CN105617856A - 一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂及其制备方法，所述生物吸收剂由以下组分制成：25g/l鼠李糖脂发酵液2-6%、油酸钠0.3-0.5%、生物柴油2%、菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液91-95%、以及营养盐0.5%，以上百分比均为质量百分比。本发明的有益效果：本发明利用表活剂体系与生物柴油形成乳液，使水溶性较差的有机废气溶解到生物柴油相中，再被乳液中的微生物降解，使水溶性较差的含烃有机废气均能达标排放。

Description

一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂及其制备方法。
背景技术
吸收法具有对处理含烃有机废气的成分、浓度和风量适应范围广、操作控制简单等优点，得到了广泛应用。吸收法是采用低挥发或不挥发液体为吸收剂，通过吸收装置利用废气中各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收剂吸收，从而达到净化废气的目的。在VOCs的处理中，利用其能与大部分油类物质互溶的特点，常用高沸点、低蒸汽压的油类等有机溶剂作为吸收剂分离含高浓度有机物。
使用表活剂体系时，有机废气的浓度低、波动大、难溶于水，使这种烃类的疏水性有机物在气体与液体之间的传质速率受到限制，影响了对有机废气的处理能力。因此对吸收剂配方进行了改进。
发明内容
针对相关技术中的上述问题，本发明提出一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂及其制备方法，利用生物柴油乳液与微生物联合作用处理烃类有机废气，以强化手段溶解和添加微生物的手段来弥补这些缺陷。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂，由以下组分制成：
25g/l鼠李糖脂发酵液2-6％；
油酸钠0.3-0.5％；
生物柴油2％；
菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液91-95％；以及
营养盐0.5％，
以上百分比均为质量百分比。
功能菌优选为按现有技术定向培养的好氧微生物菌株，例如铜绿假单胞菌，对生物柴油无生物毒性。
优选的，所述营养盐无机盐；所述营养盐优选地选自以下至少一种：柠檬酸钠、硫酸钾、磷酸氨。
本发明上述的用于处理烃类有机废气的生物吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将生物柴油和油酸钠与鼠李糖脂发酵液混合，搅拌得到乳液，对所述乳液进行灭菌处理；
(2)将菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液加入步骤(2)灭菌处理后的乳液中，25℃下搅拌，搅拌强度72转/分钟，搅拌时间30分钟；以及
(3)将营养盐投入步骤(3)制得的所述的混合液中，混合搅拌后制得吸收剂。
进一步的，步骤(4)中，搅拌温度25～30℃，时间4～6小时，配制溶液过程中要不停搅拌，配制好的吸收剂经计量泵连续加入到吸收塔；制成的生物吸收剂极大增强了烃向液相转移的能力，并在液相中被微生物利用，达到了处理为无害物质的能力，并且该生物吸收剂也可以长期使用。
本发明利用表活剂体系与生物柴油形成乳液，使水溶性较差的有机废气溶解到生物柴油相中，再被乳液中的微生物降解。使含烃废气经吸收处理后达标排放。经过在多个废气处理项目的反复试验，研制成功新型吸收液，并成功应用。
本发明技术方案同其它含烃废气处理工艺对比，具有以下特点：
1.采用微乳液吸收处理高浓度含烃废气，避免了化学法处理会产生二次污染的问题，也解决了油气分离过程聚结材料容易堵塞、装置不能长周期运行的问题。
2.对高浓度含烃废气进行处理时会提高后续废气生物治理装置的抗冲击能力，保证废气在生物治理装置处理里时的稳定运行。
3.排放的废吸收液生化性好，可直接进入现有污水处理系统进行处理。
4.应用范围广，具有很大推广应用价值。
