移動型在線監測生物滴濾除臭設備的製作方法
2023-07-30 06:06:21
專利名稱：移動型在線監測生物滴濾除臭設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備。
背景技術：
惡臭氣體是汙染環境、危害人體健康的重要公害之一，惡臭物質的重要發生源主要來自城市汙水輸送泵站、城市汙水處理廠、畜禽養殖場、垃圾填埋場、冶金、石油、化工、魚肉加工廠等等。惡臭對人和動物的危害與其濃度和作用時間有關，低濃度、短時間的作用一般不會有顯著危害，高濃度臭氣往往導致對健康損害的急性症狀，但在生產條件下這種機會較少。值得注意的是在低濃度、長時間的作用下有產生慢性中毒的危險，對人畜的健康和家畜生產力產生漸進性的危害，使人們難以意識到是惡臭作用的結果。因此，惡臭帶來的環境汙染已成為我國亟待解決的環保難題之一。
對惡臭汙染物的終端治理主要包括物理方法、化學方法、生物方法三種，如圖1所示。多年的研究和實踐，使得這些方法在處理特定惡臭汙染物中均取得了一定效果，各種除臭方法的應用效果比較如表1和表2所示。
表1除臭方法應用效果比較
表2各種除臭技術的成本與效果比較
上述處理方法各有優缺點，對於大流量、低濃度的揮發性有機廢氣和惡臭氣體，使用物理和化學方法處理存在投資大、操作複雜、運行成本高的問題。生物除臭是20世紀50年代後期發展起來的處理臭氣的方法，該方法因其處理效率高、無二次汙染、所需設備簡單、便於操作、費用低廉和管理維護方便的特點，已成為許多國家研究的熱點，是惡臭治理的一個發展方向。實踐證明，微生物降解惡臭汙染物的方法具有物理方法和化學方法無可比擬的優越性。
常見的廢氣生物處理工藝包括生物過濾、生物滴濾、生物洗滌、膜生物反應器和轉盤生物過濾反應器。其中，生物濾器是廢氣生物處理中最有前景的生物反應器，目前在工業生產中應用最為廣泛，其他類型的生物反應器尚處於實驗室研究階段。生物濾器涉及到氣、液、固相傳質及生化反應，影響因素多而複雜。儘管迄今已對生物濾器工藝技術優化研究作了廣泛的工作，但大多數研究將生物濾器視作「黑箱」系統，對反應器內微生物種群結構和功能及其在反應器設計、運行和過程控制等方面的研究鮮見報導。近年來，隨著分子生物學技術的發展，環境微生物分子生態學研究取得突破性的進展，揭示微生物群落結構和功能多樣性機理的微生物分子生態學技術逐漸在生物濾器研究中得到應用。通過分子水平上研究反應器微生物生態，氣體汙染物在反應器內的反應機制和分子水平上的轉化規律，為新型高效生物濾器設計和運行過程控制提供了理論依據。
發明內容
本發明的目的是提供一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備。
一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備具有載車，在載車上設有生物滴濾除臭裝置，生物滴濾除臭裝置包括進氣系統、氣體淨化系統、氣體樣品在線監測系統和液體樣品在線監測系統；進氣系統包括相連接的空氣泵、玻璃轉子流量計、增溼器、混合器、第一緩衝器、第二緩衝器、生物滴濾器底部或者頂部進口，氣體實驗氣體鋼瓶依次與控制開關、氣體質量流量計、混合器相連，微量注射泵依次與注射器、混合器相連，微電腦時間控制器分別與空氣泵、控制開關和微量注射泵相連；氣體淨化系統包括相連接的營養液供應箱、精密蠕動泵、生物滴濾器、滲濾液收集器，微電腦時間控制器與精密蠕動泵相連，生物滴濾器頂部設有噴頭，共有三段填料層，每層填料間有孔徑分布均勻的不鏽鋼網格隔離，每段均布有氣體採樣口，每層設3個填料生物膜樣品取樣口，且呈平面120°夾角；生物滴濾器頂部或者底部尾氣出口與尾氣吸收瓶相接。
另一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備具有載車，在載車上設有生物滴濾除臭裝置，生物滴濾除臭裝置包括進氣系統、氣體淨化系統、氣體樣品在線監測系統和液體樣品在線監測系統；進氣系統包括相連接的風機、進氣管道、生物滴濾器底部或者頂部進口；氣體淨化系統包括相連接的營養液供應箱、精密蠕動泵、生物滴濾器、滲濾液收集器，微電腦時間控制器與精密蠕動泵相連，生物滴濾器頂部設有噴頭，共有三段填料層，每層填料間有孔徑分布均勻的不鏽鋼網格隔離，每段均布有氣體採樣口，每層設3個填料生物膜樣品取樣口，且呈平面120°夾角；生物滴濾器頂部或者底部尾氣出口與尾氣吸收瓶相接。
