專利名稱：一種廢氣處理工藝及用于該工藝的流化床生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢氣處理工藝及用于該工藝的流化床生物反應(yīng)器，具體的說涉及 一種低濃度廢氣的凈化處理工藝及用于該工藝的流化床生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，進入大氣環(huán)境中的污染物日益增多，許多有機污染物 還具有一定的致癌性，對人體健康造成嚴重危害，日益引起人們的廣泛關(guān)注。各國紛紛尋求 有效的廢氣控制和凈化技術(shù)，對于高濃度廢氣大多采用吸收法、吸附法、焚燒法、氧化法等 物理化學法處理，而對于低濃度廢氣的凈化處理難度較大，生物處理法以其高效、費用低、 設(shè)備簡單、無二次污染等特點，特別是處理生物降解性好的廢氣時顯示出明顯的優(yōu)越性。廢 氣的生物處理是利用微生物將廢氣中有機污染物或惡臭物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)化為無害或低害類 物質(zhì)的過程?，F(xiàn)有成熟廢氣生物處理設(shè)備及工藝分別為生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池三 種，它們各有特點和應(yīng)用條件限制。生物濾池廢氣處理工藝由氣體增濕設(shè)備和內(nèi)部填充活性填料的固定式生物反應(yīng) 器構(gòu)成，廢氣經(jīng)增濕后，進入固定式生物反應(yīng)器，被附著在填料上的微生物降解為水和二氧 化碳氣體等，然后排出系統(tǒng)。生物濾池處理設(shè)備的優(yōu)點是設(shè)備簡單，運行費用低，適于處理 低濃度污染物，主要為親水性的及少量疏水性的廢氣。缺點是停留時間長，占地面積較大， 處理效率低，在生物反應(yīng)器前需加氣體增濕設(shè)備，每隔1 2. 5年需要更換填料，不適于處 理污染物濃度較高的廢氣；有時濕度和PH難以控制，顆粒物質(zhì)會堵塞生物濾池。生物洗滌塔廢氣處理工藝通常由一個裝有填料的洗滌器和一個具有活性污泥的 生物反應(yīng)器構(gòu)成。洗滌器為氣體吸收裝置，廢氣中的污染物被微生物降解。這種設(shè)備易于 控制反應(yīng)條件，適于處理低濃度污染物為親水性的廢氣。但在生物反應(yīng)器前需要氣體洗滌 裝置，設(shè)備較復雜，占地面積較大，運行費用及能耗高。生物滴濾池廢氣處理工藝只有一個內(nèi)部填充填料的固定式生物反應(yīng)器，所述的填 料是長有生物膜的惰性填料。循環(huán)水不斷噴灑在填料上，填料表面被微生物形成的生物膜 所覆蓋。廢氣通過反應(yīng)器時，廢氣中的污染物被微生物降解。生物滴濾池設(shè)備簡單，廢氣中 污染物的吸收和生物降解同時發(fā)生在一個反應(yīng)器內(nèi)，它適用于處理低濃度污染物為親水性 的廢氣。但不能處理高濃度的污染物，設(shè)備投資和運行費用高，營養(yǎng)物添加不當，易造成微 生物大量繁殖堵塞床層。這三種廢氣生物處理設(shè)備及工藝的共同缺點是首先傳統(tǒng)工藝都是在常壓下氣、 液兩相流體非強化逆流接觸，反應(yīng)效率低，反應(yīng)時間長，需3 lOmin，反應(yīng)器占地面積大。 其次，傳統(tǒng)工藝除吸收主體設(shè)備外還需要輔助設(shè)備。再者，傳統(tǒng)工藝生物反應(yīng)器微生物系統(tǒng) 不穩(wěn)定，啟動時間長，易堵塞。處理的污染物濃度范圍較窄生物洗滌塔適合處理濃度低于 0. 5g · m_3的廢氣，生物濾池適合處理的污染物濃度范圍為0. 5 Ig · m_3，生物滴濾池適合 處理的污染物濃度范圍為1 5g · m_3。
