一種用於廢氣處理的生物滴濾床及其處理方法
2023-08-12 10:03:11 1
專利名稱：一種用於廢氣處理的生物滴濾床及其處理方法
技術領域：
本發明涉及一種廢氣的處理設備及處理方法，更具體的說是一種採用錯流式結構 的用於廢氣處理的生物滴濾床及其處理廢氣的方法。
背景技術：
在工業生產、環境修復、農牧業生產等過程中，都有廢氣產生(Delhomenie M C， Heitz M. Biofiltration of air :A review[J]. Crit Rev Biotechnol. 2005,25(1-2) 53-72.)，隨著工業發展和人口增加，其排放量日益增加、排放區域日益擴大，對於環境質 量產生了愈來愈明顯的影響。許多物質具有異味而且嗅閾值很低，隨大氣擴散後影響區 域很大，對於人口密集的城市環境造成損害，引起人們的廣泛關注(Cox H H, DeshussesM A. Biological waste air treatment in biotrickling f iIters[J].Curr Op in Biotech. 1998,9(3) :256_262.)。生物法廢氣淨化技術由於運行條件溫和，投資運行費用低廉，無二次汙染等 優點，是廢氣淨化技術發展的一個重要方向(Kong Z，Farhana L, Fulthorpe R R，et al. Treatment of volatile organic compounds in a biotrickling filter under thermophilicconditions[J], Environ Sci Technol. 2001，35 (21) :4347_4352.)。 t 物滴濾床一般定義為部分或全部採用惰性填料、進行微生物人工接種並採用連續或間歇 的強化噴淋用於處理空氣中惡臭汙染物的生物反應器，具有適用範圍廣、處理負荷高、使 用壽命長等優點，被認為是新一代有潛力的用於廢氣處理的生物反應器(Gonza Lez-Sa NchezA, Revah S, Deshusses M A.Alkaline Biofiltration of H2S Odors[J]. Environ SciTechnol. 2008,42(19) :7398_7404.)。生物滴濾床的反應器構型對於反應器的適用範圍和運行表現有重要影響，是 反應器設計的首先考慮的因素，目前得到研究和應用的生物滴濾床，在結構大多採用 單一的氣液接觸方式，具體的說有順流或者逆流式(Cox H H，Sexton T，Shareefdeen ZM, et al. Thermophi1ic biotrickling filtration of ethanol vapors [J]. Environ Sci Technol. 2001,35 (12) 2612-2619 ；Seignez C, Adler N, Thoeni C, et al. Steady-state andtransient-state performance of a biotrickling filter treating chlorobenzene-containingwaste gas[J]. Appl Microbiol Biot.2004,65(1) 33-37.)，少量實驗室研究採用了轉鼓式和橫流式(Jiang X，Yan R，Tay J. Transient-state biodegradation behavior of ahorizontal biotrickling filter in co-treating gaseous h2s and nh3[J], Appl MicrobiolBiot. 