CN101264420A

CN101264420A - 双反应区一体式废气生物净化反应器及其废气处理方法

Info

Publication number: CN101264420A
Application number: CNA2007100644263A
Authority: CN
Inventors: 刘俊新; 刘建伟
Original assignee: Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Current assignee: Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2008-09-17

Abstract

本发明属于利用生物反应器进行废气处理的设备，特别涉及双反应区一体式废气生物净化反应器。由两块气体分布板将一容器依次向上分割为气体加湿区、第一生物反应区和第二生物反应区三部分；在气体加湿区下部的侧壁上开有一进气口及安装有穿孔管，上部的侧壁上开有排水口；在第一生物反应区内装有耐酸的惰性填料，在第二生物反应区内也装有惰性填料，在第一、二生物反应区的侧壁上均开有喷淋液进口及安装有一连接喷头的管路，在第二生物反应区的侧壁上开有出气口。废气中的大部分污染物被第一生物反应区填料上的嗜酸性细菌和真菌降解，未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物被第二生物反应区填料上的异养细菌彻底降解，净化后的气体从排气口排出。

Description

双反应区一体式废气生物净化反应器及其废气处理方法

技术领域

本发明属于利用生物反应器进行废气处理的设备，特别涉及一种双反应区一体式废气生物净化反应器及其废气处理方法。

背景技术

在工农业生产、污水处理、垃圾处理和堆肥等过程中，某些含有挥发性的有机物或无机物的废气会对周围环境造成污染，对人体健康和生态环境造成严重危害。目前，空气污染和废气的治理越来越受到人们的关注。

生物法是近几十年发展起来的一种用于废气处理的技术。与常规的物化净化技术如吸收、吸附、催化、焚烧等方法相比，生物法具有处理效果好、运行费用低、无二次污染、易于管理等优点。尤其在处理大流量、低浓度的废气时更显示其优越性，因此得到了广泛的应用。生物法的原理是利用微生物的代谢过程将废气中的污染物质降解或转化为无害或低害类物质。对于气量大、浓度低的挥发性有机废气和臭味气体，生物法更为经济。研究资料表明，生物技术的投资和运行费用仅为物化法的1/4～1/20。

通常，实际的废气中所含的污染物是多样而复杂的，各种物质的物理化学性质及生物降解性的差异是比较大的：既有水溶性较差的疏水性物质，也有水溶性较好的亲水性物质；既有酸性物质，也有碱性物质；各种物质的生物降解性也有差别。有资料显示，城市污水厂污泥浓缩、脱水过程中散发的废气物质主要包括还原性硫化物、氨气、苯、甲苯、氯化物和其它物质。

以往的废气生物净化反应器有的建成分体式(如图2)，气体加湿和生物降解在两个设备中，这样既工艺复杂，又占地面积大。有的反应器虽然气体加湿和生物降解是在一个反应器中进行(如图3)，但需要额外的连续喷淋装置，以满足填料加湿和提供微生物营养的要求。而且这些设备是在单一的中性pH条件下运行的，填料上生长的微生物种类少，所以去除的物质类型和去除能力有限。含硫、含氯或含氮的气体物质，以及高浓度挥发性有机物在生物净化过程中会出现酸化现象，使得反应器内的pH值显著降低，引起单一式废气净化处理反应器处理性能的下降，通常采用加碱等方法调整pH，因此利用上述的设备处理这些气体时效果不稳定，操作复杂。在低pH条件下，嗜酸性或对酸性条件有偏好的微生物，比如真菌会大量生长，即使pH降的很低的情况下它们的代谢活性也不会改变很多。另外不同的污染物质的净化往往需要不同类型的微生物，比如降解硫化氢气体的微生物往往是嗜酸的，细菌易于降解亲水性的气体污染物，而利用真菌降解疏水性的物质具有较大的优势。

考虑到以往的废气生物净化器的不足和嗜酸性细菌、真菌和异养细菌各自的优缺点，本发明提出一种新型的双反应区一体式废气净化反应器，提高含复杂物质废气的处理效果，节省占地面积，节省投资和处理费用。

发明内容

本发明的目的在于克服传统单一废气生物净化反应器处理复杂废气时的缺陷，提供一种双反应区一体式废气生物净化反应器，能有效地将废气中的多种污染物彻底降解，减小了反应器占地面积。

本发明的另一目的是提供一种利用目的一的双反应区一体式废气生物净化反应器进行废气处理的方法。

本发明的一种双反应区一体式废气生物净化反应器，由2块气体分布板将一容器依次向上分割为气体加湿区、第一生物反应区和第二生物反应区三部分，废气依次经过这三个区域，最后净化后的废气从第二生物反应区上部的排气口流出。其中：

在气体加湿区下部的侧壁上开有一进气口，在进气口处安装有穿孔管，在气体加湿区上部的侧壁上开有一排水口，此区域液体液面高于进气口，低于排水口；

在第一生物反应区内装有耐酸的惰性第一生物反应区填料，在第一生物反应区的侧壁上开有喷淋液进口，在该喷淋液进口处安装有一连接喷头的管路，该喷头在第一生物反应区填料的上方；底部支撑填料的是气体分布板，反应区在酸性pH下运行，填料上的微生物以嗜酸性细菌和真菌为主；喷头通过管路定期喷淋酸性营养液；

