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一種板式生物過濾塔及其廢氣處理工藝的制作方法

文檔序號:5030671閱讀:270來源:國知局
專利名稱:一種板式生物過濾塔及其廢氣處理工藝的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種板式生物過濾塔,以及運用其進行廢氣處理的工藝方法。
背景技術
廢氣生物氧化處理技術因具有傳統(tǒng)方法(如吸收、吸附、燃燒等)不可比擬地費用低廉、對環(huán)境友好等優(yōu)點,正在成為一項在廢氣污染控制領域迅速推廣的高新技術,尤其在較低濃度、較大氣量的有機廢氣和惡臭氣體治理中。至今為止,廢氣生物處理對象已從最初的臭味、簡單有機化合物拓展到芳香烴、鹵代烴甚至無機類等氣態(tài)污染物的控制。
根據(jù)微生物存在形式,廢氣生物處理技術可分為懸浮型和附著型兩類,附著型因系統(tǒng)壓降小而率先在廢氣凈化領域得到推廣應用,如生物過濾,生物滴濾,生物轉(zhuǎn)鼓等。這些技術都有各自的特點,但存在一個普遍性的問題是填料層厚(單層高度通常2m左右),填料層上的污染負荷、營養(yǎng)物質(zhì)、水分和生物量等分布不均,填料床層堵塞引起的溝流現(xiàn)象嚴重,這直接影響了系統(tǒng)的處理效率。眾多的實踐和研究表明,附著型生物過濾系統(tǒng)運行不良的原因75%是由于氣流、生物量、養(yǎng)分分布不均造成的。
近10年國內(nèi)外公開發(fā)表文獻資料檢索顯示,養(yǎng)分(包括水分)控制不均、引起局部生物量過大是填料床層堵塞的主要原因,而溝流現(xiàn)象的出現(xiàn)則導致了氣液接觸不均,進一步惡化了系統(tǒng)整體效果。因此,填料層養(yǎng)分均勻控制是一個關鍵。大量研究結(jié)果表明,附著型生物過濾系統(tǒng)養(yǎng)分和生物量沿填料層高度(軸向)呈不均勻分布,在研究生物過濾甲苯廢氣時發(fā)現(xiàn),填料層濕分隨系統(tǒng)運行時間推移逐漸減小,濕分降低區(qū)域從氣流進口逐漸擴展到整個填料層,單位高度填料層污染負荷差異很大。另外,實踐應用發(fā)現(xiàn),生物滴濾系統(tǒng)出口氣流帶水現(xiàn)象嚴重(為使養(yǎng)分分布均勻,要求養(yǎng)分霧化噴淋),管道脫水器經(jīng)常堵塞(生物堵塞),清洗強度大。
專利申請?zhí)?00420037051.3、專利名稱自控廢氣凈化器提供了一種多層填料層的廢氣凈化裝置,該裝置通過噴淋堿液達到去除廢氣中酸性污染物的目的。由于生物處理的特殊性,裝置設置需要考慮生物膜附著、微生物養(yǎng)分供給、以及廢氣成分、溫度、濃度、濕度等物性參數(shù)等多種因素,多層填料層的結(jié)構(gòu)目前還尚未應用于生物氧化處理設備中。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有生物氧化處理設備填料層厚、填料層上的污染負荷、營養(yǎng)物質(zhì)、水分和生物量等分布不均、管道脫水器容易堵塞等不足,本發(fā)明提供了一種氣液接觸充分均勻、填料層支撐強度小、集脫水系統(tǒng)于一體的板式結(jié)構(gòu)廢氣生物過濾塔及其廢氣處理工藝。
為達到發(fā)明目的本發(fā)明采用的技術方案是
