CN112156643A - 污染气体的生态净化方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种污染气体的生态净化方法及装置。本发明主要通过综合利用土壤‑植物‑微生物构成的生态系统中植物、动物、微生物及天然土壤矿物的物理、化学及生物作用对气体中的各类污染物进行高效吸附、吸收、转化及利用等作用，实现持续、高效、低成本地生态净化周围空间散逸于空气中的氨气、硫化氢、巯基硫醇类恶臭气体、烟味、甲醛及微小颗粒物等各种气体污染，净化过程中全程无化学试剂投入、无高成本设备和运行费用，耗能设备仅为气泵，综合有效地实现污染资源化、资源循环化、循环生态化和生态景观化的综合环境效益、生态效益、景观效益、经济效益和社会效益。

Description

污染气体的生态净化方法及装置
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，尤其是一种污染气体的生态净化方法及装置。
背景技术
随着汽车的普及、工业及养殖业的发展以及人们对室内装饰的过多需求，室外及局部空间(如房间、汽车)空气污染严重，而室内空气因受各种装修材料释放甲醛、氨气、苯及各种有机溶剂和人居环境产生的异味、细菌、尘螨及烟雾的影响，尤其是养殖环境等特殊场合，空气的污染更为严重。因此，进行空气净化十分必要，良好的空气质量能营造舒适的氛围、提高改善生活或办公条件，增进人们的身心健康。目前常见的空气净化方法及净化装置主要有：杀菌消毒型——包括光催化技术、活性氧技术；气态污染物去除型——祛除甲醛、苯等有害装修残留，主要有活性氧分解和活性炭吸附两种技术，活性氧分解的原理是借助其强氧化性与甲醛(HCHO)、苯(C6H6)等羰基(碳氧)、烃基(碳氢)化合物发生反应生成CO2、H2O、O2等，从而彻底消除上述有害残留物；固态污染物去除型——主要有机械过滤、静电集尘、静电驻极、负离子和等离子体法过滤等；其中：机械过滤、静电集尘、静电驻极为被动净化(过滤)，只对经过过滤器材的空气进行过滤；负离子和等离子体法过滤为主动净化(过滤)，净化器主动释放净化因子进行空气净化。
发明内容
本发明的目的是：提供了一种污染气体的生态净化方法及装置，它实现持续、高效、低成本地生态净化周围空间散逸于空气中的氨气、硫化氢、巯基硫醇类恶臭气体、烟味、甲醛及微小颗粒物等各种气体污染，净化过程中全程无化学试剂投入、无高成本设备和运行费用。
本发明是这样实现的：污染气体的生态净化方法，将待净化的污染气体通过气泵输送至生态净化系统内，并在生态净化系统内进行均匀扩散，该生态净化系统的组成包括具有生物活性的土壤或栽培基质、植物及微生物；利用该生态净化系统内的土壤或基质颗粒、微生物、土壤酶、植物根系的吸附、吸收、降解及转化能力，实现污染气体的连续、高效净化。
污染气体的生态净化装置，包括植物种植容器，在植物种植容器内设有土壤层，在土壤层中设有空气扩散柱，空气扩散柱一端封闭，另一端敞口，空气扩散柱的敞口端延伸至植物种植容器外并通过导气管与气泵连接，在空气扩散柱上设有均匀分布的透气孔，并在空气扩散柱上设有防堵网；在土壤层的上部种植有绿化植物。
在土壤层中的空气扩散柱的顶部达到土壤层高度的1/2-2/3。以增加气体与土壤的接触面，发挥污染气体与土壤、植物根系及微生物的接触反应面。
所述的空气扩散柱的开口端采用并联式环状盘式配气管或盘式配气盘。