CN1994533 一種處理揮發(fā)性有機廢氣的生物滴濾裝置及方法，介紹了一種用于廢 氣處理的新型生物滴濾裝置，該裝置通過改變吸收方式，降低反應(yīng)器的高度，減少了營養(yǎng)液 的流經(jīng)高度。該方法是在傳統(tǒng)生物滴濾床基礎(chǔ)上的改進與優(yōu)化，反應(yīng)器未能根本解決床層 易堵塞等問題。CN200966982高效低阻型廢氣生物凈化器。一種高效低阻型廢氣生物凈化器，其特 征高效低阻型廢氣生物凈化器三部分組成中間通風道，進風口位于凈化器的一側(cè)面；上 下部生物填料層與出風口，上下二層填料及排風都呈對稱，水噴淋加濕和循環(huán)系統(tǒng)，廢氣與 進入風道后的霧化器噴出的霧水相混合，然后分岔進入上下層填料，廢氣經(jīng)過填料時，生物 填料上的大量固定化的高效菌種能將廢氣中的污染物極快的速度降解成為無毒無害的物 質(zhì)如CO2和水，達到廢氣凈化的目的。該設(shè)備是一種新型填料吸收設(shè)備，主要通過增加接觸 時間，來提高反應(yīng)效率，該反應(yīng)為非強化反應(yīng)，且存在床層堵塞的可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有生物處理工藝處理的污染物濃度范圍較窄，反應(yīng) 效率低，反應(yīng)時間長，反應(yīng)器占地面積大，反應(yīng)器啟動時間長，易堵塞等問題，提供了一種廢 氣處理工藝及用于該工藝的流化床生物反應(yīng)器，該工藝及流化床生物反應(yīng)器具有處理的污 染物濃度范圍寬，反應(yīng)效率高，反應(yīng)時間短，反應(yīng)器占地面積小，反應(yīng)器啟動快，不易堵塞等 優(yōu)點。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種廢氣處理工藝，該工藝包括按下述順序 的步驟(a)將含有污染物的廢氣增壓后引入流化床生物反應(yīng)器；(b)在流化床生物反應(yīng)器內(nèi)廢氣中的污染物質(zhì)被液相微生物與固相生物膜吸收， 然后再進行代謝反應(yīng)，降解或轉(zhuǎn)化為無害或低害類物質(zhì)，代謝反應(yīng)溫度為15 40°C ；(c)代謝反應(yīng)后的廢氣分離出夾帶的水分后，一部分從流化床生物反應(yīng)器排出處 理系統(tǒng)，另一部分通過循環(huán)管線返回流化床生物反應(yīng)器進行循環(huán)處理。所述的流化床生物反應(yīng)器內(nèi)部反應(yīng)區(qū)充有懸浮固體填料的液體，微生物附著在填 料上生長，反應(yīng)區(qū)分為上升區(qū)和下降區(qū)兩部分，廢氣經(jīng)上升區(qū)進入下降區(qū)，簡化了反應(yīng)器內(nèi) 流體的流型，在上升區(qū)和下降區(qū)之間循環(huán)流化，氣、液、固三相強化傳質(zhì)，充分與微生物反 應(yīng)，反應(yīng)后的廢氣最后經(jīng)分離區(qū)逸出。本發(fā)明還提供了一種用于上述廢氣處理工藝的流化床生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器由殼 體、氣體分布器、導流筒、帽罩、氣液分離器、密封罩及殼體縱向不同位置的采樣口組成，氣 體分布器位于反應(yīng)器的底部，伸入導流筒的下端，其外緣與導流筒的內(nèi)壁保持適當空隙；帽 罩位于導流筒的上方，呈傘狀，與導流筒的上端部保持適當空隙；氣液分離器位于密封罩 上、反應(yīng)器的頂部、反應(yīng)器氣體出口處；氣液分離器、帽罩、導流筒和氣體分布器自上而下位 于反應(yīng)器的中軸線上。