专利名称：一种气态污染物的生物氧化处理方法
技术领域：
本发明涉及环境生物技术中气态污染物的生物氧化处理方法。
背景技术：
气态污染物生物氧化处理技术因具有传统方法(如吸收、吸附、燃烧等)不可比拟的费用低廉、对环境友好等优点，正在成为一项在气态污染物净化领域迅速推广的高新技术，尤其在较低浓度、较大气量的有机废气和恶臭气体治理中。与国外一些发达国家相比，我国尽管已有了一定的研究基础，但其实际应用仍处于起步阶段。
目前，气态污染物生物处理技术研究及应用类型主要有三类，即生物洗涤床、生物过滤床和生物滴滤床。这些技术都有各自的特点，如生物洗涤床吸收性好，但单位体积生物量小、处理负荷低，目前已较少应用；生物过滤床可以有较大的处理量、管理维护方便，但人为控制性差、使用周期短；生物滴滤床可以通过营养液循环及时调节、处理负荷高，尤其适宜于卤代烃类气态污染物，但存在填料床和循环系统堵塞等问题。并且，生物过滤系统(包括滴滤)一个普遍性的问题是填料层上的污染负荷、营养物质、水分和生物量等分布不均，使得承担污染物分解任务的生物始终处于“亚活性”状态，这直接影响了系统的处理效率。专利申请单位在生物滴滤床净化处理二氯甲烷研究过程中发现，在进口二氯甲烷浓度1000mg/m3、EBRT20s时，24PPC、18PPC和8PPC Carbon Foam三种生物滴滤床的去除效率分别为50％、42％和34％左右，填料床存在较严重的沟流，气流、生物量、养分分布不均。另外，填料床和营养液循环系统堵塞现象严重。
当前，污染负荷、养分、相间传质、生物量和床层堵塞等一系列问题困扰着传统生物处理系统的长期稳定运行，相关问题的解决已成为叉一个新的研究点。如何针对废气成分、温度、浓度、湿度等物性参数，克服传统生物处理系统的缺陷，探索更具优势的新一代生物处理技术，成为提出本发明的出发点。
发明内容为解决现有技术中生物氧化处理技术中的上述不足，本发明提供了一种相间传质效率高、养分充足、生物量多且分布均匀、不会堵塞、污染负荷高、能有效去除气态污染物的生物氧化处理方法。这里说的气态污染物包括所有能被微生物分解的无机和有机化合物，通常多指生产和生活中经常遇见的苯系化合物、卤代烃类化合物以及硫化氢等气态化合物。
为达到发明目的，本发明所采用的技术方案是一种气态污染物的生物氧化处理方法，所述的气态污染物为微生物可降解的气体，所述的方法是采用生物接触氧化塔，塔内置生物膜填料，营养液浸没整个生物填料，将气态污染物通过生物接触氧化塔，使污染物被氧化分解成CO2、H2O及其它简单化合物。
所述的工艺流程是以生物接触氧化塔内置生物膜填料，营养液浸没整个生物膜填料，气态污染物从塔底部进入，通过曝气扩散器形成微小气泡，所述的微小气泡与填料上生物膜和液相生物膜充分接触，在液相pH6.0～7.5、温度25～35℃、空塔停留时间10～30s条件下，在生物的氧化分解作用下，污染物被氧化分解成CO2、H2O及其它简单化合物。具体工艺流程见图1。
所述的气态污染物为下列之一或两种或两种以上的混合物①二氯甲烷 ②二氯乙烷 ③苯 ④甲苯 ⑤二甲苯⑥苯乙烯 ⑦H2S
较常处理的气态污染物为二氯甲烷。
生物接触氧化废水处理工艺是19世纪末发展起来的。查阅国内外文献资料，有关将生物接触氧化技术应用于废气处理至今无报道。事实上，应用生物接触氧化塔处理废气，因液相养分充足，生物量大且分布均匀，相间传质效率高，污染负荷大，废气净化效率高；同时，填料间存有足够的间距，空隙大，不会发生类似生物滴滤系统床层堵塞的现象。
所述的营养液是维持生物膜生长活性的养料，组成随分解污染物的生物种类不同而变化。生物膜是指由大量生物体絮凝体附着在固体填料表面生长而形成的具有一定厚度的生物层，受营养液、氧分、pH值、温度、填料本身的特性等因素影响，生物膜厚度不均匀，变化范围为1.0～3.0mm。特别需要指出的是，生物接触氧化塔填料为组合式塑料填料，填料直径150mm，上下填料间距120mm，左右填料间距(连接填料的中间绳索间距)180mm，填料可以是软性、弹性、半软半弹性，这对方法过程完成无影响，具体如图2所示。生物膜填料是指附着一定厚度生物层的填料。
