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處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備的制作方法

文檔序號:4980107閱讀:509來源:國知局
專利名稱:處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種處理有機廢氣方法的設(shè)備,特別涉及一種處理工業(yè)有 機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備。
背景技術(shù)
近年來光催化技術(shù)治理有機廢氣中有機物的污染問題目前已成為熱點問 題。有機廢氣包含揮發(fā)性有機物,如三苯廢氣等,和半揮發(fā)性有機物,如多 環(huán)芳烴、多溴聯(lián)苯醚等。有機廢氣中微量毒害有機污染物由于其濃度較低, 難以在后續(xù)過程中充分接觸和去除,因而使得一些控制技術(shù)花費較多且相對 困難。氣-固相光催化氧化對去除微量有機污染物存在一定的潛在優(yōu)勢。但是, 由于氣一固相光催化氧化的反應(yīng)速率較慢,且有可能會在反應(yīng)的過程中生成 比原反應(yīng)物更加劇毒的中間產(chǎn)物。因此,為了富集低濃度有毒物質(zhì)于光催化 劑表面以提高光催化劑催化效率以及防止反應(yīng)中生成的毒性更大的微量中間 副產(chǎn)物擴散到大氣環(huán)境中,研究人員采取的最主要的措施是使用比表面積較 大的物質(zhì),如活性炭作為添加劑添加到納米二氧化鈦催化劑上。這種措施有 效地提高了光催化劑的催化效率和使用壽命。但是,在流量大的有機廢氣處 理過程中,由于有機廢氣在光催化氧化裝置中因為停留時間不夠長,導致光 催化反應(yīng)劑不能有效地、較完全地氧化廢氣中的有機物。另外,隨著光催化 劑處理有機廢氣的時間延長,光催化劑的催化效率仍然會隨著處理負荷的增 加而有所降低。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種處理工業(yè)有機廢氣 的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備。
本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)
一種處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備,包括集氣罩、袋式 除塵器、光催化反應(yīng)器和生物滴濾塔;集氣罩、袋式除塵器、光催化反應(yīng)器和生物滴濾塔通過管道依次相連;其中,袋式除塵器和光催化反應(yīng)器之間依 次接有風速壓力表和風機。
為了更好地實現(xiàn)本實用新型,在所述集氣罩和袋式除塵器之間設(shè)置冷卻裝置。
所述光催化反應(yīng)器為流過式光催化反應(yīng)器,詳細結(jié)構(gòu)見
ZL200420088717.8,其中的光催化劑為負載在活性炭纖維絲上的納米1102光
催化劑或者納米ZnO-Sn02復合氧化物光催化劑。
所述生物滴濾塔為普通的生物滴濾塔,內(nèi)部設(shè)置有1 6層填料層。 所述填料層由微生物與填料組成,其中的微生物為美國商業(yè)化高效優(yōu)勢
菌種B350;其中的填料為能負載微生物的有機多孔填料(聚氨酯泡沫、塑料
多孔微球的一種或者兩種)、無機多孔填料(多孔陶粒、拉西環(huán)或活性炭的一
種或至少兩種混合物)的一種或者兩種混合物。
所述填料特別優(yōu)選為拉西環(huán)和多孔陶粒的混合物。
本實用新型的袋式除塵器能有效去除廢氣中的顆粒物,從而減小顆粒物 對光催化劑的遮蔽和中毒作用。特別是當工業(yè)有機廢氣先通過冷卻裝置冷卻, 使工業(yè)有機廢氣冷卻達到處理溫度,再經(jīng)袋式除塵器除塵,廢氣中大于2.5)im 的顆粒物去除效率達到95%以上。袋式除塵器和光催化反應(yīng)器之間設(shè)置的風 機能提供動力和控制工業(yè)有機廢氣的流速,工業(yè)有機廢氣的流速大小可以決 定有機廢氣在催化劑上有效停留和反應(yīng)時間,從而影響有機廢氣的處理效果。 光催化反應(yīng)器的活性炭纖維絲有利于工業(yè)有機廢氣中的有機物快速富集在光 催化劑的表面,特別有利于對流量大的工業(yè)有機廢氣的處理。