所述的氣體樣品在線監測系統包括相連接的生物滴濾器採樣口、溫度和溼度傳感器、氣相色譜儀或者氣體傳感器，數據傳輸至電腦進行記錄和處理。
液體樣品在線監測系統包括在滲濾液收集器中的pH計探頭和ORP計探頭，pH計探頭與pH計相連，ORP計探頭與ORP計相連。
本發明與現有技術相比，具有以下優點(1)可針對多組分模擬惡臭氣體或是實際氣體進行生物除臭；(2)可移動的特性便於各種實際需要，佔地面積小；(3)採用了氣體傳感器或者氣相色譜儀、溫度和溼度傳感器、pH計探頭、ORP計探頭等對氣液進行在線監測；(4)設計了多段填料層，還可根據處理氣體的成分和性質，在各段內裝填不同的填料；(5)實現對生物滴濾器中填料生物膜樣品的分層採樣，使對微生物生態的分析成為可能，從而可實現對微生物的活性和生物濾器的性能進行優化和調控。
圖1是脫臭技術分類；圖2是實驗室移動型在線監測生物滴濾除臭設備(逆流式)結構示意圖；圖3是實驗室移動型在線監測生物滴濾除臭設備(並流式)結構示意圖；圖4是現場移動型在線監測生物滴濾除臭設備(逆流式)結構示意圖；圖5是現場移動型在線監測生物滴濾除臭設備(並流式)結構示意圖。
圖中載車1、微電腦時間控制器2、空氣泵3、玻璃轉子流量計4、增溼器5、混合器6、第一緩衝器7、第二緩衝器8、氣體實驗氣體鋼瓶9、控制開關10、氣體質量流量計11、微量注射泵12、注射器13、風機14、進氣管道15、營養液供應箱16、精密蠕動泵17、噴頭18、生物滴濾器19、不鏽鋼網格20、氣體樣品採集口21、填料生物膜樣品取樣口22、尾氣吸收瓶23、溫度和溼度傳感器24、氣體傳感器或GC儀25、pH計探頭26、ORP計探頭27、ORP計28、pH計29、填料30、滲濾液收集器31、電腦32。
具體實施例方式
本發明的設計思想是以微生物除臭機理、微生物生態學理論和在線監測技術為指導，從解決惡臭氣體公害的現實需求出發，同時考慮微生物除臭技術實際應用的可操作性與運行費用，以達到「高效除臭—功能微生物—在線監測—移動運行」四位一體關係，並以現代分子生物學技術為手段，通過實驗室條件下模擬惡臭氣體，分析研究惡臭種類、負荷、停留時間、營養液噴淋量、溫度等條件對微生物除臭效率和填料生物膜中微生物群落結構及其活性變化的影響，揭示氣體汙染物在反應器內的反應機制和分子水平上的轉化規律，為新型高效生物濾器設計和運行過程控制提供了理論依據和實踐經驗。
如圖2、3所示，移動型在線監測生物滴濾除臭設備具有載車1，在載車上設有生物滴濾除臭裝置，生物滴濾除臭裝置包括進氣系統、氣體淨化系統、氣體樣品在線監測系統和液體樣品在線監測系統；進氣系統包括相連接的空氣泵3、玻璃轉子流量計4、增溼器5、混合器6、第一緩衝器7、第二緩衝器8、生物滴濾器19底部或者頂部進口，氣體實驗氣體鋼瓶9依次與控制開關10、氣體質量流量計11、混合器6相連，微量注射泵12依次與注射器13、混合器6相連，微電腦時間控制器2分別與空氣泵3、控制開關10和微量注射泵12相連；氣體淨化系統包括相連接的營養液供應箱16、精密蠕動泵17、生物滴濾器19、滲濾液收集器31，微電腦時間控制器2與精密蠕動泵17相連，生物滴濾器19頂部設有噴頭18，共有三段填料層30，每層填料間有孔徑分布均勻的不鏽鋼網格20隔離，每段均布有氣體採樣口21，每層設3個填料生物膜樣品取樣口22，且呈平面120°夾角；生物滴濾器19頂部或者底部尾氣出口與尾氣吸收瓶23相接。
所述的氣體樣品在線監測系統包括相連接的生物滴濾器19採樣口21、溫度和溼度傳感器24、氣相色譜儀或者氣體傳感器25，數據傳輸至電腦32進行記錄和處理。液體樣品在線監測系統包括在滲濾液收集器31中的pH計探頭26和ORP計探頭27，pH計探頭26與pH計29相連，ORP計探頭27與ORP計28相連。
