专利名称：气膜－生物反应器废气处理设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及环保技术领域，是属于利用生物反应器处理废气的设备，特别涉及一种气膜-生物反应器废气处理设备。
背景技术：
废气中的污染物包括有机污染物和无机污染物。主要来源于生活和工业生产等方面。如粪便处理、生活垃圾和食物腐烂、石油化工、生畜屠宰与肉类加工、水产加工、油脂工业、炼油、炼焦、煤气、化肥、制药、皮革制造、造纸、合成材料、污水处理和垃圾处理等行业。
废气的生物处理是利用微生物将废气中有机污染物或恶臭物质降解或转化为无害或低害类物质的过程。与其它物理化学方法相比，用生物法处理废气投资少，运行费用低，污染物不会被转移到其它地方，不产生二次污染。以往的废气生物处理设备主要分为生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池三种。它们各有特点和应用条件。
生物滤池(见图2)由气体预湿设备19和内部充填填料的生物反应器11构成，废气经预湿后，进入生物反应器，被附着在填料上的微生物降解为水和二氧化碳气体等，然后排出。生物滤池处理设备的特点是只有一个生物反应器，设备简单，运行费用低。适于处理浓度介于0.5-1.0g/m3的废气。但占地面积较大，不适于处理污染物浓度较高的废气。
生物洗涤塔通常由一个装有填料的洗涤器15和一个具有活性污泥的生物反应器16构成(见图3)。洗涤器为气体吸收装置，废气中的污染物与填料表面的水接触，被水吸收，并随水流入生物反应器内；在生物反应器内被活性污泥中的微生物分解。这种设备易于控制反应条件，适于处理浓度介于1.0-5.0g/m3、污染物为亲水性的废气。但在生物反应器前需加气体洗涤装置，设备较复杂。
生物滴滤池只有一个内部填充填料的生物反应器11(见图4)，循环水不断喷洒在填料上，填料表面被微生物形成的生物膜所覆盖。废气通过反应器时，废气中的污染物被微生物降解。生物滴滤池设备较简单，废气中污染物的吸收和生物降解同时发生在一个反应装置内，它适于处理浓度低于0.5g/m3的废气。但不能处理高浓度的污染物。
这三种废气生物处理设备共同的缺陷是由于微生物降解污染物需要保持一定的生物量和停留时间，因此对于生物降解慢的物质难以有效地去除。使用将设备容积增大的方法延长停留时间，又会带来占地面积大、设备复杂、投资多、运行费用高等问题。当生物反应器的负荷发生变化，尤其是突然增大时，废气中的污染物不能及时被微生物降解，从而出现排放气体不达标的现象。另外，生物滤池中的气体预湿设备、生物洗涤塔的气体洗涤设备以及生物滴滤池均需大量循环水，能耗较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的生物废气处理设备的缺陷，提供一种气膜-生物反应器废气处理设备，其操作简便、能有效地将废气中生物降解慢的物质分离并回流至生物反应器内，使该物在生物反应器内保持一定的停留时间而被降解，并且能够减小生物反应器的容积。
本发明的另一目的是提供气膜-生物反应器废气处理设备的操作方法。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种气膜-生物反应器废气处理设备，包括有生物反应器、气体分离器以及干燥器；该设备由带有微生物的生物反应器、装有气膜组件的气体分离器和装有干燥剂的气体干燥器构成；其中，生物反应器下部侧壁开有一进气口，在进气口内端口有穿孔管，下部另一侧壁设有出水口，进气口低于出水口；上部侧壁设有喷淋液进口，喷淋液进口内端口有另一穿孔管，上部另一侧壁设有出气管，出气管与干燥器连接；在生物反应器的内部填充有填料；干燥器内部装有干燥剂，干燥器与气体分离器连接；气体分离器内部装有气膜组件，在气体分离器的下端开有浓气体回流管和出气口，出气口与气膜组件的内腔相通，浓气体回流管与进气口连通。
