專利名稱：凈化有機廢氣的生物滴濾系統及其快速制備菌膜方法
技術領域：
本發明涉及凈化有機廢氣的生物滴濾系統及其快速制備菌膜方法，尤其適用于低濃度難溶難降解有機廢氣的凈化處理。
背景技術：
工業生產和家庭裝修等過程中產生的揮發性有機物已引起人們越來越多的關注。吸收、吸附、氧化燃燒(包括催化氧化)、冷凝和生物法是常用的處理空氣中揮發性有機物和臭味物質的技術。其中生物凈化工藝，由于凈化技術本身低能耗、環境友好而越來越受到廣泛關注，是一種有效、低費用和實用的VOCs新型控制技術。生物凈化設施按微生物的存在方式以及水分、營養的添加方式差異可分為生物過濾器、生物滴濾器、生物洗滌器三大處理系統，生物滴濾器由于具有微生物濃度高、凈化反應速度快、停留時間短、空隙率高、阻力小、使用壽命長、反應條件(pH值、營養)易于控制和抗負荷沖擊能力強等特點，受到越來越廣泛的重視。但是，為保證微生物在光滑填料表面的穩定附著與菌膜形成，需要復雜和較長時間的啟動程序，一般需要一個月以上，嚴重阻礙了生物滴濾技術的工業化應用。
發明內容
本發明的目的是根據已有技術中存在的不足之處，提供一種系統簡單，便于安裝，系統快速啟動、運行中填料層無堵塞、高效穩定的凈化有機廢氣的生物滴濾系統及其快速制備菌膜方法。
本發明的凈化有機廢氣的生物滴濾系統，由裝有填料的生物滴濾反應器、桶座、液體循環裝置、廢氣輸入裝置及凈化氣體循環裝置構成。生物滴濾反應器分段疊加組合后固定在桶座上，生物滴濾反應器各段之間，以及與桶座之間設有柵板，桶座中部通過氣體入口與廢氣輸入裝置相連，底部通過連接管與液體循環裝置相連，生物滴濾反應器的頂蓋上設有與液體循環裝置相連的噴淋頭，并設有氣體出口，氣體出口與凈化氣體循環裝置相連，廢氣輸入裝置上設有配氣器。所述的液體循環裝置包括滴濾液儲槽，滴濾液儲槽上設有液位計，滴濾液儲槽內設有滴濾液循環管，滴濾液循環管上連有循環泵和流量計；所述的廢氣輸入裝置包括與氣體入口相連的通氣管，通氣管管口處設有采樣口，通氣管路上設有進氣控制閥、與配氣裝置相連的進氣口、與氣體循環管相連的入口和氣泵，氣泵進氣口處設有流量計。所述的凈化氣體循環裝置包括排氣管，排氣管上設有排氣控制閥，排氣控制閥內側設有氣體循環管，氣體循環管上設有旁通閥，氣體循環管與廢氣輸入裝置的通氣管相連。
采用凈化有機廢氣的生物滴濾系統的快速菌膜制備方法A.專性降解菌液相馴化a.選擇焦化或石化廢水活性污泥作為菌源；b.將活性污泥置于容器中進行曝氣，添加氮、磷營養液，同時添加事先配制好的作為碳源的甲苯乳化液，營養液由硝酸鈉3500mg/L，磷酸氫二鉀1000mg/L，磷酸二氫鉀2000mg/L，硫酸鎂900mg/L，硫酸鋅10mg/L與水配制而成；碳氮磷的質量比BOD5∶C∶P為50∶1∶0.4；c.之后每天依次成倍添加甲苯乳化液，使其濃度在50～1600mg/L之間遞增，對菌種進行液相馴化；d.馴化4～5天后，依次遞增添加苯、二甲苯繼續馴化一周，苯、二甲苯的濃度控制從100mg/L開始，在1000～2000mg/L之間遞增，即獲得甲苯、苯、二甲苯混合物專性降解菌；B.氣液相同步馴化掛膜a.將獲得的專性降解菌置入滴濾液槽內，添加營養液配制成混合液；b.啟動循環泵，將混合液打到反應器的頂部，通過噴淋頭將混合液均勻向下滴濾到填料上，滴濾液在填料層中自上而下流動，最后由底部排液管流入滴濾液槽，再由循環泵打到頂部進行循環，滴濾液的滴濾密度控制在4000～7000L/m3.s；c.啟動配氣器，將配制的有機廢氣打入桶座，廢氣自下而上穿過填料層，從生物滴濾反應器頂部的排氣管和氣體循環管回到廢氣入口，檢測取樣口的廢氣樣品，保持有機廢氣總濃度在1000mg/m3以上，甲苯濃度在100～500mg/m3之間；d.廢氣溫度控制在15～40℃；e.頭兩天內向滴濾液中添加甲苯乳化液，其后每天視填料表面菌膜生長情況補充適量營養液，營養液pH值控制在6～8之間；f.六至九天后，菌膜制備完成。
