专利名称：一种净化油烟废气的方法
技术领域：
本发明属于废气治理技术领域，具体涉及一种同时利用分解挥发性有机废物的植物提取液和降解固液态有机废物的复合微生物菌种，净化油烟废气的方法。
背景技术：
餐厨油烟、汽车尾气、生活垃圾、工农业生产、固体废弃物及污水处理等场所，都会产生并释放出含有多种有害成分的废气，造成严重的空气污染，给民众的健康带来了巨大危害。同时，数据显示，大气污染所导致的经济损失也十分巨大，我国因大气污染每年所造成的环境与健康损失占整个GDP的7%。以来自各种餐厅、厨房的油烟废气为例，它含有气、液、固三相混合的多种化合物，如各种挥发性有机物(VOCs)、动植物油脂、脂肪酸、蛋白质、淀粉等。其所含的化合物种类和数量随加热温度、时间、食物种类、烹饪方法及燃料类型等因素变化，但其基本类型包括烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯、苯、稠环杂环等，其中已经被鉴定出来的杂环胺类(Heterocyclic Amines)化合物就超过20多种，这类物质因其高突变活性而具有强烈的致癌性。目前，有关餐厨油烟治理和空气净化的各种技术的报道和专利非常丰富，如通风迁移法、吸附法、过滤法、静电技术，或者几种技术的组合等。通风迁移法就是通过强力的空气流动将油烟带走，公开号为CN101545649A的专利介绍了一种家庭居室排出油烟的方法，就是利用风机在室内形成空气流，空气流将厨房中的油烟排出家庭居室。这是一种非常简单的机械物理方法，其缺陷是显而易见的，它不能对油烟中的各种化合物和挥发性有机物进行任何方式的捕捉或者分解，只是将它们从一个地方转移到另一个地方，如从室内转移到室外。吸附法就是利用某些孔洞疏松、比表面积大的高纤维素含量的载体，利用分子间引力或者化学键合作用，将油烟中的某些分子吸附到其表面。最常使用的吸附材料为活性炭。专利号为99800273. 9的中国专利介绍了菲利浦公司的一种活性炭空气过滤装置，该装置利用波纹状的有机纤维纸形成蜂窝状结构，里面放置一定量的活性炭，从而得到一种空气净化过滤器。活性炭只能对某些特定分子结构的物质，主要是小分子量的挥发性有机物进行吸附，而且一旦达到饱和将不再具有吸附能力。其最大的缺陷还在于，油烟中含有大量的分子量较高的动植物油脂、蛋白质、淀粉等有机物，它们很容易黏附在活性炭的表面，堵塞其疏松的孔洞，从而显著降低其吸附效率。在我国，利用静电吸附/静电沉积技术来进行油烟处理非常普遍，如申请号为 02151947.1,03242233,200720054539.0，200810194784.0，201010218517.X，201010288286. X等专利，均属主要利用静电吸附/沉积技术来处理油烟。该技术利用正负电极形成的高压静电场所产生的电晕放电，使油烟中的粉尘类物质带上电荷，在电场库仑力的作用下带电荷的粉尘类物质向正极集尘板移动，最终粘附和沉积在集尘板上，从而达到分离油烟中粉尘类物资的效果。这种静电除尘/除油烟的装置由于粉尘类物质在集尘板上粘附和沉积，使用一段时间后，非常容易造成堵塞。而且油烟中的许多成分都属于易燃物质，该技术在使用过程中存在较大的安全隐患。鉴于油烟成分的多样性，更多已公开的有关厨房油烟净化方法采用了上述这些方法的两种或者多种方法的组合。例如，专利公开号为CN 1416938A的中国专利，其进行厨房油烟净化的方法就是首先将油烟经过清洗塔内的除油清洗剂充分洗涤，再进入静电除尘塔去除粉尘，最后利用活性炭吸收一些油烟中的气体类物质。公开号为CN101274189 B的中国专利，采用过滤网、静电除尘、紫外线(激发光触媒或者产生臭氧)杀菌等方式，以达到处理油烟的目的。以上所有这些方式，除少数利用了化学方法外，大都属于物理的方法，它们主要是对油烟中的颗粒尺寸较大的固态类物质和部分液态类物质有一定的分离、吸附及沉积作用，将它们截留在这些净化装置里面，而这些油烟物质本身并没有被分解掉，它们会在净化装置中不断积累，造成净化装置的效率与效果的不断下降，因此不得不频繁地清洗或者更换这些净化装置。同时，更为严重的是，这些方法对油烟中那些对空气污染和人体健康危害极大的挥发性有机物(VOC)的去除效果非常有限，大部分还是因无法有效去除而最终排放到了空气中。
发明内容
本发明就是针对现有净化油烟等废气的技术的不足，提供一种同时利用植物提取液和复合微生物菌种来净化油烟等废气的方法，使处理后的油烟废气完全符合国家相关环保标准，包括《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)、《大气污染物排放限值》、《饮食业油烟排放标准》(GB18483-2001)等。本发明提供了一种净化油烟废气的方法，采用植物精油和复合微生物菌种，共同处理油烟废气油烟废气被引入到处理容器中进行处理，处理容器中含有负载在载体上的复合微生物菌种，植物精油呈雾化状态充存于处理容器空间中。油烟废气与呈雾化状态的用水稀释的植物精油充分接触分解，然后再通过载体上所含的大量复合微生物菌种进行降解。
