CN1698935A - 推流组合式生物反应器废气处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环保技术领域,属于利用生物反应器处理废气的设备。该设备由两个生物反应区构成,按气体流动的方向分为上向流式生物反应区和下向流式生物反应区。两个生物反应区之间安装有隔离板,隔离板上部连通。在上向流式生物反应区和下向流式生物反应区内都设有有孔隔板,有孔隔板的下部区域悬浮生长有微生物,上部区域填充有填料,微生物在填料上附着生长。反应器的上部两个侧壁设有喷淋液进口,两个喷淋液进口由穿孔管相连。本发明利用真菌和细菌协同作用,有效地将废气中亲水性和疏水性污染物同时去除,并且,将上向流式和下向流式两种气体运行方式结合,形成推流式生物反应器,可有效地延长废气在反应器内停留时间,提高污染物质的去除效果。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域,属于利用生物反应器处理废气的设备,特别涉及一种推流组合式的生物反应器废气处理设备。
背景技术
目前针对工业废水、城市生活污水、大气中烟尘、二氧化硫、氮氧化物以及固体废弃物等常规污染物的治理,进行了大量的研究开发和工程实践,取得了很好的进展。上述污染物的产生、排放或治理过程都会有恶臭物质以及挥发性有机物产生。虽然浓度较低,但会产生强烈的感官刺激,有些臭气和挥发性有机废气具有毒性,严重危害人体健康和生态环境。逸散到空气中的恶臭物质对人类的危害已成为世界上七大环境公害之一。发达国家在常规污染物基本得到治理的情况下,已开始进行臭气和挥发性有机废气治理技术的研究与开发,成为目前环境治理的研究方向和热点之一,我国这方面的研究工作起步较晚,近年来才开始进行一些恶臭和挥发性有机废气生物处理的研究工作。
对于废气中污染物的处理,人们早已开始研究,而且已经开发出一些卓有成效的控制技术。近年来通过引进一些高新技术手段,形成了许多新的处理方法。其中,废气的生物处理是利用微生物将废气中有机污染物或恶臭物质降解或转化为无害或低害类物质的过程。与其它物理化学方法相比,用生物法处理废气投资少,运行费用低,污染物不会被转移到其它地方,不产生二次污染。以往的废气生物处理设备主要分为生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池三种。它们各有特点和应用条件。
生物滤池23(见图2)由气体预湿设备22和内部充填活性填料24的固定式生物反应器构成,废气经预湿后,进入固定式生物反应器,被附着在填料24上的微生物降解为水和二氧化碳气体等,然后排出。图2中,8为循环水泵,25为砾石,30为喷头。生物滤池23处理设备的特点是只有一个生物反应器,设备简单,运行费用低。适于处理浓度介于0.5-1.0g/m3、污染物主要为亲水性的及少量疏水性的废气。但占地面积较大,在生物反应器前需加气体预湿设备22,不适于处理污染物浓度较高的废气。
生物洗涤塔通常由一个装有填料27的洗涤器26和一个具有活性污泥的生物反应器28构成(见图3)。洗涤器26为气体吸收装置,废气中的污染物与填料27表面的水接触,被水吸收,并随水流入生物反应器28内;在生物反应器28内被活性污泥中的微生物分解。图3中,8为循环水泵,29为沉淀池。这种设备易于控制反应条件,适于处理浓度介于1.0-5.0g/m3、污染物为亲水性的废气。但在生物反应器28前需加气体洗涤装置,设备较复杂。不适于处理疏水性污染物。
生物滴滤池只有一个内部填充填料的固定式生物反应器(见图4),所述的填料是长有生物膜的惰性填料31。循环水不断喷洒在填料31上,填料31表面被微生物形成的生物膜所覆盖。废气通过反应器时,废气中的污染物被微生物降解。图4中,8为循环水泵。生物滴滤池设备较简单,废气中污染物的吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内,它适于处理浓度低于0.5g/m3、污染物为亲水性的废气。但不能处理高浓度的污染物,也不适于处理废气中的疏水性污染物。
