专利名称：复合式生物反应器废气处理设备的制作方法
技术领域：
本发明属于利用生物反应器处理废气的设备，特别涉及一种复合式的生物反应器废气处理设备。
背景技术：
废气的生物处理是利用微生物将废气中有机污染物或恶臭物质降解或转化为无害或低害类物质的过程。与其它物理化学方法相比，用生物法处理废气投资少，运行费用低，污染物不会被转移到其它地方，不产生二次污染。以往的废气生物处理设备主要分为生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池三种。它们各有特点和应用条件。
生物滤池(见图2)由气体预湿设备13和内部充填活性填料的固定式生物反应器5构成，废气经预湿后，进入固定式生物反应器，被附着在填料上的微生物降解为水和二氧化碳气体等，然后排出。生物滤池处理设备的特点是只有一个生物反应器，设备简单，运行费用低。适于处理浓度介于0.5-1.0g/m3、污染物主要为亲水性的及少量疏水性的废气。但占地面积较大，在生物反应器前需加气体预湿设备，不适于处理污染物浓度较高的废气。
生物洗涤塔通常由一个装有填料的洗涤器16和一个具有活性污泥的生物反应器17构成(见图3)。洗涤器为气体吸收装置，废气中的污染物与填料表面的水接触，被水吸收，并随水流入生物反应器内；在生物反应器内被活性污泥中的微生物分解。这种设备易于控制反应条件，适于处理浓度介于1.0-5.0g/m3、污染物为亲水性的废气。但在生物反应器前需加气体洗涤装置，设备较复杂。不适于处理疏水性污染物。
生物滴滤池只有一个内部填充填料的固定式生物反应器(见图4)，所述的填料是长有生物膜的惰性填料19。循环水不断喷洒在填料上，填料表面被微生物形成的生物膜所覆盖。废气通过反应器时，废气中的污染物被微生物降解。生物滴滤池设备较简单，废气中污染物的吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内，它适于处理浓度低于0.5g/m3、污染物为亲水性的废气。但不能处理高浓度的污染物，也不适于处理废气中的疏水性污染物。
这三种废气生物处理设备共同的缺陷是对于混有水溶性差别较大、浓度不同的多种污染物的废气，依靠上述单一一种处理设备难以同时有效地去除。将三种设备同时运行，又会带来占地面积大、设备复杂、投资多、运行费用高等问题。这三种处理设备的生物反应器中，培养的微生物均以细菌为主，因此，适于处理的污染物多为亲水性的。另外，生物滤池中的气体预湿设备、生物洗涤塔的气体洗涤设备以及生物滴滤池均需大量循环水，能耗较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的生物废气处理设备的缺陷，提供一种操作简便、能耗较低、能有效地将浓度范围大、废气中含有亲水性和疏水性物质同时去除的复合式生物反应器废气处理设备。
本发明的另一目的是提供复合式生物反应器废气处理设备的操作方法。
本发明的复合式生物反应器废气处理设备，包括装有填料的固定式生物反应器5、循环泵20等；该设备由带有微生物的悬浮式生物反应器3和装有填料的固定式生物反应器5构成；所述的悬浮式生物反应器3下部侧壁开有一进气口1，在进气口1处安装有穿孔管2，上部侧壁设有出水口10，顶部与固定式生物反应器5对接；所述的固定式生物反应器5的内部填充有填料9，上部侧壁设有喷淋液进口8，在进口8处有喷头7，在顶部开有排气口6；两个生物反应器之间安装有带有孔的隔板11；或所述的固定式生物反应器5的内部填充有填料9，上部侧壁设有喷淋液进口8，在进口8处有喷头7，在下部的侧壁开有排气口6；在悬浮式生物反应器3和固定式生物反应器5之间有气体连通管12；两个生物反应器之间安装有隔板11。
所述的隔板11上的孔是一个以上。
