专利名称：阵列式多导流筒气升式三相环流反应器及去除恶臭废气的方法
技术领域：
本发明涉及一种生物净化恶臭废气的阵列式多导流筒气升式三相环流生物反应 器净化装置及方法，属于恶臭废气生物净化技术领域。
背景技术：
化学工业和石油化工、轻工、纺织、食品、制药等已成为我国社会和经济发展的支 柱性产业，在国民经济中占据着举足轻重的地位。但与此同时，在生产与加工过程中将不可 避免地无组织排放出大量的诸如苯系物、硫化氢、有机硫化物(甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二 甲二硫)、氨、有机氨、有机酸和苯酚类化合物等恶臭废气，若未能进行有效地治理和净化， 将严重影响健康。生化法是基于微生物的代谢机理，并考虑到恶臭废气的自身特点而开发 出的一种净化恶臭废气新工艺，该工艺因具有诸如无二次污染产生、处理能力大、运行费用 低、工艺简单、能耗小、效果好、操作稳定等优点而备受青睐和重视。对生化法处理恶臭废气 过程中关键设备及其技术的实验与理论研究，已成为世界工业恶臭废气净化研究和推广应 用的热点课题之一。气升式环流反应器，结构简单，传质传热性能好，低能耗，对细胞损伤小 等优点备受青睐，但目前反应器高径比太高，能耗大，具有不利于扩大的问题。
发明内容
本发明在于提供一种生物净化恶臭废气的阵列式多导流筒低高径比气升式三相 环流生物反应器净化装置及方法。该反应器可以克服传统气升式反应器高径比太高，能耗 大不利于扩大的关键缺陷，结构简单，操作弹性大，易于大型化设备造价低廉，废气处理效 果好可以到达国家一级排放标准GB13096-1996。本发明的目的是通过一下方案实现的一种阵列式多导流筒气升式三相环流反应器；反应器包括一个下部反应段和上部 分离段，反应段的直径小于分离段的直径；反应段壳体中设置有导流筒，导流筒下部设置有 对其同心部位设置的布气系统。反应段壳体是圆柱体，则导流筒以同心圆的方式排布；当壳体是矩形，则导流筒及 其下部的布气喷嘴按矩形阵列在壳体内均勻分布，则导流筒以同心圆的方式排布，导流筒 横截面积与壳体横截面积比值为0. 4-0. 6。所述的反应器高径比为3-8。反应段壳体内导流筒至少4个，高度2-6米。圆柱体 反应段壳体直径1-20米。矩形反应段壳体的长边边长为1-30米，短边边长为1-20米。布 气系统为单孔喷嘴或多孔喷嘴。利用本发明的反应器去除生物净化恶臭废气的的方法，将海藻酸钠固定化的恶臭 假单胞菌I3Seudomonas putida WQ-03和无机盐培养基，由气升式三相环流生物反应器顶部 加入气升式三相环流生物反应器，固定化菌体的用量为气升式三相环流生物反应器工作容 积的30-40%，无机盐培养基用量为气升式三相环流生物反应器工作容积的60-70% ；恶臭废气经气升式三相环流生物反应器底部布气系统进入气升式三相环流生物反应器的各个 导流筒中，气升式三相环流生物反应器内在温度25 30°C ；出口气体达到排放标准。所述的无机盐培养基中N3+ 为 7. 5-22. 5mmol/L, P5+ 为 1. 5-4. 5mmol/L, Mg2+ 为 0. 4-lmmol/L, Ca2+ 为 0. 18-0. 5mmol/L, Fe2+ 为 0. 07-0. 2mmol/L ；Mn2+、Si2+、Mo6+、Cu2+、Co2+ 为 痕量。所述的无机盐培养基中N3+由NH4Cl或(NH4)2SO4的一种或混合提供，P5+由KH2PO4或 K2HPO4的一种或混合提供；Mg2+由MgSO4 · 7H20或MgCl2的一种或混合提供；Ca2+由CaCl2提 供；Fe2+ 由 FeCl2 · 4H20 或 FeSO4 · 7H20 的一种或混合提供；Mn2+ 由 MnSO4 · H2O 提供；Zn2+ 由 ZnSO4 或 ZnCl2 提供；Mo6+ 由 Na2MoO4 · 7H20 提供；Cu2+ 由 CuSO4 · 5H20 或 CuCl2 · 2H20 提供； Co2+ 由 CoCl2 · 6H20 或 CoSO4 · 7H20 提供。本发明的阵列式多导流筒气升式三相环流生物反应器其导流筒及其下部的布气 系统呈阵列分布，喷嘴喷出的气体在多个导流筒中形成升液区，在多个导流筒间及导流筒 与壳体间形成均勻的降液区。该设计不仅能客观上增加了反应器内部的高径比，提高了传 质效率，克服了传统气升式反应器高高径比的难题，而且易于放大，便与反应器的工业化放 大设计。本发明工艺简单，建筑和操作成本低，操作弹性大，对恶臭废气的处理效果好，可以 达到国家一级排放标准GB13096-1996。
