专利名称：催化氧化－生物反应器废气处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及环保技术领域，是属于利用生物反应器处理废气的设备，特别涉及一种催化氧化—生物反应器废气处理设备。
背景技术：
大多数工农业生产过程和交通动力系统中会产生大量的带有污染性的气体。废气中的污染物包括挥发性有机污染物和恶臭物质。这些污染物释放到空气中，一方面引起恶臭、损伤人体、破坏作物、形成烟雾，造成局地性污染；另一方面，由于它们在空气中流动、扩散，还会形成酸雨、破坏臭氧层、引发温室效应，带来区域间的影响。随着人们生活水准的提高，公众对环境质量的要求日益强烈。一些发达国家已经制订相关的环保法律，严格控制这些污染物的排放，要求企业在排放前采取相应的治理措施。
对于废气的治理，人们早已有研究，并且已经开发出一些卓有成效的控制技术。研究较多并且广泛采用的有物理法、燃烧法、化学氧化法、催化氧化法、吸收法和吸附法、生物法等。
催化氧化法是利用氧化催化剂活化废气中的氧气，氧化废气中有机污染物或恶臭物质，将其转变为无害类物质的方法。其特点是反应速度快，对高浓度污染物的净化效率高。但对于大流量、低浓度的挥发性有机废气和恶臭气体，使用催化氧化法处理，能耗高、投资大、运行成本高。
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19和内部充填填料的生物反应器4构成，废气经预湿后，进入生物反应器4，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4，设备简单，运行费用低。适于处理浓度介于0.5-1.0g/m3的废气。但占地面积较大，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16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17内；在生物反应器17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17前需加气体洗涤装置16，设备较复杂。
生物滴滤池只有一个内部填充填料的生物反应器4(见图4)，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4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的废气。但不能处理高浓度的污染物。
这三种废气生物处理设备共同的缺陷是由于微生物降解污染物需要保持一定的生物量和停留时间，因此不能有效地去除浓度高或生物降解慢的物质。使用将设备容积增大的方法延长停留时间，又会带来占地面积大、设备复杂、投资多、运行费用高等问题。当生物反应器的负荷发生变化，尤其是突然增大时，废气中的污染物不能及时被微生物降解，从而出现排放气体不达标的现象。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。
废气中污染物的成分是复杂的，物化技术和生物技术都有其各自的局限性，通过组合可以有效地去除不同类型的污染物。
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，提供一种催化氧化-生物反应器废气处理设备，该设备操作简便，将生物处理技术与催化氧化技术相结合，在微生物降解废气中的污染物的基础上，利用氧化催化剂活化废气中的氧气，活化后的氧气能够快速有效地将废气中未降解或生物降解慢的物质氧化分解，从而加快降解速度，提高气体净化效果，并且，减小生物反应器的容积。
本发明的另一目的是提供催化氧化-生物反应器废气处理设备的操作方法。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种催化氧化—生物反应器废气处理设备，包括有生物反应器、催化氧化器以及干燥器；其中，生物反应器下部侧壁开有一进气口，在进气口内端口有穿孔管，下部另一侧壁设有出水口，进气口低于出水口；上部侧壁设有喷淋液进口，喷淋液进口内端口有另一穿孔管，上部另一侧壁设有出气管，出气管与干燥器连接；在生物反应器的内部填充有填料，填料带有活性微生物；干燥器内部装有干燥剂，干燥器与催化氧化器连接；催化氧化器内部装有氧化催化剂，在催化氧化器的下端开有出气口。
所述的设备，其所述的催化氧化器和干燥器安装在生物反应器的外侧端，催化氧化器安装在干燥器的下端。
所述的设备，其所述的穿孔管为多孔管，其孔径为2～5mm。
一种催化氧化—生物反应器废气处理设备的废气处理方法，是废气从底部进入生物反应器内，向上运动，经由带有活性微生物的填料，废气中的污染物被附着在填料上的微生物降解；未被降解的污染物经干燥器干燥后进入催化氧化器内，催化氧化器内的氧化催化剂活化废气中的氧气，将未被微生物降解的污染物快速分解，净化后的气体从催化氧化器下端的出气口排出。
本发明区别于其他废气处理设备的特点是除了带有生物反应器以外，还有催化氧化器和气体干燥器。在生物反应器内，废气中的污染物被微生物降解。在催化氧化器内，未被降解的物质被氧化催化剂活化的氧气快速氧化分解。这样可以减小生物反应器的容积。并且，操作简便。干燥器内的干燥剂对气体具有干燥作用，降低进入催化氧化器的气体的湿度，延长氧化催化剂的使用寿命。并且，该设备装有两个干燥器，每个干燥器的两端均有阀门控制，可以轮流使用，便于干燥剂的更换。
本发明的设备具有如下优点1.将生物处理技术与催化氧化技术相结合，研制成催化氧化-生物反应器废气处理设备。结构紧凑、构造简洁、占地面积小，运行操作与维护简单。