一種板式生物過濾塔,主要包括塔體、位于塔體底部的進氣口、位于塔頂?shù)某鰵饪凇⒅糜谒?nèi)的生物膜載體填料層、以及養(yǎng)分循環(huán)系統(tǒng)。所述生物膜載體填料層設置為多層,層厚與塔徑比為0.2~0.5,所述塔徑是指塔體的內(nèi)直徑;頂層生物膜載體填料層為脫水器,上部設置清洗液噴淋管;除頂層外的其它生物膜載體填料層上部設置養(yǎng)分噴淋管、底部設置養(yǎng)分收集管;所述養(yǎng)分噴淋管均設置有流量控制計;所述養(yǎng)分噴淋管與養(yǎng)分收集管分別與位于塔體底層的養(yǎng)分循環(huán)槽相連,通過循環(huán)泵構(gòu)成養(yǎng)分循環(huán)系統(tǒng)。
這樣,每層生物膜載體填料層為一塊“塔板”,整個生物過濾塔由若干塊“塔板”組成,構(gòu)成一個板式結(jié)構(gòu)廢氣生物過濾系統(tǒng),養(yǎng)分液直接噴淋在每塊“塔板”上,與從塔底進入的廢氣呈逆向接觸,去除廢氣中的污染物質(zhì),使污染物被氧化分解成CO2、H2O及其它簡單化合物。頂層“塔板”作為氣流脫水器(板),不噴淋養(yǎng)分,而改作噴淋清洗液,視脫水“塔板”壓降情況,間隙性對生物膜載體填料“塔板”進行清洗。所述的養(yǎng)分是指維持微生物生長活性的物質(zhì),組成隨分解污染物的生物種類不同而變化;清洗液指清洗附著在固體填料表面生物膜的溶液,通常為質(zhì)量百分濃度1%的稀堿溶液,如氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液等;生物膜載體填料是指供微生物層附著的載體。通常的,所述生物膜載體填料層為3~6層。優(yōu)選的,所述生物膜載體填料層為4層,層厚與塔徑比為0.2~0.5。
所述生物膜載體填料為下列之一①天然堆肥類,②天然碎木塊類,③塑料類填料,④陶瓷類填料。
一種運用所述的板式生物過濾塔的廢氣生物處理工藝,生物膜載體填料層上附著有微生物優(yōu)勢菌,所述工藝為在空床氣速0.05~0.2m/s,空床停留時間10~30s,填料層溫度25~35℃,液相pH值3.0~7.5條件下,將廢氣由進氣口通入板式生物過濾塔,處理后的廢氣經(jīng)出氣口排出。
具體的,當處理的廢氣為含甲苯0.1~1.0g/m3的氣體污染物時,微生物優(yōu)勢菌為假甲胞桿菌屬,在空床氣速0.05m/s,空床停留時間20s,填料層溫度25~30℃,液相pH值6.5~7.5條件下,將廢氣由進氣口通入板式生物過濾塔,處理后的廢氣經(jīng)出氣口排出。
當所述廢氣為含H2S0.1~0.5g/m3的氣體污染物時,微生物優(yōu)勢菌為氧化硫桿菌屬,在空床氣速0.05m/s,空床停留時間20s,填料層溫度25~30℃,液相pH值3.0~4.0的條件下,將廢氣由進氣口通入板式生物過濾塔,處理后的廢氣經(jīng)出氣口排出。
本發(fā)明所述的板式結(jié)構(gòu)廢氣生物塔及其工藝的有益效果主要體現(xiàn)在(1)填料層呈“板式結(jié)構(gòu)”,每個“塔板”養(yǎng)分強度可依據(jù)處理負荷單獨控制,提高了單位填料處理負荷;(2)改善填料層堵塞問題,避免了溝流現(xiàn)象,氣液接觸均勻、充分;(3)單層填料厚度下降,填料支撐架強度要求降低;(5)頂層填料“塔板”作脫水器,實現(xiàn)了生物過濾系統(tǒng)脫水器內(nèi)置,無需另設管道脫水器;(6)因采用“塔板式”結(jié)構(gòu),填料更換更為方便。
(四)說明書附圖


圖1為本發(fā)明所述生物過濾塔結(jié)構(gòu)示意圖2為不同填料層的生物過濾塔結(jié)構(gòu)示意圖;a為一層填料層,b為兩層填料層,c為4層填料層。
具體實施例方式
本發(fā)明重點是一種板式結(jié)構(gòu)的廢氣生物過濾塔,對不同廢氣具有通用性,能被微生物分解的廢氣污染物均適用;對不同填料也通用,如前所述的凡是用于生物處理的可散裝填料均適用。故實施例以兩類有代表意義的污染物進行試驗,這兩類物質(zhì)分別是H2S(代表污水站臭氣)、甲苯(代表VOCs);為不同試驗結(jié)果有可比性,填料均選用塑料扁三角。
