料(9)，上部側壁設有噴淋液進口(8)，在進口(8)處有噴頭(7)，在下部的側壁開有排氣口(6)；在懸浮式生物反應器(3)和固定式生物反應器(5)之間有氣體連通管(12)；兩個生物反應器之間安裝有隔板(11)。
2.如權力要求1所述的設備，其特徵是所述的懸浮式生物反應器安裝在固定式生物反應器下端。
3.如權力要求1所述的設備，其特徵是所述的隔板(11)上的孔是一個以上。
全文摘要
本發明屬於利用生物反應器處理廢氣的設備，特別涉及一種複合式的生物反應器廢氣處理設備。該設備由懸浮式生物反應器和固定式生物反應器構成；在懸浮式生物反應器3下部側壁開有一進氣口1，在進氣口1處安裝有穿孔管2，上部側壁設有出水口10，頂部與固定式生物反應器5對接；在固定式生物反應器5的內部填充有填料9，上部側壁設有噴淋液進口8及噴頭7；在頂部或下部的側壁開有排氣口6，或在懸浮式生物反應器3和固定式生物反應器5之間有氣體連通管12；兩個生物反應器之間安裝有隔板11。本發明在懸浮式生物反應器內的微生物以細菌為主，在固定式生物反應器內的微生物以真菌類為主，可以有效地將廢氣中親水性和疏水性汙染物同時去除。
文檔編號B01D53/84GK1410150SQ0114150
公開日2003年4月16日 申請日期2001年9月27日 優先權日2001年9月27日
發明者李琳, 劉俊新 申請人:中國科學院生態環境研究中心