这三种废气生物处理设备共同的缺陷是对于混有水溶性差别较大、浓度不同的多种污染物的废气,依靠上述单一一种处理设备难以同时有效地去除。将三种设备同时运行,又会带来占地面积大、设备复杂、投资多、运行费用高等问题。这三种处理设备的生物反应器中,培养的微生物均以细菌为主,因此,适于处理的污染物多为亲水性的。另外,生物滤池中的气体预湿设备、生物洗涤塔的气体洗涤设备以及生物滴滤池均需大量循环水,能耗较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的生物废气处理设备的缺陷,提供一种操作简便、能耗较低、能有效地将浓度范围大、废气中含有亲水性和疏水性物质同时去除,并能有效地延长废气的停留时间,提高污染物的去除效果的推流组合式生物反应器废气处理设备。
本发明的另一目的是提供推流组合式生物反应器废气处理设备的操作方法。
本发明的一种推流组合式生物反应器废气处理设备,包括装有填料的生物反应器、循环泵;其生物反应器的容腔内,纵向平分面上设置有隔离板,隔离板的两侧边和下端与生物反应器的两侧壁和底面固接,上侧边悬空;隔离板将生物反应器的容腔分为左右两部分,左侧为上向流式生物反应区,右侧为下向流式生物反应区;上向流式生物反应区与下向流式生物反应区的上部连通;
上向流式生物反应区内部下方安装有有孔隔板,有孔隔板下部区域侧壁开有进气口和出水口,在进气口的内端处安装有穿孔管;有孔隔板上部区域内填充有填料;
下向流式生物反应区的内部下方安装有有孔隔板,有孔隔板下部区域侧壁开有出水口和排气口;有孔隔板上部区域内填充有填料;
生物反应器的上部两个侧壁上相对设有喷淋液进口,两个喷淋液进口由穿孔管相连;
两循环泵通过管路分别与出水口和喷淋液进口相连;
在进气口、排气口、出水口、以及喷淋液进口上均设有阀门。
所述的设备,其所述的上向流式生物反应区安装在下向流式生物反应区的前端。
所述的设备,其所述的下向流式生物反应区内的带有孔的有孔隔板低于上向流式生物反应区内的带有孔的有孔隔板。
所述的设备,其所述的穿孔管为多孔管,其孔径为1~5mm。
所述的设备,其所述的有孔隔板是多孔板,其孔径为2~10mm。
所述的设备,其所述的上向流式生物反应区有孔隔板的下部区域内的进气口低于出水口。
所述的设备,其所述的下向流式生物反应区有孔隔板的下部区域内的排气口高于出水口。
所述的设备,其所述的填料,为海绵或珍珠岩。
本发明区别于其他废气处理设备的特点是带有两个生物反应区,依据气体流动方式,分为上向流式生物反应区和下向流式生物反应区。在上向流式生物反应区内,带有孔的隔板的下部区域降解污染物的微生物是悬浮分散在水中,以细菌为主;带有孔的隔板的上部区域内填充填料,降解污染物的微生物是附着生长在填料表面,微生物以真菌为主。在下向流式生物反应区内,带有孔的隔板的上部区域内填充填料,降解污染物的微生物也是附着生长在填料表面,微生物以真菌为主。因此,本发明的设备可以利用细菌和真菌的协同作用,有效地将废气中亲水性和疏水性污染物同时去除。本发明的设备将上向流式与下向流式两种气体运行方式相结合,形成推流式组合生物反应器,可以延长废气在生物反应器内的停留时间,有效地提高了废气中污染物的去除效果。
在本发明的生物反应器中,降解废气中污染物的微生物是不相同的,它们是依据废气中污染物的水溶性的差异,有选择地培养的。悬浮生长的微生物以适于在水中生长的、有利于废气中亲水性污染物降解的细菌为主;附着在填料表面生长的微生物以真菌为主。真菌在空气中会生成菌丝,菌丝向四周分布形成菌丝网,有助于增大气相中污染物与菌类的接触面积,使气相中的污染物在生物反应器中直接与真菌充分接触,更好地完成传质过程,有利于废气中疏水性污染物的去除。特别是对于某些有机废气,真菌的降解能力高于细菌。真菌可以在酸碱值(pH)较低、周围环境相对干燥的条件下生存。