所述板式生物過濾塔結(jié)構(gòu)參見圖1,主要包括塔體、位于塔體底部的進氣口1、位于塔頂?shù)某鰵饪?、置于塔內(nèi)的生物膜載體填料層3、以及養(yǎng)分循環(huán)系統(tǒng),所述生物膜載體填料層設置為多層,層厚與塔徑比為0.2~0.5,頂層生物膜載體填料層上部設置清洗液噴淋管4,除頂層外的其它生物膜載體填料層頂部設置養(yǎng)分噴淋管5、底部設置養(yǎng)分收集管6,所述養(yǎng)分噴淋管均設置有流量控制計7,所述養(yǎng)分噴淋管與養(yǎng)分收集管分別與位于塔體底層的養(yǎng)分循環(huán)槽8相連,通過循環(huán)泵9構(gòu)成養(yǎng)分循環(huán)系統(tǒng)。
系統(tǒng)啟動時,需先對填料進行掛膜,獲得生物填料。事先準備的菌懸濁液(質(zhì)量濃度約10%)由養(yǎng)分液噴淋系統(tǒng)呈霧狀噴灑在每個填料層上,與廢氣逆向接觸,廢氣中污染物作為微生物碳源或能源。啟動期,廢氣污染負荷(由濃度和氣量控制)從低逐漸升高(具體數(shù)值視污染物種類而定),填料層溫度25~30℃,液相pH值范圍視微生物種類而定。對于天然類填料,菌懸液采用間隙性噴淋(3天一個周期,每次時間以填料層底部透水為準),保持填料層濕度55%以上;對于人工填料(塑料類和陶瓷類),因填料孔隙較大,建議采用連續(xù)噴淋。當污染物去除率維持在85%以上時,顯示系統(tǒng)處于穩(wěn)定。
下面接合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述,為便于描述清楚,指出試驗填料層具體厚度,實際工程上應以層厚與塔徑比確定更合適
實施例1
本發(fā)明的實施方案和工作原理為含甲苯0.75~1.00g/m3廢氣的板式生物過濾處理工藝,空床氣速0.05m/s,空床停留時間20s,填料層溫度25~30℃,液相pH值范圍6.5~7.5(微生物優(yōu)勢菌為假甲胞桿菌屬,生物膜載體填料為塑料扁三角)。塔體內(nèi)徑均為800mm,生物膜載體填料按一層(厚度1.0m)、兩層(厚度各500mm)、四層(厚度各250mm)三種方式放置,養(yǎng)分與甲苯廢氣逆向接觸,養(yǎng)分噴淋強度控制一樣,即20L/m2.h,如圖2所示。廢氣處理結(jié)果見表1。
表1甲苯廢氣處理結(jié)果
表1結(jié)果表明,同樣操作條件下,板式填料層結(jié)構(gòu)有利于廢氣污染物的去除,四層“塔板”生物過濾塔單位填料污染負荷最高(平均152g/m3.h)。另外,養(yǎng)分噴淋強度相同情況下,“板式結(jié)構(gòu)”生物過濾塔總壓降與單體填料結(jié)構(gòu)基本相同。
實施例2
本發(fā)明的實施方案和工作原理為含H2S 0.175~0.228g/m3廢氣的板式生物過濾處理工藝,空床氣速0.05m/s,空床停留時間20s,填料層溫度25~30℃,液相pH值范圍3.0~4.0(微生物優(yōu)勢菌為氧化硫桿菌屬,生物膜載體填料為塑料扁三角)。塔體內(nèi)徑均為800mm,生物膜載體填料仍按一層(厚度1.0m)、兩層(厚度各500mm)、四層(厚度各250mm)三種方式放置,養(yǎng)分與H2S廢氣逆向接觸,養(yǎng)分噴淋強度控制一樣,即20L/m2.h,如圖2所示。廢氣處理結(jié)果見表2。
表2H2S廢氣處理結(jié)果