本發明的有益效果采用生物滴濾反應器、液體循環裝置、廢氣輸入裝置及凈化氣體循環裝置等構成的系統，用“誘導物-目標污染物”雙底物專性降解菌的馴化模式、循環式氣液相同步馴化強化掛膜的啟動方法，可簡化生物滴濾系統的啟動程序，啟動速度快，使接種掛膜時間縮短為6-9天。生物滴濾系統有機污染物去除能力高、填料床層無堵塞、工藝性能穩定，方法簡單，適用于工業揮發性有機氣體的處理，特別是低濃度難溶性有機廢氣；配氣器的開啟可適應工業應用間歇運行的工況，易于推廣和應用，具有廣泛的實用性。
附圖是本發明生物滴濾系統結構示意圖。
圖中1.噴淋頭，2.填料，3.法蘭，4.柵板，5.桶體，6.反應器，7.卸料口，8.裝料口，9.滴濾液循環管，10.轉子流量計，11.循環泵，12.液位計，13.滴濾液儲槽，14.連接管，15.氣體入口，16.采樣口，17.氣泵，18.流量計，19.配氣器，20.氣體循環管，21.旁通閥，22.排氣控制閥，23.排氣管，24.氣體出口，25.采樣口。
具體實施例方式
下面結合附圖中的實施例對本發明作進一步的描述本發明凈化有機廢氣的生物滴濾系統，它由裝有填料2的生物滴濾反應器6、桶座5、液體循環裝置、廢氣輸入裝置及凈化氣體循環裝置構成，其中生物滴濾反應器6固定在桶座5上，生物滴濾反應器6與桶座5之間設有柵板4，桶座5中部通過氣體入口15與廢氣輸入裝置相連，底部通過連接管14與液體循環裝置相連，生物滴濾反應器6的頂蓋上設有與液體循環裝置相連的噴淋頭1，并設有氣體出口24，氣體出口24與凈化氣體循環裝置相連，廢氣輸入裝置上設有配氣器。生物滴濾反應器6可以分段疊加組合，反應器與反應器間通過法蘭3連為一體，各反應器內均放置填料2，填料由陶瓷或不銹鋼制成交叉結構，各段之間連接處均設有柵板4。液體循環裝置包括滴濾液儲槽13，滴濾液儲槽13上設有液位計12，滴濾液儲槽13內設有滴濾液循環管9，滴濾液循環管9上連有循環泵11和流量計10，滴濾液經循環泵11加壓后經流量計10，由滴濾液循環管9提至反應器頂部，經與液體循環裝置相連的噴淋頭1均勻向下噴淋填料，滴濾液在填料層中自上而下流動，通過連接管14排入滴濾液儲槽13，在滴濾液儲槽13中，液面通過液位計12保持一定高度，使得反應器內形成一段液封。廢氣輸入裝置包括與氣體入口15相連的通氣管，通氣管管口處設有采樣口16，通氣管路上設有進氣控制閥、與配氣裝置19相連的進氣口、與氣體循環管20相連的入口和氣泵17，氣泵17進氣口處設有流量計18。凈化氣體循環裝置包括排氣管23，排氣管23上設有排氣控制閥22，排氣控制閥22內側設有氣體循環管20，氣體循環管20上設有旁通閥21，氣體循環管20與廢氣輸入裝置的通氣管相連。
用本發明凈化有機廢氣的生物滴濾系統的快速菌膜制備方法方法一、首先進行專性降解菌液相馴化如選擇焦化廢水活性污泥作為菌源；將活性污泥置于容器中進行曝氣，添加氮、磷營養液，同時添加事先配制好的作為碳源的甲苯乳化液，營養液由硝酸鈉3500mg/L，磷酸氫二鉀1000mg/L，磷酸二氫鉀2000mg/L，硫酸鎂900mg/L，硫酸鋅10mg/L與水配制而成，碳氮磷的質量比BOD5∶C∶P為50∶1∶0.4；之后每天依次成倍添加甲苯乳化液，使其濃度在50～1600mg/L之間遞增，對菌種進行液相馴化；馴化4～5天后，依次遞增添加苯、二甲苯繼續馴化一周，苯、二甲苯的濃度控制從100mg/L開始，在1000～2000mg/L之間遞增，即獲得甲苯、苯、二甲苯混合物專性降解菌。