在第二生物反应区内也装有惰性第二生物反应区填料，在第二生物反应区的侧壁上开有喷淋液进口和出气口，在该喷淋液进口处安装有一连接喷头的管路，该喷头在第二生物反应区填料的上方；底部支撑填料的是气体分布板，此反应区在中性pH下运行，填料上的微生物以异养细菌为主，反应区的上部也设有喷头，喷淋中性pH的营养液，反应区上部开有排气口。

所述的第二生物反应区的出气口是开在填料上方的第二生物反应区的侧壁上。

本发明的利用双反应区一体式废气生物净化反应器进行废气处理的方法，复杂高浓度废气从气体加湿区下部的进气口经由气体穿孔管进入气体加湿区，气体经过液相加湿后再向上流动，经由气体分布板进入第一生物反应区，第一生物反应区在酸性pH下运行，废气中的大部分产酸、疏水性气体污染物被第一生物反应区填料上的嗜酸性细菌和真菌降解，气体负荷大大降低；未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物经由气体分布板继续进入第二生物反应区内，第二生物反应区在中性pH下运行，未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物被第二生物反应区填料上的异养细菌彻底降解，净化后的气体从第二生物反应区上部的排气口排出，多余的加湿液从底部的排水口排出。

所述的气体加湿区的液体液面高度高于进气口，低于排水口。

在两个生物反应区的上部都设有喷头，以喷淋不同pH的营养液，其中，第二生物反应区喷淋的中性pH的营养液可以流入第一生物反应区，以使得第一生物反应区的pH降低的不至过低。

本发明的特点是生物处理装置的主体由气体加湿区、第一生物反应区和第二生物反应区三部分组成，它们协同作用共同完成气体污染物的降解。废气经加湿后首先进入第一生物反应区，该区装填有耐酸的惰性填料，在酸性条件下运行，上面生长有嗜酸性细菌和真菌，废气中大部分的污染物与嗜酸细菌和真菌接触、降解，未能被嗜酸细菌和真菌降解的少部分污染物和降解中间产物进入第二生物反应区被中性异养微生物继续降解，这样将嗜酸性细菌、真菌和中性菌分开培养和使用，能有效发挥几类菌的优势和作用；嗜酸菌和真菌可以在酸性条件下较好的发挥降解作用，这样就可以不用人工调节反应区的pH，产酸物质可以较好的得以降解，真菌体内可以分泌较多的酶类，对于疏水性物质和某些难降解的有机物的代谢速度要远远高于细菌；未被降解的污染物以及产生的中间产物在第二生物反应区被中性菌进一步分解，得到无害的终产物；将嗜酸性细菌、真菌和中性菌分开，还可以避免几类菌的竞争性抑制作用，不同类型的微生物反应器的不同功能区内生长，能够同时去除废气中产酸、疏水性和亲水性型的污染物质；第二生物反应区喷淋的中性pH的营养液可以流入第一生物反应区，能够使第一生物反应区填料的pH保持在理想范围内。本发明将嗜酸性细菌、真菌与异养菌的优势结合起来，使废气中产酸、疏水性、亲水性物质能够得到彻底的降解，结构紧凑、构造简洁，运行操作与维护简单，投资和运行费用低。本发明中的一体式废气生物处理反应器是由双反应区组成，无需循环水，营养液是定期供给，喷淋次数少，运行操作与维护简单。另外，此反应器还有占地面积较小，结构紧凑，构造简洁，投资和运行费用较低，无二次污染等特点。

本发明的设备具有如下优点：

1.将嗜酸性细菌、真菌和中性菌的优势结合，研制成一种双反应区一体式废气生物净化反应器。该反应器结构紧凑，构造简洁，占地面积小，运行操作与维护简单，无二次污染。

2.第二生物反应区喷淋的中性pH的营养液可以流入第一生物反应区，其稀释、中和作用能够使第一生物反应区填料的pH保持在理想范围内。

3.将嗜酸性细菌、真菌和中性菌分开，分别创造最适宜其生长、代谢的条件，既可以有效发挥两类菌的优势和作用，又可以避免pH的变化对微生物代谢的影响。可使不同类型的微生物分别在两个生物反应区内生长，能够同时去除废气中产酸物质、碱性物质、亲水性和疏水性型的挥发性有机污染物。

4.反应器无需循环水，营养液是定期供给，喷淋次数少，能耗低。

附图说明

图1.本发明设备的示意图。

图2.现有的分体式废气生物净化反应器。

图3.现有的滴滤式废气生物净化反应器。

附图标记

1.进气口 2.穿孔管

3.气体加湿区 4.排水口

5.气体分布板 6.第一生物反应区

7.第二生物反应区 8.第一生物反应区填料

9.第二生物反应区填料 10.喷淋液进口

11.喷头 12.出气口

13.气体喷淋室 14.分体式反应器的反应区

15.滴滤生物反应器的反应区 16.循环液贮槽

17.循环泵

具体实施方式

实施例1.