所述的流化床生物反應(yīng)器內(nèi)部的導流筒和帽罩將反應(yīng)器內(nèi)部空腔分成了上升區(qū)、 下降區(qū)和分離區(qū)三個區(qū)域，上升區(qū)位于導流筒內(nèi)部，下降區(qū)位于導流筒外部、帽罩下方，上 升區(qū)和下降區(qū)構(gòu)成了生物反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)，分離區(qū)位于帽罩上方。氣體分布器是將氣體均勻分散、溶解于液相中的重要設(shè)備，分布器對總體氣含率和內(nèi)筒中的兩相速度分布有很大影響；導流筒是氣、液、固三相能夠成功流化的重要設(shè)備， 導流筒的使用將流化床內(nèi)反應(yīng)區(qū)分為上升區(qū)和下降區(qū)兩部分，將氣、液、固三相的運動規(guī)范 為上升和下降，簡化了反應(yīng)器內(nèi)流體的流型；帽罩起著強化傳質(zhì)的作用；氣液分離器分離 液相，減少液相的夾帶，提高氣體的純度。本發(fā)明的流化床生物反應(yīng)器與弓I風機、進料泵和循環(huán)處理管線共同組成廢氣處理 系統(tǒng)，引風機給氣體提供動力，進料泵向反應(yīng)器輸送新鮮水及微生物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)， 循環(huán)管線供經(jīng)氣液分離器分離水分后的部分廢氣使用。本發(fā)明的反應(yīng)器啟動前向裝置中加入占液固總體積5 60%的固體填料，固體填 料為一定形狀的塑料環(huán)，密度接近于水的密度。固體填料懸浮于液體中，微生物可以附著在 填料上生長，填料上的生物膜里微生物種類多，能夠同時吸收降解多種污染物質(zhì)，廢氣中的 有機物質(zhì)被液相微生物與固相生物膜吸收，然后再進行代謝反應(yīng)。另外填料上的生物膜受 系統(tǒng)沖擊小，對穩(wěn)定處理起重要作用。而固體填料同時也起到破碎氣泡的作用，有利于氣體 均勻分散。反應(yīng)器內(nèi)載有生物膜的流化介質(zhì)能均勻分布在全床，與上升水流接觸良好，因此 它兼有活性污泥法均勻接觸所形成的高效率和生物膜法能承受負荷變動沖擊的優(yōu)點。生物 流化床兼有介質(zhì)的流化機理、吸附機理和生物工程機理。本發(fā)明在反應(yīng)器啟動之初，通過進料泵輸送細菌生長所必需要的營養(yǎng)物質(zhì)主要是 有機化合物、氮化物、磷元素的化合物等，同時輸送1 10重量％的活性污泥，并進少量氣 體(正常運行氣體流量的1 20重量％ )進行馴化培養(yǎng)。培養(yǎng)馴化期間需要定期向反應(yīng) 器中投加營養(yǎng)物質(zhì)，培養(yǎng)過程中根據(jù)微生物生長情況逐步提高氣體流量。通過分析微生物 的生長狀況以及固體填料表面的微生物附著生長及掛膜情況，綜合判斷微生物培養(yǎng)是否完 成。通常固體填料表面通過肉眼可以清晰看到有較多微生物附著時，表明培養(yǎng)馴化基本結(jié) 束，可以逐步提高氣體流量進行正常運行。正常運行期間視情況補充新鮮水與營養(yǎng)物質(zhì)。在 日常操作過程中要提供適合微生物生長的適宜的溫度15 40°C。反應(yīng)器正常運行期間，含污染物的廢氣經(jīng)增壓后引入反應(yīng)器底部的氣體分布器， 經(jīng)氣體分布器均勻分布后進入反應(yīng)器的導流筒內(nèi)，廢氣通過自身的動力沿導流筒上升，在 離開導流筒上端出口后遇到帽罩的阻擋，沿帽罩傘狀邊緣折而向下，一部分繼續(xù)向下回到 導流筒循環(huán)，另一部分上升經(jīng)帽罩上方逸出；逸出的廢氣經(jīng)反應(yīng)器頂部的氣液分離器分離 水分后，一部分打回進氣口進行循環(huán)處理，另一部分由排氣口排出。