一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理系统及其处理方法与流程

本发明属于环保领域，具体涉及一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理系统及其处理方法。

背景技术：

近年来，随着工业社会的快速发展，挥发性有机物（vocs）的污染日益严重，vocs的治理工作受到了社会、企业和科研工作者的广泛关注。工业废气组分复杂，浓度高，生物法处理工业废气时，出现微生物对高浓度工业废气不耐受的情况，导致运行时间长，效率低，甚至出现运行瘫痪的问题。但是，生物法因其较低的运营成本、性能稳定、污染小等优点成为降解vocs的主要方法，生物滴滤器因其在降解有机废气方面具有高活性、高稳定性的性能而得到广泛应用。

生物滴滤器中诸多因素不同程度影响着vocs的去除效率，如进气浓度、空床停留时间、进气负荷、营养液、填料层高度等，在实际的应用中，往往在启动阶段存在生物膜受到高浓度有机废气毒害产生“中毒”现象、运行周期长的缺点。因此，需要根据实际出发，注重主要影响因素，兼顾次要影响因素，选择较为合适的实验条件，以达到最高效率地降解vocs。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理系统及其处理方法，通过结合高效光催化剂，通过等离子体放电产生高能活性物质协同紫外灯激活光催化剂，进行预处理工业废气，降低工业废气的浓度，减少工业废气的组分，进一步在生物滴滤器中降解预处理后的废气，从而加快工业废气处理运行时间，高效降解工业废气

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理系统，包括通过管道连接的工业废气模拟发生装置、光电催化发生器和至少1组生物滴滤器btf；所述工业废气模拟发生装置包括由管道连通的第一空气泵、吹脱塔、缓冲罐、混合罐，第一空气泵与吹脱塔之间的管道上设有第一流量计，所述吹脱塔的上端设有带开关阀的加液管，所述缓冲罐和混合罐的上端均设有开关阀，所述缓冲罐下方的一侧通过带开关阀的废水排出管，另一侧通过管道连接第二流量计和第二空气泵，所述光电催化发生器包括外壳，外壳内沿竖直方向依次设有第一板式催化剂、等离子体反应器、第二板式催化剂和紫外灯，第一板式催化剂与第二板式催化剂通过将催化剂涂覆在金属网板上干燥所得；所述生物滴滤器由填料柱和循环储液槽通过带有开关阀的管道按照上、下结构组成一体；所述填料柱上端设有带开关阀的气体排出管，内部设有填料，下端通过管道依次与第三流量计、开关阀和光电催化发生器连通，连通位置靠近光电催化发生器中紫外灯的下端，填料柱与第三流量计之间的管道上设有进气采样口，所述循环储液槽的上端设有加液口，靠近槽底的一侧设有带开关阀的外排管，另一侧通过管道与微型水泵、第四流量计连通后穿过填料柱后安装喷头；所述喷头与气体排出管之间的侧壁上设有出气采样管。

作为改进的是，所述降解工业废气处理系统包括3组生物滴滤器，通过管道与光电催化发生器串联在一起，分别为一级生物滴滤器、二级生物滴滤器和三级生物滴滤器。

作为改进的是，所述催化剂为bi2wo6。

作为改进的是，其特征在于，所述填料柱内设有2块填料，每块填料下设有多孔承载板所述填料为聚氨酯棉和空心球按照体积比1:1混合的组合填料，所用到的多孔承载板既保护填料避免脱落，也保证气体和营养液轻易通过。

作为改进的是，所述排气口与周围建筑物的高度差不低于15米。

上述一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理系统的处理方法，其，包括以下步骤：步骤如下：工业废气由吹脱塔先进入缓冲罐，通过缓冲罐的开关阀，保证气体流量和进气负荷的均匀稳定，同时具有一定的气液分离作用，缓冲罐出来的废水经过废水排出管排出，通入工厂的污水处处理，气体进一步通入混合罐，混合罐排出的废气即待处理废气；开启光电催化发生器对待处理废气进行预处理，通过等离子体发生器激发改变催化剂的还原性能，提高催化剂的分散性、比表面积、吸附脱附性能，在紫外灯光的照射下，进一步激活催化剂的活性，将大部分污染物质分解为二氧化碳、水、氮气等小分子水溶性物质，光电催化发生器预处理后的废气即预处理废气；开启生物滴滤器，通入预处理废气至填料柱，进一步提供微生物生长所需的碳能，营养液经微型水泵喷淋到填料上维持微生物生长所需的营养和水分，塔底收集的营养液可存储至循环储液槽，循环使用，在代谢过程中进一步处理废气，处理后的气体经排气口高空排放。

作为改进的是，所述循环储液槽内盛的营养液为所述循环储液槽内盛的营养液为mgso40.03mg/l，cocl2·6h2o0.42mg/l，alcl3·6h2o0.05mg/l，mgso40.067g/l，mnso4·h2o0.13mg/l，na2moo4·2h2o0.15mg/l，k2hpo40.14g/l，kh2po40.04g/l，(nh4)2so40.01g/l，葡萄糖0.08mg/l，ph7.0-8.0。

作为改进的是，所述微生物为接种在填料上的芽孢杆菌。

有益效果：

与现有技术相比，本发明一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理系统及其处理方法具有如下优势：

1)去除效率高：组合工艺能高效去除无机污染物、有机污染物、挥发性有机污染物等物质，去除率可达100%；

2)负荷高：光电催化预处理废气，削弱了生物滴滤器的进气负荷；

3）该组合工艺在生物处理装置前设置光电催化发生器，目的在于减少高浓度工业废气对微生物的直接毒害作用，避免生物滴滤器在运行中出现的运行时间长，效率低，甚至运行瘫痪问题的发生。

