CN212215120U - 一种利用气相悬浮微生物的废气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用气相悬浮微生物的废气处理系统，包括依次连接的进气单元、反应单元和微生物回流单元；进气单元内设有用于向待处理废气中添加颗粒状微生物生长所需水分和营养盐的进气调控装置，反应单元内的颗粒状微生物通过待处理废气的上升气流悬浮并降解废气中的污染物；待处理废气从进气单元通入，经过反应单元的处理后从阻隔单元排出。本实用新型在降解废气时可使颗粒状微生物的表面积大，无表面液膜，传质效率高；悬浮态的颗粒状微生物利于生物量均匀分布，颗粒碰撞几率高，老化微生物容易脱落，保持生物活性；规避了现有技术中填料使用衍生的问题；可实现工艺优化，生化反应和污染物的降解速率快，应用前景好。

Description

一种利用气相悬浮微生物的废气处理系统

技术领域

本实用新型涉及废气处理技术领域，具体涉及一种利用气相悬浮微生物的废气处理系统。

背景技术

大气污染是目前最突出的环境问题之一；尤其是近年来，挥发性有机物(VolatileOrganic Compounds,VOCs)和恶臭气体的大量排放引起了城市灰霾和光化学烟雾等区域大气环境问题，严重干扰了居民的日常生活，威胁人类健康与生态安全。

进入21世纪以来，随着人们对环境保护的要求越来越重视，对各种废气的排放总量和排放浓度等都作出了越来越严格的限制，因此，包括挥发性有机物和恶臭气体在内的废气的达标排放不仅成为环境治理的重要组成部分，也是很多企业投产的必备条件，开展对废气的治理已经迫在眉睫。

研究工业VOCs和恶臭气体的有效处理技术成为目前科学研究的热点之一，其中废气生物净化技术是一种经济、高效的工艺，适用于成分复杂、浓度低的VOCs和恶臭气体。

随着废气生物净化技术的广泛应用，也逐渐暴露出一些问题。主要问题是疏水性VOCs从气相到微生物细胞中的传质速率低，从而导致生物工艺对此类VOCs的去除性能较低，该问题已成为目前废气生物净化技术进一步推广的主要瓶颈。这些瓶颈问题的存在，关键在于微生物在传统废气生物处理系统中是以附着态存在于填料表面，气体与微生物的接触表面固定，且微生物表面有液态水降低了气态污染物从气相到微生物细胞中的传质速度。为此，如果将微生物改为在气相中以悬浮态存在，将从根本上解决疏水性VOCs传质低的难题。另外，由于气相中悬浮微生物絮体颗粒处于运动当中，其表面的微生物细胞会不断脱落更新，从而使微生物保持较高活性。

目前为止，尚未见到有关利用气相悬浮微生物处理废气的相关报道。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点，本实用新型提供了一种利用气相悬浮微生物的废气处理系统，不仅能大大提高传质效率，而且微生物可保持较好的代谢活性，从而使得其处理效果大大提升，且运行费用较低，克服了传统废气生物净化装置存在的传质速率低、微生物活性下降等问题，可用于工业、市政和农业等领域的VOCs和恶臭气体净化。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种利用气相悬浮微生物的废气处理系统，包括反应器和进气调控装置，所述反应器包括由下而上依次连接的进气单元、反应单元和阻隔单元。

具体地，所述反应单元内设有颗粒状微生物，所述颗粒状微生物利用从进气单元通入的待处理废气的上升气流，悬浮于所述反应单元内。

具体地，所述进气调控装置设置在所述进气单元内，用于向待处理废气中添加供颗粒状微生物生长的水分和营养盐。

详细地，所述进气单元通入待处理废气后，废气经过反应单元，其中的气态污染物在与悬浮微生物的作用下发生降解反应，最后处理后的废气从具有阻隔颗粒状微生物排出作用的阻隔单元排出。

在上述技术方案中，所述利用气相悬浮微生物的废气处理系统还包括，设置在所述进气单元和反应单元之间的带孔隔板。

详细地，在上述技术方案中，所述带孔隔板一方面能使待处理废气均匀进入反应单元内，促进待处理废气颗粒状微生物的传质效率，另一方面，还能在反应器停止运行时防止颗粒状微生物落入进气单元内的进气调控装置或进气管道内。