本发明区别于其他废气处理设备的特点是带有两个生物反应器，依据运行方式，分为上向流式和下向流式。在悬浮式生物反应器内，降解污染物的微生物是悬浮分散在水中，以细菌为主。在固定式生物反应器内部填充填料，降解污染物的微生物是附着生长在填料表面，微生物以真菌为主。因此，本发明的设备可以有效地将废气中亲水性和疏水性污染物同时去除。
对于上向流式，两个生物反应器之间的隔板带有孔；对于下向流式，两个生物反应器之间的隔板无孔，通过气体连通管12连通。
在两个生物反应器中，降解废气中污染物的微生物是不相同的，它们是依据废气中污染物的水溶性的差异，有选择地培养的。悬浮式生物反应器内的微生物以适于在水中生长的、有利于废气中亲水性污染物降解的细菌为主；固定式生物反应器培养真菌代替细菌，有利于废气中疏水性污染物的去除。真菌在空气中会生成菌丝，菌丝向四周分布形成菌丝网，有助于增大气相中污染物与菌类的接触面积，使气相中的污染物在生物反应器中直接与真菌充分接触，更好地完成传质过程。特别是对于某些有机废气，真菌的降解能力高于细菌。真菌可以在pH值较低、周围环境相对干燥的条件下生存。
本发明复合式生物反应器废气处理设备的操作方法是废气从底部进入悬浮式生物反应器内，废气中易溶于水的物质被水中的微生物吸收降解；同时气体被预湿。未被降解的疏水性污染物进入固定式生物反应器内，被附着在填料上的真菌微生物降解。
对于上向流运行方式，两个生物反应器之间的隔板是有孔的。在悬浮式生物反应器内未被降解的疏水性污染物通过隔板从底部进入固定式生物反应器中，被降解后从顶部排出。固定式生物反应器顶部的喷头定期向填料喷洒无碳源营养液，过量的营养液通过隔板流入悬浮式生物反应器中，为悬浮式生物反应器中的微生物提供营养。
对于下向流运行方式，两个反应器之间的隔板是无孔的，通过连通管连接。在悬浮式生物反应器内未被降解的疏水性污染物通过连通管从上部进入固定式生物反应器中，降解后从固定式生物反应器下部排出。
本发明的设备具有如下优点1.将两个生物反应器结合，结构紧凑、构造简洁、占地面积小，运行操作与维护简单。
2.在两部分反应器中，依据废气中的污染物水溶性的差异，选择性地培养不同种类的微生物，从而实现将废气中的多种污染物同时有效地去除。
3.悬浮式生物反应器中可同时实现曝气、气体预湿和易溶于水的污染物从气相到水相的转移与降解，减少辅助设备，减少能耗。
4.固定式生物反应器中用真菌代替细菌降解废气。一方面，使气相中的废气在生物反应器中直接与真菌充分接触，更好地完成传质过程。另一方面，真菌对湿度和pH值的适应性更强。
5.复合式生物反应器无需循环水，营养液是定期供给，喷淋次数少，减少能耗。
图1.本发明设备的示意图，a上向流式b.下向流式。
图2.现有生物滤池设备示意图。
图3.现有生物洗涤塔设备示意图。
图4.现有生物滴滤池设备示意图。
附图标记1进气口2穿孔管 3悬浮式生物反应器4气体预湿设备5固定式生物反应器6排气口 7喷头8喷淋液进口9填料 10出水口 11隔板12气体连通管 13活性填料 14砾石15惰性填料 16洗涤器 17活性污泥反应器18沉淀池 19长有生物膜的惰性填料20循环泵
具体实施例方式
有机玻璃制成的复合式生物反应器废气处理设备，其直径为10cm，总体积为7立方升。该设备包括由带有微生物的悬浮式生物反应器3、装有填料的固定式生物反应器5和循环泵20等构成。
在悬浮式生物反应器3下部侧壁开有一气口1，在进气口1处安装有穿孔管2，上部侧壁设有出水口10，顶部与固定式生物反应器5对接，并由法兰盘固定；培养的微生物以细菌为主，分散县悬浮于水中。
在固定式生物反应器5的内部填充有海绵或珍珠岩等惰性填料9，上部侧壁设有喷淋液进口8，在进口8处有喷头7，在顶部开有排气口6；微生物以真菌为主，附着生长在填料9表面。
两个生物反应器之间安装有带有多孔的隔板11；其中每个孔的孔径为2-3mm。
废气从悬浮式生物反应器3下部侧壁进气口1进入悬浮式生物反应器3内，废气中溶于水的物质被水中的微生物吸收降解，同时气体被预湿。未被降解的疏水性污染物能过隔板11进入固定式生物反应器5中，被附着在填料9上的微生物降解后，从顶部排气口6排出。