2009,81(5) 969-975 ；Yang C P, Chen H, Zeng G M, et al. Modeling variationsof medium porosity in rotating drum biofilter[J]. Chemosphere. 2009,74(2) =245-249)。在實際廢氣處理現場，生物滴濾床所 要處理的汙染氣體，其成分相當複雜，尤其是在製藥廠等重汙染場合，其氣體的組分有幾十 種之多，而且這些汙染物之間濃度差異很大、汙染物性質迥異(有水溶性好的，也有水溶性 差的。有易於生物降解的，也有難於生物降解的。有嗅閾值高的，也有嗅閾值低的)。用上述單一的氣液接觸方式的床型，對於多組分、高濃度差、各組分物理化學性質差異大的廢氣 很難取得較好的處理效果。專利CN 1772352公開了一種不同規格填料裝填的生物滴濾床，但採用的是逆流 式操作方式；專利CN1772351公開了一種去除氮氧化物的生物滴濾床，採用的是轉鼓式結 構，用於氮氧化物汙染物的去除；專利CN 1752034公開了一種去除汙水廠和化工廠惡臭氣 體的生物滴濾床，但採用的是逆流式反應器結構。
發明內容
1、發明要解決的技術問題針對現有技術中生物滴濾床對於多組分、高濃度差、各組分物理化學性質差異大 的廢氣很難取得較好的處理效果，本發明提供一種用於廢氣處理的生物滴濾床及其處理方 法，採用錯流式的填料床結構，對於成分複雜、各組分性質迥異的汙染氣體能在單一的反應 器中高效同時去除。2、技術方案本發明通過以下技術方案實現一種用於廢氣處理的生物滴濾床，包括廢氣入口、填料層、噴淋管、噴淋液儲槽和 廢氣出口，通過進氣口後廢氣通過第1個填料層，並在填料層底部改變流向通過第2個填料 層，廢氣在第1個填料層和第2個填料層中的流向相反，成為錯流式結構，兩個不同的廢氣 流向組成一個錯流式單元，由兩個或兩個以上的錯流式單元構成生物滴濾床。生物滴濾床採用矩形構造或圓形構造，內部分為多個間隔，間隔數量根據廢氣的 成分、流量和溫度等參數決定，一般大於2個，每個間隔內填料裝填高度根據設備安裝現場 情況和廢氣組分確定，一般大於1. 5m。以上構造可做成單獨模塊，可以使用單一模塊也可以 多模塊組合，填料層通過隔板的設置使進入生物滴濾床的廢氣與填料的接觸方式為錯流式 流程。填料層上部布設有噴淋裝置，噴淋頭採用無堵塞噴頭，材質為陶瓷、不鏽鋼、石墨 等耐腐蝕材質，噴頭在整個反應器截面根據每個噴頭有效工作面積均布，填料層內根據需 要可以敷設多層噴淋管，在反應器因為代謝產物和剩餘生物量積累而導致壓降上升時可以 對反應器進行洗脫操作。填料層下部、反應器底部有噴淋液儲槽，儲槽可以跟反應器合併成一臺設備也可 以分離成單獨的部件。填料及其裝填方式可以採用多種填料，包括顆粒活性炭、聚乙烯環狀或球狀、聚 氨酯泡沫、陶粒等，但一般採用惰性填料，填料在反應器內不會被微生物降解，具有一定的 耐腐蝕性能，填料尺寸根據廢氣組分和流量確定。在特定的場合，也可以採用上述填料兩 種或多種混合以後進行裝填，以改善傳質效果，也可以採用不同尺寸規格的填料分層裝填， 一般在反應器的廢氣入口裝填尺寸較大的填料，廢氣出口採用尺寸較小的填料。噴淋氣液 比為100 600，當廢氣中主要汙染物為親水性時選用上限，主要汙染物為疏水性時採用上 限。一種用於廢氣處理的生物滴濾床處理廢氣的方法，其步驟如下(1)廢氣從廢氣入口進入生物滴濾床內；