在上述技术方案中，所述利用气相悬浮微生物的废气处理系统还包括回流单元，所述回流单元的进口和出口分别与所述阻隔单元和所述反应单元连通。

详细地，在上述技术方案中，所述回流单元用于将阻隔单元阻隔的颗粒状微生物通过回流的方式重新进入反应单元。

进一步地，在上述技术方案中，所述阻隔单元为旋风分离装置、滤网、滤料填充件和上端口径逐渐变大的桶状结构中的一种。

进一步地，在上述技术方案中，所述颗粒状微生物的粒径小于5mm。

进一步优选地，在上述技术方案中，所述反应单元的高度大于50cm。

进一步地，在上述技术方案中，所述待处理废气含有挥发性有机物和/或恶臭废气，优选为含有甲苯、硫化氢和氨气中的一种或多种。

详细地，在上述技术方案中，所述待处理废气在所述反应单元内的截面平均气速＞0.02m/s，优选为0.1-0.5m/s。

进一步优选地，在上述技术方案中，所述颗粒状微生物为绿色木霉、短梗霉、耐盐酵母和单胞菌中的一种或多种。

进一步优选地，在上述技术方案中，所述水分的添加量为控制所述待处理废气的湿度为30-60％，所述营养盐为含氮、磷、钙和镁的无机盐，对应于体积为1升的反应单元，所述营养盐的添加量为控制氮、磷、钙和镁的加入量分别为1.0-3.0g/d、1.0-5.0g/d、0.01-0.1g/d和0.5-1.0g/d。

进一步地，在上述技术方案中，所述进气调控装置为连续运行或间歇式运行。

本实用新型另一方面还提供了上述利用气相悬浮微生物的废气处理系统在微生物处理挥发性有机物和恶臭气体中的应用。

详细地，在利用上述处理系统处理挥发性有机物和恶臭气体的具体应用中，上述处理系统的反应单元的温度为25-35℃。

本实用新型的优点：

(1)与现有技术相比，本实用新型所提供的处理系统通过待处理废气的上升气流驱动颗粒状微生物悬浮于反应器内的反应单元，使颗粒状微生物更易于直接接触待处理废气分子，微观表面气速加大，颗粒之间接触和碰撞几率增加，有利于待处理废气污染物的传质，另一方面，还能促进颗粒状微生物的扩散和保持颗粒状微生物高代谢活性，加快生化反应和污染物的降解与去除；

(2)本实用新型所提供的处理系统取消了填料的使用，有效避免了填料层坍塌、堵塞与压降升高等现象，克服了现有生物处理方法的缺陷；

(3)本实用新型所提供的处理系统通过采用超声波或喷雾加湿方法可以向待处理废气中均匀添加水分和营养盐，支持颗粒状微生物的生长和代谢；

(4)本实用新型所提供的处理系统所采用的反应器与传统生物固定床反应器相比，具有VOCs和恶臭气体的处理效率高、稳定运行时间长、压降和运行费用低等优势，实际应用前景广阔。

附图说明

图1为本实用新型实施例1所提供的利用气相悬浮微生物的废气处理系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2所提供的利用气相悬浮微生物的废气处理系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3所提供的利用气相悬浮微生物的废气处理系统的结构示意图；

图中：

进气单元1，反应单元2，阻隔单元3，待处理废气4，颗粒状微生物5，进气调控装置6(进水口61，出水口62)，带孔隔板7，回流单元8，进气口9，出气口10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

若未特别指明，本实用新型实施例中所用的实验试剂和材料等均可市售获得。

若未具体指明，本实用新型实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

本实用新型实施例提供了一种利用气相悬浮微生物的废气处理系统，具体结构如图1所示，包括反应器和进气调控装置6。

详细地，该反应器具体包括由下而上依次设置的进气单元1、反应单元2和阻隔单元3；待处理废气4按图1中箭头所示的方向从反应器底部的进气单元1的进气口9通入，经过悬浮于反应器中部的反应单元2内的颗粒状微生物5净化后，从反应器顶部的阻隔单元3的出气口10排出。

具体地，进气调控装置6设置在进气单元1内，该进气调控装置6用于向待处理废气4中添加供颗粒状微生物5生长的水分和营养盐。

详细地，进气单元1和反应单元2之间还设置有带孔隔板7，该带孔隔板7既能使待处理废气4均匀进入反应单元2内，能在反应器停止运行时防止颗粒状微生物5落入进气单元1内的进气调控装置6或进气管道内。

此外，反应器还包括回流单元8，上述回流单元8的进口和出口分别与所述阻隔单元3和所述反应单元2连通。

该反应单元2内的颗粒状微生物5利用待处理废气4的上升气流悬浮于反应单元2内，悬浮于反应单元2内的颗粒状微生物5更易于直接接触待处理废气4，使微观表面气速加大，颗粒之间接触和碰撞几率增加，有利于待处理废气4污染物的传质，而且还能促进颗粒状微生物5的扩散和保持颗粒状微生物5高代谢活性，加快生化反应和污染物的降解与去除。

具体地，如图1所示，该阻隔单元3为一个旋风分离装置，该旋风分离装置的进口通过管道与上述反应单元2的顶部连通，其具体尺寸根据实际需要设计。

详细地，上述颗粒状微生物为绿色木霉、短梗霉、耐盐酵母和单胞菌中的一种或多种，其粒径小于5mm，优选为0.5-1.5mm。

详细地，待处理废气内含有苯、甲苯、硫化氢和氨气等挥发性有机物和/或恶臭废气，其适用浓度范围为0-2000g/m³，待处理废气的通入量为控制反应单元内的截面平均气速为0.05-0.6m/s。