本发明推流组合式生物反应器废气处理设备的操作方法是:废气从上向流式生物反应区的底部进入带有孔的隔板的下部区域内,废气中易溶于水的物质被水中的微生物吸收降解;同时气体被预湿。未被降解的疏水性污染物向上流动,通过带有孔的隔板进入装有填料的上部区域内,被附着在填料上的真菌微生物降解。残留的未被降解的污染物从上向流式生物反应区顶部进入下向流式生物反应区内,并改为向下流动方式。残留的污染物被下向流式生物反应区内生长的微生物降解。净化后的气体向下流动,通过带有孔的隔板,从排气口排出。
推流组合式生物反应器上部两侧的喷淋口定期向填料喷洒无碳源营养液。对于上向流式生物反应区,过量的营养液通过隔板流入隔板下部区域内,为悬浮式生长的微生物提供营养。多余的营养液从出水口排出,或根据需要用循环泵经喷淋口回流到隔板上部区域。对于下向流式生物反应区,带有孔的隔板的下部区域中可留存多余的喷淋液,留存的营养液对该生物反应区内的填料具有增湿作用。多余的营养液从出水口排出,或根据需要用循环泵经喷淋口回流到隔板上部区域。
本发明的设备具有如下优点:
1.将两种气体流动方式的生物反应区结合,形成推流式组合生物反应器,结构紧凑、构造简洁、占地面积小,运行操作与维护简单。
2.在反应器中不同的区域,依据废气中的污染物水溶性的差异,选择性地培养不同种类的微生物,从而实现将废气中的多种污染物同时有效地去除。
3.上向流式生物反应区内,带有孔的隔板的下部区域中可同时实现曝气、气体预湿和易溶于水的污染物从气相到水相的转移与降解,减少辅助设备,减少能耗。
4.下向流式生物反应区内,带有孔的隔板的下部区域中可留存多余的喷淋液,留存的营养液对该生物反应区内的填料具有增湿作用。
5.装有填料的生物反应区中用真菌代替细菌降解废气。一方面,使气相中的废气在生物反应器中直接与真菌充分接触,更好地完成传质过程。另一方面,真菌对湿度和pH值的适应性更强。
6.推流组合式生物反应器无需循环水,营养液是定期供给,喷淋次数少,减少能耗。
附图说明
图1.本发明推流组合式生物反应器废气处理设备的纵剖面示意图。
图2.现有生物滤池设备示意图。
图3.现有生物洗涤塔设备示意图。
图4.现有生物滴滤池设备示意图。
具体实施方式
请参见图1,为推流组合式生物反应器废气处理设备纵剖面示意图。本发明包括装有填料的推流组合式生物反应器21、循环泵8和13等;其中,推流组合式生物反应器21的容腔内,纵向平分面上设置有隔离板20,隔离板20的两侧边和下端与生物反应器21的两侧壁和底面固接,上侧边悬空。隔离板20将生物反应器21的容腔分为左右两部分,左侧为上向流式生物反应区1,右侧为下向流式生物反应区19。上向流式生物反应区1与下向流式生物反应区19的上部连通。
上向流式生物反应区1内部下方安装有带有孔的隔板6,有孔隔板6上的孔的孔径为5-8mm;有孔隔板6下部区域5侧壁开有一进气口3,在进气口3的内端处安装有穿孔管2;进气口3上方同一侧壁设有出水口4,出水口4应低于带有孔的有孔隔板6;有孔隔板6上部区域7内填充有海绵或珍珠岩等填料9,微生物在填料9上附着生长。。
下向流式生物反应区19的内部下方安装有带有孔的隔板15,有孔隔板15上的孔的孔径为5-8mm;下向流式生物反应区19内的带有孔的有孔隔板15低于上向流式生物反应区1内的带有孔的有孔隔板6;有孔隔板15下部区域18侧壁开有一出水口17,同一侧壁还设有排气口16,排气口16低于带有孔的有孔隔板15,高于出水口17;有孔隔板15上部区域14内填充有海绵或珍珠岩等填料9,微生物在填料9上附着生长。。
推流组合式生物反应器21的上部两个侧壁上相对设有喷淋液进口11和12,两个进口11和12有穿孔管10相连,穿孔管10上的孔的孔径为2-5mm。