半導體光催化 劑在紫外燈的照射下經(jīng)激發(fā)可以產(chǎn)生具有非常強氧化能力的* OH (羥基自由 基),* OH可以無選擇性的氧化工業(yè)有機廢氣所有的有機物,分解為小分子有 機物或礦化為無毒無害的C02和H20,小分子有機物有利于微生物的吸收、 代謝。然后工業(yè)有機廢氣中的有機物再經(jīng)過生物滴濾塔中的填料層時發(fā)生氣、 液相間的傳質(zhì)過程,在填料表面的微生物液膜中被微生物吸附代謝,產(chǎn)生的 代謝物一部分溶于液相,還有一部分(如co2)將從液相轉(zhuǎn)移到氣相。工業(yè) 有機廢氣中的絕大部分有機物通過處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用 設(shè)備凈化后,最終被分解成無毒無害的C02和H20。其中,可以根據(jù)工業(yè)有 機廢氣的組分選擇能針對有機廢氣組分進行分解的微生物,培養(yǎng)于能負載微生物的填料上,將培養(yǎng)有微生物的填料裝入生物滴濾塔中,從而得到填料層。 本實用新型相對于現(xiàn)有技術(shù),具有如下的優(yōu)點和有益效果
(1) 本實用新型組合緊湊、占地面積小,微生物培養(yǎng)基通過生物滴濾塔 的循環(huán)水槽循環(huán)使用,不但不會對環(huán)境造成二次污染,而且降低成本;
(2) 在通過本實用新型處理工業(yè)有機廢氣過程中,光催化反應(yīng)器的作用
為將有機廢氣的有機物降解成小分子,從而有利于生物滴濾塔填料層中的微 生物通過代謝作用對有機廢氣的殘留有害污染物進一步吸收、降解成無毒無
害的C02和H20,提高本實用新型對有機廢氣殘留有機物的處理效率。根據(jù) 測試結(jié)果表明,采用光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備對化工生產(chǎn)車間有機廢氣苯系 物的總處理效率達99%以上。


圖1為用于處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一歩詳細的描述,但本實用新 型的實施方式不限于此。 實施例1
處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備如圖1所示,光催化和 微生物聯(lián)用設(shè)備由集氣罩1、閥門2、袋式除塵器3、流過式光催化反應(yīng)器6 (詳細結(jié)構(gòu)見ZL200420088717.8)和生物滴濾塔7通過管道依次相連,其中, 袋式除塵器3和光催化反應(yīng)器6之間依次接有風速壓力表4和風機5。所述流 過式光催化反應(yīng)器6的光催化劑固定床層為5層,固定床層大小為500X 450mm,納米ZnO-Sn02復合氧化物光催化劑負載于活性炭纖維絲上。所述的 生物滴濾塔7為2L不銹鋼罐,內(nèi)徑為400 mm,結(jié)構(gòu)為頂端從上往下依次設(shè) 置有廢氣進氣口、進氣控制閥門、布水裝置,下部設(shè)置有氣體出氣口8,生物 滴濾塔7內(nèi)部設(shè)置有5層填料層,填料層層間距為300mm,外部設(shè)置循環(huán)水 槽,在水泵的作用下,生物滴濾塔7底部的液體能通過循環(huán)水槽由布水裝置 向下均勻噴淋液體。在集氣罩1和袋式除塵器3之間設(shè)置冷卻裝置。
生物滴濾塔填料層的制備1L處于對數(shù)生長期的美國商業(yè)化高效優(yōu)勢菌種B350菌液和2Kg按質(zhì)量比例為4:6的大小為12X 12X3mm的拉西環(huán)和粒 徑直徑為5 6mm的多孔陶?;旌衔锘旌?,添加B350菌種的培養(yǎng)基至8L, 通氧,使溶解氧DO恒定在4ppm左右,培養(yǎng)3天,得到微生物掛膜的拉西環(huán) 和多孔陶粒。將微生物掛膜的拉西環(huán)和多孔陶粒裝入圖1的生物滴濾塔7,形 成填料層,層高為120mm。