按照化学结构进行分类，油烟或者其它废气中的总挥发性有机物(TVOC)主要由四大类化学物质所构成1)氨(NH3)及其衍生物，即含氮化合物；幻硫化氢( 及其衍生物，即含硫化合物；3)甲醛及其衍生物；4)其它碳氢类化合物。这些挥发性有机物，不仅严重污染空气，而且对人体的许多系统，如呼吸系统、神经系统造成不可逆转的永久性伤害，其中许多有机物还会直接导致人体器官的癌变等。人类利用从各种植物提取出来的萃取物/精油来去除特定的异味已有很长的历史，例如大家公认柠檬对消除鱼腥味效果显著；万年青植物精油能够消除动物排泄物分解时产生的异味等。而且植物精油天然、安全、环保，其应用受到了越来越广泛的关注与重视。本发明从系列植物提取液中选择对油烟中的四大类低分子量的挥发性有机物具有显著分解功能的植物精油。选择依据如下1)本发明中的植物精油对人及其它动植物必须安全无害，它们必须是由美国食品与药品监督局(FDA)批准的天然的香精/香料类物质，可以作为食品添加剂用于食品与饮料中，并且在美国联邦法规21CFR172. 510上已经罗列出来；2)本发明中的植物精油对多种挥发性有机物(VOCs)，包括NH3, HCHO及TVOC具有分解能力；3)本发明中的植物精油对H2S具有分解能力；4)本发明中的植物精油以具有高的五日生物需氧量(Biology Oxygen Demand,BOD5)作为优选。801)5越高，说明植物精油越容易生物降解，即使释放到空气中，也会很快分解，不会长期残留在环境中。根据上述4个选择条件，本发明人对大量的植物精油进行了系统性的研究与测试，采用植物精油和复合微生物菌种共同处理油烟废气。所选用的植物精油为以萜烯类化合物为活性成分的植物精油，或丝兰提取液，或它们的混合物。本发明所使用的萜烯类化合物和丝兰提取液，即可单独使用，也可以混和后使用。两者可以按任意比例混和。优选使用两者所形成的混和液。处理油烟废气时，油烟废气首先被引导到处理容器中进行加湿喷淋，用水稀释的植物精油呈雾化状态与油烟废气充分接触，然后再利用处理容器中的附着在粘土载体上的复合微生物菌种所形成的生物膜进行处理。油烟废气以2000 20000立方米/小时的废气量进入处理容器。当油烟废气进入处理容器时，已经与水按照一定比例稀释好的植物精油稀释液就连续喷淋，喷淋液的流量为50 500毫升/分钟，所消耗的植物精油为2. 5 25克/分钟；植物精油与水通过自动液体混合装置充分混合，形成均勻的稀释液；然后通过雾化喷嘴将稀释液以极细微(< 100微米)的雾化状态喷射出来。对于油烟废气中的液态及固态废物的处理，本发明主要通过覆盖在载体上的含有大量复合微生物菌种的高效生物膜来实现。本发明中的微生物载体系采用优质粘土。对于某种单一物质的降解，通过筛选、驯化、培养和繁殖某类相应的微生物比较容易实现。但是油烟废气中含有多种物质，成分复杂，因此必然需要多种微生物共同作用才能达到有效分解的目的。本发明筛选出由多种微生物组成的复合微生物菌种，在载体上形成能同时有效分解多种化合物的生物膜。同时，为确保使用及生物安全性，本发明所使用的菌种均采用已在美国菌种保藏中心(American Type Culture Centre, ATCC)登记注册的菌种。本发明所使用的微生物菌种，是由枯草芽孢杆菌(Bacillus subtil is) ATCC6051，地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)ATCC 12713，赌状芽孢杆菌(Bacilluscereus)ATCC14579，巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)ATCC 14581 和荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)ATCC 13525所组成的复合微生物菌种。这些菌种在生长、繁殖过程中，会产生各种各样的生物酶，如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等，它们对分解油烟废气中的各种分子量较大的有机物具有关键性的作用。本发明所用复合微生物菌种含中，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和荧光假单胞菌的比例按照细菌数量计算为40 60% 20 40%: 5 15% 1 10% 1 10%。形成的生物膜的复合微生物菌种的起始菌落总数为IxlO7 lX101QCfu/g，复合微生物菌种的总重量为100 1000g。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果本发明首先将油烟废气导入处理容器中，与充分雾化的植物精油充分接触、混和，从而显著分解油烟废气中的挥发性有机物；同时，在处理容器中设置附着在载体上的复合微生物菌种所形成的生物膜，复合微生物以油烟废气中的有机物，主要是液态和固态的有机物为养料，进行生长繁殖，从而将它们降解成为无毒无味的二氧化碳忙02)和水(H2O)后再排出，达到净化油烟废气的目的。