一种净化空气中甲醛的生物处理装置的制作方法

本实用新型涉及生物净化领域，具体为一种净化空气中甲醛的生物处理装置。
背景技术：
：甲醛可以使蛋白质变性，具有致癌、致畸、致残效应，空气中甲醛超标影响人体健康，目前室内空气中甲醛并无有效处理方式。目前主流处理方法有2种，第一种：吸附方法。吸附法又分为自然吸附和强制吸附，其中自然吸附方法是指在室内摆设吸附介质，通过空气的自然流动与吸附介质接触，实现有限效率的吸附作用。此法几乎对超标甲醛无作用，或其作用微小可以被忽略，主要原因是空气流动有限，吸附介质对空气的接触量小，接触面积小，使得甲醛与活性炭的接触几率很小。浅层接触可能会被活性炭表面的饱和层所排斥，不能进行充分的吸附反应。因此自然吸附法的甲醛去除效果非常有限。被动吸附是指通过强制通风的方式使空气中的甲醛进入充满活性炭的吸附介质室，在此处空气能够和活性炭进行较为完全的接触，吸附介质对空气进行过滤，对空气中的甲醛等有机分子进行吸附。此方法的缺点是，吸附介质的吸附作用会产生饱和，饱和后的吸附介质不仅不能继续吸附甲醛，而且还会对空气中释放甲醛，形成污染源，造成二次污染，需定期更换吸附介质才可以进行，因此对吸附介质需求量极大，提高了成本，形成非常大的资源浪费。第二种：氧化去除方法。此法基本原理是氧化方法，主要包括催化氧化、等离子氧化、高温燃烧氧化法、臭氧氧化等方法。高温燃烧氧化法：利用电能或燃烧产热，将所有气体组分无差别加热至800℃以上，使空气中的氧气和甲醛发生氧化还原反应，生成h2o和co2。但此法高耗能，设备成本极高，对室内空气温度有影响，基本不适用于实际应用。等离子氧化法：利用高电压气体放电的原理，将所有空气组分无差别进行等离子化，等离子化的甲醛与氧气发生氧化还原反应，生成h2o和co2。此法同样需要耗费大量的电能，有高压电安全隐患，对甲醛非专一性去除，需要较大的占地面积和笨重的设备体积，不适用于实际应用；催化氧化去除法如光触媒氧化，需紫外线照射tio2涂层，反应面积受限，氧化效率低，产生紫外线污染，实用价值不大；臭氧氧化法，利用臭氧产生发生器产生出的臭氧对甲醛气体分子进行氧化，臭氧产生发生器本身因需要高压电或紫外线等极端条件，因而具有一定的安全隐患，其次会产生多余有害气体o3，产生二次污染，几乎无实用价值。技术实现要素：本实用新型的目的一是提供一种克服现有技术不足，提出一种净化空气中甲醛的生物处理装置。本实用新型提供的净化空气中甲醛的生物处理装置由循环气液交换系统和生物降解反应室通过管道连接构成，具体内容如下：循环气液交换系统为一个气液交换室，气液交换室上设置有进气口和排气口，进气口外管道上安装气泵，通过气泵将含有甲醛的空气由进气口挤压进入气液交换室，通过与气液交换室内部的循环电解液充分接触，将空气中的甲醛溶解于电解液中，剩余气体通过排气口排出；气液交换室还设置有进水口和出液口，交换室中的电解液通过水泵实现在本装置内的循环流动，电解液通过水泵挤压从进水口流入气液交换室，与空气充分接触完成甲醛交换后成为甲醛溶液，从出液口排出。生物降解反应室上设置有进液口和出水口，通过管道分别于出液口和进水口相连接。生物降解反应室内部被1-4微米孔径的半透膜隔断分为上下2层，上层为循环流动的含甲醛溶液，该溶液中的电解质、水、甲醛等小分子持续透过1-4微米孔径半透膜与下层溶解进行交换。下层隔室中放置有以甲醛为唯一c源生长的菌剂。作为优选，所述的净化空气中甲醛的生物处理装置中的气液交换室内设置一循环水喷淋交换器。利用水泵作为动力输出设备，对电解液加以压力，压力使得电解液通过喷头喷洒在气液交换室内。同时，室内空气通过强制通风设备流入气液交换室内。在气液交换室内，喷淋形成半气态的电解液与空气充分接触，将空气中的甲醛、颗粒物等吸收转移进入电解液中，形成甲醛溶液，完成甲醛由气体到液体的传质过程。