CN105817137A - 一种VOCs的复合生物床净化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废气净化设备技术领域，具体涉及一种VOCs的复合生物床净化设备，包括密封体，密封体下部为生物洗提池，生物洗提池上方设置有生物滴滤层，生物滴滤层上方设置有生物过滤层，生物洗提池与生物滴滤层之间设有供待处理废气进入的进气口，生物过滤层上方设置有供气体流出的排气口，生物滴滤层的上方设有至少一个滴滤喷头，生物过滤层的上方设有至少一个过滤喷头，滴滤喷头和过滤喷头均与生物洗提池连通。本发明的净化效率高，占地面积小，操作维护简便。

Description

一种VOCs的复合生物床净化设备
技术领域
本发明涉及废气净化设备技术领域，具体涉及一种VOCs的复合生物床净化设备。
背景技术
VOCs是指含有挥发性有机物的废气，目前，用于处理挥发性有机物废气VOCs的技术较多，常用的有活性碳吸附法、燃烧法、吸收法、等离子法、紫外法、生物法等，以上几种技术各有优点，分别适用于不同场合的有机废气的处理，通过合理使用可以达到较佳的效果。但同时也存在着各自的缺陷，具体表现为：
（1）常规的活性炭吸附技术阻力大压降高，特别是在液相吸收吸附过程阻力更大，吸附剂易饱和，更换或再生频繁，运行费用高；且吸附饱和的活性碳处理不当易造成二次污染；
（2）燃烧法对有机废气的浓度和排放工况要求较高，只适用于处理浓度较高和连续排放的有机废气，对浓度较低的有机废气，需要添加助燃剂，增加成本，设备启动操作繁琐，具有一定的危险性，燃烧不充分易造成二次污染；
（3）单独的吸收法的吸收液随着运行时间的延长，吸收液易饱和失去吸收能力，造成对有机废气去除效率不高，且吸收饱和的吸收液也较易造成二次污染；
（4）等离子法和紫外法在工作过程会产生臭氧，尽管对分解污染物有帮助，但没有消除其产生的臭氧的措施，反令空气污染加剧，且有机废气浓度较高时，处理效率一般，难以达到严格的排放标准。
传统有机废气的处理设备的弊端日益突出，已经难以达到严格的环保要求，在新形势下，需要着眼于技术的改良创新，寻求满足环保要求、稳定运行的新设备，是推动有机废气治理技术发展的关键。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种VOCs的复合生物床净化设备，该净化设备的净化效率高，占地面积小，操作维护简便。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种VOCs的复合生物床净化设备，包括密封体，密封体下部为生物洗提池，生物洗提池上方设置有生物滴滤层，生物滴滤层上方设置有生物过滤层，生物洗提池与生物滴滤层之间设有供待处理废气进入的进气口，生物过滤层上方设置有供气体流出的排气口，生物滴滤层的上方设有至少一个滴滤喷头，生物过滤层的上方设有至少一个过滤喷头，滴滤喷头和过滤喷头均与生物洗提池连通。本发明通过生物洗提池和生物滴滤层进行氧化处理和生物降解处理，再通过生物过滤层对气体进行过滤处理，催化氧化处理和生物降解结合，净化效率高，无二次污染产生，对环境友好，且本发明的占地面积小，操作维护方便。
其中，所述滴滤喷头和过滤喷头的数量取值以喷淋液气面积全面覆盖生物滴滤层和生物过滤层的表面为准，具体地，所述滴滤喷头和过滤喷头均采用60-120°喷头，滴滤喷头和过滤喷头的喷淋液气比均为0.1-2L/m3。
其中，所述生物洗提池设有由颗粒状、块状或空心球状的洗提填料填充而成的第一支撑层，第一支撑层内均布有颗粒状或块状的洗提催化填料。本发明通过洗提催化填料催化氧化净化处理小分子有机酸类，净化效果好，可持续好。
其中，所述洗提填料为具有远红外辐射或/和磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料，洗提催化填料采用负载有Mn、Fe、Co、Mo的金属氧化物中的至少一种的天然矿物材料。采用负载有Mn、Fe、Co、Mo的金属氧化物中的至少一种的天然矿物材料作为本发明的洗提催化填料，催化氧化性能好，净化氧化处理VOCs中的有机杂质的效率高。
其中，所述生物滴滤层包括由颗粒状、块状或空心球状的滴滤填料填充而成的第二支撑层，滴滤填料的表面附着有滴滤菌层。本发明通过滴滤菌层进一步吸收净化处理VOCs，净化效果好，可持续好。