2.生物反应器中可同时实现曝气、气体预湿和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。
3.由于氧化催化剂的活化作用，废气中未被降解或生物降解慢的物质能够被活化的氧气快速有效地氧化分解，从而减小了生物反应器的容积，提高废气净化效率。
4.生物反应器的负荷突然发生变化时，出气浓度可以基本保持稳定。
5.催化氧化-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是本发明设备的结构示意图；图2是现有生物滤池设备结构示意图；图3是现有生物洗涤塔设备结构示意图；图4是现有生物滴滤池设备结构示意图。
具体实施例方式
实施例1请参见图1。
用塑料板制成的催化氧化-生物反应器废气处理设备，其长、宽、高分别为50cm、50cm、1500cm，包括装有填料的生物反应器4、催化氧化器11等；由带有活性微生物的生物反应器4、装有氧化催化剂10的催化氧化器11和装有干燥剂13的干燥器9构成；在生物反应器4下部侧壁开有一进气口2，在进气口2处安装有穿孔管1。下部另一侧壁设有出水口3，进气口2应低于出水口3，上部侧壁设有喷淋液进口6，在进口6处有穿孔管7；上部另一侧壁设有出气管8，出气管8与干燥器9连接。
在生物反应器4的内部填充有海绵或珍珠岩等填料5，填料5带有活性微生物。
干燥器9内部装有干燥剂13，干燥器9与催化氧化器11连接；催化氧化器11内部装有氧化催化剂13，在催化氧化器11的下端开有出气口12。
催化氧化器11和干燥器9安装在生物反应器4的外侧端，催化氧化器11安装在干燥器9的下端。
干燥器9有两个干燥管，每个两端均有阀门控制，可以轮换使用。
进气口2和喷淋液进口6安装有带有多孔的穿孔管1和穿孔管7；其中每个孔的孔径为3-5mm。
废气从生物反应器4底部的进气口2进入生物反应器4内，废气中的污染物被附着在填料5上的活性微生物降解；未被降解的污染物经干燥器9干燥后进入催化氧化器11内。催化氧化器11内的氧化催化剂10可活化废气中的氧气，将污染物快速氧化分解。净化后的气体从催化氧化器11的下端出气口12排出。
生物反应器4顶部带有穿孔管7的喷淋液进口6定期向填料5喷洒无碳源营养液，过量的营养液流入生物反应器4下部，对进入生物反应器4中的废气具有加湿作用。多余的营养液从出水口3排出。
处理浓度为2.65mg/m3乙硫醇类废气，从进气口2进入催化氧化—生物反应器，停留时间为1-3mins。室温条件下操作，出气口12的浓度为0.28mg/m3，去除率＞90.6％。
实施例2请参见图1。
用有机玻璃制成的催化氧化-生物反应器废气处理设备，其直径为10cm，结构和工作过程与实施例1相同。
处理浓度为511mg/m3乙酸类废气，从进气口2进入催化氧化-生物反应器，停留时间为1-3mins。室温条件下操作。出气口12的浓度为1.06mg/m3，去除率达到99.8％以上。
实施例3请参见图1。
用有机玻璃制成的催化氧化-生物反应器废气处理设备，其直径为10cm，结构和工作过程与实施例1相同。
处理浓度为1306mg/m3二甲苯类废气，从进气口2进入催化氧化-生物反应器，停留时间为1-3mins。室温条件下操作。出气口12的浓度为91.3mg/m3，低于国家制定的车间空气中有害物质的最大容许浓度，去除率达到93％以上。
权利要求
1.一种催化氧化-生物反应器废气处理设备，包括有生物反应器、催化氧化器以及干燥器；其特征是生物反应器下部侧壁开有一进气口，在进气口内端口有穿孔管，下部另一侧壁设有出水口，进气口应低于出水口；上部侧壁设有喷淋液进口，喷淋液进口内端口有另一穿孔管，上部另一侧壁设有出气管，出气管与干燥器连接；在生物反应器的内部填充有填料，填料带有活性微生物；干燥器内部装有干燥剂，干燥器与催化氧化器连接；催化氧化器内部装有氧化催化剂，在催化氧化器的下端开有出气口。
2.如权力要求1所述的设备，其特征是所述的催化氧化器和干燥器安装在生物反应器的外侧端，催化氧化器安装在干燥器的下端。
3.如权力要求1所述的设备，其特征是所述的穿孔管为多孔管，其孔径为2～5mm。
4.一种催化氧化-生物反应器废气处理设备的废气处理方法，其特征是废气从底部进入生物反应器内，向上运动，经由带有活性微生物的填料，废气中的污染物被附着在填料上的活性微生物降解；未被降解的污染物经干燥器干燥后进入催化氧化器内，催化氧化器内的氧化催化剂活化废气中的氧气，活化的氧将污染物快速氧化分解，净化后的气体从催化氧化器的下端出气口排出。
全文摘要
本发明涉及环保技术，是一种催化氧化—生物反应器废气处理设备。其由生物反应器、催化氧化器和干燥器构成；生物反应器内部填充有填料；在生物反应器下部侧壁有一进气口，进气口处有穿孔管，下部另一侧壁有出水口，进气口低于出水口；上部侧壁有喷淋液进口及穿孔管，上部另一侧壁设出气管，出气管与干燥器连接；干燥器与催化氧化器连接；催化氧化器内部装有氧化催化剂，其下部开有出气口。本发明将生物处理技术与催化氧化技术相结合，在微生物降解废气中的污染物的基础上，利用氧化催化剂，活化废气中的氧气，快速有效地将废气中未降解或生物降解慢的物质氧化分解，从而加快降解速度，提高气体净化效果，且减小生物反应器的容积。
文档编号B01D53/75GK1628894SQ200310121399
公开日2005年6月22日 申请日期2003年12月16日 优先权日2003年12月16日
发明者李琳, 刘俊新, 贺泓, 张长斌 申请人:中国科学院生态环境研究中心