5.当需要处理不同浓度废气时，可通过计算设计一级或多级吸收塔实现达标排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的利用生物柴油乳液与微生物联合作用处理烃类有机废气的方法的装置示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例1所述的一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂，由以下组分制成：25g/l鼠李糖脂水溶液2kg、油酸钠0.3kg、生物柴油2kg、菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液91kg、以及柠檬酸钠0.5kg。
上述用于处理烃类有机废气的生物吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将生物柴油和油酸钠与鼠李糖脂发酵液混合，搅拌得到乳液，对所述乳液进行灭菌处理；
(2)将菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液加入步骤(2)灭菌处理后的乳液中，25℃下搅拌，搅拌强度72转/分钟，搅拌时间30分钟；以及
(3)将营养盐投入步骤(3)制得的所述的混合液中，混合搅拌后制得吸收剂，搅拌温度25～30℃，时间长度4～6小时，配制溶液过程中要不停搅拌，配制好的吸收液经计量泵连续加入到吸收塔。
实施例2
本发明实施例1所述的一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂，由以下组分制成：25g/l鼠李糖脂发酵液4kg、油酸钠0.4kg、生物柴油2％、菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液93kg、以及硫酸钾0.5kg。
实施例3
本发明实施例1所述的一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂，由以下组分制成：25g/l鼠李糖脂发酵液6kg、油酸钠0.5kg、生物柴油2kg、菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液95kg、以及柠檬酸钠0.25kg和磷酸氨0.25kg。
本发明实施例的主要原料特性及吸收工艺原理、参数
(一)主要原料：生物柴油、鼠李糖脂发酵液、烃降解菌(短杆菌，实验室筛选)
生物柴油：具有良好的安全性能，是一种绿色柴油，闪点高于石化柴油，不属于危险燃料，在运输、储存、使用等方面优点明显。主要以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实，以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的有机液体，具有与柴油同等性能的溶剂性能，而且挥发点高，常温下不挥发，是优质的石油柴油代用品。生物柴油被加入到吸收液中，大提高了气液传质效率，发挥出微生物的降解能力，提高了VOC废气的处理能力。
鼠李糖脂发酵液：鼠李糖脂作为一种生物表面活性剂，具有降低油水界面张力的作用，最初运用于采油技术中，激活本源微生物(添加了苯降解菌)，这样可以使生物除臭法需要的苯降解菌的数量能够提高2-3个数量级。同时其本身是一种表面活性剂，可以降低油水界面张力，从而提高烃降解的效率。鼠李糖脂能够促进微生物生长，保持了微生物在溶液中的高效性。鼠李糖脂发酵液为现有产品，例如按照中国专利公开号103966282A公开的“一种利用双相碳源发酵制备鼠李糖脂的工业化生产方法”所生产的产品。
为保证上述混合液储存时微生物的存活，还要投加营养盐，主要成份为无机盐，选自柠檬酸钠、硫酸钾、磷酸氨。
功能菌水溶液：本发明采用铜绿假单胞菌的水溶液，铜绿假单胞菌是一种特殊的假单胞菌，在它的生长代谢过程中，以烃类请为碳源分泌鼠李糖脂。充分利用了该烃降解菌可以捕获VOCs并以其作为碳源营养物质的优势。
吸收过程
该工艺针对污水厂含烃废气，采用可生物降解的表面活性剂，配置成吸收液，使废气中烃在吸收过程形成稳定的微乳液，并在助剂的作用下，吸收液对烃进一步增溶，吸收饱和的废液排入废水处理单元降解后达标排放。
吸收过程分三步：1.含烃污染物由气相到液相的传质过程；2.通过扩散和对流，含烃污染物从液膜表面扩散到生物膜中；3.微生物将含烃污染物转化为生物物质、新陈代谢副产物以及二氧化碳和水。
吸收过程描述(图1所示)：
