专利名称：生物滤塔废气净化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物滤塔废气净化系统，运用固定化微生物对废气中的有毒有害成份 进行降解，从而达到净化的目的。
背景技术：
众多工业化生产过程中不可避免地产生大量废气，这些废气不宜回收利用，通常 含有多组分有毒有害的有机物和无机物，对人体和环境产生危害，造成废气污染。目前用于废气控制的技术较多，常用的几种技术主要有吸收法、吸附法、化学氧化 法、光电离子法和生物法，其中生物法运行费用低且可同时去除多种有害物质。生物方法净 化废气，通常采用固定化微生物过滤废气的工艺，其装置(设备)主要使用滤塔的形式。工 程实践及研究表明，这些滤塔存在五个方面的缺陷①由于滤塔内现有用于微生物固定化 的载体为有机或无机填料，传质效果较差，容易引起短路，实际运行中需要经常搅动填料或 更换填料，净化效果较差且不利于滤塔的设备化生产；②表面负荷(即体积负荷)、质量负 荷(即单位体积上的污染物的质量)较小，因此去除能力(单位床体积上去除污染物质量) 和去除率也就较小了 ；③生物负荷较小；④抗高浓度有毒污染物性能较差；⑤滤塔的结构 设计使空塔停留时间(即气相污染物与微生物接触时间)较短，影响去除能力和去除率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有滤塔中存在的五个方面的缺陷，提供一种独特的生物 滤塔废气净化系统。本发明是由生物滤塔单元、喷淋单元组成的废气净化系统，图1为其结构示意图。生物滤塔单元包括塔体、位于塔体上部的废气进口、用若干隔板隔开的多个连通 的滤室，每个滤室中布置的多层表面改性泡沫陶瓷载体和净化气出口。本单元有两个关键 点①废气经进口进入塔体中的第一个滤室，下行至底部后进入第二个滤室，上行至顶部后
进入第三个滤室......，即废气在引风机的作用下穿行多个滤室时呈正弦波状的运动轨
迹，所以空塔停留时间较长，提高了去除能力和去除率。②每个滤室布置多层表面改性泡沫 陶瓷载体，用于微生物的固定化。表面改性泡沫陶瓷载体是用冷气动力喷涂的方法，将过渡 金属氧化物(如二氧化钛)粉末颗粒粘结在普通泡沫陶瓷比表面，再经亲水处理而成。含 水的过渡金属氧化物中的羟基可以被细胞的适当配位体所取代，形成共价键，对原核生物 和真菌的细胞而言，由于细胞壁上有大量多糖，可以通过螯合作用与泡沫陶瓷筋络交联；对 于原生生物和微型后生动物而言，细胞质膜上镶嵌有大量蛋白质，蛋白质的肽链上的氨基 酸残基可与含水的过渡金属氧化物中的羟基形成共价键，这种交联作用几乎不影响细胞的 生物活性。因此，同普通填料作为固定化载体相比，表面改性泡沫陶瓷载体有四方面的优 点a、表面负荷和质量负荷较大；b、生物负荷较大；C、传质性能好，不会发生短路；d、通过 吸附-交联复合方式固定化的微生物形成的生物膜，耐受气体冲击的机械强度高，以非有 毒污染物为底物的微生物，由于生物膜的特殊功能，对高浓度有毒污染物有很好的抵抗性能。喷淋单元包括泵、喷嘴、调配箱、循环水池、湿度传感器及控制器，pH仪等。喷嘴安 装在各滤室的顶部，滤塔底部的槽形结构作为循环水池。本单元有三个关键点①用控制器 控制湿度传感器，当滤室中的湿度值在指定区间时停止喷淋，当小于区间的左端点值或大 于区间的右端点值时，开始喷淋，使滤室保持适宜的湿度；②通过调配箱定期地在循环水池 中投放废气底物中微生物所缺乏的营养物；③通过调配箱定期地在循环水池中投放碱类物 质(如氢氧化钠)，以调节PH值。