專利名稱：一種蜂箱式生物過濾反應器的制作方法
一種蜂箱式生物過濾反應器技術(shù)領域
本發(fā)明屬于環(huán)境工程中大氣污染控制工程的生物過濾法處理廢氣領域，特別涉及一種蜂箱式生物過濾反應器。
背景技術(shù)：
氣相生物過濾技術(shù)能有效控制惡臭和有機廢氣的排放，它利用附著在濾料上的生物膜，將廢氣中的污染物分解轉(zhuǎn)化為簡單無機物或細胞組成物質(zhì)，具有投資運行費用低、效果較好、無二次污染等優(yōu)點，因此應用前景非常廣闊。但是，氣相生物過濾器在長期運行后常常會出現(xiàn)生物膜在填料內(nèi)的過度蓄積現(xiàn)象。生物膜的過度蓄積會導致氣相生物過濾器出現(xiàn)眾多操作問題，比如床層堵塞、短流、壓降增大等問題，也是導致反應器長期運行時處理性能急劇惡化的直接原因。
當前生物膜過度蓄積控制的研究已經(jīng)很多，它們可以分為物理、化學和生物方法等。物理方法是利用機械設備等物理單元操作去除剩余生物膜，盡管非常有效但是也存在高能耗、設備復雜、運行維護困難等缺點?；瘜W方法通過控制供應碳源或加入化學試劑來控制剩余生物膜，但是存在成本較高、二次污染嚴重等問題。物理和化學方法都無法保持反應器的長期連續(xù)穩(wěn)定的性能。生物方法控制生物量過度蓄積是基于生態(tài)學基本原理，通過捕食食物鏈的捕食作用來減少較低營養(yǎng)級上的生物物種數(shù)量。投放原生動物能增加碳的礦化度，輕微增加甲苯降解容量和降低生物量蓄積率(Cox HHJ, Nguyen TT, Deshusses MA. Predation of bacteria by the protozoa tetrahymena pyriformis in toluene-degrading cultures. Biotechnology Letters 1999, 21 (3): 235 - 239)。弓| 入螨蟲(mites)有助于控制控制過度的真菌增長和壓頭降低。Bhaskarn等(Bhaskaran K, Nadaraja AV, Balakrishnan MV, et al. Dynamics of sustainable grazing fauna and effect on performance of gas biofilter. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2008, 105(3) : 192 - 197)比較了一些含微型后生動物的捕食動物包括食肉線蟲(Caenorhabditis sp.)、輪蟲(Phildina sp.)、節(jié)肢動物(Echiniscus sp.)和纖毛蟲原生動物包括Colpoda inflata、Euplotes harpa和Acineria sp.，發(fā)現(xiàn)線蟲、輪蟲和纖毛蟲都適合在較廣污染物濃度范圍內(nèi)生長并穩(wěn)定在一定數(shù)量。我國的專利申請中，已有利用線蟲和纖毛蟲對生物膜的吞食作用來控制氣相生物過濾器內(nèi)蓄積的生物量(一種廢氣生物過濾器中生物量過度蓄積的生物控制方法.申請?zhí)?01010523343.8;申請日 2010. 10. 28)0此外，利用昆蟲綱蜚蠊目動物成蟲吞食生物過濾器填料層的表面和淺層處蓄積的生物膜，進而控制填料內(nèi)過度蓄積的生物膜也被申請了發(fā)明專利(一種控制氣相生物過濾器中生物膜過度蓄積的方法.申請?zhí)?01010504473. 7，申請日2010. 10. 13)。它是一種較理想的控制技術(shù)，目前還沒有得到大規(guī)模應用。
