專利名稱：一種用于廢氣處理的生物滴濾床及其處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廢氣的處理設備及處理方法，更具體的說是一種采用錯流式結構 的用于廢氣處理的生物滴濾床及其處理廢氣的方法。
背景技術：
在工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境修復、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)等過程中，都有廢氣產(chǎn)生(Delhomenie M C， Heitz M. Biofiltration of air :A review[J]. Crit Rev Biotechnol. 2005,25(1-2) 53-72.)，隨著工業(yè)發(fā)展和人口增加，其排放量日益增加、排放區(qū)域日益擴大，對于環(huán)境質 量產(chǎn)生了愈來愈明顯的影響。許多物質具有異味而且嗅閾值很低，隨大氣擴散后影響區(qū) 域很大，對于人口密集的城市環(huán)境造成損害，引起人們的廣泛關注(Cox H H, DeshussesM A. Biological waste air treatment in biotrickling f iIters[J].Curr Op in Biotech. 1998,9(3) :256_262.)。生物法廢氣凈化技術由于運行條件溫和，投資運行費用低廉，無二次污染等 優(yōu)點，是廢氣凈化技術發(fā)展的一個重要方向(Kong Z，F(xiàn)arhana L, Fulthorpe R R，et al. Treatment of volatile organic compounds in a biotrickling filter under thermophilicconditions[J], Environ Sci Technol. 2001，35 (21) :4347_4352.)。 t 物滴濾床一般定義為部分或全部采用惰性填料、進行微生物人工接種并采用連續(xù)或間歇 的強化噴淋用于處理空氣中惡臭污染物的生物反應器，具有適用范圍廣、處理負荷高、使 用壽命長等優(yōu)點，被認為是新一代有潛力的用于廢氣處理的生物反應器(Gonza Lez-Sa NchezA, Revah S, Deshusses M A.Alkaline Biofiltration of H2S Odors[J]. Environ SciTechnol. 2008,42(19) :7398_7404.)。生物滴濾床的反應器構型對于反應器的適用范圍和運行表現(xiàn)有重要影響，是 反應器設計的首先考慮的因素，目前得到研究和應用的生物滴濾床，在結構大多采用 單一的氣液接觸方式，具體的說有順流或者逆流式(Cox H H，Sexton T，Shareefdeen ZM, et al. Thermophi1ic biotrickling filtration of ethanol vapors [J]. Environ Sci Technol. 2001,35 (12) 2612-2619 ；Seignez C, Adler N, Thoeni C, et al. Steady-state andtransient-state performance of a biotrickling filter treating chlorobenzene-containingwaste gas[J]. Appl Microbiol Biot.2004,65(1) 33-37.)，少量實驗室研究采用了轉鼓式和橫流式(Jiang X，Yan R，Tay J. Transient-state biodegradation behavior of ahorizontal biotrickling filter in co-treating gaseous h2s and nh3[J], Appl MicrobiolBiot. 2009,81(5) 969-975 ；Yang C P, Chen H, Zeng G M, et al. Modeling variationsof medium porosity in rotating drum biofilter[J]. Chemosphere. 