液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣的方法及系統的製作方法

2023-05-20 02:22:41

專利名稱：液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及臭氣、廢氣的淨化方法，尤其是涉及一種液相和固相生物集成 淨化臭氣廢氣的方法及系統。
背景技術：
臭氣和廢氣普遍存在於工農業生產、環境工程處理設施以及日常生活中， 目前產生臭氣和廢氣最多的行業和場所包括畜禽養殖、廢水處理、固體廢棄物 處理、食品化工、橡膠皮革行業等，對大氣環境造成很大的汙染，嚴重危害著 生態環境和人體健康。臭氣廢氣的成分複雜，隨著產生源的不同而殊異，如畜 禽養殖場的臭氣以氨氣、硫化氫、胺、低級脂肪酸等為主，成分達上百種。在 廢水廢物處理的過程中，如固體垃圾填埋場、垃圾焚燒廠、汙水處理廠、堆肥 場、厭氧發酵系統等，都會進一步產生成分更加多樣、更加複雜的臭氣廢氣。 臭氣廢氣更是工業產生中最大難題之一，各種氮氧化物、硫氧化物等汙染成分 是酸雨形成的主要罪魁禍首。
臭氣廢氣成分的複雜性使得處理難度極大，傳統的臭氣廢氣處理方法主要 是物理、化學法，如物理吸附法、化學吸收法和催化燃燒法等，這些處理方法 投資大、操作複雜、運行成本高，而且還很可能造成難以再治理的二次汙染， 如物理吸附法中達到飽和後的吸附材料需要頻繁更替，處理這些廢棄的吸附材
料難度很大；化學吸收法要消耗大量的化學品，其生成物如不經處理同樣會汙 染環境。尤其是對一些低濃度的臭氣廢氣，由於其中的有機物的濃度太低，已 無回收價值，使用傳統方法淨化處理難度大、費用高。
生物過濾法是臭氣廢氣處理領域新出現的技術，因其成本低、操作簡單、 技術清潔而受到青睞，已成為當前研究的熱點。與傳統的物理、化學法相比， 生物過濾法更適用於大流量、低濃度的臭氣廢氣處理。生物過濾的原理是利用 各種微生物將臭氣廢氣中的各種有害成分轉化為無害的物質，如硝化細菌可以 將氨氣轉化為硝酸鹽，硫化細菌可以將含硫的物質轉化為硫酸鹽，從而達到治 理的目的。在目前的研究中，生物過濾法的環境一般都以單相的形式加以應用， 包括以水為載體的液相生物過濾法和固態基質構成的固相生物過濾法。此外， 一般的技術僅僅通過微生物的降解作用對臭氣廢氣的汙染物進行轉化，未考慮 對降解產物的進一步處理和利用。因此，不可避免存在這樣的問題(A)適於液相中生長的水適性微生物和適於固相中生長的氣適性微生物都在自然界中廣 泛存在，能對臭氣廢氣中的若干種汙染物進行有效的降解，但由於臭氣廢氣的 成分十分複雜，僅僅依靠水適性微生物或氣適性微生物都不能徹底淨化臭氣廢 氣；(B)微生物將各種有害成分降解為無害物質，這些降解產物僅小部分被微 生物用於構建新的生命體，其餘大部分存留下來，未加以利用而被浪費，這些 積累的降解產物含量過高時也抑制微生物的功能甚至產生毒害作用，未經處理 隨意排放更是會引起局部區域的二次汙染。目前的技術都未能提供解決這些問 題的方法。

發明內容
本發明的目的在於提供一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣的方法及系 統，以解決利用單相生物過濾處理臭氣廢氣時不能兼容其他相微生物、不能徹 底淨化臭氣廢氣、微生物降解產物無法被利用會抑制微生物功能等技術難題。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
一、 本發明的液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣方法