(2)通過錯流式的填料床層得到淨化；(3)得到淨化的廢氣經過除霧器排出生物滴濾床(4)生物滴濾床頂部的噴淋頭，對填料層進行噴淋(5)填料層內部的衝洗管對填料層進行衝洗。3、有益效果本發明提供了一種用於廢氣處理的生物滴濾床及其處理方法，採用本發明公開的 生物滴濾床能有效解決同時處理多種性質迥異汙染物的難題，具體效果如下(1)適應多種廢氣可以處理化工、醫藥、城市汙水廠、食品加工等多種行業的廢氣，對於硫化氫、氨、 苯、甲苯、乙苯、氯苯、乙酸乙酯、丙酮、乙醇等性質各異的汙染物均有良好的處理效果，工業 應用中去除率均穩定達到95%以上，可以穩定達到或優於國家排放標準。(2)免反衝通過床層內噴淋，本發明的生物滴濾床可以方便的去除填料層內積累的代謝產物 和剩餘生物量，填料層不需要進行反衝，極大的節約運行費用。(3)填料掛膜的程序化培養開發了填料掛膜的程序化培養方法，徹底改變了生物滴濾床需要現場接種掛膜的 反應器啟動方式，本發明的生物滴濾床不需要進行設備的現場啟動，在設備加工同時就完 成了填料的掛膜，設備安裝到現場後不需要啟動過程，直接可以投入運行，提高了設備運行 的可靠性，節約了工期和投資成本。(4)設備的模塊化、智能化基於成本優先、組合方便、維護簡單的原則，開發了針對不同汙染氣體、不同氣量 的模塊系列，在實際工程應用時，直接從模塊庫中調出相應模塊進行組裝即可投入設計加 工成型設備；採用高度智能化具有自學習功能的控制系統，該系統對於設備的啟停、運行監 控、數據收集、通訊做了全面的考慮，採用該智能系統，該設備完全實現了無人值守的功能， 大大提高了設備的可靠性、易用性。
圖1是本發明的結構示意圖，其中1、廢氣入口 ；2、填料層；3、噴淋液儲槽；4、儀 錶板；5、廢氣出口 ；6、除霧器；7、檢修人孔；8、衝洗管；9、填料承託板；10、補水口 ；11、取樣 口 ；12、放空口 ；13、噴淋管
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發明實施例1用於廢氣生物處理的生物滴濾床具體結構見附圖1，反應器採用鋼筋混凝土、玻璃 鋼、碳鋼、不鏽鋼或者其他強度和耐腐蝕性能適合的材質。廢氣從廢氣入口 1進入生物滴濾床，進氣口可以位於生物滴濾床的頂部也可以位 於底部或中部，通過進氣口後廢氣通過第1級填料層2，並在填料層底部改變流向通過第2 級填料層2，通過在第1級和第2級填料層之間設置隔板，廢氣在第1級填料層和第2級填
5料層中的流向相反(具體見附圖所示)，成為錯流式(折返流)結構，兩個不同的廢氣流向 組成一個錯流式單元，附圖1中由兩個錯流式單元構成一個反應器模塊，本發明的生物滴 濾床可以由多個這樣的反應器模塊串聯、並聯或者合併構成更大的反應器，通過填料層的 廢氣最終通過除霧器6後再由廢氣出口 5排出反應器。在反應器中，噴淋管13位於反應器 頂部通過無堵塞噴頭將從噴淋液儲槽3中通過噴淋泵提升的噴淋液均勻噴灑在填料層上， 為填料層中發生的物理化學和生物反應提供必需的反應條件和營養，填料層通過填料承託 板9承託起來，反應器底部是噴淋液儲槽3，儀錶板4安裝監測和控制反應器所需的儀表以 實現反應器運行的智能化。隨著反應器運行時間的增加，噴淋液會有損耗，超過一定損耗值 後噴淋液可以通過補水口 10得到補充，反應器大修時通過放空口 12可以將儲槽放空進行 設備檢修。當反應器中積累了過多的代謝產物和剩餘生物量時，智能監控系統可以自動打 開衝洗管8，在設備不停機的前提下對反應器的填料層2進行衝洗，維持設備的正常運轉。 取樣口 11是為了監測設備運行狀況進行手動取樣而設置。實施例2用於廢氣生物處理的生物滴濾床處理廢氣的運行。(1)運行條件某製藥廠附屬汙水處理廠廢氣處理，設備已連續運行180天氣體組成實際廢氣反應器3臺，採用不鏽鋼製造殼體。處理氣量分別為4000m7h，8000m7h， 12000m3/h,處理氣量4000m7h為單一模塊，8000m7h為兩個模塊並聯，12000m3/h為三個模 塊並聯。處理氣量4000m3/h的設備外形尺寸為8000 X 2500X4000 (長X寬X高單位 mm)，其中填料層體積30m3，噴淋液儲槽體積為25m3。