處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備的運行通過集氣罩1以 200 mVh的速度收集工業(yè)有機廢氣(所述工業(yè)有機廢氣為苯系物工業(yè)有機廢 氣),再經(jīng)袋式除塵器3去除廢氣中95%的總懸浮顆粒物。除塵后的有機廢氣 通過風機5調(diào)節(jié)有機廢氣進入流過式光催化反應(yīng)器6的流速,以200 m3/h的 速度進入流過式光催化反應(yīng)器6中。接著有機廢氣再以200mVh進入生物滴濾 塔7中,使得工業(yè)有機廢氣與微生物的進行有效接觸以后,排出處理后的工 業(yè)有機廢氣。生物滴濾塔循環(huán)液為B350菌種的培養(yǎng)基,循環(huán)液噴淋設(shè)置為噴 淋20min后停8min,反復循環(huán),流量為80 L/h。試驗進行中分別于光催化反 應(yīng)器出氣口閥門2和氣體出氣口 8定期采集廢氣樣品,進行分析以測定光催 化和微生物聯(lián)用設(shè)備對工業(yè)有機廢氣的處理效果。處理工業(yè)有機廢氣的光催 化和微生物聯(lián)用設(shè)備啟動的最初階段,光催化后對總苯系物去除效率為 88.6%,而經(jīng)過微生物降解后總處理效率為96.1%。光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備 運行一個月以后,光催化對總苯系物去除效率為88.0%,而經(jīng)過微生物降解后 總處理效率為99.5%。這是由于初期階段催化劑和紫外燈都處于最佳時期,光 催化效率較高,但是此時微生物正處于馴化階段,微生物處于掛膜期,微生 物處理效率未能達到最佳。而處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備 運行一個月以后,微生物成功掛膜,因此后期光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備對苯 系物的去除效率有所提高,基本達到了對廢氣中苯系物的高效穩(wěn)定完全去除。 由此可見,不管是在處理的初期還是在后期,光催化技術(shù)和微生物技術(shù)均可 以很好地配合達到有機廢氣的高效去除。
上述實施例為本實用新型較佳的實施方式,但本實用新型的實施方式并 不受上述實施例的限制,其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下 所作的改變、修飾、替代、組合、簡化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在 本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備,其特征在于所述設(shè)備包括集氣罩、袋式除塵器、光催化反應(yīng)器和生物滴濾塔;集氣罩、袋式除塵器、光催化反應(yīng)器和生物滴濾塔通過管道依次相連;其中,袋式除塵器和光催化反應(yīng)器之間依次接有風速壓力表和風機。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備, 其特征在于所述集氣罩和袋式除塵器之間設(shè)置冷卻裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備, 其特征在于所述光催化反應(yīng)器為流過式光催化反應(yīng)器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備, 其特征在于所述生物滴濾塔的內(nèi)部設(shè)置有1 6層填料層。
專利摘要本實用新型提供了一種處理工業(yè)有機廢氣的光催化和微生物聯(lián)用設(shè)備。該設(shè)備包括集氣罩、袋式除塵器、光催化反應(yīng)器和生物滴濾塔。工業(yè)有機廢氣通過本實用新型處理,工業(yè)有機廢氣中的總懸浮顆粒物,廢氣中的揮發(fā)性有機物能被有效去除。本實用新型組合緊湊、占地面積小,微生物培養(yǎng)基通過生物滴濾塔的循環(huán)水槽循環(huán)使用,不會對環(huán)境造成二次污染,而且降低成本。
文檔編號B01D53/86GK201384916SQ20092005184
公開日2010年1月20日 申請日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者孫國萍, 安太成, 曾祥英, 李建軍, 李桂英 申請人:中國科學院廣州地球化學研究所
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