表2結(jié)果表明,同樣操作條件下,板式填料層結(jié)構(gòu)同樣有利于H2S廢氣的凈化,四層“塔板”生物過濾塔單位填料污染負荷仍然最高(平均35.2g/m3.h),總壓降仍相同(11mmH2O)。
實施例3
本發(fā)明的實施方案和工作原理為操作條件同實施例1,塔體內(nèi)徑均為800mm,生物膜載體填料塔板共四層,每層厚度250mm,養(yǎng)分噴淋按三種模式控制模式一,四層噴淋強度一樣,均為20L/m2.h;模式二,頂層塔板不噴淋,其余三層噴淋強度一樣,即20L/m2.h;模式三,頂層塔板不噴淋,其余三層從底層進氣端開始,噴淋強度依次按30%遞減,即底層20L/m2.h,二層14L/m2.h,三層9.8L/m2.h。廢氣處理結(jié)果見表3。
表3甲苯廢氣處理結(jié)果
表3結(jié)果表明,板式結(jié)構(gòu)的廢氣生物過濾塔有利于廢氣污染物的去除,每塊“塔板”養(yǎng)分噴淋強度可以進行合理調(diào)整,基本不會對污染物去除效果構(gòu)成影響,而且總噴淋量可以得到有效削減,塔總壓降也可以得到有效控制,這再次驗證了養(yǎng)分的作用主要是維持生物活性,養(yǎng)分過多導致生物大量繁殖,引起填料層壓降上升。
實施例4
本發(fā)明的實施方案和工作原理為含甲苯1.8~2.0g/m3廢氣的板式生物過濾處理工藝,空床氣速0.05m/s,填料層溫度25~30℃,液相pH值范圍6.5~7.5(微生物優(yōu)勢菌為假甲胞桿菌屬,生物膜載體填料為塑料扁三角)。塔體內(nèi)徑均為800mm,生物膜載體填料塔板數(shù)量分別為四層(每層厚度250mm)、五層(每層厚度250mm)、六層(每層厚度250mm),相應空床停留時間為20s、25s、30s,養(yǎng)分按實施例第三種模式噴淋控制,即頂層塔板不噴淋,其余三~五層從底層進氣端開始,噴淋強度依次按20%遞減,即底層20L/m2.h,二層16L/m2.h,三層12.8L/m2.h,四層10.2L/m2.h,五層8.2L/m2.h。廢氣處理結(jié)果見表4。
表4甲苯廢氣處理結(jié)果
表4結(jié)果表明,對于較高濃度廢氣(廢氣濃度大于1500mg/m3),可以通過增加塔板的方式提高去除效果。在本實施例中,當填料塔板增至六層時,去除效率達到98.5%,出口甲苯濃度維持在27.7~30.7mg/m3之間,滿足GB16297-96《大氣污染物綜合排放標準》要求,即甲苯有組織排放濃度小于40mg/m3,而總噴淋強度僅為67.2L/m2.h。當然,隨著塔板數(shù)增加,塔總壓降也相應上升。
注本發(fā)明涉及的氣相甲苯、H2S濃度監(jiān)測方法采用國家環(huán)保總局編著的《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》中規(guī)定的相應方法。
綜上所述,本發(fā)明所述的板式結(jié)構(gòu)廢氣生物過濾塔有利于廢氣污染物的去除,填料層呈“板式結(jié)構(gòu)”,每個“塔板”養(yǎng)分噴淋強度可依據(jù)污染處理負荷靈活控制,大大減少了養(yǎng)分噴淋強度,降低了塔總體壓降,實現(xiàn)了生物過濾層系統(tǒng)模塊化設計。與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明所述的板式結(jié)構(gòu)廢氣生物過濾塔氣液接觸充分、均勻,填料層支撐強度小,內(nèi)置式脫水系統(tǒng),市場應用前景廣闊。
權(quán)利要求