所述的生物接触氧化塔操作条件指的是维持生物生长活性所需要的条件，处理对象不同，微生物种类也不同，需要维持的条件也不一样，这里叙述的条件是废气处理中维持生物生长活性所需要的一个范围，即pH6.0～7.5、温度25～35℃。空塔停留时间和处理对象的性质、浓度以及排放要求直接相关，一般情况下，处理对象的污染物浓度越高、生物分解较困难、排放要求较高时，停留时间就要长，相反，污染物浓度低、生物容易分解、排放要求又不高时，停留时间就可以很短。这里的停留时间是从实际工程应用的经济性角度提出的设计数据，即10～30s。
本发明所述的气态污染物生物接触氧化处理方法的有益效果主要体现在(1)具有生物量大、传质效率高、不堵塞、易操作控制等优点；(2)克服了同类技术存在的生物量小、易堵塞、传质效果差等缺陷，具有十分重大的市场开发前景。
图1为本发明所述的生物氧化处理过程示意图；其中1为进气口，2为曝气扩散器，3为填料，4为液位控制系统，5为除雾板，6为废气出口，7为采样口，8为pH控制系统，9为止回阀，10为气体流量计，11为气泵，12为气态污染物发生器，13为缓冲罐，14为泵，15为缓冲液，16为营养液和脱落德生物膜排放通道，17为营养液；图2为氧化塔中组合式填料示意图。
具体实施方式
能被微生物分解的化合物非常多，实施例不可能一一列举，仅选择有代表意义的三类气态污染物进行试验，这三类物质分别是二氯甲烷和二氯乙烷(代表卤代烃)、苯系化合物(甲苯、二甲苯、苯、苯乙烯)、H2S(代表无机类化合物)。下面接合具体实施例对本发明进行进一步描述实施例1本发明的实施方案和工作原理为含二氯甲烷0.75g/m3、1.00g/m3、1.25g/m3、1.50g/m3、1.75g/m3废气的生物接触氧化塔处理工艺，塔内置组合式生物膜填料，营养液浸没整个生物膜填料，含二氯甲烷的废气从塔底部进入，通过曝气扩散器形成微小气泡，与填料上生物膜和液相生物膜充分接触，完成气相到液相、再到生物膜的传质，最后在生物的氧化分解作用下，化合物被氧化分解成CO2、H2O及其它简单化合物，实现废气净化的目的。空塔停留时间(EBRT)为15s，液相pH值6.0～7.0，温度25～35℃，废气处理结果见表1。
表1二氯甲烷废气处理结果 表1结果表明，本发明生物接触氧化废气处理工艺能有效处理含二氯甲烷废气，对二氯甲烷的去除率分别为100％、99.8％、98.4％、96.2％、92.5％。
实施例2本发明的实施方案和工作原理为其它条件同实施例1，空塔停留时间(EBRT)为10s，液相pH值6.0～7.0，温度25～30℃，处理结果见表2。
表2二氯甲烷废气处理结果 表2结果表明，本发明生物接触氧化废气处理工艺能有效处理含二氯甲烷废气，对二氯甲烷的去除率分别为100％、97.7％、94.5％、90.3％、83.1％。
实施例3
本发明的实施方案和工作原理为其它条件同实施例1，空塔停留时间(EBRT)为20s，液相pH值6.0-7.0，温度25-35℃，处理结果见表3。
表3二氯甲烷废气处理结果 表3结果表明，本发明生物接触氧化废气处理工艺能有效处理含二氯甲烷废气，对二氯甲烷的去除率分别为100％、100％、98.8％、97.1％、94.3％。
实施例4本发明的实施方案和工作原理为含二氯甲烷和二氯乙烷废气的生物接触氧化塔处理工艺，其中二氯甲烷浓度0.75g/m3、二氯乙烷浓度0.1g/m3，塔内置组合式生物膜填料，营养液浸没整个生物膜填料，含苯系化合物的废气从塔底部进入，通过曝气扩散器形成微小气泡，与填料上生物膜和液相生物膜充分接触，完成气相到液相、再到生物膜的传质，最后在生物的氧化分解作用下，化合物被氧化分解成CO2、H2O及其它简单化合物，实现废气净化的目的。空塔停留时间(EBRT)分别为10、20、30s，液相pH值6.0～7.0，温度25～35℃，废气中二氯甲烷和二氯乙烷处理效率分别为83.4％和76.2％、94.6％和80.3％、100％和90.1％。
实施例5本发明的实施方案和工作原理为其它条件同实施例4，其中二氯甲烷浓度1.0g/m3、二氯乙烷浓度0.15g/m3，空塔停留时间(EBRT)分别为10、20、30s，液相pH值6.0～7.0，温度25～35℃，废气中二氯甲烷和二氯乙烷处理效率分别为75.6％和65.4％、83.7％和76.3％、96.6％和80.1％。