在密閉的液相生物過濾器中填充水及微生物附著生長的介質，接種能降解 臭氣廢氣所含汙染物的一種或一種以上水適性微生物，在固相生物過濾器中填 充微生物和植物生長所需的基質，接種能降解臭氣廢氣所含汙染物的一種或一 種以上氣適性微生物和種植一種或一種以上能吸收微生物降解臭氣廢氣過程中 新生成的產物的植物，使用時臭氣廢氣先輸入密閉的液相生物過濾器，所含的 汙染物溶於水中並被附著於介質及游離態的水適性微生物降解，再輸入固相生 物過濾器底部，經過基質的物理吸附作用、微生物的降解作用得以淨化並從固 相生物過濾器上部排出，運行中每天從液相生物過濾器排放髒水並補充等量的 清水，排放的髒水加以收集再用於灌溉固相生物過濾器的植物，從而使微生物 降解產物被植物進一步吸收用作生長所需的養料，收穫時或因氣候原因被迫更 替時收割植物的莖、葉和根加以利用，再種植新的植物，從而使臭氣廢氣及降 解產物得以徹底淨化。
二、 本發明的液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣系統-
本發明包括進氣泵，流量計，進氣幹管，帶出氣孔的進氣支管，填充有介 質和水的液相生物過濾器，填充有基質和種植植物的固相生物過濾器；臭氣廢 氣源經進氣泵，流量計，進氣幹管從填充有介質和水的液相生物過濾器的底部 接入，液相生物過濾器的頂部通過一根或一根以上的進氣幹管與均勻分布在固 相生物過濾器的底部、帶出氣孔的進氣支管連接，液相生物過濾器的頂部連接一根帶閥門的進水管，液相生物過濾器的底部連接一根帶閥門的排水管，固相 生物過濾器內填充有基質，基質上種植植物。
所述的液相生物過濾器和固相生物過濾器的尺寸根據建設場地的尺寸和臭
氣廢氣的淨化需要確定，固相生物過濾器每立方米每小時的進氣流量1000 5000立方米。
所述的液相生物過濾器填充的介質為塑料多孔填料、砂石、耐腐植物纖維 物、活性炭的一種或一種以上的混合物，填入水後水面距液相生物過濾器頂部 0.1~0.8米。
所述的固相生物過濾器填充的基質由土壤、砂石、多孔填料和耐腐植物纖 維物的一種或一種以上混合而成。
所述的進氣支管的數量根據固相生物過濾器尺寸確定，相鄰進氣支管4的間 距為0.5 2米，出氣孔的直徑為管徑的1/5 1/2，沿著進氣支管每0.2 2米在兩 側各設置一個。
所述的微生物的種類根據臭氣廢氣源的組成成分和淨化需要以及氣候確 定；植物的種類根據微生物降解臭氣廢氣後生成的產物和氣候確定。
所述的多孔填料為陶粒、珍珠巖和活性炭的一種或一種以上的混合物。 本發明具有的有益的效果是
1. 與單純使用液相或固相生物過濾相比，雙相生物集成系統綜合了適於在 液相中生長的水適性微生物和適於在固相中生長的氣適性微生物的優勢，使系 統中的微生物種類更加完善，提高了整個淨化系統的適用性；
2. 液相的水對臭氣廢氣中各種汙染物的吸附、攔截功能更強，可以更有效 得吸附、攔截汙染物，能承受更大流量、更高濃度的臭氣廢氣，從而提高整個 系統的功效；
3. 固相生物過濾器中的植物吸收各種降解產物，使臭氣廢氣得到徹底地淨 化，再收穫植物並加以利用，及時將這些汙染物排出系統外，不產生二次汙染。
本發明主要用於臭氣、廢氣的淨化處理。


圖l是本發明的液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣系統平面圖。 圖2是本發明的液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣系統剖面圖。 圖中l.進氣泵，2.流量計，3.進氣幹管，4.進氣支管，5.液相生物過濾器，
6.介質，7.水，8.植物，9.出氣孔，IO.固相生物過濾器，ll.基質，12.進水管，13.