然后進行氣液相同步馴化掛膜將獲得的專性降解菌置入滴濾液槽13內，添加營養液配制成混合液；啟動循環泵11，將混合液打到反應器6的頂部，通過噴淋頭1將混合液均勻向下滴濾到填料2上，滴濾液在填料層中自上而下流動，最后由底部排液管流入滴濾液槽13，再由循環泵11打到頂部進行循環，滴濾液的滴濾密度控制在4000～7000L/m3.s；啟動配氣器19，將配制的有機廢氣打入桶座5，廢氣自下而上穿過填料層2，從生物滴濾反應器6頂部的排氣管23和氣體循環管20回到廢氣入口15，系統啟動初期，少部分經排氣管23排出，絕大部分經氣體循環管20回到廢氣入口15，混合氣進入生物滴濾反應器中，進行重復凈化，氣體循環量由旁通閥21與排氣控制閥22控制，隨著膜的增厚循環量逐漸減少，檢測取樣口(16)的廢氣樣品，保持有機廢氣總濃度在1000mg/m3以上，甲苯濃度在100～500mg/m3之間；廢氣溫度控制在25～40℃；頭兩天內向滴濾液中添加甲苯乳化液，其后每天視填料(4)表面菌膜生長情況補充適量營養液，營養液pH值控制在6～8之間；六至七天后，菌膜制備完成，可進行工業化應用。
方法二、與方法一基本相同，不同之處在于氣液相同步馴化掛膜的溫度控制在15～25℃，八至九天后，菌膜制備完成。
其工作過程當廢氣源連續供氣，或每天供氣累計達8h以上時，關閉配氣器19，關閉旁通閥21，啟動氣泵17，將處理有機廢氣打入桶座，廢氣自下而上穿過填料層2，從生物滴濾反應器6頂部的排氣管排出。當廢氣源每天供氣累計小于8h，或雙休日、節假日停運不供氣時，關閉氣泵17，開啟配氣器19，補充有機廢氣，保持有機廢氣總濃度在1000mg/m3以上，甲苯濃度在100～500mg/m3之間，每天供氣累計達8h。循環液循環泵11保持開啟狀態；隔天將濾液槽13中的循環液及脫落的生物膜排放掉一部分，防止填料4堵塞和生物膜內毒素積累，同時視填料4表面菌膜生長情況補充適量營養液，營養液pH值控制在6～8之間。
權利要求
1.凈化有機廢氣的生物滴濾系統，其特征在于它由裝有填料(2)的生物滴濾反應器(6)、桶座(5)、液體循環裝置、廢氣輸入裝置及凈化氣體循環裝置構成，其中生物滴濾反應器(6)固定在桶座(5)上，生物滴濾反應器(6)與桶座(5)之間設有柵板(4)，桶座(5)中部通過氣體入口(15)與廢氣輸入裝置相連，底部通過連接管(14)與液體循環裝置相連，生物滴濾反應器(6)的頂蓋上設有與液體循環裝置相連的噴淋頭(1)，并設有氣體出口(24)，氣體出口(24)與凈化氣體循環裝置相連，廢氣輸入裝置上設有配氣器。
2.根據權利要求1所述的凈化有機廢氣的生物滴濾系統，其特征在于所述的生物滴濾反應器(6)可以分段疊加組合，各段之間連接處均設有柵板(4)。
3.根據權利要求1所述的凈化有機廢氣的生物滴濾系統，其特征在于所述的液體循環裝置包括滴濾液儲槽(13)，滴濾液儲槽(13)上設有液位計(12)，滴濾液儲槽(13)內設有滴濾液循環管(9)，滴濾液循環管(9)上連有循環泵(11)和流量計(10)。