详细地，上述反应器中反应单元为高0.5-1m的无机玻璃材质的圆筒状结构。

具体地，上述营养盐为含氮、磷、钙和镁的无机盐，水分的添加量为控制所述待处理废气的湿度为30-60％，对应于体积为1升的反应单元，营养盐的添加量为控制氮、磷、钙和镁的加入量分别为1.0-3.0g/d、1.0-5.0g/d、0.01-0.1g/d和0.5-1.0g/d；详细地，进气调控装置6采用超声波雾化或喷雾加湿方式，向待处理废气4中添加供颗粒状微生物5生长的水分和营养盐，采用连续运行或间歇运行方式，间歇运行时可添加继电器等相应控制装置加以控制，且可通过进水口61和出水口62对进气调控装置6内营养液进行添加和更换。

实施例2

本实用新型实施例所提供的利用气相悬浮微生物的废气处理系统与实施例1类似，具体结构如图2所示，区别在于，阻隔单元3的具体结构与实施例1不同。

具体地，如图2所示，该阻隔单元3为反应器内设置在该反应单元2上方的一个滤网，其孔径小于该颗粒状微生物的粒径。

其他运行条件和实例1相似。

实施例3

本实用新型实施例所提供的利用气相悬浮微生物的废气处理系统与实施例2类似，具体结构如图3所示，区别在于，阻隔单元3的具体结构与实施例2不同。

具体地，该阻隔单元3为上端口径大下端口径小的渐变式桶状结构，其具体尺寸如下，上端口径渐变为下端口径2倍以上，变径斜边与主体垂直结构的夹角应不大于60度(与水平线夹脚大于30度)，阻隔单元3的高度应不小于反应单元2的1/3。

具体地，如图3所示，本实施例中变径斜边与水平线夹角为60度，阻隔单元3的高度为20cm，反应单元2的高度为50cm，反应器总高度为1m，其直径为12cm。

其他运行条件和实例2相似。

采用本实用新型实施例所提供的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，通过待处理废气的上升气流驱动颗粒状微生物悬浮于反应器内的反应单元，使颗粒状微生物更易于直接接触待处理废气分子，微观表面气速加大，颗粒之间接触和碰撞几率增加，有利于待处理气态污染物的传质，另一方面，还能促进颗粒状微生物的扩散和保持颗粒状微生物高代谢活性，加快生化反应和污染物的降解与去除；此外，通过取消填料的使用，有效避免了填料层坍塌、堵塞与压降升高等现象，克服了现有生物处理方法的缺陷，具有VOCs和恶臭气体的处理效率高、稳定运行时间长、压降和运行费用低等优势，实际应用前景广阔。

最后，以上仅为本实用新型的较佳实施方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，包括反应器和进气调控装置，所述反应器包括由下而上依次连接的进气单元、反应单元和阻隔单元；

所述反应单元内设有颗粒状微生物，所述颗粒状微生物利用从进气单元通入的待处理废气的上升气流，悬浮于所述反应单元内；

所述进气调控装置设置在所述进气单元内，用于向待处理废气中添加供颗粒状微生物生长的水分和营养盐。

2.根据权利要求1所述的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，还包括，设置在所述进气单元和反应单元之间的带孔隔板。

3.根据权利要求1所述的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，还包括回流单元，所述回流单元的进口和出口分别与所述阻隔单元和所述反应单元连通。

4.根据权利要求1-3任一项所述的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，所述阻隔单元为旋风分离装置、滤网、滤料填充件和上端口径逐渐变大的桶状结构中的一种。

5.根据权利要求1-3任一项所述的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，所述颗粒状微生物的粒径小于5mm。

6.根据权利要求5所述的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，所述反应单元的高度大于50cm。

7.根据权利要求1-3任一项所述的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，所述待处理废气含有挥发性有机物和/或恶臭废气。

8.根据权利要求7所述的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，所述待处理废气含有甲苯、硫化氢和氨气中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，

所述颗粒状微生物为绿色木霉、短梗霉、耐盐酵母和单胞菌中的一种或多种；

和/或，所述水分的添加量为控制所述待处理废气的湿度为30-60％，所述营养盐为含氮、磷、钙和镁的无机盐，对应于体积为1升的反应单元，所述营养盐的添加量为控制氮、磷、钙和镁的加入量分别为1.0-3.0g/d、1.0-5.0g/d、0.01-0.1g/d和0.5-1.0g/d。

10.根据权利要求1-3任一项所述的利用气相悬浮微生物的废气处理系统，其特征在于，所述进气调控装置为连续运行或间歇式运行。

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