在上述流程中，廢氣先進入由導流筒內(nèi)部構(gòu)成的上升區(qū)，然后進入導流筒外部、帽 罩下方的下降區(qū)，由于帽罩的折流作用，廢氣在上升區(qū)和下降區(qū)之間循環(huán)流化，氣、液、固三 相強化傳質(zhì)，使廢氣中的污染物質(zhì)吸收效率提高，反應(yīng)時間縮短，可使反應(yīng)時間從現(xiàn)有技術(shù) 的3 IOmin減小到小于Imin即可達到良好的處理效果，這樣處理相同流量的氣體，所需 要的反應(yīng)器體積降低，進而減小占地面積。污染物質(zhì)吸收率的提高、反應(yīng)時間的縮短也使處 理的污染物濃度范圍變寬，達到了 0 50g ·πΓ3，而現(xiàn)有技術(shù)僅適合處理濃度低于5g ·πΓ3的 廢氣。同時，由于本發(fā)明具有循環(huán)流化和強化傳質(zhì)吸收作用，完全克服了因生物膜過度繁殖 而導致的反應(yīng)器堵塞現(xiàn)象，同時反應(yīng)器內(nèi)填料表面附著生長的活性生物膜在流化狀態(tài)下能 夠進行自動更新，使生物膜不至于因老化而影響吸收處理效果。液相活性微生物與固相生 物膜結(jié)合使裝置內(nèi)的微生物系統(tǒng)更加穩(wěn)定，液相活性生物，一定程度能夠促進填料表面生 物膜的形成，提高了反應(yīng)器啟動速度。本發(fā)明提供的廢氣處理工藝及用于該工藝的流化床生物反應(yīng)器實現(xiàn)了生物處理設(shè)備的小型化，集成化，高效化。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步闡述圖1是本發(fā)明的廢氣處理工藝流程示意圖；圖2是用于本發(fā)明的廢氣處理工藝的流化床生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參照圖1，本發(fā)明的廢氣處理工藝包括廢氣增壓、廢氣的反應(yīng)、循環(huán)處理和廢氣的 分離排出等過程，首先含污染物的廢氣通過引風機11增至一定壓力后進入流化床生物反 應(yīng)器12，在流化床生物反應(yīng)器12內(nèi)，廢氣經(jīng)循環(huán)流化、強制傳質(zhì)作用與微生物充分反應(yīng)，反 應(yīng)溫度保持在15 40°C，反應(yīng)后的廢氣經(jīng)分離液相后一部分從反應(yīng)器排氣口排出，另一部 分返回引風機經(jīng)增壓后循環(huán)處理。在反應(yīng)器啟動之初和正常運行期間，通過進料泵13向反 應(yīng)器內(nèi)輸入細菌生長所必須的營養(yǎng)物質(zhì)及補充新鮮水。參照圖2，在上述工藝過程中，經(jīng)增壓后的含污染物的廢氣由流化床生物反應(yīng)器底 部進氣口 9進入，經(jīng)氣體分布器1均勻分布后進入導流筒3，廢氣通過自身的動力沿導流筒 上升，在離開導流筒上端出口后遇到帽罩4的阻擋，沿帽罩4傘狀邊緣折流向下，一部分繼 續(xù)向下回到導流筒3循環(huán)，另一部分上升經(jīng)帽罩4上方逸出，逸出的廢氣經(jīng)位于反應(yīng)器頂部 密封罩5上的氣液分離器6分離水分后，由排氣口 8排出。運行期間，通過殼體7縱向位置 的采樣口 5進行采樣分析，監(jiān)測反應(yīng)器的運行狀況。
權(quán)利要求
一種廢氣處理工藝，其特征在于包括按下述順序的步驟(a)將含有污染物的廢氣增壓后引入流化床生物反應(yīng)器；(b)在流化床生物反應(yīng)器內(nèi)廢氣中的污染物質(zhì)首先被液相微生物與固相生物膜吸收，然后再進行代謝反應(yīng)，降解或轉(zhuǎn)化為無害或低害類物質(zhì)，代謝反應(yīng)溫度為15～40℃；(c)代謝反應(yīng)后的廢氣分離出夾帶的水分后，一部分從流化床生物反應(yīng)器排出處理系統(tǒng)，另一部分通過循環(huán)管線返回流化床生物反應(yīng)器進行循環(huán)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣處理工藝，其特征在于所述的流化床生物反應(yīng)器內(nèi)部 