作为优选，所述的生物降解反应室内设置有温控器，电解液通过温控器保持22-35℃的温度。本实用新型中所述净化空气中甲醛的生物处理装置中使用的菌剂可以降解甲醛，对高浓度的溶液中的甲醛进行同化吸收，把甲醛当做微生物的“食物”（底物），在转变甲醛原有的化学结构的同时，将其转化成为菌体自身的一部分，从而是使甲醛得到降解和去除。本生物处理装置通过电解液与含有甲醛空气的充分接触，先初步脱除空气中的甲醛，再利用以甲醛为唯一c源的微生物菌株实现对溶于电解液中的甲醛的高效降解。采用微米级半透膜的作用有二：其一，为菌剂提供空间隔离，使其固定于下层空间内，不被循环电解液带走。其二，为电解液中的甲醛和电解质提供交换孔隙，使含甲醛溶液得到净化，甲醛被去除。通过微生物降解后的洁净的不含甲醛的电解液持续与上层含有甲醛的电解液交换，周而复始，去除甲醛后的电解液被泵体泵入下一次电解液循环。从而，室内空气持续与本装置内电解液进行接触交换，循环电解液中的甲醛持续被去除，空气中的甲醛持续得到去除。本实用新型提供的净化空气中甲醛的生物处理装置内部采用循环电解液一是可以有效提高醛的溶解度，增加对甲醛的吸收效率，二是其中的电解质为下一步的微生物的生长和培养提供养分和维持渗透压的功能，以保证菌种的活力和活菌数量，从而进一步提高甲醛脱除率并节约成本。生物降解反应室内的温控系统也是为了保证菌株存活性和维持菌株的甲醛降解率而设置的，温度范围22-35℃，仅在室温低于这个范围时才会开启，安全节能。本实用新型提供的净化空气中甲醛的生物处理装置不需要高温高压装置，因此装置安全性非常好。设备运行状态均是常温常压，因此运行成本非常低。生物质菌剂在常温常压的电解液环境中可以长期具有生物活性，长期有效，长期保存，因而不需要特殊耗材，不需要特殊维护。本装置利用电解液和空气的交换过程，在实现了对甲醛的吸收的同时，还吸收和溶解了一些空气中的颗粒物质，形成更佳的空气净化效果。在气液交换的同时，还形成部分含水量高的空气的逸出，形成空气加湿效果。附图说明图1为实施例1的结构示意图。图中，1是生物反应室，2是气液交换室，3是进气口，4是排气口，5是气泵，6是进水口，7是出液口，8是进液口，9是出水口，10是半透膜，11是水泵，12是管道，13是温控器，14是喷淋交换器。具体实施方式下面结合具体实施实例对本实用新型进行详细说明。以下实施实例有助于此领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。下述实施例中使用的菌株为甲基杆菌属细菌methylobacteriumpodariumjq-1（以下简称jq-1），jq-1菌株在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为cgmccno.17229。下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中所使用的培养基如下：甲醛培养基：甲醛50mg/l、nh4cl0.5g/l、na2hpo43.0g/l、kh2po41.5g/l、mgso4·7h2o0.1g/l、1mcacl20.1g/l。下述实施例中使用的菌剂的制备方法如下：jq-1按照3-5%接种量接入甲醛培养基中，30℃暴气或摇床200r/min培养，当菌体浓度达到od600值为1.5左右时发酵结束，发酵液为液体菌剂。下述实施例中使用的电解液配方如下：na2po4·7h2o6g/l，kh2po43.0g/l，nacl0.5g/l，nh4cl1.0g/l，mgso4·7h2o0.1g/l，cacl20.1g/l。实施例1如图1所示为一种净化空气中甲醛的生物处理装置。