1.一種板式生物過濾塔,主要包括塔體、位于塔體底部的進氣口、位于塔頂?shù)某鰵饪凇⒅糜谒?nèi)的生物膜載體填料層、以及養(yǎng)分循環(huán)系統(tǒng),其特征在于所述生物膜載體填料層設置為多層,層厚與塔徑比為0.2~0.5;頂層生物膜載體填料層為脫水器,上部設置清洗液噴淋管;除頂層外的其它生物膜載體填料層頂部設置養(yǎng)分噴淋管、底部設置養(yǎng)分收集管;所述養(yǎng)分噴淋管均設置有流量控制計;所述養(yǎng)分噴淋管與養(yǎng)分收集管分別與位于塔體底層的養(yǎng)分循環(huán)槽相連,通過循環(huán)泵構(gòu)成養(yǎng)分循環(huán)系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的板式生物過濾塔,其特征在于所述生物膜載體填料層為3~6層。
3.如權(quán)利要求1所述的板式生物過濾塔,其特征在于所述生物膜載體填料層為4層,層厚與塔徑比為0.2~0.5。
4.如權(quán)利要求1所述的板式生物過濾塔,其特征在于所述生物膜載體填料為下列之一①天然堆肥類,②天然碎木塊類,③塑料填料,④陶瓷填料。
5.如權(quán)利要求1所述的板式生物過濾塔,其特征在于所述的清洗液為質(zhì)量百分濃度1%的稀堿溶液。
6.一種運用如權(quán)利要求1所述的板式生物過濾塔的廢氣生物處理工藝,生物膜載體填料層上附著有微生物優(yōu)勢菌,其特征在于所述工藝為在空床氣速0.05~0.2m/s,空床停留時間10~30s,填料層溫度25~35℃,液相pH值3.0~7.5條件下,將廢氣由進氣口通入板式生物過濾塔,處理后的廢氣經(jīng)出氣口排出。
7.如權(quán)利要求6所述的廢氣生物處理工藝,其特征在于所述廢氣為含甲苯0.1~1.0g/m3的氣體污染物,微生物優(yōu)勢菌為假甲胞桿菌屬,在空床氣速0.05m/s,空床停留時間20s,填料層溫度25~30℃,液相pH值6.5~7.5條件下,將廢氣由進氣口通入板式生物過濾塔,處理后的廢氣經(jīng)出氣口排出。
8.如權(quán)利要求6所述的廢氣生物處理工藝,其特征在于所述廢氣為含H2S0.1~0.5g/m3的氣體污染物,微生物優(yōu)勢菌為氧化硫桿菌屬,在空床氣速0.05m/s,空床停留時間20s,填料層溫度25~30℃,液相pH值3.0~4.0的條件下,將廢氣由進氣口通入板式生物過濾塔,處理后的廢氣經(jīng)出氣口排出。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種板式生物過濾塔及其廢氣處理工藝,以層厚與塔徑比為0.2~0.5設置“塔板”,整個生物過濾塔由若干塊“塔板”組成,構(gòu)成一個板式結(jié)構(gòu)廢氣生物過濾系統(tǒng),養(yǎng)分液直接噴淋在每塊“塔板”上,與從塔底進入的廢氣呈逆向接觸,去除廢氣中的污染物質(zhì),使污染物被氧化分解成CO2、H2O及其它簡單化合物。頂層“塔板”作為氣流脫水器,間隙性噴淋清洗液(一般為1%稀堿液)。本發(fā)明所述的板式結(jié)構(gòu)廢氣生物過濾塔及其工藝氣液接觸充分、均勻,每個“塔板”養(yǎng)分噴淋強度可依據(jù)污染處理負荷靈活控制,大大減少了養(yǎng)分噴淋強度,降低了塔總體壓降,填料層支撐強度小,脫水系統(tǒng)內(nèi)置,實現(xiàn)了生物過濾層系統(tǒng)模塊化設計,具有重大的市場應用前景。
文檔編號B01D53/84GK1864818SQ20061005034
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者王家德, 高增梁, 陳建孟, 黃奕平, 褚淑祎 申請人:浙江工業(yè)大學
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