專利名稱：生物濾塔廢氣凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物濾塔廢氣凈化系統(tǒng)，運用固定化微生物對廢氣中的有毒有害成份 進(jìn)行降解，從而達(dá)到凈化的目的。
背景技術(shù)：
眾多工業(yè)化生產(chǎn)過程中不可避免地產(chǎn)生大量廢氣，這些廢氣不宜回收利用，通常 含有多組分有毒有害的有機(jī)物和無機(jī)物，對人體和環(huán)境產(chǎn)生危害，造成廢氣污染。目前用于廢氣控制的技術(shù)較多，常用的幾種技術(shù)主要有吸收法、吸附法、化學(xué)氧化 法、光電離子法和生物法，其中生物法運行費用低且可同時去除多種有害物質(zhì)。生物方法凈 化廢氣，通常采用固定化微生物過濾廢氣的工藝，其裝置(設(shè)備)主要使用濾塔的形式。工 程實踐及研究表明，這些濾塔存在五個方面的缺陷①由于濾塔內(nèi)現(xiàn)有用于微生物固定化 的載體為有機(jī)或無機(jī)填料，傳質(zhì)效果較差，容易引起短路，實際運行中需要經(jīng)常攪動填料或 更換填料，凈化效果較差且不利于濾塔的設(shè)備化生產(chǎn)；②表面負(fù)荷(即體積負(fù)荷)、質(zhì)量負(fù) 荷(即單位體積上的污染物的質(zhì)量)較小，因此去除能力(單位床體積上去除污染物質(zhì)量) 和去除率也就較小了 ；③生物負(fù)荷較?。虎芸垢邼舛扔卸疚廴疚镄阅茌^差；⑤濾塔的結(jié)構(gòu) 設(shè)計使空塔停留時間(即氣相污染物與微生物接觸時間)較短，影響去除能力和去除率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有濾塔中存在的五個方面的缺陷，提供一種獨特的生物 濾塔廢氣凈化系統(tǒng)。本發(fā)明是由生物濾塔單元、噴淋單元組成的廢氣凈化系統(tǒng)，圖1為其結(jié)構(gòu)示意圖。生物濾塔單元包括塔體、位于塔體上部的廢氣進(jìn)口、用若干隔板隔開的多個連通 的濾室，每個濾室中布置的多層表面改性泡沫陶瓷載體和凈化氣出口。本單元有兩個關(guān)鍵 點①廢氣經(jīng)進(jìn)口進(jìn)入塔體中的第一個濾室，下行至底部后進(jìn)入第二個濾室，上行至頂部后
進(jìn)入第三個濾室......，即廢氣在引風(fēng)機(jī)的作用下穿行多個濾室時呈正弦波狀的運動軌
跡，所以空塔停留時間較長，提高了去除能力和去除率。②每個濾室布置多層表面改性泡沫 陶瓷載體，用于微生物的固定化。表面改性泡沫陶瓷載體是用冷氣動力噴涂的方法，將過渡 金屬氧化物(如二氧化鈦)粉末顆粒粘結(jié)在普通泡沫陶瓷比表面，再經(jīng)親水處理而成。含 水的過渡金屬氧化物中的羥基可以被細(xì)胞的適當(dāng)配位體所取代，形成共價鍵，對原核生物 和真菌的細(xì)胞而言，由于細(xì)胞壁上有大量多糖，可以通過螯合作用與泡沫陶瓷筋絡(luò)交聯(lián)；對 于原生生物和微型后生動物而言，細(xì)胞質(zhì)膜上鑲嵌有大量蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的肽鏈上的氨基 酸殘基可與含水的過渡金屬氧化物中的羥基形成共價鍵，這種交聯(lián)作用幾乎不影響細(xì)胞的 生物活性。因此，同普通填料作為固定化載體相比，表面改性泡沫陶瓷載體有四方面的優(yōu) 點a、表面負(fù)荷和質(zhì)量負(fù)荷較大；b、生物負(fù)荷較大；C、傳質(zhì)性能好，不會發(fā)生短路；d、通過 吸附-交聯(lián)復(fù)合方式固定化的微生物形成的生物膜，耐受氣體沖擊的機(jī)械強(qiáng)度高，以非有 毒污染物為底物的微生物，由于生物膜的特殊功能，對高濃度有毒污染物有很好的抵抗性能。噴淋單元包括泵、噴嘴、調(diào)配箱、循環(huán)水池、濕度傳感器及控制器，pH儀等。噴嘴安 裝在各濾室的頂部，濾塔底部的槽形結(jié)構(gòu)作為循環(huán)水池。本單元有三個關(guān)鍵點①用控制器 控制濕度傳感器，當(dāng)濾室中的濕度值在指定區(qū)間時停止噴淋，當(dāng)小于區(qū)間的左端點值或大 于區(qū)間的右端點值時，開始噴淋，使濾室保持適宜的濕度；②通過調(diào)配箱定期地在循環(huán)水池 中投放廢氣底物中微生物所缺乏的營養(yǎng)物；③通過調(diào)配箱定期地在循環(huán)水池中投放堿類物 質(zhì)(如氫氧化鈉)，以調(diào)節(jié)PH值。適宜的溫度，缺乏營養(yǎng)物補償及PH都是使濾室中微生物 有較好的生長環(huán)境，使表面改性泡沫陶瓷載體的比表面始終保持成熟的生物膜。