一种模块化全自动控制的生物降解VOCs反应器的制作方法

本发明属于大气环保治理技术领域，特别涉及一种模块化全自动控制的生物降解VOCs反应器。

背景技术：

现有的大气中的挥发性有机污染物(以下简称为VOCs)治理领域中，生物降解法是已经普遍使用的一种处理方法，与等离子法、催化燃烧法、吸附法等并列，对VOCs治理各自具有优缺点。其原理是利用微生物的代谢作用，将VOCs或恶臭物质转化成为CO₂，H₂O，SO₄^2-，NO₃^-等无机物，同时产生菌体，从而达到持续分解VOCs的效果。

首先，现有的生物降解法反应器是采用现场施工、搭建壳体及滤床，采用每个工程均进行非标设计的工程化执行模式。由于整个反应器整体均在现场施工安装，可以根据工况的具体尺寸现场制作非规整行空间的反应器，因此灵活性较大。但在工程执行过程中，因施工参数的控制没有先期的详细设计，很多问题是在工程实施过程中发现或发生的，具有很大的不确定性和不一致性，从而造成工程质量不稳定、不可控的情况。因此反应器的最终处理效果和VOCs的降解效率不能完全保证设计目标，并且不能形成标准产品，成本高，效率差。

其次，目前VOCs治理领域的反应器为一体化结构，整个反应器仅设有一个进风口，且所采用的控制单元为单向指令的控制器，废气进入反应器后，串联结构依次通过多层滤床，喷淋系统按照程序设定进行固定模式的喷淋，对于滤床实际温度、实际湿度没有检测和反馈，对最终的效果无法修正。因此，滤床风阻大，反应器的状态(如滤床湿度、温度等)不能自动调整，导致整个反应器的运行重量重。

另外，目前的一体化结构布气不均匀，喷淋不均匀，填料短期内就会出现结块、腐烂、气路短路等问题，从而大大降低了反应器对VOCs的去除效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了有效提高生物法降解VOCs的效率，延长反应器的使用寿命，提供一种模块化全自动控制的生物降解VOCs的反应器，可实现反应器的模块化设计、生产，合理布气、降低滤床风阻、减少滤床短路，并有效延长反应器使用寿命。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种模块化全自动控制的生物降解VOCs反应器，包括进气布气管路、控制单元、出气布气管路、n个进气管路、n个出气管路以及并联布设的n个过滤模块，所述进气布气管路、出气布气管路上分别设有n个进气口、出气口；所述各个过滤模块均包括设置在具有刚性并保温效果壳体内的滤床、温度传感器、湿度传感器、重量传感器以及喷淋单元，该喷淋单元位于滤床上方或内部，所述各壳体顶部、底部均分别设置输入口、输出口；其中，所述进气布气管路的各个进气口分别通过进气管路与对应过滤模块的输入口连接，各个过滤模块的输出口通过出气管路分别与出气布气单元对应的出气口连接；所述进气管路上均设置带有风速传感器的电动调节风阀，该风速传感器、电动调节风阀和各个过滤模块内的温度、湿度、重量传感器均与控制单元相连进行数据传输；所述控制单元还与喷淋单元的水泵相连。

所述各个进气管路的直径与相应过滤模块距进气布气管路进气口的距离成反比。

所述控制单元包括采用工控机的上位机和采用16位单片机的下位机，上位机与下位机之间采用串口连接。

本实用新型的特点及有益效果：

本实用新型以产品化的形式提升生物降解法反应器对VOCs的去除率，在反应器的使用过程中有效消除现有反应器存在的布气不均、风阻大、滤床部分失效等问题，延长反应器的使用寿命，减少不必要的浪费。

本实用新型通过模块化结构、对反应器进、出气的合理布置，并采用新型轻质高分子聚合填料作为滤床，同时对控制单元进行带有数据反馈的组化全自动控制，从而达到提高反应器去除效率，延长反应器使用寿命的效果。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的控制单元的控制原理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型提出的一种模块化全自动控制的生物降解VOCs反应器进一步详细说明如下：