适宜的温度，缺乏营养物补偿及PH都是使滤室中微生物 有较好的生长环境，使表面改性泡沫陶瓷载体的比表面始终保持成熟的生物膜。生物膜的 形成是一个动态的过程，包括细胞的粘附(吸附和交联)，生物膜发展和成熟阶段、解聚再 定植阶段，首先微生物由于吸附和交联作用聚集并固定在表面改性泡沫陶瓷的比表面，形 成单层细胞，单层细胞不断增殖，形成活性的生物膜，然后发展成为成熟的生物膜。生物膜 的发展和延伸受废气穿行滤室速度及塔体内压力的影响，以低速和常压为好。在成熟的生 物膜中，细胞具有运动性和趋向性，在对污染物降解的同时，导致生物膜不断扩展，也增加 了基因的水平转移。同时由于细胞的死亡，生物转化或生物降解等原因引起的生物膜脱落， 脱落的细胞可以重新定植，参与形成新的生物膜。因此生物膜的形成和演变是一个循环交 替重复进行的过程。对于无组织排放的废气需要对废气进行收集，用引风机引至废气进口。本发明-生物滤塔废气净化系统的净化机理是废气经进口进入滤室后，废气中 的有机物和无机污染物分解为三个流向①以气相形态直接与微生物发生生化反应，被降 解；②被表面改性泡沫陶瓷载体及生物膜吸附、吸收，由于微生物具有运动性和趋向性，这 些污染物将被微生物降解；③被喷淋水吸收后进入循环水池，转化为液相污染物。由于喷淋 水是循环的，将再次随喷淋水与生物膜中的微生物发生接触氧化反应，被降解。总反应式如 下
部分气相污染物微生物
传质过程 被吸收、吸附污染物 废气 - 液相污染物+O2+营养-^COfH2O+细胞因此，当废气穿行生物滤塔中滤室后，废气中的污染物经过传质过程进入生物膜 中，在好氧条件下污染物大部分被微生物降解为水和二氧化碳，小部分转化为剩余菌体，从 而达到对废气净化的目的。本发明与现有技术相比，有如下优点①传质性能好，不会发生短路，容易实现设备化生产；②表面负荷、质量负荷大；③生物负荷大；④抗高浓度有毒污染物性能好；⑤可实现理想的空塔停留时间。以上优点使本发明将被广泛应用于各类简单和复杂多组分废气的净化
附图是生物滤塔废气净化系统结构示意图
1、生物滤塔单元
1-1塔体
1-2废气进口
1-3滤室
1-4表面改性泡沫陶瓷载体
1-5净化气出口
2、喷淋单元
2-1泵
2-2喷嘴
2-3调配箱
2-4循环水池
2-5湿度传感器及控制器
2-6pH 仪
具体实施例方式在上文(发明内容部分)已对生物滤塔废气净化系统的组成、结构、净化过程及机 理做了明确的阐述。本领域技术人员可以领会到这些明确的阐述实际上已将本发明的实 施方式道出，下面以污水处理厂臭气净化为例来说明这一点。实施例随着城市建设的不断发展，城市规模不断扩大，污水处理厂的位置越来越靠近居 民区，污水处理厂在运行过程中散发的臭气，将严重影响周围居民的正常生活，因此引发的 环境污染问题也越来越多。某市污水处理厂是一座有20年历史的老厂，同国内许多老污水 厂一样，由于建厂初期周围是鱼塘、荒地，所以并未考虑恶臭气体的污染问题。该污水处理 厂现已是城市的中心地带，其恶臭污染问题已给周边居民带来了很大的困扰，同时也与美 丽的市容市貌很不协调，因此，解决污水处理厂的臭气污染问题势在必行。该污水处理厂是以处理生活污水为主的城市混合污水的二级污水处理厂，服务面 积达12. 5km2，服务人口 30余万，日均处理污水10万吨。污水处理采用厌氧-好氧工艺，出 水达《污水综合排放标准》(GB8978-1996) 二级排放标准。主要臭气来源为初沉池、厌氧 池、污泥浓缩池等，为低浓度挥发性气体，无组织排放。应用本发明来净化该污水处理厂的 臭气污染按以下主要步骤即可实现。1)对主要臭气污染源加装集气罩，输送支管将集气罩与主管连结，主管与废气进 气口连结，引风机将臭气引至生物滤塔；2)输送管为PVC材质，支管规格直径200mm，主管规格直径400mm，引风机安装在滤 塔净化气出口处，流速设计为0. 5m/s ；3)滤塔规格尺寸为2700mmX 1200mmX 1500mm,用4块隔板将滤塔隔成5个连通的