本装置由由循环气液交换系统和生物降解反应室1通过管道12连接构成，具体内容如下：循环气液交换系统为一个气液交换室2，气液交换室2上设置有进气口3和排气口4，进气口3外管道12上安装气泵5，通过气泵5将含有甲醛的空气由进气口3挤压进入气液交换室2，气液交换室2还设置有进水口6和出液口7，气液交换室2中具有电解液，电解液通过水泵11实现循环流动，由水泵11挤压从进水口6进入循环水喷淋交换器14，电解液由喷头喷洒在气液交换室2内，喷淋形成半气态状与空气充分接触，将空气中的甲醛、颗粒物等吸收转移进入电解液中，形成甲醛溶液，剩余气体通过排气口4排出；甲醛溶液从出液口7排出。生物降解反应室1上设置有进液口8和出水口9，通过管道12分别于出液口7和进水口6相连接。生物降解反应室1内部被1-4微米孔径的半透膜10隔断分为上下两层，上层为循环流动的含甲醛溶液，该溶液中的电解质、水、甲醛等小分子持续透过1-4微米孔径半透膜10与下层溶液进行交换。下层隔室中放置有甲基杆菌属细菌jq-1菌剂和温控器13，可以将本装置内的温度保持在22-35℃。实施例2以实施例1所述的生物处理装置为净化设备，对空气中甲醛的脱除效果进行检测。密闭空间选用甘肃省科学院生物研究所一间刚施工完毕的无菌实验室，房间面积10m2，房间高3m，体积约为30m3，无菌间房间内饰采用某树脂材料，窗体采用双层隔热密闭式窗体，门缝气密性较为严实。实验开始前24h，将所有门窗及任何与外界相通的管道等密闭处理。实验开始后先对室内气体进行采样。采样方法采用国家标准《室内空气质量标准gbt18883-2002》方法。无菌室接近正立方体形状，在室内距离墙壁1m处，高度1.2m处设置采样点进行采样。气体采样机型号为：ntc-805。采样流量设定为：333.3ml/min，采样时间为：30min。采样体积为：10l。先对原始室内空气进行样品采集，记做0h样本。然后再用实施例1所述的净化空气中甲醛的生物处理装置对该室内空气进行净化处理。本次处理过程中，室温为25℃，实验进行前30min开机进行预热。循环水流速为30ml/min，空气流速设定为100l/min。净化处理过程中的采样时间点为0.5h、1h、2h。共4个空气样品，样品依次标记为：0h-a、0.5h-a、1h-a、2h-a。每次进行空气样品采集的同时对装置内生物降解室内的循环水进行采样，采用体积为10ml。采样编号依次记做：0h-w、0.5h-w、1h-w、2h-w。对0h-a、0.5h-a、1h-a、2h-a、0h-w、0.5h-w、1h-w、2h-w，共8个样本进行甲醛浓度测定及计算。该液体样本的甲醛浓度的测定采用《空气质量甲醛的测定乙酰丙酮分光光度法gb/t15516-1995》方法。实验结果见下表：表1.室内空气甲醛处理结果时间点0h0.5h1h2h空气样本(mg/m3)0.1290.0830.0750.045循环水样本(mg/l)0.000.360.250.24依据表格数据可知，本实用新型提供的净化空气中甲醛的生物处理装置可以将室内甲醛超标0.1mg/m3空气（30m3）在0.5h内达到国际室内空气质量标准，并且由于菌剂的强烈的降解作用，使得吸收甲醛的液体中的甲醛含量保持极低浓度水平运行，避免了已被溶淋下来的甲醛的再次逸出。实施例3同实施例4的净化处理方式和实验地点，净化处理的同时于0h、0.5h、1h、2h，采用激光式pm2.5探测器对实验室中心部分位置进行pm2.5检测，实验结果如下表所示：表2.室内空气pm2.5处理结果时间点0h0.5h1h2hpm2.5301487依据表格数据可知，本专利方法可以将室内空气（30m3）的pm2.5值30在0.5h内降至14。并随着时间的延长，数值进一步在2h时将至7。证明本装置对空气中的pm2.5具有良好的淋洗作用。当前第1页12