与现有的技术相比，本发明主要通过综合利用土壤-植物-微生物构成的生态系统中植物、动物、微生物及天然土壤矿物的物理、化学及生物作用对气体中的各类污染物进行高效吸附、吸收、转化及利用等作用，实现持续、高效、低成本地生态净化周围空间(如会议室、办公室、家庭室内、卫生间、车内乃至宠物房间及养殖场内)散逸于空气中的氨气、硫化氢、巯基硫醇类恶臭气体、烟味、甲醛及微小颗粒物(PM10、PM2.5)等各种气体污染，净化过程中全程无化学试剂投入、无高成本设备和运行费用，耗能设备仅为气泵(可用普通市电、太阳能电池、蓄电池或风力水力等驱动)，可广泛应用于家庭与公共场合(餐厅、车站、机场)或养殖场内等多场场合，相关的污染物经生态系统净化后可持续转化为系统内各类微生物及植物必须的碳源、氮源和磷及矿物质营养来源的同时，还可有效改善所种植物的营养状况并促进花卉苗木的生长发育，显著改善环境生态景观，综合有效地实现污染资源化、资源循环化、循环生态化和生态景观化的综合环境效益、生态效益、景观效益、经济效益和社会效益。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明的图1的侧视图；
附图3为本发明的图1的仰视图；
附图4为本发明的实施例2的空气扩散柱的布局示意图；
附图5为本发明的实施例3的空气扩散柱的布局示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制
本发明的实施例1：污染气体的生态净化方法，将待净化的污染气体通过气泵输送至生态净化系统内，并在生态净化系统内进行均匀扩散，该生态净化系统的组成包括具有生物活性的土壤或栽培基质、植物及微生物；利用该生态净化系统内的土壤或基质颗粒、微生物、土壤酶、植物根系的吸附、吸收、降解及转化能力，实现污染气体的连续高效净化。
污染气体的生态净化装置，包括植物种植容器1，在植物种植容器1内设有土壤层2，在土壤层2中设有空气扩散柱3，空气扩散柱3一端封闭，另一端敞口，空气扩散柱3的敞口端延伸至植物种植容器1外并通过导气管与气泵5连接，在空气扩散柱3上设有均匀分布的透气孔，并在空气扩散柱3上设有防堵网；在土壤层2的上部种植有绿化植物4。在土壤层2中的空气扩散柱3的顶部达到土壤层2高度的1/2-2/3，所述的空气扩散柱3的开口端采用并联式环状盘式配气管。
土壤层2采用常规浇水维护绿化植物4返青存活后将气泵5连接电源或外来动力启动气泵5后即可启动该生态净化系统对污染气体的净化工作。
使用时通过气泵5主动将污染气体经布设于土壤层2中的空气扩散柱3，由于土壤层2中具有多种微生物还种植了绿化植物4，空气扩散柱3将待净化的污染空气进行低速均匀扩散，将导入的空气均匀分布于土壤-植物-微生物构成的生态净化系统中，空气扩散柱3上设置的防堵网采用如无纺布或丝绵或海绵等构成，可防止泥土颗粒或土体内的动物(甲虫、蚯蚓等土壤动物)钻入堵塞或倒行进入空气扩散柱3和气泵5；气体经布气管均匀并低流速分布于土壤生态系统中后，可实现利用土壤矿物的孔隙结构和土壤胶体高吸收吸附表面对气体中的各类污染物进行快速吸收吸附，并通过湿润土壤形成的盐桥传质途径，让气体中水溶性污染物便于从高浓度到低浓度进行物理扩散和均化稀释作用，同时也充分利用较适湿度条件下土壤颗粒内外负载的磷酸酶、尿酶、硝酸还原酶及真菌、细菌、放线菌等各类功能微生物和盆栽植物活跃的根系呼吸、发达叶片光合放氧及呼吸代谢等的全面物理过滤、化学吸附、生物吸收、生物转化作用对低流速气体中的污染物及已被土壤胶体或土壤颗粒表面吸附的气体中的污染物进行多层次全方位的净化，同时实现土壤胶体或土壤颗粒对气体中污染物吸收吸附饱和和传质扩散能力减弱时的快速再生和重新利用，最终实现该净化系统对周围空间内污染空气的主动、高效、持久、综合的净化作用。相关的污染物经生态系统净化后可持续转化为系统内各类微生物及植物必须的碳源、氮源和磷及矿物质营养来源的同时，还可有效改善所种植物的营养状况并促进花卉苗木的生长发育，显著改善环境生态景观，综合有效地实现污染资源化、资源循环化、循环生态化和生态景观化的综合环境效益、生态效益、景观效益、经济效益和社会效益。