营养液从进水口8经固定式生物反应器5顶部的喷头7定期向填料9喷洒，过量的营养液通过隔板11流入悬浮式生物反应器3中，为悬浮式生物反应器3中的微生物提供营养。多余的水从出水口10排出。
浓度为1025mg/m3二甲苯类废气，从进气口进入上向流运行方式的复合式生物反应器，停留时间为1-3mins。室温条件下操作。排气口的二甲苯浓度为96.6mg/m3，低于国家制定的车间空气中有害物质的最大容许浓度，去除率达90％以上。
有机玻璃制成的复合式生物反应器废气处理设备，其直径为10cm，总体积为7立方升。该设备包括由带有微生物的悬浮式生物反应器3、装有填料的固定式生物反应器5和循环泵20等构成。
在悬浮式生物应器3下部侧壁开有一气口1，在进气口1处安装有穿孔管2，上部侧壁设有出水口10，顶部与固定式生物反应器5对接，并由法兰盘固定；培养的微生物以细菌为主，分散悬浮于水中。
在固定式生物反应器5的内部填充有海绵或珍珠岩等惰性填料9，上部侧壁设有喷淋液进口8，在进口8处有喷头7，在下部的侧壁开有排气口6；在悬浮式生物反应器3和固定式生物反应器5之间有气体连通管12；微生物以真菌为主，附着生长在填料9表面。
两个生物反应器之间安装有隔板11。
废气从悬式生物反应器3下部侧壁进气口1进入悬浮式生物反应器3内，废气中溶于水的污染物被水中的细菌微生物吸收降解；同时气体被预湿。未被降解的疏水性污染物通过国连通管12从上部进入固定式生物反应器5中，被附着在填料9上的真菌微生物降解后，从下部侧壁排气口6排出。
浓度为1103mg/m3二甲苯类废气，从进气口进入下向流运行方式的复合式生物反应器，停留时间为1-3mins。室温条件下操作。排气口的二甲苯浓度为87.3mg/m3，低于国家制定的车间空气中有害物质的最大容许浓度，去除率达92.1％。
权利要求
1.一种复合式生物反应器废气处理设备，包括装有填料的固定式生物反应器(5)、循环泵(20)；其特征是该设备由带有微生物的悬浮式生物反应器(3)和装有填料的固定式生物反应器(5)构成；所述的悬浮式生物反应器(3)下部侧壁开有一进气口(1)，在进气口(1)处安装有穿孔管(2)，上部侧壁设有出水口(10)，顶部与固定式生物反应器(5)对接；所述的固定式生物反应器(5)的内部填充有填料(9)，上部侧壁设有喷淋液进口(8)，在进口(8)处有喷头(7)，在顶部开有排气口(6)；两个生物反应器之间安装有带有孔的隔板(11)；或所述的固定式生物反应器(5)的内部填充有填料(9)，上部侧壁设有喷淋液进口(8)，在进口(8)处有喷头(7)，在下部的侧壁开有排气口(6)；在悬浮式生物反应器(3)和固定式生物反应器(5)之间有气体连通管(12)；两个生物反应器之间安装有隔板(11)。
2.如权力要求1所述的设备，其特征是所述的悬浮式生物反应器安装在固定式生物反应器下端。
3.如权力要求1所述的设备，其特征是所述的隔板(11)上的孔是一个以上。
全文摘要
本发明属于利用生物反应器处理废气的设备，特别涉及一种复合式的生物反应器废气处理设备。该设备由悬浮式生物反应器和固定式生物反应器构成；在悬浮式生物反应器3下部侧壁开有一进气口1，在进气口1处安装有穿孔管2，上部侧壁设有出水口10，顶部与固定式生物反应器5对接；在固定式生物反应器5的内部填充有填料9，上部侧壁设有喷淋液进口8及喷头7；在顶部或下部的侧壁开有排气口6，或在悬浮式生物反应器3和固定式生物反应器5之间有气体连通管12；两个生物反应器之间安装有隔板11。本发明在悬浮式生物反应器内的微生物以细菌为主，在固定式生物反应器内的微生物以真菌类为主，可以有效地将废气中亲水性和疏水性污染物同时去除。
文档编号B01D53/84GK1410150SQ0114150
公开日2003年4月16日 申请日期2001年9月27日 优先权日2001年9月27日
发明者李琳, 刘俊新 申请人:中国科学院生态环境研究中心