填料採用高密度聚乙烯改良型拉西環填料，該種填料易於生物掛膜，密度為 940kg/m3，直徑20-40mm，高度20-40mm，填料的裝填方式為均勻亂堆。(2)運行效果 實施例3用於廢氣生物處理的生物滴濾床處理廢氣的運行。1、運行條件某化工廠車間廢氣處理，設備已連續穩定運行210天氣體組成實際廢氣反應器2臺，採用玻璃鋼材質製造。處理氣量分別為4000m7h，8000m3/h，處理氣 量4000m3/h為單一模塊，8000m3/h為兩個模塊並聯。處理氣量4000m3/h的設備外形尺寸為8000 X 2500X4000 (長X寬X高單位mm)，其中填料層體積30m3，噴淋液儲槽體積30m3。填料採用高密度聚乙烯改良型拉西環填料與聚氨酯泡沫混合裝填，拉西環填料 直徑20-40mm，高度20-40mm，聚氨酯泡沫塊直徑50mm，填料裝填方式為均勻亂堆。2、運行效果 實施例4用於廢氣生物處理的生物滴濾床處理廢氣的運行。1、運行條件某食品加工廠廢氣處理，設備已經連續運行371天氣體組成實際廢氣反應器2臺，採用PP板製作殼體。處理氣量為8000m7h，8000m7h為一個模塊。 設備外形尺寸為12000 X 2500X4000 (長X寬X高單位mm)，其中填料層體積40m3，噴淋 液儲槽體積35m3。填料填料採用多面空心球，空心球直徑55mm，密度860kg/m3，裝填高度2500mm， 裝填方式為均勻亂堆。2、運行效果
權利要求
一種用於廢氣處理的生物滴濾床，包括廢氣入口、填料層、噴淋管、噴淋液儲槽和廢氣出口，其特徵在於通過進氣口後廢氣通過第1個填料層，並在填料層底部改變流向通過第2個填料層，廢氣在第1個填料層和第2個填料層中的流向相反，成為錯流式結構，兩個不同的廢氣流向組成一個錯流式單元，由兩個或兩個以上的錯流式單元構成生物滴濾床。
2.根據權利要求1所述的用於廢氣處理的生物滴濾床，其特徵在於還包括除霧器。
3.根據權利要求2所述的用於廢氣處理的生物滴濾床，其特徵在於噴淋管位於反應器 頂部，通過無堵塞噴頭將從噴淋液儲槽中通過噴淋泵提升的噴淋液均勻噴灑在填料層上。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的用於廢氣處理的生物滴濾床，其特徵在於還包 括儀錶板和智能監控系統。
5.根據權利要求1 3中任一項所述的用於廢氣處理的生物滴濾床，其特徵在於噴淋 氣液比為100 600。
6.根據權利要求1 3中任一項所述的用於廢氣處理的生物滴濾床，其特徵在於填料 層的填料為惰性填料。
7.一種用於廢氣處理的生物滴濾床處理廢氣的方法，其步驟如下(1)廢氣從廢氣入口進入生物滴濾床內；(2)通過錯流式的填料床層得到淨化；(3)得到淨化的廢氣經過除霧器排出生物滴濾床；(4)生物滴濾床頂部的噴淋頭，對填料層進行噴淋；(5)填料層內部的衝洗管對填料層進行衝洗。
全文摘要
本發明公開了一種用於廢氣處理的生物滴濾床及其處理方法，屬於廢氣處理領域。該生物滴濾床包括廢氣入口、填料層、噴淋管、噴淋液儲槽和廢氣出口，通過進氣口後廢氣通過第1個填料層，並在填料層底部改變流向通過第2個填料層，廢氣在第1個填料層和第2個填料層中的流向相反，成為錯流式結構，兩個不同的廢氣流向組成一個錯流式單元，由兩個或兩個以上的錯流式單元構成生物滴濾床。廢氣進入後，通過填料床層得到淨化；而後經過除霧器排出生物滴濾床，生物滴濾床頂部的噴淋頭對填料層進行噴淋，填料層內部的衝洗管對填料層進行衝洗。本發明可以方便的去除填料層內積累的代謝產物和剩餘生物量，填料層不需要進行反衝，極大的節約運行費用。
文檔編號B01D53/84GK101850213SQ20091026423
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者丁麗麗, 任洪強, 伍永鋼 申請人:南京大學