2009,74(2) =245-249)。在實際廢氣處理現(xiàn)場，生物滴濾床所 要處理的污染氣體，其成分相當復雜，尤其是在制藥廠等重污染場合，其氣體的組分有幾十 種之多，而且這些污染物之間濃度差異很大、污染物性質迥異(有水溶性好的，也有水溶性 差的。有易于生物降解的，也有難于生物降解的。有嗅閾值高的，也有嗅閾值低的)。用上述單一的氣液接觸方式的床型，對于多組分、高濃度差、各組分物理化學性質差異大的廢氣 很難取得較好的處理效果。專利CN 1772352公開了一種不同規(guī)格填料裝填的生物滴濾床，但采用的是逆流 式操作方式；專利CN1772351公開了一種去除氮氧化物的生物滴濾床，采用的是轉鼓式結 構，用于氮氧化物污染物的去除；專利CN 1752034公開了一種去除污水廠和化工廠惡臭氣 體的生物滴濾床，但采用的是逆流式反應器結構。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明要解決的技術問題針對現(xiàn)有技術中生物滴濾床對于多組分、高濃度差、各組分物理化學性質差異大 的廢氣很難取得較好的處理效果，本發(fā)明提供一種用于廢氣處理的生物滴濾床及其處理方 法，采用錯流式的填料床結構，對于成分復雜、各組分性質迥異的污染氣體能在單一的反應 器中高效同時去除。2、技術方案本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)一種用于廢氣處理的生物滴濾床，包括廢氣入口、填料層、噴淋管、噴淋液儲槽和 廢氣出口，通過進氣口后廢氣通過第1個填料層，并在填料層底部改變流向通過第2個填料 層，廢氣在第1個填料層和第2個填料層中的流向相反，成為錯流式結構，兩個不同的廢氣 流向組成一個錯流式單元，由兩個或兩個以上的錯流式單元構成生物滴濾床。生物滴濾床采用矩形構造或圓形構造，內(nèi)部分為多個間隔，間隔數(shù)量根據(jù)廢氣的 成分、流量和溫度等參數(shù)決定，一般大于2個，每個間隔內(nèi)填料裝填高度根據(jù)設備安裝現(xiàn)場 情況和廢氣組分確定，一般大于1. 5m。以上構造可做成單獨模塊，可以使用單一模塊也可以 多模塊組合，填料層通過隔板的設置使進入生物滴濾床的廢氣與填料的接觸方式為錯流式 流程。填料層上部布設有噴淋裝置，噴淋頭采用無堵塞噴頭，材質為陶瓷、不銹鋼、石墨 等耐腐蝕材質，噴頭在整個反應器截面根據(jù)每個噴頭有效工作面積均布，填料層內(nèi)根據(jù)需 要可以敷設多層噴淋管，在反應器因為代謝產(chǎn)物和剩余生物量積累而導致壓降上升時可以 對反應器進行洗脫操作。填料層下部、反應器底部有噴淋液儲槽，儲槽可以跟反應器合并成一臺設備也可 以分離成單獨的部件。填料及其裝填方式可以采用多種填料，包括顆?；钚蕴?、聚乙烯環(huán)狀或球狀、聚 氨酯泡沫、陶粒等，但一般采用惰性填料，填料在反應器內(nèi)不會被微生物降解，具有一定的 耐腐蝕性能，填料尺寸根據(jù)廢氣組分和流量確定。在特定的場合，也可以采用上述填料兩 種或多種混合以后進行裝填，以改善傳質效果，也可以采用不同尺寸規(guī)格的填料分層裝填， 一般在反應器的廢氣入口裝填尺寸較大的填料，廢氣出口采用尺寸較小的填料。噴淋氣液 比為100 600，當廢氣中主要污染物為親水性時選用上限，主要污染物為疏水性時采用上 限。一種用于廢氣處理的生物滴濾床處理廢氣的方法，其步驟如下(1)廢氣從廢氣入口進入生物滴濾床內(nèi)；