其中，所述滴滤菌层包含恶臭假单胞菌、铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌、芽孢杆菌和葡萄球菌中的至少一种。
其中，所述滴滤菌层为恶臭假单胞菌、铜绿假单胞菌和荧光假单胞菌以菌落密度比1:1-3:1-2组成的混合菌落层。本发明采用这样的混合菌落层作为滴滤菌层，生化净化处理VOCs的净化效果好，处理效率高，且采用这样的菌种以及菌落密度搭配，各菌种优势互补，混合菌落层成长的速度快，有效地保证了滴滤菌层净化处理VOCs的高效持续进行。
其中，所述滴滤菌层为恶臭假单胞菌、芽孢杆菌和葡萄球菌以菌落密度比2:1-2:2-5组成的混合菌落层。本发明采用这样的混合菌落层作为滴滤菌层，生化净化处理VOCs的净化效果好，处理效率高，且采用这样的菌种以及菌落密度搭配，各菌种优势互补，混合菌落层成长的速度快，有效地保证了滴滤菌层净化处理VOCs的高效持续进行。
其中，所述滴滤填料为火山岩球或其他具有远红外辐射或/和磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料。具体地，所述滴滤填料为火山岩球。火山岩球的比表面积大，便于菌类的附着和生长。
其中，所述第二支撑层内均布有颗粒状或块状的滴滤催化填料。处理较高有机物含量的VOCs，通过滴滤催化填料和洗提催化填料双重催化氧化VOCs，氧化彻底，净化效率高。
其中，所述滴滤催化填料采用负载有Mn、Fe、Co、Mo的金属氧化物中的至少一种的天然矿物材料。采用负载有Mn、Fe、Co、Mo的金属氧化物中的至少一种的天然矿物材料作为本发明的滴滤催化填料，催化氧化性能好，净化氧化处理VOCs中的有机杂质的效率高。
其中，所述生物过滤层包括由颗粒状、块状或空心球状的过滤填料填充而成的第三支撑层，过滤填料的表面附着有过滤菌层。通过过滤菌层进一步净化处理VOCs，净化效率高。
其中，所述过滤菌层包含革菌属、木霉属、拟青霉属、毛霉属栓菌属和伯克氏菌属中的至少一种。
其中，所述过滤菌层为革菌属、木霉属和拟青霉属以菌落密度比1：1-3：2-4组成的混合菌落层。本发明采用这样的混合菌落层作为过滤菌层，生化净化处理VOCs的净化效果好，处理效率高，且采用这样的菌种以及菌落密度搭配，各菌种优势互补，混合菌落层成长的速度快，有效地保证了过滤菌层净化处理VOCs的高效持续进行。
其中，所述过滤菌层为拟青霉属、毛霉属栓菌属和伯克氏菌属以菌落密度比1：1-2:2-3组成的混合菌落层。本发明采用这样的混合菌落层作为过滤菌层，生化净化处理VOCs的净化效果好，处理效率高，且采用这样的菌种以及菌落密度搭配，各菌种优势互补，混合菌落层成长的速度快，有效地保证了过滤菌层净化处理VOCs的高效持续进行。
其中，所述过滤菌层为革菌属、木霉属、拟青霉属、毛霉属栓菌属和伯克氏菌属以菌落密度比1：1-2:3-4:2-3:2-4组成的混合菌落层。本发明采用这样的混合菌落层作为过滤菌层，生化净化处理VOCs的净化效果好，处理效率高，且采用这样的菌种以及菌落密度搭配，各菌种优势互补，混合菌落层成长的速度快，有效地保证了过滤菌层净化处理VOCs的高效持续进行。
其中，所述过滤填料为负载有石墨烯且具有远红外辐射或/和磁性的亲水海绵或其他亲水填料。采用这样的材质作为本发明的过滤填料，过滤效果好。
其中，所述生物洗提池开设有出水口，出水口连接有水泵，水泵的出水端与滴滤喷头以及过滤喷头连接。通过水泵输送液体，操作简便。
其中，所述水泵的出水端设置有流量计。流量计的设计便于工作人员调节水泵的送水量大小，从而将送水量调整到合理的水平。
其中，所述生物洗提池的水位高度为0.5-1.5m，第一支撑层的厚度为0.1-1m。本发明的水位高度设计合理，高度过大则生物洗提池的底部容易出现缺氧现象，不利于催化氧化净化处理VOCs的进行。
其中，所述生物滴滤层的厚度为0.2-5m。生物滴滤层的厚度设计合理，厚度过小则净化率低，厚度过大则气流的通过速度慢，净化设备的净化速度慢。
其中，所述生物过滤层的厚度为0.3-4m。生物过滤层的厚度设计合理，厚度过小则净化率低，厚度过大则气流的通过速度慢，净化设备的净化速度慢。