排水管，A.臭氣廢氣源。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
如圖l、圖2所示，本發明包括進氣泵l，流量計2，進氣幹管3，帶出氣孔9 的進氣支管4，填充介質6和水7的液相生物過濾器5，填充基質11和種植植物8的 固相生物過濾器10;封閉的液相生物過濾器5底部通過帶有流量計2和氣泵1的進 氣幹管3與臭氣廢氣源A連接，頂部通過進氣幹管3和一根或一根以上與進氣幹管 3相連、均勻分布在固相生物過濾器10的底部、帶出氣孔9的進氣支管4與固相生 物過濾器10連接，液相生物過濾器5的頂部也連接一根帶閥門的進水管12、底部 連接一根帶閥門的排水管13。
所述的液相生物過濾器5和固相生物過濾器10的尺寸根據建設場地的尺寸 和臭氣廢氣源A的淨化需要確定，固相生物過濾器10每立方米每小時的進氣流量 1000 5000立方米。
所述的液相生物過濾器5填充的介質6為塑料多孔填料、砂石、耐腐植物纖 維物、活性炭的一種或一種以上的混合物，填入水7後水面距液相生物過濾器5 頂部0.1 0.8米。
所述的固相生物過濾器IO填充的基質11由土壤、砂石、多孔填料和耐腐
植物纖維物的一種或一種以上混合而成。所述的多孔填料為陶粒、珍珠巖和活
性炭的 一種或一種以上的混合物。
所述的進氣支管4的數量根據固相生物過濾器10尺寸確定，相鄰進氣支管4
的間距為0.5 2米，出氣孑L9的直徑為管徑的1/5 1/2，沿著進氣支管4每0.2 2
米在兩側各設置一個。
所述的微生物的種類根據臭氣廢氣源A的組成成分和淨化需要以及氣候確 定；植物8的種類根據微生物降解臭氣廢氣後生成的產物和氣候確定。
實施例h
液相生物過濾器5的長1米、寬1米、高2米，內填充塑料多孔填料作為介質6， 水面距液相生物過濾器5頂部0.2米，接種水適性地黴屬酵母菌、漢遜酵母屬酵母 菌、硝化桿菌屬細菌和蠟狀芽袍桿菌，固相生物過濾器10長5米、寬5米、高0.5 米，內填充由20%土壤、20%細沙、20%穀殼、20%木屑、20%陶粒混合而成的 基質ll，接種氣適性地黴屬酵母菌、漢遜酵母屬酵母菌、硝化桿菌屬細菌和蠟 狀芽袍桿菌，種植的植物8為多年生高羊茅，進氣泵l的流量為3.0萬立方米/小時， 進氣幹管3為直徑150毫米的PVC管，進氣支管4為直徑50毫米的PVC管，共3根， 沿著進氣支管4每0.5米在兩側各設置一個直徑20毫米的出氣 L，進水管12和排水管13為直徑50毫米的PVC管，並各連接一個閥門。
實施例2:
將實施例1中的一個液相生物過濾器5與兩個或兩個以上並聯的固相生物過 濾器10—起串聯使用。 實施例3:
將實施例1中的兩個或兩個以上並聯的液相生物過濾器5與一個固相生物過 濾器10—起串聯使用。
實施例4:
將實施例l中的液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣系統兩個或兩個以上並 聯使用，用於淨化來自大規模畜禽養殖場的臭氣，每個系統接受來自一個排風 扇的臭氣並加以淨化。
上述具體實施方式
用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本 發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明做出的任何修改和改變，都落 入本發明的保護範圍。
權利要求
1. 一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣的方法，其特徵在於在密閉的液相生物過濾器中填充水及微生物附著生長的介質，接種能降解臭氣廢氣所含汙染物的一種或一種以上水適性微生物，在固相生物過濾器中填充微生物和植物生長所需的基質，接種能降解臭氣廢氣所含汙染物的一種或一種以上氣適性微生物和種植一種或一種以上能吸收微生物降解臭氣廢氣過程中新生成的產物的植物，使用時臭氣廢氣先輸入密閉的液相生物過濾器，所含的汙染物溶於水中並被附著於介質及游離態的水適性微生物降解，再輸入固相生物過濾器底部，經過基質的物理吸附作用、微生物的降解作用得以淨化並從固相生物過濾器上部排出，運行中每天從液相生物過濾器排放髒水並補充等量的清水，排放的髒水加以收集再用於灌溉固相生物過濾器的植物，從而使微生物降解產物被植物進一步吸收用作生長所需的養料，收穫時或因氣候原因被迫更替時收割植物的莖、葉和根加以利用，再種植新的植物，從而使臭氣廢氣及降解產物得以徹底淨化。