大小相同的滤室，每个滤室布置三层表面改性泡沫陶瓷载体；4)塔体内侧使用316不锈钢材质，外表面使用碳钢材质，中间填充保温材料，隔板 使用316不锈钢材质；5)表面改性泡沫陶瓷的规格为500mmX 500mmX 250mm，孔径15mm，孔隙率91 %，抗压强度1. 25Mpa，共使用30块载体；6)安装喷嘴、管泵、调配箱、湿度传感器及控制器、pH仪；7)用污水处理厂活性污泥接种培养微生物，并用臭气中的污染物进行驯化，然后 放大形成生物滤塔专用的复合菌群。将营养液和专用的复合菌群通过调配箱投放到循环 水池，在循环的过程中微生物与表面改性泡沫陶瓷比表面进行接触，因而被吸附_交联固 定在比表面上。8)采用逐步增加臭气通过生物滤塔时间的方式进行调试，调试完成后可每天24 小时通过滤塔。经过一个多月的调试运行，表面改性泡沫陶瓷载体上生物膜基本发育成熟，对净 化气出口气体的检测表明，符合《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93) 一级排放标准。
权利要求
生物滤塔废气净化系统，由生物滤塔单元和喷淋单元组成。生物滤塔单元包括塔体、位于塔体上部的废气进口、用若干隔板隔开的多个连通的滤室、每个滤室中布置多层表面改性泡沫陶瓷载体和净化气出口。喷淋单元包括泵、喷嘴、调配箱、循环水池、湿度传感器及控制器、pH仪等。喷嘴安装在各滤室的顶部，滤塔底部的槽形结构作为循环水池。
2.根据权利要求1所述生物滤塔废气净化系统，其特征在于废气在滤塔中多个滤室 连续穿行呈正弦波状的运动轨迹。
3.根据权利要求1所述生物滤塔废气净化系统，其特征在于每个滤室中布置多层非 填料型微生物固定化载体。
4.根据权利要求3所述微生物固定化载体，采用表面改性泡沫陶瓷。
5.根据权利要求4所述表面改性泡沫陶瓷载体系在普通泡沫陶瓷比表面上采用冷气 动力喷涂技术粘结过渡金属氧化物粉末颗粒并经亲水处理而成。
全文摘要
本发明涉及生物滤塔废气净化系统，运用固定化微生物对废气中的有毒有害成份进行降解，从而达到净化的目的。本发明由生物滤塔单元和喷淋单元组成。生物滤塔单元包括塔体、位于塔体上部的废气进口、用若干隔板隔开的多个连通的滤室、每个滤室中布置的多层表面改性泡沫陶瓷载体和净化气出口。其设计特点为1)废气在滤塔中多个滤室连续穿行呈正弦波状的运动轨迹；2)微生物固定化载体首次采用新型表面改性泡沫陶瓷。喷淋单元包括泵、喷嘴、调配箱、循环水池、湿度传感器及控制器、pH仪等。喷淋单元保证滤塔内有合适的湿度、营养、及pH使微生物能正常生长。本发明优点1)传质性能好，不会发生短路，容易实现设备化生产；2)表面负荷、质量负荷大；3)生物负荷大；4)抗高浓度有毒污染物性能好；5)可实现理想的空塔停留时间。
文档编号B01D53/84GK101940874SQ20101011907
公开日2011年1月12日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者仰鹏飞, 张 杰, 王堃 申请人:张 杰