循环泵8通过管路与出水口4和喷淋液进口10相连;循环泵13通过管路与出水口17和喷淋液进口12相连。
在进气口3、排气口16、出水口4和17以及喷淋液进口11和12上均设有阀门。
工艺流程是:打开阀门后,废气从进气口3经由穿孔管2进入上向流式生物反应区1的底部,向上流动,经有孔隔板6、填料9,从上方连通处进入下向流式生物反应区19的上部,此时的废气已经过部分处理和水淋,转向向下流动,经填料9、有孔隔板15后,废气中易溶于水的物质被水中的微生物吸收降解,不易溶于水的物质被填料9上的真菌微生物降解,经处理的洁净气体从排气口16排出。
实施例1:
请参见图1。
塑料板制成的推流组合式生物反应器废气处理设备,其长、宽、高分别为70cm、50cm、1000cm,总体积为0.35m3,包括装有填料的推流组合式生物反应器21、循环泵8和13等;由上向流式生物反应区1和下向流式生物反应区19构成。
废气从上向流式生物反应区1的底部进气口3进入带有孔的隔板6的下部区域5内,废气中易溶于水的物质被水中的微生物吸收降解;同时气体被预湿。未被降解的疏水性污染物向上流动,通过带有孔的隔板6进入装有填料9的上部区域7内,被附着在填料9上的真菌微生物降解。残留的未被降解的污染物从上向流式生物反应区1顶部进入下向流式生物反应区19内,并改为向下流动方式。残留的污染物被下向流式生物反应区19内附着在填料9上生长的微生物降解。净化后的气体向下流动,通过带有孔的隔板15,从排气口16排出。
推流组合式生物反应器21上部两侧的喷淋液进口11和12定期向填料9喷洒无碳源营养液。对于上向流式生物反应区1,过量的营养液通过有孔隔板6流入隔板下部区域5内,为悬浮式生长的微生物提供营养。多余的营养液从出水口4排出,或根据需要用循环泵8经喷淋液进口11回流到有孔隔板6的上部区域7内,喷淋填料9。对于下向流式生物反应区19,带有孔的隔板15的下部区域18中可留存多余的喷淋液,留存的营养液对下向流式生物反应区19内的填料9具有增湿作用。多余的营养液从出水口17排出,或根据需要用循环泵13经喷淋液进口12回流到有孔隔板15的上部区域14内,喷淋填料9。
浓度为2.53mg/m3乙硫醇类废气,从进气口进入推流组合式生物反应器,停留时间为1-3mins。室温条件下操作,排气口16的浓度为0.25<mg/m3,去除率>91%。
实施例2:
请参见图1。
塑料板制成的推流组合式生物反应器废气处理设备,其长、宽、高分别为70cm、50cm、1000cm,总体积为0.35m3,包括装有填料的推流组合式生物反应器21、循环泵8和13等;由上向流式生物反应区1和下向流式生物反应区19构成。
废气从上向流式生物反应区1的底部进气口3进入带有孔的隔板6的下部区域5内,废气中易溶于水的物质被水中的微生物吸收降解;同时气体被预湿。未被降解的疏水性污染物向上流动,通过带有孔的隔板6进入装有填料9的上部区域7内,被附着在填料9上的真菌微生物降解。残留的未被降解的污染物从上向流式生物反应区1顶部进入下向流式生物反应区19内,并改为向下流动方式。残留的污染物被下向流式生物反应区19内附着在填料9上生长的微生物降解。净化后的气体向下流动,通过带有孔的隔板15,从排气 16排出。
推流组合式生物反应器21上部两侧的喷淋液进口11和12定期向填料9喷洒无碳源营养液。对于上向流式生物反应区1,过量的营养液通过有孔隔板6流入隔板下部区域5内,为悬浮式生长的微生物提供营养。多余的营养液从出水口4排出,或根据需要用循环泵8经喷淋液进口11回流到有孔隔板6的上部区域7内,喷淋填料9。对于下向流式生物反应区19,带有孔的隔板15的下部区域18中可留存多余的喷淋液,留存的营养液对下向流式生物反应区19内的填料9具有增湿作用。多余的营养液从出水口17排出,或根据需要用循环泵13经喷淋液进口12回流到有孔隔板15的上部区域14内,喷淋填料9。