2、 用於權利要求1所述的一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣方法的系 統，其特徵在於包括進氣泵(l)，流量計(2)，進氣幹管(3)，帶出氣孔(9)的進氣支管(4)，填充有介質(6)和水(7)的液相生物過濾器(5)，填充有基質(ll)和種植植 物(8)的固相生物過濾器(10);臭氣廢氣源(A)經進氣泵(l)，流量計(2)，進氣幹管 (3)從填充有介質(6)和水(7)的液相生物過濾器(5)的底部接入，液相生物過濾器(5) 的頂部通過一根或一根以上的進氣幹管(3)與均勻分布在固相生物過濾器(10)的 底部、帶出氣孔(9)的進氣支管(4)連接，液相生物過濾器(5)的頂部連接一根帶閥 門的進水管(12)，液相生物過濾器(5)的底部連接一根帶閥門的排水管(13)，固相 生物過濾器(10)內填充有基質(11)，基質(11)上種植植物(8)。
3、 根據權利要求2所述的一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣方法的系 統，其特徵在於所述的液相生物過濾器(5)和固相生物過濾器(10)的尺寸根據建 設場地的尺寸和臭氣廢氣源(A)的淨化需要確定，固相生物過濾器(10)每立方米 每小時的進氣流量1000 5000立方米。
4、 根據權利要求2所述的一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣方法的系 統，其特徵在於所述的液相生物過濾器(5)填充的介質(6)為塑料多孔填料、砂 石、耐腐植物纖維物、活性炭的一種或一種以上的混合物，填入水(7)後水面距 液相生物過濾器(5)頂部0.1 0.8米。
5、 根據權利要求2所述的一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣方法的系 統，其特徵在於所述的固相生物過濾器(10)填充的基質(11)由土壤、砂石、多孔填料和耐腐植物纖維物的一種或一種以上混合而成。
6、 根據權利要求2所述的一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣方法的系統，其特徵在於所述的進氣支管(4)的數量根據固相生物過濾器(10)尺寸確定，相鄰進氣支管(4)的間距為0.5 2米，出氣孔(9)的直徑為管徑的1/5 1/2，沿著進 氣支管(4)每0.2 2米在兩側各設置一個。
7、 根據權利要求2所述的一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣方法的系 統，其特徵在於所述的微生物的種類根據臭氣廢氣源(A)的組成成分和淨化需 要以及氣候確定；植物(8)的種類根據微生物降解臭氣廢氣後生成的產物和氣候 確定。
8、 根據權利要求5所述的一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣方法的系 統，其特徵在於所述的多孔填料為陶粒、珍珠巖和活性炭的一種或一種以上 的混合物。
全文摘要
本發明公開了一種液相和固相生物集成淨化臭氣廢氣的方法及系統。臭氣廢氣源從填充有介質和水的液相生物過濾器底部接入，頂部通過進氣幹管與均勻分布在固相生物過濾器的底部、帶出氣孔的進氣支管連接，液相生物過濾器的頂部連接進水管，其底部連接排水管，固相生物過濾器內填充有基質並種植植物。臭氣廢氣輸入液相生物過濾器，所含的汙染物溶於水中並被附著於介質及游離態的水適性微生物降解，再輸入固相生物過濾器，經過基質的物理吸附作用、微生物的降解作用得以淨化並從固相生物過濾器上部排出，液相生物過濾器排放髒水並補充等量清水，排放的髒水再用於灌溉固相生物過濾器的植物。本發明用於臭氣、廢氣的淨化處理。
文檔編號B01D53/85GK101284209SQ20081006167
公開日2008年10月15日 申請日期2008年5月23日 優先權日2008年5月23日
發明者應義斌, 泮進明 申請人:浙江大學