一种生态技术为核心的空气净化再生装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空气净化再生的装置及方法，具体地说是一种以生态技术为核心的对空气进行净化再生的多级处理装置和方法。
【背景技术】
[0002]空气是人类生存的基本保障条件之一，空气质量的高低严重影响人的工作生活质量。随着工业化和城镇化的高速发展，我国大部分城市目前正遭受严重的二氧化硫、氮氧化物以及煤烟-光化学雾霾的污染。对于室内环境，问题也十分严重，尤其是以苯、甲醛为代表的VOC有机污染物累积，浓度高达室外十倍以上。新风不足、空气质量差等引起的病态建筑综合症(Sick Building Syndrome, SBS)已经成为影响身体健康和工作效率的重要因素。迫切需要开发先进实用的空气净化再生装置与方法。
[0003]从空气的组成来讲，氮气和氧气是最主要的成分，氧气是人体血红细胞正常运行的养分，空气中低于18%，就会引起缺氧症状，其他成分，诸如二氧化碳浓度一般在几百ppm(百万分之一)，浓度升高会严重影响人的生理状态，苯系物、甲醛等对人体健康危害极大，长期暴露会增加癌症风险。
[0004]针对这些问题，目前正在研宄应用的处理技术包括:吸收法、吸附法、生物法、低温等离子法、光催化法等。以吸附法为代表的物理化学法目前发展比较成熟，在污染物去除上发挥了重要作用。活性炭吸附法是最常用方法之一，活性炭具有发达的空隙结构、巨大的比表面积和特殊的表面官能团的独特结构，使其具有很好的吸附性，可以有效地吸附去除空气中的多种污染物。诸如 ZL 200910017520.2，ZL200910091748.6，ZL201310351413.X等发明公开了可有效吸附空气中甲醛及其它有害物质的吸附材料制备和使用方法，ZL201110072528.6公开了一种以光催化为核心的有害物质去除装置和使用该去除装置的空气净化装置，ZL 201120184086.X公开了一种由尘埃过滤器单元、静电吸附单元、活性炭吸附+光触媒过滤单元、UV灯管单元组成的物化处理装置。但是这些装置与技术，无法解决吸附饱和后污染物的分解，氧气浓度不足等空气再生问题，且氧化反应类技术容易生成臭氧、酸醛等有害产物引起二次污染。
[0005]生物法通过利用微生物、植物等自然界生产者的新陈代谢作用，将污染物、二氧化碳等转化成氧气，是一种绿色生态的技术，具有广阔的应用潜力，尤其是可以与物化法形成有效的协同加强，达到空气净化再生的目的。中国专利ZL 200520067034.9中提出一种植物支持生物过滤净化器，该实用新型吸入空气，经水、滤料和盆栽的协同作用，循环净化室内空气。在该实用新型中，空气首先被鼓风机鼓入水槽进行洗涤，然后再通过布气管进入填有活性炭、沸石等滤料的花盆，植物栽种于花盆之中，是一种非常有意义的尝试；中国专利CN 103386245 A中公开了一种空气净化方法和系统，该发明将天然植物及物化净化技术结合起来，利用植物种植用的土壤作为过滤器，使空气经过土壤进行预处理，预处理后的空气再经过空气净化模块进行深度处理，最后通过出风口排出干净空气。但是从权利要求书可以看到，该发明由于无植物及菌种优选配置、植物棵数少(单株)、无生物控制措施(温湿度条件、营养物质供给），预计该专利技术中的生物作用有限，主要的处理效果还是由发明所述的空气物理化学净化模块，诸如纳米光催化技术、负离子技术、银离子技术等技术完成的，不能有效解决前述的物化技术存在的问题。
【发明内容】
[0006]为此，基于现有物化技术不能实现空气再生且存在二次污染、生化作用效率较低占地面积大的问题，本发明提出一种物化生化耦合，以生态技术为核心的空气高效净化再生装置及方法。
[0007]一种以生态技术为核心的空气净化再生装置，其特征在于，空气可在一定风压下通过的由植物单元（2)，微生物单元（3)和物化单元（4)组成的垂直腔体结构，包括：