所述的设备，其所述的气体分离器和干燥器安装在生物反应器的外侧端，气体分离器安装在干燥器的下端。
所述的设备，其所述的干燥管有两个，每个两端均有阀门控制，可以轮换使用。
所述的设备，其所述的穿孔管上的孔为一个以上，其孔的孔径为2～3mm。
一种气膜-生物反应器废气处理设备的废气处理方法，是废气从底部进入生物反应器内，向上运动，经由带有微生物的填料，废气中的污染物被附着在填料上的微生物降解；未被降解的污染物经干燥器干燥后进入气体分离器内，气体分离器内的气膜组件将污染物与净化后的气体分开；仍带有污染物的气体经与生物反应器的进气口相连的浓气体回流管回流至生物反应器内，进一步处理，净化后的气体从气体分离器的出气口排出。
所述的方法，其生物反应器顶部带有穿孔管的喷淋液进口定期向填料喷洒无碳源营养液，过量的营养液流入生物反应器下部，对进入生物反应器中的废气具有加湿作用。多余的营养液从出水口排出。
本发明区别于其他废气处理设备的特点是除了带有生物反应器以外，还有气体分离器和气体干燥器。在生物反应器内，废气中的污染物被微生物降解。在气体分离器内，未被降解的物质被气膜组件分离并经管道回流至生物反应器内，使该物质在生物反应器内能够达到一定的停留时间而被降解。并且，根据微生物生长动力学理论，微生物的增长速率随着气体中污染物浓度的增加而增长。由于气膜组件的作用，未被降解的物质在反应器内能够维持一定的浓度，使降解该物质的微生物量增加，这样可以减小生物反应器的容积。干燥器内的干燥剂对气体具有干燥作用，降低进入气体分离器的气体的湿度，延长气膜组件的使用寿命。并且，该设备装有两个干燥器，每个干燥器的两端均有阀门控制，可以轮流使用，便于干燥剂的更换。
本发明的设备具有如下优点1.将生物处理技术与气体膜分离技术相结合，研制成气膜-生物反应器废气处理设备。结构紧凑、构造简洁、占地面积小，运行操作与维护简单。
2.生物反应器中可同时实现曝气、气体预湿和污染物从气相到水相的转移与降解，减少辅助设备，减少能耗。
3.由于气膜组件的分离作用，废气中生物降解慢的物质能够在生物反应器内保持一定的停留时间而被降解。并使反应器内该物质具有一定的浓度，使降解该物质的微生物量增加，从而减小了生物反应器的容积。
4.生物反应器的负荷突然发生变化时，出气浓度可以基本保持稳定。
5.气膜-生物反应器无需循环水，营养液是定期供给，喷淋次数少，减少能耗。
图1是本发明设备的示意图；图2是现有生物滤池设备示意图；图3是现有生物洗涤塔设备示意图；图4是现有生物滴滤池设备示意图。
具体实施例方式
实施例1请参见图1。
塑料板制成的气膜-生物反应器废气处理设备，其长、宽、高分别为30cm、15cm、1200cm，包括装有填料的生物反应器11、气体分离器5等；由带有微生物的生物反应器11、装有气膜组件13(膜面积为0.2-0.3m2)的气体分离器5和装有干燥剂的干燥器6构成；在生物反应器11下部侧壁开有一进气口2，在进气口2处安装有穿孔管1。下部另一侧壁设有出水口12，进气口2应低于出水口12，上部侧壁设有喷淋液进口9，在进口9处有另一穿孔管8；在生物反应器11的内部填充有海绵或珍珠岩等填料10，上部另一侧壁设有出气管7，出气管7与干燥器6连接；干燥器6内部装有干燥剂，干燥器6与气体分离器5连接；气体分离器5内部装有气膜组件13，在气体分离器5的下端有浓气体回流管3和出气口4，出气口4与气膜组件13的内腔相通，浓气体回流管3与进气口2连通；进气口2和喷淋液进口9在生物反应器11内的端口上，安装有带有多孔的穿孔管1和另一穿孔管8；其中，每个孔的孔径为2-3mm。
