CN201384916Y - 处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备。该设备包括集气罩、袋式除尘器、光催化反应器和生物滴滤塔。工业有机废气通过本实用新型处理，工业有机废气中的总悬浮颗粒物，废气中的挥发性有机物能被有效去除。本实用新型组合紧凑、占地面积小，微生物培养基通过生物滴滤塔的循环水槽循环使用，不会对环境造成二次污染，而且降低成本。

Description

处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备

技术领域

本实用新型涉及一种处理有机废气方法的设备，特别涉及一种处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备。

背景技术

近年来光催化技术治理有机废气中有机物的污染问题目前已成为热点问题。有机废气包含挥发性有机物，如三苯废气等，和半挥发性有机物，如多环芳烃、多溴联苯醚等。有机废气中微量毒害有机污染物由于其浓度较低，难以在后续过程中充分接触和去除，因而使得一些控制技术花费较多且相对困难。气-固相光催化氧化对去除微量有机污染物存在一定的潜在优势。但是，由于气-固相光催化氧化的反应速率较慢，且有可能会在反应的过程中生成比原反应物更加剧毒的中间产物。因此，为了富集低浓度有毒物质于光催化剂表面以提高光催化剂催化效率以及防止反应中生成的毒性更大的微量中间副产物扩散到大气环境中，研究人员采取的最主要的措施是使用比表面积较大的物质，如活性炭作为添加剂添加到纳米二氧化钛催化剂上。这种措施有效地提高了光催化剂的催化效率和使用寿命。但是，在流量大的有机废气处理过程中，由于有机废气在光催化氧化装置中因为停留时间不够长，导致光催化反应剂不能有效地、较完全地氧化废气中的有机物。另外，随着光催化剂处理有机废气的时间延长，光催化剂的催化效率仍然会随着处理负荷的增加而有所降低。

发明内容

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备，包括集气罩、袋式除尘器、光催化反应器和生物滴滤塔；集气罩、袋式除尘器、光催化反应器和生物滴滤塔通过管道依次相连；其中，袋式除尘器和光催化反应器之间依次接有风速压力表和风机。

为了更好地实现本实用新型，在所述集气罩和袋式除尘器之间设置冷却装置。

所述光催化反应器为流过式光催化反应器，详细结构见ZL200420088717.8，其中的光催化剂为负载在活性炭纤维丝上的纳米TiO₂光催化剂或者纳米ZnO-SnO₂复合氧化物光催化剂。

所述生物滴滤塔为普通的生物滴滤塔，内部设置有1～6层填料层。

所述填料层由微生物与填料组成，其中的微生物为美国商业化高效优势菌种B350；其中的填料为能负载微生物的有机多孔填料(聚氨酯泡沫、塑料多孔微球的一种或者两种)、无机多孔填料(多孔陶粒、拉西环或活性炭的一种或至少两种混合物)的一种或者两种混合物。

所述填料特别优选为拉西环和多孔陶粒的混合物。

本实用新型的袋式除尘器能有效去除废气中的颗粒物，从而减小颗粒物对光催化剂的遮蔽和中毒作用。特别是当工业有机废气先通过冷却装置冷却，使工业有机废气冷却达到处理温度，再经袋式除尘器除尘，废气中大于2.5μm的颗粒物去除效率达到95％以上。袋式除尘器和光催化反应器之间设置的风机能提供动力和控制工业有机废气的流速，工业有机废气的流速大小可以决定有机废气在催化剂上有效停留和反应时间，从而影响有机废气的处理效果。光催化反应器的活性炭纤维丝有利于工业有机废气中的有机物快速富集在光催化剂的表面，特别有利于对流量大的工业有机废气的处理。半导体光催化剂在紫外灯的照射下经激发可以产生具有非常强氧化能力的·OH(羟基自由基)，·OH可以无选择性的氧化工业有机废气所有的有机物，分解为小分子有机物或矿化为无毒无害的CO₂和H₂O，小分子有机物有利于微生物的吸收、代谢。然后工业有机废气中的有机物再经过生物滴滤塔中的填料层时发生气、液相间的传质过程，在填料表面的微生物液膜中被微生物吸附代谢，产生的代谢物一部分溶于液相，还有一部分(如CO₂)将从液相转移到气相。工业有机废气中的绝大部分有机物通过处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备净化后，最终被分解成无毒无害的CO₂和H₂O。其中，可以根据工业有机废气的组分选择能针对有机废气组分进行分解的微生物，培养于能负载微生物的填料上，将培养有微生物的填料装入生物滴滤塔中，从而得到填料层。