其中，VOCs在所述密封体内的流动速度控制在0.1-0.5m/s，VOCs在密封体内的停留时间控制在5-30s。VOCs的流动速度、在密封体内的停留时间与本发明的生物洗提池、生物滴滤层和生物过滤层的净化处理速度息息相关，本发明的VOCs的流动速度和停留时间控制合理，净化率高。
在本发明的实际使用过程中，待处理VOCs经进气口进入生物洗提池上方，滴滤喷头和过滤喷头喷洒液气，VOCs与空间内的微小液株接触下落进入生物洗提池内，被氧化降解处理为易于被生物降解的小分子有机酸类，VOCs向上流动进入生物滴滤层被进一步氧化降解处理为CO2或H2O，最后继续向上运动，经生物过滤层过滤处理后离开该净化设备，本发明可以根据实际情况的需要在生物洗提池内加入适合生物生长的营养成分，促进生物生长。
本发明采用催化氧化与生物净化处理VOCs相结合，净化效率高，净化处理的可持续性好，适用于中低浓度的有机废气的处理。
本发明的有益效果在于：本发明通过生物洗提池和生物滴滤层进行氧化处理和生物降解处理，再通过生物过滤层对气体进行过滤处理，催化氧化处理和生物降解结合，净化效率高，且生物洗提池和生物滴滤层内的生物可以吸收VOCs有机物作为养分，无二次污染产生，对环境友好，且本发明的占地面积小，操作维护方便，投资运行费用低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记为：1—密封体、2—生物洗提池、3—生物滴滤层、4—生物过滤层、5—进气口、6—排气口、7—滴滤喷头、8—过滤喷头、9—出水口、10—水泵、11—流量计。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
见图1，一种VOCs的复合生物床净化设备，包括密封体1，密封体1下部为生物洗提池2，生物洗提池2上方设置有生物滴滤层3，生物滴滤层3上方设置有生物过滤层4，生物洗提池2与生物滴滤层3之间设有供待处理废气进入的进气口5，生物过滤层4上方设置有供气体流出的排气口6，生物滴滤层3的上方设有至少一个滴滤喷头7，生物过滤层4的上方设有至少一个过滤喷头8，滴滤喷头7和过滤喷头8均与生物洗提池2连通。
其中，所述滴滤喷头7和过滤喷头8的数量取值以喷淋液气面积全面覆盖生物滴滤层3和生物过滤层4的表面为准，具体地，所述滴滤喷头7和过滤喷头8均采用60-120°喷头，滴滤喷头和过滤喷头的喷淋液气比均为0.1L/m3。
其中，所述生物洗提池2设有由颗粒状、块状或空心球状的洗提填料填充而成的第一支撑层，第一支撑层内均布有颗粒状或块状的洗提催化填料。
其中，所述洗提填料为具有远红外辐射的颗粒状、块状或多面空心球状的填料，洗提催化填料采用负载有Mn、Fe、Co、Mo的金属氧化物中的一种的天然矿物材料。
其中，所述生物滴滤层3包括由颗粒状、块状或空心球状的滴滤填料填充而成的第二支撑层，滴滤填料的表面附着有滴滤菌层。
其中，所述滴滤菌层包含恶臭假单胞菌、铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌、芽孢杆菌和葡萄球菌中的一种。
其中，所述滴滤填料为火山岩球。
其中，所述生物过滤层4包括由颗粒状、块状或空心球状的过滤填料填充而成的第三支撑层，过滤填料的表面附着有过滤菌层。
其中，所述过滤菌层包含革菌属、木霉属、拟青霉属、毛霉属栓菌属和伯克氏菌属中的一种。
其中，所述过滤填料为负载有石墨烯且具有远红外辐射的亲水海绵或其他亲水填料。
其中，所述生物洗提池2开设有出水口9，出水口9连接有水泵10，水泵10的出水端与滴滤喷头7以及过滤喷头8连接。
其中，所述水泵10的出水端设置有流量计11。
其中，所述生物洗提池2的水位高度为0.5m，第一支撑层的厚度为0.1m。
其中，所述生物滴滤层3的厚度为0.2m。
其中，所述生物过滤层4的厚度为0.3m。
其中，VOCs在所述密封体内的流动速度控制在0.1m/s，VOCs在密封体内的停留时间控制在5s。
实施例2
见图1，本实施例与实施例1的区别在于：
其中，滴滤喷头和过滤喷头的喷淋液气比均为0.8L/m3。
其中，所述洗提填料为具有磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料，洗提催化填料采用负载有Mn、Fe的金属氧化物的天然矿物材料。