废气从生物反应器11底部的进气口2进入生物反应器11内，废气中的污染物被附着在填料10上的微生物降解；未被降解的污染物经干燥器6干燥后进入气体分离器5内。气体分离器5内的气膜组件13可将污染物与净化后的气体分开；带有污染物的气体经与生物反应器11的进气口2相连的浓气体回流管3回流至生物反应器11内，进一步处理，净化后的气体经由气膜组件13从气体分离器5的出气口4排出。
生物反应器11顶部带有另一穿孔管8的喷淋液进口9定期向填料10喷洒无碳源营养液，过量的营养液流入生物反应器11下部，对进入生物反应器中的废气具有加湿作用。多余的营养液从出水口12排出。
浓度为478.7mg/m3苯乙烯类废气，从进气口进入生物反应器，停留时间为1-3mins。室温条件下操作。出气口的苯乙烯浓度为6.8mg/m3，低于恶臭污染物排放标准，去除率达98％以上。
权利要求
1.一种气膜-生物反应器废气处理设备，包括有生物反应器、气体分离器以及干燥器；其特征在于该设备由带有微生物的生物反应器、装有气膜组件的气体分离器和装有干燥剂的气体干燥器构成；其中，生物反应器下部侧壁开有一进气口，在进气口内端口有穿孔管，下部另一侧壁设有出水口，进气口低于出水口；上部侧壁设有喷淋液进口，喷淋液进口内端口有另一穿孔管，上部另一侧壁设有出气管，出气管与干燥器连接；在生物反应器的内部填充有填料；干燥器内部装有干燥剂，干燥器与气体分离器连接；气体分离器内部装有气膜组件，在气体分离器的下端开有浓气体回流管和出气口，出气口与气膜组件的内腔相通，浓气体回流管与进气口连通。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的气体分离器和干燥器安装在生物反应器的外侧端，气体分离器安装在干燥器的下端。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的干燥管有两个，每个两端均有阀门控制，可以轮换使用。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的穿孔管上的孔为一个以上，其孔的孔径为2～3mm。
5.一种气膜-生物反应器废气处理设备的废气处理方法，其特征在于废气从底部进入生物反应器内，向上运动，经由带有微生物的填料，废气中的污染物被附着在填料上的微生物降解；未被降解的污染物经干燥器干燥后进入气体分离器内，气体分离器内的气膜组件将污染物与净化后的气体分开；仍带有污染物的气体经与生物反应器的进气口相连的浓气体回流管回流至生物反应器内，进一步处理，净化后的气体从气体分离器的出气口排出。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于生物反应器顶部带有穿孔管的喷淋液进口定期向填料喷洒无碳源营养液，过量的营养液流入生物反应器下部，对进入生物反应器中的废气加湿，多余的营养液从出水口排出。
全文摘要
本发明涉及环保技术，特别涉及一种气膜一生物反应器废气处理设备。其由生物反应器、气体分离器和干燥器构成；在生物反应器下部侧壁有一进气口，在进气口处有穿孔管，下部另一侧壁有出水口，进气口应低于出水口，上部侧壁有喷淋液进口及穿孔管；在生物反应器内部填充填料，上部另一侧壁设出气管，出气管与干燥器连接；干燥器与气体分离器连接；气体分离器内装有气膜组件，在气体分离器下部侧壁开有浓气体回流管和出气口，浓气体回流管与进气口连通。本发明将生物处理技术与气体膜分离技术相结合，有效地将废气中生物降解慢的物质从气体中分离并回流至生物反应器内，使该物质在生物反应器内保持一定的停留时间而被降解。且可减小生物反应器容积。
文档编号B01D53/84GK1623631SQ20031011713
公开日2005年6月8日 申请日期2003年12月3日 优先权日2003年12月3日
发明者李琳, 刘俊新 申请人:中国科学院生态环境研究中心