本实用新型提出的一种模块化全自动控制的生物降解VOCs反应器，其结构图1所示，包括进气布气管路1、控制单元8、出气布气管路9、n个进气管路、n个出气管路以及并联布设的n(根据工程处理气量的大小和废气的VOCs成分不同，n在1到20之间取值为最佳)个过滤模块，进气布气管路1、出气布气管路9上分别设有n个进气口5、n个出气口12；各个过滤模块均包括设置在具有刚性并保温效果壳体内的滤床10、温度传感器、湿度传感器、重量传感器以及喷淋单元11，该喷淋单元位于滤床上方或内部，所述各壳体顶部、底部均分别设置输入口4、输出口6；其中，进气布气管路1的各个进气口5分别通过进气管路3与对应过滤模块的输入口4连接，废气在各过滤模块内从上向下通过滤床，各个过滤模块的输出口6通过出气管路7分别与出气布气管路9对应的出气口12连接；所述进气管路3上均设置带有风速传感器的电动调节风阀2，该风速传感器、电动调节阀和各个过滤模块内的温度、湿度、重量传感器均与控制单元8相连进行数据传输；所述控制单元8还与喷淋单元11的水泵相连。

本实用新型各个部件的具体实现方式及其功能分别说明如下：

在废气进入本反应器后，首先进入进气布气管路1，实现并联式布气：利用连通器原理，根据各过滤模块距进气口距离的不同，分别采用不同直径的进气管路3，其直径与距进气口的距离成反比，以达到各过滤模块的进气量相等的效果，并且每个进气管路3均设有电动调节风阀2，根据过滤模块内部的风速传感器数据反馈给控制单元，对各管路风量进行自动化控制和调节，使得各过滤模块的进气风量均等，提高整个反应器的处理效率，没有短路和死角，废气经过各个过滤模块的降解处理后满足达标要求，最终从出气布气单元9排出。

所述各个过滤模块内的滤床10采用块状密度小于0.1g/cm³、比表面积大于20m²/g、亲水性轻质高分子有机聚合物，可有效减轻反应器的运行重量，有效避免结块、短路等现象，延长反应器使用寿命；所述喷淋单元11采用喷淋和滴灌两种方式，喷淋可采用农业喷灌用的螺旋形喷头或可调式防堵塞塑料喷头，也可以按照具体工况选取其他形式的喷头；滴灌采用在滤床内部铺设农业滴灌管路，实现滤床内部的均匀加湿，在滤床表面和滤床内部实现湿度一致；同时在过滤模块中含有温度、湿度、重量传感器，根据各传感器与控制单元8间的数据反馈，调整喷淋参数，以保证反应器内的湿度满足菌群生长的湿度要求以及设备承重安全要求。

所述风速、重量、湿度、温度传感器均采用常规产品，电动调节风阀采用常规的电磁阀。

所述反应器的控制单元8由上位机和下位机通过串口连接构成，采用以工控机做为硬件的组态化控制，对反应器的运行状态、参数设置、数据反馈进行全自动控制，不仅传输正向指令，同时读取各个传感器的反馈数据，修正参数后发送指令，使反应器的状态达到预期的效果。该控制单元可配备与工控机的应用系统相兼容的其他输入输出设备，如键盘、多屏显示器等。本实施例的下位机为工控机的下层执行单元，接收工控机的指令后，执行预先设定的子程序，实现传感器数据采集、执行元件的开关指令；该下位机采用常规的16位单片机，且所述单片机采用RS485或RS232串口通讯，进行数据交换。工控下位机的I/O端口分别实现执行控制和数据采集：执行控制部分，控制水泵、电磁阀的开关状态；数据采集部分采集各个第一管路中的风速、模块内的温度、湿度、重量等传感器的数据。

本实用新型控制单元的控制流程如图2所示：

废气在完成收集后进入本反应器，手动启动控制单元8，反应器开始工作；控制单元8完成初始化；调入设定好的运行程序，水泵按照程序设定的参数运行；各个过滤模块内的温度、湿度、重量传感器均进行数据采集，控制单元8对采集数据进行分析，判断与程序设定参数的一致性：当不一致时，不断调整相关参数，直至与程序设定参数一致，刷新显示、存储数据；系统进入下一轮数据采样。