其中，所述滴滤菌层为恶臭假单胞菌、铜绿假单胞菌和荧光假单胞菌以菌落密度比1:1:1组成的混合菌落层。
其中，所述滴滤填料为具有远红外辐射和磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料。
其中，所述第二支撑层内均布有颗粒状或块状的滴滤催化填料。
其中，所述滴滤催化填料采用负载有Co、Mo的金属氧化物的天然矿物材料。
其中，所述过滤菌层为革菌属、木霉属和拟青霉属以菌落密度比1：1：2组成的混合菌落层。
其中，所述过滤填料为负载有石墨烯的树皮。
其中，所述生物洗提池2的水位高度为1m，第一支撑层的厚度为0.5m。
其中，所述生物滴滤层3的厚度为0.3m。
其中，所述生物过滤层4的厚度为2m。
其中，VOCs在所述密封体内的流动速度控制在0.2m/s，VOCs在密封体内的停留时间控制在10s。
实施例3
见图1，本实施例与实施例1的区别在于：
其中，滴滤喷头和过滤喷头的喷淋液气比均为1.3L/m3。
其中，所述洗提填料为具有远红外辐射和磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料，洗提催化填料采用负载有Co、Mo的金属氧化物的天然矿物材料。
其中，所述滴滤菌层为恶臭假单胞菌、铜绿假单胞菌和荧光假单胞菌以菌落密度比1:2:1.5组成的混合菌落层。
其中，所述滴滤填料为火山岩球或其他具有远红外辐射和磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料。
其中，所述第二支撑层内均布有颗粒状或块状的滴滤催化填料。
其中，所述滴滤催化填料采用负载有Mn、Fe的金属氧化物中的天然矿物材料。
其中，所述过滤菌层为革菌属、木霉属和拟青霉属以菌落密度比1：3：4组成的混合菌落层。
其中，所述过滤填料为负载有石墨烯且具有远红外辐射和磁性的亲水海绵或其他亲水填料。
其中，所述生物洗提池2的水位高度为1.5m，第一支撑层的厚度为1m。
其中，所述生物滴滤层3的厚度为5m。
其中，所述生物过滤层4的厚度为4m。
其中，VOCs在所述密封体内的流动速度控制在0.3m/s，VOCs在密封体内的停留时间控制在15s。
实施例4
见图1，本实施例与实施例1的区别在于：
其中，滴滤喷头和过滤喷头的喷淋液气比均为1.5L/m3。
其中，所述洗提填料为具有远红外辐射的颗粒状、块状或多面空心球状的填料，洗提催化填料采用负载有Mn、Fe、Co的金属氧化物中的天然矿物材料。
其中，所述滴滤菌层为恶臭假单胞菌、芽孢杆菌和葡萄球菌以菌落密度比2:1:2组成的混合菌落层。
其中，所述滴滤填料为火山岩球或其他具有远红外辐射的颗粒状、块状或多面空心球状的填料。
其中，所述第二支撑层内均布有颗粒状或块状的滴滤催化填料。
其中，所述滴滤催化填料采用负载有Fe、Co、Mo的金属氧化物的天然矿物材料。
其中，所述过滤菌层为拟青霉属、毛霉属栓菌属和伯克氏菌属以菌落密度比1：1:2组成的混合菌落层。
其中，所述过滤填料为负载有石墨烯的亲水海绵。
其中，所述生物洗提池2的水位高度为1m，第一支撑层的厚度为0.6m。
其中，所述生物滴滤层3的厚度为3m。
其中，所述生物过滤层4的厚度为2m。
其中，VOCs在所述密封体内的流动速度控制在0.4m/s，VOCs在密封体内的停留时间控制在20s。
实施例5
见图1，本实施例与实施例1的区别在于：
其中，滴滤喷头和过滤喷头的喷淋液气比均为1.8L/m3。
其中，所述洗提填料为具有磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料，洗提催化填料采用负载有Mn、Fe、Co、Mo的金属氧化物的天然矿物材料。
其中，所述滴滤菌层为恶臭假单胞菌、芽孢杆菌和葡萄球菌以菌落密度比2:2:5组成的混合菌落层。
其中，所述滴滤填料为火山岩球或其他具有远红外辐射和磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料。
其中，所述第二支撑层内均布有颗粒状或块状的滴滤催化填料。
其中，所述滴滤催化填料采用负载有Mn、Fe、Co、Mo的金属氧化物的天然矿物材料。