生物膜的 形成是一個動態(tài)的過程，包括細(xì)胞的粘附(吸附和交聯(lián))，生物膜發(fā)展和成熟階段、解聚再 定植階段，首先微生物由于吸附和交聯(lián)作用聚集并固定在表面改性泡沫陶瓷的比表面，形 成單層細(xì)胞，單層細(xì)胞不斷增殖，形成活性的生物膜，然后發(fā)展成為成熟的生物膜。生物膜 的發(fā)展和延伸受廢氣穿行濾室速度及塔體內(nèi)壓力的影響，以低速和常壓為好。在成熟的生 物膜中，細(xì)胞具有運動性和趨向性，在對污染物降解的同時，導(dǎo)致生物膜不斷擴(kuò)展，也增加 了基因的水平轉(zhuǎn)移。同時由于細(xì)胞的死亡，生物轉(zhuǎn)化或生物降解等原因引起的生物膜脫落， 脫落的細(xì)胞可以重新定植，參與形成新的生物膜。因此生物膜的形成和演變是一個循環(huán)交 替重復(fù)進(jìn)行的過程。對于無組織排放的廢氣需要對廢氣進(jìn)行收集，用引風(fēng)機(jī)引至廢氣進(jìn)口。本發(fā)明-生物濾塔廢氣凈化系統(tǒng)的凈化機(jī)理是廢氣經(jīng)進(jìn)口進(jìn)入濾室后，廢氣中 的有機(jī)物和無機(jī)污染物分解為三個流向①以氣相形態(tài)直接與微生物發(fā)生生化反應(yīng)，被降 解；②被表面改性泡沫陶瓷載體及生物膜吸附、吸收，由于微生物具有運動性和趨向性，這 些污染物將被微生物降解；③被噴淋水吸收后進(jìn)入循環(huán)水池，轉(zhuǎn)化為液相污染物。由于噴淋 水是循環(huán)的，將再次隨噴淋水與生物膜中的微生物發(fā)生接觸氧化反應(yīng)，被降解。總反應(yīng)式如 下
部分氣相污染物微生物
傳質(zhì)過程 被吸收、吸附污染物 廢氣 - 液相污染物+O2+營養(yǎng)-^COfH2O+細(xì)胞因此，當(dāng)廢氣穿行生物濾塔中濾室后，廢氣中的污染物經(jīng)過傳質(zhì)過程進(jìn)入生物膜 中，在好氧條件下污染物大部分被微生物降解為水和二氧化碳，小部分轉(zhuǎn)化為剩余菌體，從 而達(dá)到對廢氣凈化的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下優(yōu)點①傳質(zhì)性能好，不會發(fā)生短路，容易實現(xiàn)設(shè)備化生產(chǎn)；②表面負(fù)荷、質(zhì)量負(fù)荷大；③生物負(fù)荷大；④抗高濃度有毒污染物性能好；⑤可實現(xiàn)理想的空塔停留時間。以上優(yōu)點使本發(fā)明將被廣泛應(yīng)用于各類簡單和復(fù)雜多組分廢氣的凈化


附圖是生物濾塔廢氣凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
1、生物濾塔單元
1-1塔體
1-2廢氣進(jìn)口
1-3濾室
1-4表面改性泡沫陶瓷載體
1-5凈化氣出口
2、噴淋單元
2-1泵
2-2噴嘴
2-3調(diào)配箱
2-4循環(huán)水池
2-5濕度傳感器及控制器
2-6pH 儀
具體實施例方式在上文(發(fā)明內(nèi)容部分)已對生物濾塔廢氣凈化系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)、凈化過程及機(jī) 理做了明確的闡述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以領(lǐng)會到這些明確的闡述實際上已將本發(fā)明的實 施方式道出，下面以污水處理廠臭氣凈化為例來說明這一點。實施例隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，污水處理廠的位置越來越靠近居 民區(qū)，污水處理廠在運行過程中散發(fā)的臭氣，將嚴(yán)重影響周圍居民的正常生活，因此引發(fā)的 環(huán)境污染問題也越來越多。某市污水處理廠是一座有20年歷史的老廠，同國內(nèi)許多老污水 廠一樣，由于建廠初期周圍是魚塘、荒地，所以并未考慮惡臭氣體的污染問題。該污水處理 廠現(xiàn)已是城市的中心地帶，其惡臭污染問題已給周邊居民帶來了很大的困擾，同時也與美 麗的市容市貌很不協(xié)調(diào)，因此，解決污水處理廠的臭氣污染問題勢在必行。該污水處理廠是以處理生活污水為主的城市混合污水的二級污水處理廠，服務(wù)面 積達(dá)12. 5km2，服務(wù)人口 30余萬，日均處理污水10萬噸。污水處理采用厭氧-好氧工藝，出 水達(dá)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996) 二級排放標(biāo)準(zhǔn)。主要臭氣來源為初沉池、厭氧 池、污泥濃縮池等，為低濃度揮發(fā)性氣體，無組織排放。應(yīng)用本發(fā)明來凈化該污水處理廠的 臭氣污染按以下主要步驟即可實現(xiàn)。1)對主要臭氣污染源加裝集氣罩，輸送支管將集氣罩與主管連結(jié)，主管與廢氣進(jìn) 氣口連結(jié)，引風(fēng)機(jī)將臭氣引至生物濾塔；2)輸送管為PVC材質(zhì)，支管規(guī)格直徑200mm，主管規(guī)格直徑400mm，引風(fēng)機(jī)安裝在濾 塔凈化氣出口處，流速設(shè)計為0. 5m/s ；3)濾塔規(guī)格尺寸為2700mmX 1200mmX 1500mm,用4塊隔板將濾塔隔成5個連通的