浓度为957mg/m3中邻-二甲苯废气,从进气口进入下向流运行方式的推流组合式生物反应器,停留时间为1-3mins。室温条件下操作。排气口16的邻-二甲苯浓度为70.2mg/m3,低于国家制定的车间空气中有害物质的最大容许浓度,去除率达92.6%。
实施例3:
请参见图1。
塑料板制成的推流组合式生物反应器废气处理设备,其长、宽、高分别为70cm、50cm、1000cm,总体积为0.35m3,包括装有填料的推流组合式生物反应器21、循环泵8和13等;由上向流式生物反应区1和下向流式生物反应区19构成。
废气从上向流式生物反应区1的底部进气口3进入带有孔的隔板6的下部区域5内,废气中易溶于水的物质被水中的微生物吸收降解;同时气体被预湿。未被降解的疏水性污染物向上流动,通过带有孔的隔板6进入装有填料9的上部区域7内,被附着在填料9上的真菌微生物降解。残留的未被降解的污染物从上向流式生物反应区1顶部进入下向流式生物反应区19内,并改为向下流动方式。残留的污染物被下向流式生物反应区19内附着在填料9上生长的微生物降解。净化后的气体向下流动,通过带有孔的隔板15,从排气口16排出。
推流组合式生物反应器21上部两侧的喷淋液进口11和12定期向填料9喷洒无碳源营养液。对于上向流式生物反应区1,过量的营养液通过有孔隔板6流入隔板下部区域5内,为悬浮式生长的微生物提供营养。多余的营养液从出水口4排出,或根据需要用循环泵8经喷淋液进口11回流到有孔隔板6的上部区域7内,喷淋填料9。对于下向流式生物反应区19,带有孔的隔板15的下部区域18中可留存多余的喷淋液,留存的营养液对下向流式生物反应区19内的填料9具有增湿作用。多余的营养液从出水口17排出,或根据需要用循环泵13经喷淋液进口12回流到有孔隔板15的上部区域14内,喷淋填料9。
浓度为1131.7mg/m3苯乙烯类废气,从进气口进入生物反应器,停留时间为1-3mins。室温条件下操作。排气口16的苯乙烯浓度为106.8mg/m3,低于恶臭污染物排放标准,去除率达90.6%以上。
Claims (8)
1.一种推流组合式生物反应器废气处理设备,包括装有填料的生物反应器、循环泵;其特征是:生物反应器的容腔内,纵向平分面上设置有隔离板,隔离板的两侧边和下端与生物反应器的两侧壁和底面固接,上侧边悬空;隔离板将生物反应器的容腔分为左右两部分,左侧为上向流式生物反应区,右侧为下向流式生物反应区;上向流式生物反应区与下向流式生物反应区的上部连通;
上向流式生物反应区内部下方安装有有孔隔板,有孔隔板下部区域侧壁开有进气口和出水口,在进气口的内端处安装有穿孔管;有孔隔板上部区域内填充有填料;
下向流式生物反应区的内部下方安装有有孔隔板,有孔隔板下部区域侧壁开有出水口和排气口;有孔隔板上部区域内填充有填料;
生物反应器的上部两个侧壁上相对设有喷淋液进口,两个喷淋液进口由穿孔管相连;
两循环泵通过管路分别与出水口和喷淋液进口相连;
在进气口、排气口、出水口、以及喷淋液进口上均设有阀门。
2.如权力要求1所述的设备,其特征是:所述的上向流式生物反应区安装在下向流式生物反应区的前端。
3.如权力要求1所述的设备,其特征是:所述的下向流式生物反应区内的带有孔的有孔隔板低于上向流式生物反应区内的带有孔的有孔隔板。
4.如权力要求1所述的设备,其特征是:所述的穿孔管为多孔管,其孔径为1~5mm。
5.如权力要求1所述的设备,其特征是:所述的有孔隔板是多孔板,其孔径为2~10mm。
6.如权力要求1所述的设备,其特征是:所述的上向流式生物反应区有孔隔板的下部区域内的进气口低于出水口。
7.如权力要求1所述的设备,其特征是:所述的下向流式生物反应区有孔隔板的下部区域内的排气口高于出水口。
8.如权力要求1所述的设备,其特征是:所述的填料,为海绵或珍珠岩。
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