4.根據權利要求1所述的凈化有機廢氣的生物滴濾系統，其特征在于所述的廢氣輸入裝置包括與氣體入口(15)相連的通氣管，通氣管管口處設有采樣口(16)，通氣管路上設有進氣控制閥、與配氣器(19)相連的進氣口、與氣體循環管(20)相連的入口和氣泵(17)，氣泵(17)進氣口處設有流量計(18)。
5.根據權利要求1所述的凈化有機廢氣的生物滴濾系統，其特征在于所述的凈化氣體循環裝置包括排氣管(23)，排氣管(23)上設有排氣控制閥(22)，排氣控制閥(22)內側設有氣體循環管(20)，氣體循環管(20)上設有旁通閥(21)，氣體循環管(20)與廢氣輸入裝置的通氣管相連。
6.凈化有機廢氣的生物滴濾系統快速菌膜制備方法，其特征在于A.專性降解菌液相馴化a.選擇焦化或石化廢水活性污泥作為菌源；b.將活性污泥置于容器中進行曝氣，添加氮、磷營養液，同時添加事先配制好的作為碳源的甲苯乳化液，碳氮磷的質量比BOD5∶C∶P為50∶1∶0.4；c.之后每天依次成倍添加甲苯乳化液，使其濃度在50～1600mg/L之間遞增，對菌種進行液相馴化；d.馴化4～5天后，依次遞增添加苯、二甲苯繼續馴化一周，苯、二甲苯的濃度控制從100mg/L開始，在1000～2000mg/L之間遞增，即獲得甲苯、苯、二甲苯混合物專性降解菌；B.氣液相同步馴化掛膜a.將獲得的專性降解菌置入滴濾液槽(13)內，添加營養液配制成混合液；b.啟動循環泵(11)，將混合液打到反應器(6)的頂部，通過噴淋頭(1)將混合液均勻向下滴濾到填料(2)上，滴濾液在填料層中自上而下流動，最后由底部排液管流入滴濾液槽(13)，再由循環泵(11)打到頂部進行循環；c.啟動配氣器(19)，將配制的有機廢氣打入桶座(5)，廢氣自下而上穿過填料層(2)，從生物滴濾反應器(6)頂部的排氣管(23)和氣體循環管(20)回到廢氣入口(15)，檢測取樣口(16)的廢氣樣品，保持有機廢氣總濃度在1000mg/m3以上，甲苯濃度在100～500mg/m3之間；d.廢氣溫度控制在15～40℃；e.頭兩天內向滴濾液中添加甲苯乳化液，其后每天視填料(4)表面菌膜生長情況補充適量營養液，營養液pH值控制在6～8之間；f.六至九天后，菌膜制備完成。
7.根據權利要求6所述的凈化有機廢氣的生物滴濾系統快速菌膜制備方法，其特征在于所述的營養液由硝酸鈉3500mg/L，磷酸氫二鉀1000mg/L，磷酸二氫鉀2000mg/L，硫酸鎂900mg/L，硫酸鋅10mg/L與水配制而成。
8.根據權利要求6所述的凈化有機廢氣的生物滴濾系統快速菌膜制備方法，其特征在于滴濾液的滴濾密度為4000～7000L/m3.s。
全文摘要
一種凈化有機廢氣的生物滴濾系統及其快速制備菌膜方法，適合于低濃度難溶難降解有機廢氣的凈化處理。采用生物滴濾反應器、液體循環裝置、廢氣輸入裝置及凈化氣體循環裝置等構成的系統，用“誘導物－目標污染物”雙底物專性降解菌的馴化模式、循環式氣液相同步馴化強化掛膜的啟動方法，可簡化生物滴濾系統的啟動程序，啟動速度快，使接種掛膜時間縮短為6－9天。生物滴濾系統對有機污染物去除能力高、填料床層無堵塞、工藝性能穩定，方法簡單，適用于工業揮發性有機氣體的處理，特別是低濃度難溶性有機廢氣；配氣器的開啟可適應工業應用間歇運行的工況，易于推廣和應用，具有廣泛的實用性。
文檔編號B01D53/44GK101077472SQ20071002327
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月16日 優先權日2007年6月16日
發明者王麗萍, 華素蘭, 周敏, 何士龍, 朱玉麗 申請人:中國礦業大學