本实施例中，植物种植容器1选用普通花盆即可，土壤层2选用平普通的田园土，田园土中含有多种土壤酶及土壤微生物的具有生物活性，也可选用可用于种植植物的高岭土、蛭石、沸石以及火山石等各种栽培基质，目的是为植物种植容器中所栽植的植物生长发育提供物质(营养)基础和对植物的根系进行固定和保护，也为土壤中各种酶类、微生物等对气体中污染物的生理转化反应提供适宜的场所。
绿化植物4可采用如绿萝、吊兰、袖珍椰子等常见绿化植物，植物能通过活跃的根系呼吸、发达叶片光合放氧及呼吸代谢等作用吸收利用转化土壤颗粒吸附的有毒有害气体，并向外界释放负离子，主动清洁室内空气，同时叶片具有吸附降尘功能，实现无动力条件下主动、高效、可持续的净化作用。植物宜选择代谢旺盛的阔叶植物，由于其植物叶面积较大、物质代谢较快，利于快速吸收利用转化污染气体中的气态污染物。
本发明的实施例2：总体结构与实施例1相同，空气扩散柱3的布置方式如图4所示。
本发明的实施例3：总体结构与实施例1相同，空气扩散柱3的布置方式如图5所示。
以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
实验将密闭容器内的污染气体，经测定后，通过气泵通入生态净化装置，同时用仪器检测过滤净化后的气体，间隔五分钟检测一次，共五组数据。测量指标包括空气温度T(℃)、相对湿度Rh(％)、甲醛(mg/m3)、PM2.5(μg/m3)、PM10(μg/m3)、挥发性有机物VOCs(mg/m3)、空气指数AQI。具体检测数据如下：
Figure BDA0002722657300000051
对比处理前污染气体的各指标情况，甲醛的去除率达到100％，挥发性有机物去除率接近99％，空气湿度和空气质量指数显著提高，PM2.5和PM10去除率平均达到44％，但由于气体的持续通过带走表面水分，高速流过的气体易将系统内干燥的细小颗粒物带出，导致后期对悬浮颗粒物(PM2.5和PM10)的净化效果有所下降，但仍优于处理前的气体。
实验表明，该生态净化方法及装置能迅速过滤吸附净化污染气体，显著改善空气质量，通过综合利用土壤-植物-微生物构成的生态系统系统中植物、动物、微生物及天然土壤矿物的物理、化学及生物作用对气体中的污染物进行高效吸附、吸收、转化及利用等作用，持续、高效、低成本地生态净化周围空间(如会议室、办公室、家庭室内、卫生间、车内乃至宠物房间及养殖场内)散逸于空气中的氨气、硫化氢、巯基硫醇类恶臭气体、烟味、甲醛及微小颗粒物(PM10、PM2.5)等各种气体污染，可广泛应用于家庭与公共场合(餐厅、车站、机场)卫生间或养殖场等各种场所。

Claims (4)

1.一种污染气体的生态净化方法，其特征在于：将待净化的污染气体通过气泵输送至生态净化系统内，并在生态净化系统内进行均匀扩散，该生态净化系统的组成包括具有生物活性的土壤或栽培基质、植物及微生物；利用该生态净化系统内的土壤或基质颗粒、微生物、土壤酶、植物根系的吸附、吸收、降解及转化能力，实现污染气体的连续净化。
2.一种用于实现如权利要求1所述的方法的装置，包括植物种植容器(1)，其特征在于：在植物种植容器(1)内设有土壤层(2)，在土壤层(2)中设有平行分布且并联连接的空气扩散柱(3)，每个空气扩散柱(3)位于土壤层(2)的一端封闭，另一端敞口并延伸至植物种植容器(1)外通过导气管与气泵(5)连接，在空气扩散柱(3)上设有均匀分布的透气孔，并在空气扩散柱(3)上设有防堵网；在土壤层(2)中种植有绿化植物(4)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：在土壤层(2)中的空气扩散柱(3)的顶部达到土壤层(2)高度的1/2-2/3。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的空气扩散柱(3)的开口端采用并联式环状盘式配气管或盘式配气盘。
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