附图说明

图1为本发明一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理系统的结构示意图；

图2为本发明一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理系统的工艺流程图；

图3为本发明处理含甲苯废气的效果图。

其中，1、第一空气泵，2、第一流量计，3、吹脱塔，4、缓冲罐，5、混合罐，6、光电催化发生器，6-1、外壳，6-2、第一板式催化剂，6-3、等离子体反应器，6-4、第二板式催化剂，6-5、紫外灯，7、生物滴滤器，7-1、填料柱，7-1-1、气体排出管，7-1-2、出气采样管，7-1-3、进气采样口，7-1-4、喷头，7-2、循环储液槽，7-2-1、加液口，7-2-2、外排管，8、加液管，9、第二流量计，10、第二空气泵，11、第三流量计，12、微型水泵，13、第四流量计，14、多孔承载板，15、废水排出管，为气体流向，为液体流向。

具体实施方式

如图1所示，一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理系统包括通过管道连接的工业废气模拟发生装置、光电催化发生器6和至少1组生物滴滤器btf7；所述工业废气模拟发生装置包括由管道连通的第一空气泵1、吹脱塔3、缓冲罐4、混合罐5，第一空气泵1与吹脱塔3之间的管道上设有第一流量计2，所述吹脱塔3的上端设有带开关阀的加液管8，所述缓冲罐4和混合罐5的上端均设有开关阀，所述缓冲罐4下方的一侧通过带开关阀的废水排出管15，另一侧通过管道连接第二流量计9和第二空气泵10，所述光电催化发生器6包括外壳6-1，外壳6-1内沿竖直方向依次设有第一板式催化剂6-2、等离子体反应器6-3、第二板式催化剂6-4和紫外灯6-5，第一板式催化剂6-2与第二板式催化剂6-4通过将催化剂涂覆在金属网板上干燥所得；所述生物滴滤器7由填料柱7-1和循环储液槽7-2通过带有开关阀的管道按照上、下结构组成一体；所述填料柱上端设有带开关阀的气体排出管7-1-1，内部设有填料，下端通过管道依次与第三流量计11、开关阀和光电催化发生器6连通，连通位置靠近光电催化发生器中紫外灯6-5的下端，填料柱7-1与第三流量计11之间的管道上设有进气采样口7-1-3，所述循环储液槽7-2的上端设有加液口7-2-1，靠近槽底的一侧设有带开关阀的外排管7-2-2，另一侧通过管道与微型水泵12、第四流量计13连通后穿过填料柱7-1后安装喷头7-1-4；所述喷头7-1-4与气体排出管7-1-1之间的侧壁上设有出气采样管7-1-2，所述催化剂为bi2wo6，所述填料柱7-1内设有2块填料，每块填料下设有多孔承载板14所述填料为聚氨酯棉和空心球按照体积比1:1混合的组合填料，所述排气口7-1-1与周围建筑物的高度差不低于15米。

此实施例中仅有一组生物滴滤器，如果想提高净化效果，可采用多组生物滴滤器串联而成，比如包括3组生物滴滤器，通过管道与光电催化发生器串联在一起，分别为一级生物滴滤器、二级生物滴滤器和三级生物滴滤器。

如图2所示，一种光电催化组合生物滴滤器降解工业废气处理装置的废气处理方法，步骤如下：

工业废气由吹脱塔3先进入缓冲罐4，通过缓冲罐4的开关阀，保证气体流量和进气负荷的均匀稳定，同时具有一定的气液分离作用，缓冲罐4出来的废水经过废水排出管15排出，通入工厂的污水处处理，气体进一步通入混合罐5，混合罐5排出的废气即待处理废气；开启光电催化发生器6对待处理废气进行预处理，通过等离子体发生器6-3激发改变催化剂的还原性能，提高催化剂的分散性、比表面积、吸附脱附性能，在紫外灯光6-5的照射下，进一步激活催化剂的活性，将大部分污染物质分解为二氧化碳、水、氮气等小分子水溶性物质，光电催化发生器6预处理后的废气即预处理废气；开启生物滴滤器7，通入预处理废气至填料柱7-1，进一步提供微生物生长所需的碳能，营养液经微型水泵12喷淋到填料上维持微生物生长所需的营养和水分，塔底收集的营养液可存储至循环储液槽7-2，循环使用，在代谢过程中进一步处理废气，处理后的气体经排气口7-1-1高空排放。

实施例2

对盐城工学院vocs重点实验室排放的甲苯废气进行处理。

将1000mg/m³甲苯废气通入光电催化发生器，等离子态的bi2wo6在紫外光灯照射下催化剂激发活性后，进入刚启动的接种芽孢杆菌的生物滴滤器。

根据图3可知，btf1甲苯去除率曲线为直接进入生物滴滤器处理甲苯废气的结果，btf2甲苯去除率曲线是经过光电催化发生器处理后再进入生物滴滤器处理甲苯废气的结果。生物滴滤器启动时，btf1甲苯去除率曲线波动很大，说明甲苯废气直接进入btf中对微生物造成毒害作用，从而影响其去除甲苯的效果；而btf2中甲苯的去除率在逐渐上升，说明经过光电催化预处理后的废气对微生物的毒害作用大大减弱，从而提高了甲苯的去除率。在运行阶段，btf2结果可以看出甲苯的去除性能得到提高，比空白的去除率高19.79%。50d后btf2甲苯的去除率100%。