图1壳体为圆柱体的本发明装置示意图。图2图1的A-A截面示意图。图中1.分离段；2为导流筒；3为壳体；4为喷嘴；5为反应段。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的详细说明一种阵列式多导流筒气升式三相环流反应器；反应器包括一个下部反应段和上部 分离段，反应段的直径小于分离段的直径；反应段壳体中设置有导流筒，导流筒下部设置有 对其同心部位设置的布气系统。反应段壳体是圆柱体，则导流筒以同心圆的方式排布；当壳体是矩形，则导流筒及 其下部的布气喷嘴按矩形阵列在壳体内均勻分布，则导流筒以同心圆的方式排布，导流筒 横截面积与壳体横截面积比值为0. 4-0. 6。所述的反应器高径比为3-8。反应段壳体内导流筒至少4个，高度2-6米。圆柱体 反应段壳体直径1-20米。矩形反应段壳体的长边边长为1-30米，短边边长为1-20米。布 气系统为单孔喷嘴或多孔喷嘴。利用本发明的反应器去除生物净化恶臭废气的的方法，将海藻酸钠固定化的恶臭 假单胞菌I3Seudomonas putida WQ-03和无机盐培养基，由气升式三相环流生物反应器顶部 加入气升式三相环流生物反应器，固定化菌体的用量为气升式三相环流生物反应器工作容 积的30-40%，无机盐培养基用量为气升式三相环流生物反应器工作容积的60-70% ；恶臭 废气经气升式三相环流生物反应器底部布气系统进入气升式三相环流生物反应器的各个 导流筒中，气升式三相环流生物反应器内在温度25 30°C ；出口气体达到排放标准。实施例1生物净化恶臭废气的装置
阵列式多导流筒低高径比气升式三相环流生物反应器结构如图1，主要包括设置 顶端的分离段1，壳体内的导流筒2，反应壳体3，安装在底部的含义喷嘴的布气系统4。反 应器分离段直径为2. 2米，反应段直径为1. 6米。内设7个直径为0. 42米，高为4米的导 流筒，反应器有效装液高度为5. 2米，总高径比仅为3. 75，而局部高径为9. 53。反应器内导流筒以同心圆的方式排布，当喷嘴向其正上方的导流筒喷射恶臭废气 甲苯时，可在导流筒内推动液体上升形成多个升液区；而相邻的导流筒间、导流筒与壳体 间，流体在道理筒内外压差和流体惯性的作用下，向下运动，达到反应器底部，然后均勻的 被吸入阵列式分布的各个导流筒中，形成均勻的降液区。需要处理的恶臭废气由反应器中部随着液体进入降液区与海藻酸钠固定化的恶 臭假单胞菌I^seudomonas putida接触和被降解净化，并一直随着流体下降到反应器底部， 然后再被吸入导流筒，进入升液区，在升液区内恶臭废气与液体以及固定化的微生物形成 强烈的传质和反应过程。如此往复循环，被进化的恶臭气体进入分离段，然后从排气口排 出，达到国家一级排放标准GB13096-1996。本发明的恶臭废气的阵列式导流筒气升式三相环流生物反应器净化方法步骤如 下1)将海藻酸钠固定化的恶臭假单胞菌I^seudomonas putida WQ-03和无机盐培养 基，由气升式三相环流生物反应器顶部加入气升式三相环流生物反应器，固定化菌体的用 量为气升式三相环流生物反应器工作容积的30 40%，无机盐培养基用量为气升式三相 环流生物反应器工作容积的60 70% ；2)以甲苯作为恶臭废气的代表实例，浓度400mg/m3，以1. 2 2. 04m3/h的流量 经气升式三相环流生物反应器底部布气系统进入气升式三相环流生物反应器的各个导流 筒中，气升式三相环流生物反应器内在温度25 30°C，每24h加入无机盐培养基0. 5 0. 7L ；3)最终使出口气体中甲苯浓度低于40mg/m3，达到国家规定的GB13096-1996恶臭 废气国家一级排放标准。所述的无机盐培养基中N3+为7. 5 22. 5mmol/L，P5+为1. 5 4. 5讓ol/L，Mg2+为 0. 4 lmmol/L，Ca2+ 为 0. 18 0. 5mmol/L，Fe2+ 为 0. 07 0. 2mmol/L ；Mn2+、Si2+、Mo6+、Cu2+、 Co2+为痕量。所述的无机盐培养基中N3+由NH4Cl或(NH4)2SO4的一种或混合提供，P5+由KH2PO4 或K2HPO4的一种或混合提供；Mg2+由MgSO4 · 7H20或MgCl2的一种或混合提供；Ca2+由CaCl2 提供；Fe2+ 由 FeCl2 · 4H20 或 FeSO4 · 7H20 的一种或混合提供；Mn2+ 由 MnSO4 · H2O 提供；Zn2+ 由 ZnSO4 或 ZnCl2 提供；Mo6+ 由 Na2MoO4 ·7Η20 提供；Cu2+ 由 CuSO4 ·5Η20 或 CuCl2 ·2Η20 提供； Co2+ 由 CoCl2 · 6Η20 或 CoSO4 · 7Η20 提供。