反應(yīng)區(qū)充有懸浮固體填料的液體，微生物附著在填料上生長，反應(yīng)區(qū)分為上升區(qū)和下降區(qū) 兩部分，廢氣經(jīng)上升區(qū)進入下降區(qū)，在上升區(qū)和下降區(qū)之間循環(huán)流化，氣、液、固三相強化傳 質(zhì)，充分與微生物反應(yīng)，反應(yīng)后的廢氣最后經(jīng)分離區(qū)逸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢氣處理工藝，其特征在于所述的固體填料占液固總體積的 5 60%，固體填料為一定形狀的塑料環(huán)，密度接近于水的密度。
4. 一種用于權(quán)利要求1所述的廢氣處理工藝的流化床生物反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng) 器由殼體(2)、氣體分布器(1)、導流筒(3)、帽罩(4)、密封罩(5)、氣液分離器(6)及殼體 縱向不同位置的采樣口(7)組成，氣體分布器(1)位于反應(yīng)器的底部，伸入導流筒(3)的下 端，其外緣與導流筒(3)的內(nèi)壁保持適當空隙；帽罩(4)位于導流筒(3)的上方，呈傘狀，與 導流筒(3)的上端部保持適當空隙；氣液分離器(6)位于密封罩(5)上、反應(yīng)器的頂部、反 應(yīng)器氣體出口處；氣液分離器(6)、帽罩(4)、導流筒(3)和氣體分布器(1)自上而下位于反 應(yīng)器的中軸線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流化床生物反應(yīng)器，其特征在于導流筒(3)和帽罩(4)將反 應(yīng)器內(nèi)部空腔分成了上升區(qū)(A)、下降區(qū)⑶和分離區(qū)(C)三個區(qū)域，上升區(qū)㈧位于導流 筒(3)內(nèi)部，下降區(qū)(B)位于導流筒(3)外部，上升區(qū)(A)和下降區(qū)(B)構(gòu)成了生物反應(yīng)器 的反應(yīng)區(qū)，分離區(qū)(C)位于帽罩(4)上方。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種廢氣處理工藝及用于該工藝的流化床生物反應(yīng)器，本發(fā)明的廢氣處理工藝包括廢氣增壓、廢氣反應(yīng)、廢氣分離循環(huán)和廢氣的分離排出等過程，廢氣在反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)循環(huán)流化、強制傳質(zhì)作用與微生物充分反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制在15～40℃；提供的用于該廢氣處理工藝的流化床生物反應(yīng)器由殼體、氣體分布器、導流筒、帽罩、氣液分離器、密封罩及殼體縱向不同位置的采樣口組成，導流筒和帽罩將反應(yīng)器內(nèi)部空腔分為上升區(qū)、下降區(qū)和分離區(qū)，從而實現(xiàn)了廢氣在上升區(qū)和下降區(qū)之間循環(huán)流化，氣、液、固三相強化傳質(zhì)功能。該工藝及流化床生物反應(yīng)器處理的污染物濃度范圍寬，反應(yīng)效率高，反應(yīng)時間短，反應(yīng)器占地面積小，啟動快且不易堵塞。
文檔編號B01J8/24GK101992020SQ200910065759
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者何慶生, 劉獻玲, 張建成, 曹玉紅 申請人:中國石化集團洛陽石油化工工程公司