(2)通過錯流式的填料床層得到凈化；(3)得到凈化的廢氣經(jīng)過除霧器排出生物滴濾床(4)生物滴濾床頂部的噴淋頭，對填料層進行噴淋(5)填料層內(nèi)部的沖洗管對填料層進行沖洗。3、有益效果本發(fā)明提供了一種用于廢氣處理的生物滴濾床及其處理方法，采用本發(fā)明公開的 生物滴濾床能有效解決同時處理多種性質迥異污染物的難題，具體效果如下(1)適應多種廢氣可以處理化工、醫(yī)藥、城市污水廠、食品加工等多種行業(yè)的廢氣，對于硫化氫、氨、 苯、甲苯、乙苯、氯苯、乙酸乙酯、丙酮、乙醇等性質各異的污染物均有良好的處理效果，工業(yè) 應用中去除率均穩(wěn)定達到95%以上，可以穩(wěn)定達到或優(yōu)于國家排放標準。(2)免反沖通過床層內(nèi)噴淋，本發(fā)明的生物滴濾床可以方便的去除填料層內(nèi)積累的代謝產(chǎn)物 和剩余生物量，填料層不需要進行反沖，極大的節(jié)約運行費用。(3)填料掛膜的程序化培養(yǎng)開發(fā)了填料掛膜的程序化培養(yǎng)方法，徹底改變了生物滴濾床需要現(xiàn)場接種掛膜的 反應器啟動方式，本發(fā)明的生物滴濾床不需要進行設備的現(xiàn)場啟動，在設備加工同時就完 成了填料的掛膜，設備安裝到現(xiàn)場后不需要啟動過程，直接可以投入運行，提高了設備運行 的可靠性，節(jié)約了工期和投資成本。(4)設備的模塊化、智能化基于成本優(yōu)先、組合方便、維護簡單的原則，開發(fā)了針對不同污染氣體、不同氣量 的模塊系列，在實際工程應用時，直接從模塊庫中調(diào)出相應模塊進行組裝即可投入設計加 工成型設備；采用高度智能化具有自學習功能的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對于設備的啟停、運行監(jiān) 控、數(shù)據(jù)收集、通訊做了全面的考慮，采用該智能系統(tǒng)，該設備完全實現(xiàn)了無人值守的功能， 大大提高了設備的可靠性、易用性。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖，其中1、廢氣入口 ；2、填料層；3、噴淋液儲槽；4、儀 表板；5、廢氣出口 ；6、除霧器；7、檢修人孔；8、沖洗管；9、填料承托板；10、補水口 ；11、取樣 口 ；12、放空口 ；13、噴淋管
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發(fā)明實施例1用于廢氣生物處理的生物滴濾床具體結構見附圖1，反應器采用鋼筋混凝土、玻璃 鋼、碳鋼、不銹鋼或者其他強度和耐腐蝕性能適合的材質。廢氣從廢氣入口 1進入生物滴濾床，進氣口可以位于生物滴濾床的頂部也可以位 于底部或中部，通過進氣口后廢氣通過第1級填料層2，并在填料層底部改變流向通過第2 級填料層2，通過在第1級和第2級填料層之間設置隔板，廢氣在第1級填料層和第2級填
5料層中的流向相反(具體見附圖所示)，成為錯流式(折返流)結構，兩個不同的廢氣流向 組成一個錯流式單元，附圖1中由兩個錯流式單元構成一個反應器模塊，本發(fā)明的生物滴 濾床可以由多個這樣的反應器模塊串聯(lián)、并聯(lián)或者合并構成更大的反應器，通過填料層的 廢氣最終通過除霧器6后再由廢氣出口 5排出反應器。在反應器中，噴淋管13位于反應器 頂部通過無堵塞噴頭將從噴淋液儲槽3中通過噴淋泵提升的噴淋液均勻噴灑在填料層上， 為填料層中發(fā)生的物理化學和生物反應提供必需的反應條件和營養(yǎng)，填料層通過填料承托 板9承托起來，反應器底部是噴淋液儲槽3，儀表板4安裝監(jiān)測和控制反應器所需的儀表以 實現(xiàn)反應器運行的智能化。隨著反應器運行時間的增加，噴淋液會有損耗，超過一定損耗值 后噴淋液可以通過補水口 10得到補充，反應器大修時通過放空口 12可以將儲槽放空進行 設備檢修。當反應器中積累了過多的代謝產(chǎn)物和剩余生物量時，智能監(jiān)控系統(tǒng)可以自動打 開沖洗管8，在設備不停機的前提下對反應器的填料層2進行沖洗，維持設備的正常運轉。 取樣口 11是為了監(jiān)測設備運行狀況進行手動取樣而設置。實施例2用于廢氣生物處理的生物滴濾床處理廢氣的運行。(1)運行條件某制藥廠附屬污水處理廠廢氣處理，設備已連續(xù)運行180天氣體組成實際廢氣反應器3臺，采用不銹鋼制造殼體。處理氣量分別為4000m7h，8000m7h， 12000m3/h,處理氣量4000m7h為單一模塊，8000m7h為兩個模塊并聯(lián)，12000m3/h為三個模 塊并聯(lián)。處理氣量4000m3/h的設備外形尺寸為8000 X 2500X4000 (長X寬X高單位 mm)，其中填料層體積30m3，噴淋液儲槽體積為25m3。