植物精油可以降解油烟废气中的有机污染物，特别是挥发性有机物。但由于植物精油与微生物共同存在时，会产生一定的相互作用，有可能抑制微生物生长或者抑制了各自降解有机污染物的效果。因此，本发明中复合微生物菌种的选取以及植物精油的选取，是发明的关键。经过多次筛选试验发现，采用萜烯类化合物、或丝兰提取液，与蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、荧光假单胞菌等复合微生物菌种，来共同处理油烟废气时，其有机物降解效率得到大幅的提高。本发明所使用的植物精油及微生物菌种，均具有广泛的分解挥发性有机物(VOCs)和多种有机污染物的特性与功能，因此该发明所提出的方法不仅对油烟有很好的净化作用，也可以合理地推断该方法对来自于其它污染源的废气，如汽车尾气、生活垃圾、工农业生产、固体废弃物及污水处理等，也同样能够对其所含的各种VOCs和污染物等进行有效分解与去除，从而达到净化空气之目的。
具体实施例方式本发明的内容将用以下一些实施案例予以更详细的说明。以下实施例除了实施例1夕卜，其余实施例完全按照国家标准《饮食业油烟排放标准》(GB18483-2001)进行实施及测定。这些实施案例仅仅是用来对本发明的内容进行阐述，而不是将本发明的内容仅仅局限在这些实施案例中。实施例1 植物精油对挥发性有机物的去除本发明的最优实施案例所使用的植物精油包括萜烯类化合物(Terpenoids，CAS# 65996-98-7)，丝兰提取液(Yucca Schidigera, CAS# :223749-05-1)或者将它们按一定比例混合所形成的混合物。测试这些植物精油对挥发性有机物的去除率，结果如表1所示。表1植物精油对挥发性有机物的去除率
权利要求
1.一种净化油烟废气的方法，其特征在于采用植物精油和复合微生物菌种共同处理油烟废气。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述植物精油为以萜烯类化合物为活性成分的植物精油，或丝兰提取液，或它们的混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述复合微生物菌种含有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和荧光假单胞菌。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述植物精油使用时的活性物质重量百分数浓度范围均为1% 20%。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述复合微生物菌种中，枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和荧光假单胞菌的比例按照细菌数量计算为40 60% 20 40% 5 15% Γ10% Γ10% 。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的油烟废气首先被引导到处理容器中进行加湿喷淋，用水稀释的植物精油呈雾化状态与油烟废气充分接触，然后再利用处理容器中的附着在粘土载体上的复合微生物菌种所形成的生物膜进行处理。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于当油烟进入处理容器中时，植物精油稀释液就连续喷淋，喷淋液的流量为5(Γ500毫升/分钟，所消耗的植物精油为2. 5 25克/分钟。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于形成生物膜的复合微生物菌种的起始菌落总数为IxlO7 IxIOiq cfu / g ；复合微生物菌种的总重量为100 1000g。
9.如权利要求1、任一权利要求所述的方法，其特征在于处理油烟废气时，油烟废气量为2000^20000立方米/小时。
全文摘要
本发明公开了一种净化油烟废气的方法。该方法采用植物精油与复合微生物菌种共同处理油烟废气。所述植物精油为萜烯类化合物、丝兰提取液或者二者的混和物；所述复合微生物菌种含有枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和荧光假单胞菌。植物精油主要分解油烟废气中挥发性有机物(VOCs)；复合微生物菌种主要以油烟废气中的固液态污染物作为养料,进行生长繁殖，将其降解成为无毒无味的二氧化碳(CO2)和水(H2O)后再排出，达到净化油烟废气的目的。该方法对于各种废气中的气态的挥发性有机物和液态及固态的有机物都有很好的去除、分解效果，在空气净化领域具有广阔的应用前景。
文档编号B01D53/78GK102389701SQ20111030707
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月11日 优先权日2011年10月11日
发明者刘宏, 张保安 申请人:广州天至环保科技有限公司