实施例6本发明的实施方案和工作原理为含H2S 0.50g/m3废气的生物接触氧化塔处理工艺，塔内置组合式生物膜填料，营养液浸没整个生物膜填料，含H2S的废气从塔底部进入，通过曝气扩散器形成微小气泡，与填料上生物膜和液相生物膜充分接触，完成气相到液相、再到生物膜的传质，最后在生物的氧化分解作用下，化合物被氧化分解成CO2、H2O及其它简单化合物，实现废气净化的目的。空塔停留时间(EBRT)分别为10、20、30s，液相pH值6.0～7.0，温度25～35℃，废气处理效率分别为95.3％、98.6％、100％。
实施例7本发明的实施方案和工作原理为其它条件同实施例6，其中H2S浓度1.0g/m3，空塔停留时间(EBRT)为10、20、30s，液相pH值6.0～7.0，温度25～35℃，废气处理效率分别为93.5％、96.1％、98.4％。
实施例8本发明的实施方案和工作原理为含苯系化合物废气的生物接触氧化塔处理工艺，其中甲苯0.50g/m3、苯0.20g/m3、二甲苯0.10g/m3、苯乙烯0.06g/m3，塔内置组合式生物膜填料，营养液浸没整个生物膜填料，含苯系化合物的废气从塔底部进入，通过曝气扩散器形成微小气泡，与填料上生物膜和液相生物膜充分接触，完成气相到液相、再到生物膜的传质，最后在生物的氧化分解作用下，化合物被氧化分解成CO2、H2O及其它简单化合物，实现废气净化的目的。空塔停留时间(EBRT)分别为10、30s，液相pH值6.5～7.5，温度25～35℃，废气中甲苯、苯、二甲苯、苯乙烯处理效率分别为90.2、81.3％、83.4％、64.6％和92.0％、85.0％、87.0％、71.5％。
实施例8本发明的实施方案和工作原理为其它条件同实施例7，其中甲苯0.8g/m3、苯0.35g/m3、二甲苯0.15g/m3、苯乙烯0.10g/m3，空塔停留时间(EBRT)分别为10、30s，液相pH值6.5～7.5，温度25～35℃，废气中甲苯、苯、二甲苯、苯乙烯处理效率分别为89.1％、78.1％、83.0％、65.2％和88.3％、82.7％、83.6％、68.7％。
注本发明涉及的气相二氯甲烷、二氯乙烷、苯系化合物、H2S浓度监测方法采用国家环保总局编著的《空气和废气监测分析方法》中规定的相应方法。
综上所述，在含气态化合物废气的生物接触氧化塔处理工艺中，塔内置组合式生物膜填料，营养液浸没整个生物膜填料，含污染物的废气从塔底部进入，通过曝气扩散器形成微小气泡，与填料上生物膜和液相生物膜充分接触，完成气相到液相、再到生物膜的传质，最后在生物的氧化分解作用下，化合物被氧化分解成CO2、H2O及其它简单化合物，实现了废气净化的目的，各污染物均得到有效去除。
权利要求
1.一种气态污染物的生物氧化处理方法，其特征在于所述的气态污染物为微生物可降解的气体，所述的方法是采用生物接触氧化塔，塔内置生物膜填料，营养液浸没整个生物填料，将气态污染物通过生物接触氧化塔，使污染物被氧化分解成CO2、H2O及其它简单化合物。
2.如权利要求1所述的气态污染物的生物氧化处理方法，其特征在于所述的方法是以生物接触氧化塔内置生物膜填料，营养液浸没整个生物膜填料，气态污染物从塔底部进入，通过曝气扩散器形成微小气泡，所述的微小气泡与填料上生物膜和液相生物膜充分接触，在液相pH6.0～7.5、温度25～35℃、空塔停留时间10～30s条件下，在生物的氧化分解作用下，污染物被氧化分解成CO2、H2O及其它简单化合物。
3.如权利要求2所述的气态污染物的生物氧化处理方法，其特征在于所述的生物接触氧化塔填料为组合式塑料填料，填料直径150mm，上下填料间距120mm，连接填料的中间绳索左右填料间距为180mm。
4.如权利要求1～3之一所述的气态污染物的生物氧化处理方法，其特征在于所述的气态污染物为下列之一或两种或两种以上的混合物①二氯甲烷 ②二氯乙烷 ③苯 ④甲苯 ⑤二甲苯⑥苯乙烯 ⑦H2S。
5.权利要求4所述的气态污染物的生物氧化处理方法，其特征在于所述的气态污染物主要为二氯甲烷。
全文摘要
本发明提供了一种气态污染物的生物氧化处理方法，所述的气态污染物为微生物可降解的气体，所述的方法是采用生物接触氧化塔，塔内置生物膜填料，营养液浸没整个生物填料，将气态污染物通过生物接触氧化塔，使污染物被氧化分解成CO
文档编号B01D53/85GK1724124SQ20041006680
公开日2006年1月25日 申请日期2004年9月29日 优先权日2004年9月29日
发明者王家德, 陈建孟 申请人:浙江工业大学