如圖4、5所示，移動型在線監測生物滴濾除臭設備具有載車1，在載車上設有生物滴濾除臭裝置，生物滴濾除臭裝置包括進氣系統、氣體淨化系統、氣體樣品在線監測系統和液體樣品在線監測系統；進氣系統包括相連接的風機14、進氣管道15、生物滴濾器19底部或者頂部進口；氣體淨化系統包括相連接的營養液供應箱16、精密蠕動泵17、生物滴濾器19、滲濾液收集器31，微電腦時間控制器2與精密蠕動泵17相連，生物滴濾器19頂部設有噴頭18，共有三段填料層30，每層填料間有孔徑分布均勻的不鏽鋼網格20隔離，每段均布有氣體採樣口21，每層設3個填料生物膜樣品取樣口22，且呈平面120°夾角；生物滴濾器19頂部或者底部尾氣出口與尾氣吸收瓶23相接。
所述的氣體樣品在線監測系統包括相連接的生物滴濾器19採樣口21、溫度和溼度傳感器24、氣相色譜儀或者氣體傳感器25，數據傳輸至電腦32進行記錄和處理。液體樣品在線監測系統包括在滲濾液收集器31中的pH計探頭26和ORP計探頭27，pH計探頭26與pH計29相連，ORP計探頭27與ORP計28相連。
本發明的具體操作方式1)進氣對於逆流式和並流式，所不同的在於進氣系統與生物滴濾器進氣管路的連接位置，逆流式的進氣口位於生物滴濾器的最下部，並流式的進氣口位於生物滴濾器的最上部。對於實驗室模擬氣體研究和現場氣體除臭，所不同的在於配氣還是風機收集，氣態目標汙染物配氣是採用鋼瓶，易揮發性液態目標汙染物配氣採用微量注射泵慢慢注射入混合器，通過空氣泵吹入氣體擴散後進氣。本發明可以實現單一氣體或是多種混合氣體的配製。
2)生物滴濾器生物滴濾器設計充分考慮了分層採集氣相樣品和填料生物膜樣品的可操作性，其高度為1m，直徑為0.2m，由加厚有機玻璃管加工製作而成；分三層採集樣品，層與層之間的高度為0.2m，每層設1個氣體取樣口和3個填料生物膜樣品取樣口，後者呈平面120°夾角，這樣使得所採集的樣品具有代表性，平時用法蘭關閉，取樣時打開。填料為由無機填料和有機填料混合組成的新型填料。其中的無機填料由高分子聚合物製成，由纖維構成呈層狀分布，具有彈性可壓縮，比表面積大，空隙率高，長度在5mm左右；有機填料呈纖維木屑狀或顆粒狀，選用粒徑大於4mm。
3)營養液供給營養液是填料生物膜中微生物的營養來源，由微電腦時間控制器連接蠕動泵以控制供給量和供給頻率，通過生物滴濾器上部噴頭均勻噴灑到填料上。
4)滲濾液收集供給的營養液流經填料層被微生物利用之後，順著生物滴濾器下部的管路流入滲濾液收集器中，通過安裝在內部的pH計探頭和ORP探頭來在線監測滲濾液性質的變化，從而指導營養液成分和性質的調節，調控生物濾器微生態環境。
5)尾氣吸收根據目標汙染物不同的性質配製尾氣吸收液，如對酸性目標汙染物配製鹼性吸收液，以除去殘留惡臭氣體。逆流式的尾氣吸收口位於生物濾器的最上部，並流式的尾氣吸收口位於最下部。
6)氣體樣品採集與分析按設定的採樣時間，定期依次打開各層出氣閥，使氣體流入溫度、溼度傳感器和氣體傳感器或氣相色譜儀，進行在線監測氣體溫度、溼度和濃度，數據輸入電腦進行記錄和處理。
7)滲濾液樣品採集與分析按照預先設定的採樣量定期從滲濾液收集器中採集滲濾液，進行水質分析、懸浮生物膜組成和活性分析。
8)填料生物膜樣品採集與分析為分析附著在填料表面生物膜的微生物種群結構、數量和活性，需定期採集生物濾器內的生物膜樣品。一般來講，在一組運行參數穩定運行一段時間後採集；採樣時，停止進氣和營養液供給，打開取樣口法蘭，進行生物膜取樣，並充分混合同一裝置同一層3個採樣口所採集到的生物膜樣品，實施實驗分析。
權利要求