本发明是以固定化恶臭假单胞菌I^seudomonas putida WQ-03净化恶臭废气，菌种 购于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC 1.1130)。本发明提出的阵列式多导流筒气升式三相环流反应器及去除恶臭废气的的方法， 已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本 文所述的装置和制作方法进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出 的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
权利要求
1.一种阵列式多导流筒气升式三相环流反应器；其特征在于反应器包括一个下部反 应段和上部分离段，反应段的直径小于分离段的直径；反应段壳体中设置有导流筒，导流筒 下部设置有对其同心部位设置的布气系统。
2.如权利要求1所述的反应器；其特征在于反应段壳体是圆柱体，则导流筒以同心圆 的方式排布；当壳体是矩形，则导流筒及其下部的布气喷嘴按矩形阵列在壳体内均勻分布， 则导流筒以同心圆的方式排布，导流筒横截面积与壳体横截面积比值为0. 4-0. 6。
3.如权利要求1所述的反应器；其特征在于反应器高径比为3-8。
4.如权利要求1所述的反应器；其特征在于反应段壳体内导流筒至少4个，高度2-6米。
5.如权利要求1所述的反应器；其特征在于圆柱体反应段壳体直径1-20米。
6.如权利要求1所述的反应器；其特征在于矩形反应段壳体的长边边长为1-30米， 短边边长为1-20米。
7.如权利要求1所述的反应器；其特征在于布气系统为单孔喷嘴或多孔喷嘴。
8.利用权利要求1的反应器去除恶臭废气的的方法，其特征是将海藻酸钠固定化的 恶臭假单胞菌I3Seudomonas putida WQ-03和无机盐培养基，由气升式三相环流生物反应器 顶部加入气升式三相环流生物反应器，固定化菌体的用量为气升式三相环流生物反应器工 作容积的30-40%，无机盐培养基用量为气升式三相环流生物反应器工作容积的60-70% ； 恶臭废气经气升式三相环流生物反应器底部布气系统进入气升式三相环流生物反应器的 各个导流筒中，气升式三相环流生物反应器内在温度25 30°C ；出口气体达到排放标准。
9.如权利要求8所述的方法，其特征是所述的无机盐培养基中N3+为7.5-22. 5mmol/L, P5+ 为 1. 5-4. 5mmol/L，Mg2+ 为 0. 4-lmmol/L，Ca2+ 为 0. 18-0. 5mmol/L，Fe2+ 为 0. 07-0. 2mmol/ L ；Mn2+、Zn2+、Mo6+、Cu2+、Co2+ 为痕量。
10.如权利要求9所述的方法，其特征是所述的无机盐培养基中N3+由NH4Cl或 (NH4)2SO4的一种或混合提供，P5+由KH2PO4或K2HPO4的一种或混合提供；Mg2+由MgSO4 · 7H20 或MgCl2的一种或混合提供；Ca2+由CaCl2提供；Fe2+由FeCl2 · 4H20或FeSO4 · 7H20的一种 或混合提供；Mn2+ 由 MnSO4 · H2O 提供；Zn2+ 由 ^SO4 或 ^Cl2 提供；Mo6+ 由 Na2MoO4 · 7H20 提 供；Cu2+ 由 CuSO4 · 5H20 或 CuCl2 · 2H20 提供；Co2+ 由 CoCl2 · 6H20 或 CoSO4 · 7H20 提供。
全文摘要
本发明涉及阵列式多导流筒气升式三相环流反应器及去除恶臭废气的方法。反应器包括一个下部反应段和上部分离段，反应段的直径小于分离段的直径；反应段壳体中设置有导流筒，导流筒下部设置有对其同心部位设置的布气系统。导流筒横截面积与壳体横截面积比值为0.4-0.6。将海藻酸钠固定化的恶臭假单胞菌Pseudomonas putida WQ-03和无机盐培养基，由反应器顶部加入，固定化菌体的用量为气升式三相环流生物反应器工作容积的30-40％，无机盐培养基用量为气升式三相环流生物反应器工作容积的60-70％；恶臭废气经气升式三相环流生物反应器底部布气系统进入气升式三相环流生物反应器的各个导流筒中，气升式三相环流生物反应器内在温度25～30℃；出口气体达到排放标准。
文档编号B01D53/84GK102068903SQ201010570630
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者宇光海, 贾晓强, 闻建平 申请人:天津大学