请参见图1。有机玻璃制成的双反应区一体式废气生物净化反应器，其基本结构为圆柱体型，直径为90mm，总体积为5L，由2块气体分布板5将其依次向上分割为气体加湿区3、第一生物反应区6和第二生物反应区7三部分；

在气体加湿区下部的侧壁上开有一进气口1，在进气口处安装有穿孔管2，在气体加湿区上部的侧壁上开有一排水口4；

在第一生物反应区内装有耐酸的惰性第一生物反应区填料8，在第一生物反应区的侧壁上开有喷淋液进口10，在该喷淋液进口处安装有一连接喷头11的管路，该喷头在第一生物反应区填料的上方；反应区在酸性pH下运行，填料上的微生物以嗜酸性细菌和真菌为主；喷头通过管路定期喷淋酸性营养液；

在第二生物反应区内也装有惰性第二生物反应区填料9，在第二生物反应区的侧壁上开有喷淋液进口10和出气口12，在该喷淋液进口处安装有一连接喷头11的管路，该喷头在第二生物反应区填料的上方；底部支撑填料的是气体分布板5，此反应区在中性pH下运行，填料上的微生物以异养细菌为主，反应区的上部也设有喷头，喷淋中性pH的营养液，反应区上部开有排气口。

高浓度废气从气体加湿区3下部的进气口1经由气体穿孔管2进入气体加湿区3，此时加湿区的液体液位高于气体穿孔管2的高度，气体经过液相加湿后再向上流动，经由第一块气体分布板5进入第一生物反应区6，第一生物反应区在酸性pH下运行，喷头11通过管路定期喷淋酸性营养液，废气中的大部分产酸、疏水性气体污染物被第一生物反应区多孔介质填料(如海绵、聚丙烯小球或陶瓷等)上的嗜酸性细菌和真菌降解，气体负荷大大降低；未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物经由第二块气体分布板5继续进入第二生物反应区内，第二生物反应区在中性pH下运行，喷头11通过管路定期喷淋中性营养液，未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物被第二生物反应区多孔介质填料(如海绵、聚丙烯小球或陶瓷等)上的异养细菌彻底降解，净化后的气体从第二生物反应区上部的排气口12排出，多余的加湿液从底部的排水口4排出。

进气硫化氢、乙硫醇、苯乙烯浓度分别为20.54mg/m³，20.56mg/m³和100.26mg/m³的混合废气，停留时间为60s，室温条件下操作时，出气口的硫化氢、乙硫醇、苯乙烯浓度分别为0mg/m³，0.01mg/m³和0.89mg/m³，低于恶臭污染物排放标准，去除率都在99％以上。

实施例2.

反应器如实施例1。

进气硫化氢、氨气、丁酸浓度分别为50.54mg/m³，22.3mg/m³，25.71mg/m³的混合废气，停留时间为60s，室温条件下操作时，出气口的硫化氢、氨气、丁酸浓度分别为0.01mg/m³，0.08mg/m³和0mg/m³，低于恶臭污染物排放标准，去除率都在99％以上。

Claims

1. 一种双反应区一体式废气生物净化反应器，由两块气体分布板将一容器依次向上分割为气体加湿区、第一生物反应区和第二生物反应区三部分，其特征是：

在气体加湿区下部的侧壁上开有一进气口，在进气口处安装有穿孔管，在气体加湿区上部的侧壁上开有一排水口；

在第一生物反应区内装有耐酸的惰性第一生物反应区填料，在第一生物反应区的侧壁上开有喷淋液进口，在该喷淋液进口处安装有一连接喷头的管路，该喷头在第一生物反应区填料的上方；

在第二生物反应区内装有惰性第二生物反应区填料，在第二生物反应区的侧壁上开有喷淋液进口和出气口，在该喷淋液进口处安装有一连接喷头的管路，该喷头在第二生物反应区填料的上方。

2. 根据权利要求1所述的反应器，其特征是：所述的第二生物反应区的出气口是开在填料上方的第二生物反应区的侧壁上。

3. 一种利用权利要求1～2任一项所述的反应器进行废气处理的方法，其特征是：废气从气体加湿区下部的进气口经由气体穿孔管进入气体加湿区，气体经过液相加湿后再向上流动，经由气体分布板进入第一生物反应区，第一生物反应区在酸性pH下运行，废气中的大部分产酸、疏水性气体污染物被第一生物反应区填料上的嗜酸性细菌和真菌降解，气体负荷大大降低；未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物经由气体分布板继续进入第二生物反应区内，第二生物反应区在中性pH下运行，未被降解的低浓度污染物和代谢中间产物被第二生物反应区填料上的异养细菌彻底降解，净化后的气体从第二生物反应区上部的排气口排出，多余的加湿液从底部的排水口排出。

4. 根据权利要求3所述的方法，其特征是：所述的气体加湿区的液体液面高度高于进气口，低于排水口。

5. 根据权利要求3所述的方法，其特征是：所述的在两个生物反应区的上部都设有喷头，以喷淋不同pH的营养液，其中，第二生物反应区喷淋的中性pH的营养液可以流入第一生物反应区，以使得第一生物反应区的pH降低的不至过低。