本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点和有益效果：

(1)本实用新型组合紧凑、占地面积小，微生物培养基通过生物滴滤塔的循环水槽循环使用，不但不会对环境造成二次污染，而且降低成本；

(2)在通过本实用新型处理工业有机废气过程中，光催化反应器的作用为将有机废气的有机物降解成小分子，从而有利于生物滴滤塔填料层中的微生物通过代谢作用对有机废气的残留有害污染物进一步吸收、降解成无毒无害的CO₂和H₂O，提高本实用新型对有机废气残留有机物的处理效率。根据测试结果表明，采用光催化和微生物联用设备对化工生产车间有机废气苯系物的总处理效率达99％以上。

附图说明

图1为用于处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备：如图1所示，光催化和微生物联用设备由集气罩1、阀门2、袋式除尘器3、流过式光催化反应器6(详细结构见ZL200420088717.8)和生物滴滤塔7通过管道依次相连，其中，袋式除尘器3和光催化反应器6之间依次接有风速压力表4和风机5。所述流过式光催化反应器6的光催化剂固定床层为5层，固定床层大小为500×450mm，纳米ZnO-SnO₂复合氧化物光催化剂负载于活性炭纤维丝上。所述的生物滴滤塔7为2L不锈钢罐，内径为400mm，结构为顶端从上往下依次设置有废气进气口、进气控制阀门、布水装置，下部设置有气体出气口8，生物滴滤塔7内部设置有5层填料层，填料层层间距为300mm，外部设置循环水槽，在水泵的作用下，生物滴滤塔7底部的液体能通过循环水槽由布水装置向下均匀喷淋液体。在集气罩1和袋式除尘器3之间设置冷却装置。

生物滴滤塔填料层的制备：1L处于对数生长期的美国商业化高效优势菌种B350菌液和2Kg按质量比例为4∶6的大小为12×12×3mm的拉西环和粒径直径为5～6mm的多孔陶粒混合物混合，添加B350菌种的培养基至8L，通氧，使溶解氧DO恒定在4ppm左右，培养3天，得到微生物挂膜的拉西环和多孔陶粒。将微生物挂膜的拉西环和多孔陶粒装入图1的生物滴滤塔7，形成填料层，层高为120mm。

处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备的运行：通过集气罩1以200m³/h的速度收集工业有机废气(所述工业有机废气为苯系物工业有机废气)，再经袋式除尘器3去除废气中95％的总悬浮颗粒物。除尘后的有机废气通过风机5调节有机废气进入流过式光催化反应器6的流速，以200m³/h的速度进入流过式光催化反应器6中。接着有机废气再以200m³/h进入生物滴滤塔7中，使得工业有机废气与微生物的进行有效接触以后，排出处理后的工业有机废气。生物滴滤塔循环液为B350菌种的培养基，循环液喷淋设置为喷淋20min后停8min，反复循环，流量为80L/h。试验进行中分别于光催化反应器出气口阀门2和气体出气口8定期采集废气样品，进行分析以测定光催化和微生物联用设备对工业有机废气的处理效果。处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备启动的最初阶段，光催化后对总苯系物去除效率为88.6％，而经过微生物降解后总处理效率为96.1％。光催化和微生物联用设备运行一个月以后，光催化对总苯系物去除效率为88.0％，而经过微生物降解后总处理效率为99.5％。这是由于初期阶段催化剂和紫外灯都处于最佳时期，光催化效率较高，但是此时微生物正处于驯化阶段，微生物处于挂膜期，微生物处理效率未能达到最佳。而处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备运行一个月以后，微生物成功挂膜，因此后期光催化和微生物联用设备对苯系物的去除效率有所提高，基本达到了对废气中苯系物的高效稳定完全去除。由此可见，不管是在处理的初期还是在后期，光催化技术和微生物技术均可以很好地配合达到有机废气的高效去除。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备，其特征在于：所述设备包括集气罩、袋式除尘器、光催化反应器和生物滴滤塔；集气罩、袋式除尘器、光催化反应器和生物滴滤塔通过管道依次相连；其中，袋式除尘器和光催化反应器之间依次接有风速压力表和风机。

2、根据权利要求1所述的处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备，其特征在于：所述集气罩和袋式除尘器之间设置冷却装置。

3、根据权利要求1所述的处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备，其特征在于：所述光催化反应器为流过式光催化反应器。

4、根据权利要求1所述的处理工业有机废气的光催化和微生物联用设备，其特征在于：所述生物滴滤塔的内部设置有1～6层填料层。

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