其中，所述过滤菌层为革菌属、木霉属、拟青霉属、毛霉属栓菌属和伯克氏菌属以菌落密度比1：1:3:2:2组成的混合菌落层。
其中，所述过滤填料为负载有石墨烯的树皮。
其中，所述生物洗提池2的水位高度为1.2m，第一支撑层的厚度为0.8m。
其中，所述生物滴滤层3的厚度为4m。
其中，所述生物过滤层4的厚度为3m。
其中，VOCs在所述密封体内的流动速度控制在0.5m/s，VOCs在密封体内的停留时间控制在25s。
实施例6
见图1，本实施例与实施例1的区别在于：
其中，滴滤喷头和过滤喷头的喷淋液气比均为2L/m3。
其中，所述洗提填料为具有远红外辐射和磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料，洗提催化填料采用负载有Mn、Fe、Co、Mo的金属氧化物的天然矿物材料。
其中，所述滴滤菌层为恶臭假单胞菌、芽孢杆菌和葡萄球菌以菌落密度比2:2:5组成的混合菌落层。
其中，所述滴滤填料为火山岩球或其他具有磁性的颗粒状、块状或多面空心球状的填料。
其中，所述第二支撑层内均布有颗粒状或块状的滴滤催化填料。
其中，所述滴滤催化填料采用负载有Mn、Fe、Co、Mo的金属氧化物的天然矿物材料。
其中，所述过滤菌层为革菌属、木霉属、拟青霉属、毛霉属栓菌属和伯克氏菌属以菌落密度比1：2:4:3:4组成的混合菌落层。
其中，所述过滤填料为负载有石墨烯且具有远红外辐射和磁性的亲水海绵或其他亲水填料。
其中，所述生物洗提池2的水位高度为1.5m，第一支撑层的厚度为1m。
其中，所述生物滴滤层3的厚度为5m。
其中，所述生物过滤层4的厚度为4m。
其中，VOCs在所述密封体内的流动速度控制在0.5m/s，VOCs在密封体内的停留时间控制在30s。
本发明的实施例1-实施例6检测得到的净化参数见下表：
　 净化对象 有机杂质净化率
实施例1 低浓度VOCs 99%
实施例2 低浓度VOCs 99.50%
实施例3 中浓度VOCs 98%
实施例4 中浓度VOCs 99%
实施例5 中浓度VOCs 100%
实施例6 中浓度VOCs 99.50%
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种VOCs的复合生物床净化设备，包括密封体，其特征在于：密封体下部为生物洗提池，生物洗提池上方设置有生物滴滤层，生物滴滤层上方设置有生物过滤层，生物洗提池与生物滴滤层之间设有供待处理废气进入的进气口，生物过滤层上方设置有供气体流出的排气口，生物滴滤层的上方设有至少一个滴滤喷头，生物过滤层的上方设有至少一个过滤喷头，滴滤喷头和过滤喷头均与生物洗提池连通。
2.根据权利要求1所述的一种VOCs的复合生物床净化设备，其特征在于：所述生物洗提池设有由颗粒状、块状或空心球状的洗提填料填充而成的第一支撑层，第一支撑层内均布有颗粒状或块状的洗提催化填料。
3.根据权利要求1所述的一种VOCs的复合生物床净化设备，其特征在于：所述生物滴滤层包括由颗粒状、块状或空心球状的滴滤填料填充而成的第二支撑层，滴滤填料的表面附着有滴滤菌层。
4.根据权利要求3所述的一种VOCs的复合生物床净化设备，其特征在于：所述第二支撑层内均布有颗粒状或块状的滴滤催化填料。
5.根据权利要求1所述的一种VOCs的复合生物床净化设备，其特征在于：所述生物过滤层包括由颗粒状、块状或空心球状的过滤填料填充而成的第三支撑层，过滤填料的表面附着有过滤菌层。
6.根据权利要求1所述的一种VOCs的复合生物床净化设备，其特征在于：所述生物洗提池开设有出水口，出水口连接有水泵，水泵的出水端与滴滤喷头以及过滤喷头连接。
7.根据权利要求6所述的一种VOCs的复合生物床净化设备，其特征在于：所述水泵的出水端设置有流量计。
8.根据权利要求2所述的一种VOCs的复合生物床净化设备，其特征在于：所述生物洗提池的水位高度为0.5-1.5m，第一支撑层的厚度为0.1-1m。
9.根据权利要求3所述的一种VOCs的复合生物床净化设备，其特征在于：所述生物滴滤层的厚度为0.2-5m。
10.根据权利要求5所述的一种VOCs的复合生物床净化设备，其特征在于：所述生物过滤层的厚度为0.3-4m。
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