1.一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備，其特徵在於，它具有載車(1)，在載車上設有生物滴濾除臭裝置，生物滴濾除臭裝置包括進氣系統、氣體淨化系統、氣體樣品在線監測系統和液體樣品在線監測系統；進氣系統包括相連接的空氣泵(3)、玻璃轉子流量計(4)、增溼器(5)、混合器(6)、第一緩衝器(7)、第二緩衝器(8)、生物滴濾器(19)底部或者頂部進口，氣體實驗氣體鋼瓶(9)依次與控制開關(10)、氣體質量流量計(11)、混合器(6)相連，微量注射泵(12)依次與注射器(13)、混合器(6)相連，微電腦時間控制器(2)分別與空氣泵(3)、控制開關(10)和微量注射泵(12)相連；氣體淨化系統包括相連接的營養液供應箱(16)、精密蠕動泵(17)、生物滴濾器(19)、滲濾液收集器(31)，微電腦時間控制器(2)與精密蠕動泵(17)相連，生物滴濾器(19)頂部設有噴頭(18)，共有三段填料層(30)，每層填料間有孔徑分布均勻的不鏽鋼網格(20)隔離，每段均布有氣體採樣口(21)，每層設3個填料生物膜樣品取樣口(22)，且呈平面120°夾角；生物滴濾器(19)頂部或者底部尾氣出口與尾氣吸收瓶(23)相接。
2.根據權利要求1所述的一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備，其特徵在於，所述的氣體樣品在線監測系統包括相連接的生物滴濾器(19)採樣口(21)、溫度和溼度傳感器(24)、氣相色譜儀或者氣體傳感器(25)，數據傳輸至電腦(32)進行記錄和處理。
3.根據權利要求1所述的一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備，其特徵在於，所述的液體樣品在線監測系統包括在滲濾液收集器(31)中的pH計探頭(26)和ORP計探頭(27)，pH計探頭(26)與pH計(29)相連，ORP計探頭(27)與ORP計(28)相連。
4.一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備，其特徵在於，它具有載車(1)，在載車上設有生物滴濾除臭裝置，生物滴濾除臭裝置包括進氣系統、氣體淨化系統、氣體樣品在線監測系統和液體樣品在線監測系統；進氣系統包括相連接的風機(14)、進氣管道(15)、生物滴濾器(19)底部或者頂部進口；氣體淨化系統包括相連接的營養液供應箱(16)、精密蠕動泵(17)、生物滴濾器(19)、滲濾液收集器(31)，微電腦時間控制器(2)與精密蠕動泵(17)相連，生物滴濾器(19)頂部設有噴頭(18)，共有三段填料層(30)，每層填料間有孔徑分布均勻的不鏽鋼網格(20)隔離，每段均布有氣體採樣口(21)，每層設3個填料生物膜樣品取樣口(22)，且呈平面120°夾角；生物滴濾器(19)頂部或者底部尾氣出口與尾氣吸收瓶(23)相接。
5.根據權利要求4所述的一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備，其特徵在於，所述的氣體樣品在線監測系統包括相連接的生物滴濾器(19)採樣口(21)、溫度和溼度傳感器(24)、氣相色譜儀或者氣體傳感器(25)，數據傳輸至電腦(32)進行記錄和處理。
6.根據權利要求4所述的一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備，其特徵在於，所述的液體樣品在線監測系統包括在滲濾液收集器(31)中的pH計探頭(26)和ORP計探頭(27)，pH計探頭(26)與pH計(29)相連，ORP計探頭(27)與ORP計(28)相連。
全文摘要
本發明公開了一種移動型在線監測生物滴濾除臭設備。它具有載車，在載車上設有生物滴濾除臭裝置，生物滴濾除臭裝置包括進氣系統、氣體淨化系統、氣體樣品在線監測系統和液體樣品在線監測系統。本發明可對多組分模擬惡臭氣體或實際氣體進行生物除臭，可移動的特性便於各種實際需要；採用了氣體傳感器或者氣相色譜儀、溫度和溼度傳感器、pH計探頭、ORP計探頭等對氣液進行在線監測；實現對生物滴濾器中填料生物膜樣品的分層採樣，使對微生物生態的分析成為可能，從而實現對微生物的活性和生物濾器的性能進行優化和調控。
文檔編號B01D53/84GK1883772SQ20061005166
公開日2006年12月27日 申請日期2006年5月26日 優先權日2006年5月26日
發明者陳英旭, 丁穎, 吳偉祥 申請人:浙江大學