[0008]框架（I)，所述框架作为腔体的骨架，并限定了腔体的尺寸；
[0009]空气可透过的部件，植物单元（2)、微生物单元（3)和物化单元（4)，上述单元在框架上固定，在框架的至少一侧覆盖腔体内部，空气可由此进入腔体内部；
[0010]空气不可透过的部件，所述空气不可透过的部件在框架的剩余侧与框架周边固定，与空气可透过的部件共同形成封闭腔体；
[0011]至少一个出气口（5)，所述出气口形成于框架中，在风机作用下空气通过植物单元、微生物单元和物化单元得到再生净化，并通过出气口向外排出；
[0012]给排水￠)，所述给排水装置安装于腔体上，提供植物和微生物生长需要的水和必要的营养物质；
[0013]电气控制，用于提供设备运转所需的电力；
[0014]光源（7)，提供植物生长所需的光照条件。
[0015]一种以生态技术为核心的空气净化再生方法，其特征在于，待处理空气在风机的作用下，首先经过植物预处理单元，空气中的有害成分被初步吸附分解，二氧化碳通过光合作用转化为氧气；经过植物预处理的空气进入微生物主体处理单元，微生物以生物膜形式附着于填料表面，微生物对空气中的有害成分进一步降解，转化为无害的二氧化碳和水；残留的微量污染物再经过物化精处理单元，得到最终的净化后排出；净化后空气与其他空气混合后被再次吸入处理装置，实现持续净化再生；
[0016](A)安装生态净化装置；
[0017](B)净化和再生空气：生态净化装置启动后，空气通过生态净化装置，在植物、微生物和物化的协同作用下，实现对空气的净化和再生；
[0018]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0019]I.通过植物和菌种的优化配置以及与物化技术的耦合，实现高效的气体净化再生。本发明中气体先经过植物再经过微生物层，以植物为预处理层，充分发挥了植物叶片对有机污染物的吸附降解作用降低了污染物浓度，而且植物叶面的粗糙多毛结构以及所分泌的油脂性粘液对颗粒物有很好的拦截效果，降低了微生物层基质的堵塞，效果优于对比技术中先经过土壤过滤再经过植物的处理过程，先经过土壤容易实现堵塞和气体短流，长时间运行效率会大幅减低，不能发挥植物叶片的预处理作用；物化单元采用紫外、高效过滤等技术对残留的微量污染物进行了净化处理保障净化效率，且不会产生臭氧等二次污染物，与同类技术区别明显。进一步的，本发明所述的兰科、天南星科等植物品种以及假单胞菌、光合菌等微生物品种经过实验室和现场的严格测试，对苯、甲醛等有机污染物具有良好的去除效果。
[0020]2通过垂直立体种植技术，提高单位占地面积上的植物密度，充分发挥叶片的吸附降解作用。立体种植密度可达50-80株/m2，本净化再生装置高度按2.5m计，厚度按0.3m计，测算单位占地面积的叶片面积可达150-200m2/m2，远高于单科盆栽的7_10m2/m2。
[0021]3通过对光温水气的严格控制，使得植物和微生物处于最佳代谢状态，保障空气净化再生系统的高效运转。本发明所述的基质和载体具有很好持水性、比表面积大，性能远优于普通种植土 ；温度控制在20-35度，含水率保持在40-70%，空气流速为0.02m/s_0.3m/s ；营养液组分包含碳、氮、磷、铁、钴、镍等营养元素；人工光源红蓝两种颜色光源的数量比例为6: 4到9: 1，这些条件的设置为植物和微生物发挥污染物去除作用提供了良好的保障。
[0022]4.通过模块化的组合扩展，可满足不同处理条件的要求。本发明是一种可以自由扩展的模块化单元，可满足气体净化不同规模风量的要求，尤其适用于大空间大风量处理的要求。
【附图说明】
[0023]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对