填料采用高密度聚乙烯改良型拉西環(huán)填料，該種填料易于生物掛膜，密度為 940kg/m3，直徑20-40mm，高度20-40mm，填料的裝填方式為均勻亂堆。(2)運行效果 實施例3用于廢氣生物處理的生物滴濾床處理廢氣的運行。1、運行條件某化工廠車間廢氣處理，設備已連續(xù)穩(wěn)定運行210天氣體組成實際廢氣反應器2臺，采用玻璃鋼材質制造。處理氣量分別為4000m7h，8000m3/h，處理氣 量4000m3/h為單一模塊，8000m3/h為兩個模塊并聯(lián)。處理氣量4000m3/h的設備外形尺寸為8000 X 2500X4000 (長X寬X高單位mm)，其中填料層體積30m3，噴淋液儲槽體積30m3。填料采用高密度聚乙烯改良型拉西環(huán)填料與聚氨酯泡沫混合裝填，拉西環(huán)填料 直徑20-40mm，高度20-40mm，聚氨酯泡沫塊直徑50mm，填料裝填方式為均勻亂堆。2、運行效果 實施例4用于廢氣生物處理的生物滴濾床處理廢氣的運行。1、運行條件某食品加工廠廢氣處理，設備已經(jīng)連續(xù)運行371天氣體組成實際廢氣反應器2臺，采用PP板制作殼體。處理氣量為8000m7h，8000m7h為一個模塊。 設備外形尺寸為12000 X 2500X4000 (長X寬X高單位mm)，其中填料層體積40m3，噴淋 液儲槽體積35m3。填料填料采用多面空心球，空心球直徑55mm，密度860kg/m3，裝填高度2500mm， 裝填方式為均勻亂堆。2、運行效果
權利要求
一種用于廢氣處理的生物滴濾床，包括廢氣入口、填料層、噴淋管、噴淋液儲槽和廢氣出口，其特征在于通過進氣口后廢氣通過第1個填料層，并在填料層底部改變流向通過第2個填料層，廢氣在第1個填料層和第2個填料層中的流向相反，成為錯流式結構，兩個不同的廢氣流向組成一個錯流式單元，由兩個或兩個以上的錯流式單元構成生物滴濾床。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于廢氣處理的生物滴濾床，其特征在于還包括除霧器。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于廢氣處理的生物滴濾床，其特征在于噴淋管位于反應器 頂部，通過無堵塞噴頭將從噴淋液儲槽中通過噴淋泵提升的噴淋液均勻噴灑在填料層上。
4.根據(jù)權利要求1 3中任一項所述的用于廢氣處理的生物滴濾床，其特征在于還包 括儀表板和智能監(jiān)控系統(tǒng)。
5.根據(jù)權利要求1 3中任一項所述的用于廢氣處理的生物滴濾床，其特征在于噴淋 氣液比為100 600。
6.根據(jù)權利要求1 3中任一項所述的用于廢氣處理的生物滴濾床，其特征在于填料 層的填料為惰性填料。
7.一種用于廢氣處理的生物滴濾床處理廢氣的方法，其步驟如下(1)廢氣從廢氣入口進入生物滴濾床內(nèi)；(2)通過錯流式的填料床層得到凈化；(3)得到凈化的廢氣經(jīng)過除霧器排出生物滴濾床；(4)生物滴濾床頂部的噴淋頭，對填料層進行噴淋；(5)填料層內(nèi)部的沖洗管對填料層進行沖洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于廢氣處理的生物滴濾床及其處理方法，屬于廢氣處理領域。該生物滴濾床包括廢氣入口、填料層、噴淋管、噴淋液儲槽和廢氣出口，通過進氣口后廢氣通過第1個填料層，并在填料層底部改變流向通過第2個填料層，廢氣在第1個填料層和第2個填料層中的流向相反，成為錯流式結構，兩個不同的廢氣流向組成一個錯流式單元，由兩個或兩個以上的錯流式單元構成生物滴濾床。廢氣進入后，通過填料床層得到凈化；而后經(jīng)過除霧器排出生物滴濾床，生物滴濾床頂部的噴淋頭對填料層進行噴淋，填料層內(nèi)部的沖洗管對填料層進行沖洗。本發(fā)明可以方便的去除填料層內(nèi)積累的代謝產(chǎn)物和剩余生物量，填料層不需要進行反沖，極大的節(jié)約運行費用。
文檔編號B01D53/84GK101850213SQ20091026423
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者丁麗麗, 任洪強, 伍永鋼 申請人:南京大學