大小相同的濾室，每個濾室布置三層表面改性泡沫陶瓷載體；4)塔體內(nèi)側(cè)使用316不銹鋼材質(zhì)，外表面使用碳鋼材質(zhì)，中間填充保溫材料，隔板 使用316不銹鋼材質(zhì)；5)表面改性泡沫陶瓷的規(guī)格為500mmX 500mmX 250mm，孔徑15mm，孔隙率91 %，抗壓強(qiáng)度1. 25Mpa，共使用30塊載體；6)安裝噴嘴、管泵、調(diào)配箱、濕度傳感器及控制器、pH儀；7)用污水處理廠活性污泥接種培養(yǎng)微生物，并用臭氣中的污染物進(jìn)行馴化，然后 放大形成生物濾塔專用的復(fù)合菌群。將營養(yǎng)液和專用的復(fù)合菌群通過調(diào)配箱投放到循環(huán) 水池，在循環(huán)的過程中微生物與表面改性泡沫陶瓷比表面進(jìn)行接觸，因而被吸附_交聯(lián)固 定在比表面上。8)采用逐步增加臭氣通過生物濾塔時間的方式進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試完成后可每天24 小時通過濾塔。經(jīng)過一個多月的調(diào)試運行，表面改性泡沫陶瓷載體上生物膜基本發(fā)育成熟，對凈 化氣出口氣體的檢測表明，符合《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554-93) 一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
生物濾塔廢氣凈化系統(tǒng)，由生物濾塔單元和噴淋單元組成。生物濾塔單元包括塔體、位于塔體上部的廢氣進(jìn)口、用若干隔板隔開的多個連通的濾室、每個濾室中布置多層表面改性泡沫陶瓷載體和凈化氣出口。噴淋單元包括泵、噴嘴、調(diào)配箱、循環(huán)水池、濕度傳感器及控制器、pH儀等。噴嘴安裝在各濾室的頂部，濾塔底部的槽形結(jié)構(gòu)作為循環(huán)水池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物濾塔廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于廢氣在濾塔中多個濾室 連續(xù)穿行呈正弦波狀的運動軌跡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物濾塔廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于每個濾室中布置多層非 填料型微生物固定化載體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述微生物固定化載體，采用表面改性泡沫陶瓷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述表面改性泡沫陶瓷載體系在普通泡沫陶瓷比表面上采用冷氣 動力噴涂技術(shù)粘結(jié)過渡金屬氧化物粉末顆粒并經(jīng)親水處理而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物濾塔廢氣凈化系統(tǒng)，運用固定化微生物對廢氣中的有毒有害成份進(jìn)行降解，從而達(dá)到凈化的目的。本發(fā)明由生物濾塔單元和噴淋單元組成。生物濾塔單元包括塔體、位于塔體上部的廢氣進(jìn)口、用若干隔板隔開的多個連通的濾室、每個濾室中布置的多層表面改性泡沫陶瓷載體和凈化氣出口。其設(shè)計特點為1)廢氣在濾塔中多個濾室連續(xù)穿行呈正弦波狀的運動軌跡；2)微生物固定化載體首次采用新型表面改性泡沫陶瓷。噴淋單元包括泵、噴嘴、調(diào)配箱、循環(huán)水池、濕度傳感器及控制器、pH儀等。噴淋單元保證濾塔內(nèi)有合適的濕度、營養(yǎng)、及pH使微生物能正常生長。本發(fā)明優(yōu)點1)傳質(zhì)性能好，不會發(fā)生短路，容易實現(xiàn)設(shè)備化生產(chǎn)；2)表面負(fù)荷、質(zhì)量負(fù)荷大；3)生物負(fù)荷大；4)抗高濃度有毒污染物性能好；5)可實現(xiàn)理想的空塔停留時間。
文檔編號B01D53/84GK101940874SQ20101011907
公開日2011年1月12日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者仰鵬飛, 張 杰, 王堃 申請人:張 杰