(1)吸收：含烃废气从吸收塔中部进入，与吸收塔顶部进入的吸收液逆流接触，在填料层通过气液接触废气中的烃被吸收到吸收液中，处理后的气体通过塔顶除雾器除去水分后，达标排放或再进入废气生物治理单元。
(2)吸收液排放：吸收塔底部排放的吸收液进入废吸收液槽，因排出的废吸收液可生化性好，收集到一定液位后可由泵送到废水处理单元。
(3)增溶液体中微生物的生化作用：
(三)吸收塔工艺设计
吸收塔参数
气体流量：1000m3/h液体喷淋量：9m3/h～18m3/h
空塔停留时间：8-10s操作压力：常压
填料层高度：3.0m吸收塔阻力：小于2000P
塔径：0.9m塔高：7m(吸收段3.5m，贮液段2m)
吸收液循环时间
处理气量：1000m3/h烃浓度：1000mg/m3
根据中试数据，吸收0.6kg烃需要0.0172m3吸收液，每天需要外排吸收液0.41m3。
生物吸收剂配置
生物吸收剂配置槽体积：直径1.0m，高2.0m，生物吸收剂现场配置，每四天配制一次，生物吸收剂配置槽设置加药平台，配置好的生物吸收剂连续加入吸收塔，每小时加入量0.0172m3。
生物吸收剂排放：
吸收塔产生的废液每小时排放0.0172m3，采用连续排放的方式，排放的废液连续排入废液收集槽，收集到一定液位后通过泵送入废水处理单元。
四、生物吸收剂制备结论、添加运行效果和实验参数
污水厂隔油池废气处理试验装置监测数据
本发明的生物吸收剂以水为主要组成，水的比例占93％左右，活性组分是一些常用的盐及表面活性剂，原料容易获得，价廉，无毒、不燃。生物吸收剂有一定的吸收容量，吸收液容易处理。我们用填料吸收塔进行了工艺条件探索，由于填料增加吸收时间和相界面接触面积，因此，在适宜的工艺条件下，吸收剂的吸收效率有所提高，完全可以达标排放。本发明的生物吸收剂对挥发性有机物溶解度大，适合治理有有机废气，该生物吸收剂的饱和蒸汽压低、无毒、化学性质稳定的、不易起泡，对设备腐蚀小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂，其特征在于，所述的生物吸收剂由以下组分制成：
25g/l鼠李糖脂发酵液2-6%；
油酸钠0.3-0.5%；
生物柴油2%；
菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液91-95%；以及
营养盐0.5%，
以上百分比均为质量百分比。
2.根据权利要求1所述的生物吸收剂，其特征在于，所述功能菌为铜绿假单胞菌。
3.根据权利要求1所述的生物吸收剂，其特征在于：所述营养盐无机盐。
4.根据权利要求3所述的生物吸收剂，其特征在于：所述营养盐选自以下至少一种：柠檬酸钠、硫酸钾、磷酸氨。
5.一种用于处理烃类有机废气的生物吸收剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）将生物柴油和油酸钠与鼠李糖脂发酵液混合，搅拌得到乳液，对所述乳液进行灭菌处理；
（2）将菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液加入步骤（2）灭菌处理后的乳液中，25℃下搅拌，搅拌强度72转/分钟，搅拌时间30分钟；以及
（3）将营养盐投入步骤（3）制得的所述的混合液中，混合搅拌后制得吸收剂。
6.根据权利要求5所述的生物吸收剂的制备方法，其特征在于，所述各组分的质量百分比为：25g/l鼠李糖脂发酵液2-6%、油酸钠0.3-0.5%、生物柴油2%、菌浓1010-1011个/ml的功能菌水溶液91-95%、以及营养盐0.5%。
7.根据权利要求5所述的生物吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述功能菌为铜绿假单胞菌。
8.根据权利要求5所述的生物吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述营养盐为无机盐。
9.根据权利要求8所述的生物吸收剂的制备方法，其特征在于：所述营养盐选自以下至少一种：柠檬酸钠、硫酸钾、磷酸氨。
10.根据权利要求5所述的生物吸收剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，搅拌温度25～30℃，时间4～6小时，配制溶液过程中要不停搅拌。
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