改進生物過濾反應器構(gòu)型為先進的生物方法控制生物膜蓄積提供了現(xiàn)實基礎。為更好控制生物膜的過度蓄積，更高級的動物，如小型昆蟲必須引入反應器。而現(xiàn)有應用最廣泛的傳統(tǒng)生物過濾器和生物滴濾器嚴重阻礙了高級動物的生存和活動空間。革新的轉(zhuǎn)鼓生物過濾器和管式生物過濾器能夠證明較薄層的聚氨酯海綿填料能夠取得較大的降解容量和較高的VOC去除效果，但是仍不能證明非常適合高級小型動物的生存和活動。因此，構(gòu)型革新的反應器必須為小型動物提供自由活動的空間和通道。研究表明，蜂箱式生物過濾器能夠有效地解決上述問題，因此申請本發(fā)明。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對氣相生物過濾器的現(xiàn)有構(gòu)型不利于生物方法控制氣相生物過濾器填料內(nèi)生物膜的過度蓄積的這一問題，進一步優(yōu)化反應器設計，開發(fā)一種蜂箱式生物過濾器， 旨在為高級小型動物提供適宜的生存空間和自由活動的通道，進而為先進的生物方法控制生物膜的過度蓄積提供現(xiàn)實基礎。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種蜂箱式生物過濾反應器，其特征在于它主要由箱蓋、副蓋、巢框、內(nèi)網(wǎng)、箱體、活動底板、巢門檔、箱架、進氣口、營養(yǎng)液進口、營養(yǎng)液分布器和出氣口構(gòu)成；濾料固定在由上梁、下梁和側(cè)條構(gòu)成的巢框上；營養(yǎng)液進口和營養(yǎng)液分布器安置在副蓋上，箱架底部預留剩余營養(yǎng)液導排孔；氣體進口設在箱架的正前方左側(cè)，氣體出口設在副蓋右側(cè)并穿透箱蓋；分別在巢框之間和活動底板之上設置便于小型動物活動的通道。
所述的過濾填料是由高分子有機合成材料制成的整塊平板狀的彈性多孔介質(zhì)，濾料尺寸稍大于巢框尺寸，濾料孔徑一般為1(Γ50 ΡΡΙ，濾層厚度一般為5 20 cm。
所述的副蓋、巢框和巢門檔把箱體內(nèi)部空間分隔成相對獨立的小間，且氣密性良好，廢氣從左下方的進氣口進入，依次穿過各層濾料，凈化后氣體從右上方的出氣口排出。
所述的巢框之間及巢框下梁與活動底板之間分別預置一定距離，框間通路為纊15 mm，箱底通路為1(T25 mm ；翻轉(zhuǎn)活動底板可改變箱底通路的結(jié)構(gòu)。
所述的反應器正常工作時須補充營養(yǎng)液，其中應包括微生物所需的各種物質(zhì)，營養(yǎng)液經(jīng)營養(yǎng)液進口和營養(yǎng)液分布器被分配到各層濾料中，殘余的營養(yǎng)液經(jīng)箱體底部導排孔排出。
有益效果本發(fā)明的實質(zhì)是優(yōu)化氣相生物過濾反應器設計，通過開發(fā)一種能為高級小型動物提供適應的生存空間和自由活動通道的蜂箱式生物過濾器，旨在解決現(xiàn)有氣相生物過濾器不利于生物方法控制氣相生物過濾器填料內(nèi)生物膜的過度蓄積的構(gòu)型，從而實現(xiàn)利用生物方法控制生物膜的過度蓄積的目的，維持反應器長期穩(wěn)定的去除性能。本發(fā)明還具有操作簡便、 經(jīng)濟有效的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明蜂箱式生物過濾器的結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明蜂箱式生物過濾器內(nèi)巢框的結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明蜂箱式生物過濾器內(nèi)巢門檔的結(jié)構(gòu)。
圖例說明1.箱蓋2.副蓋3.巢框4.內(nèi)網(wǎng)5.箱體6.巢門檔 7.活動底板8.箱架9.進氣口10.營養(yǎng)液進口11.營養(yǎng)液分布器12.出氣口13.上梁14.下梁15.側(cè)條。
具體實施方式
下面通過闡述蜂箱式生物過濾器的構(gòu)型和設計原則來進一步說明本發(fā)明。
蜂箱式生物過濾器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由箱蓋、副蓋、巢框、內(nèi)網(wǎng)、箱體、 活動底板、巢門檔、箱架、進氣口、營養(yǎng)液進口、營養(yǎng)液分布器和出氣口構(gòu)成。
巢框是蜂箱式生物過濾器的重要部件，如圖2所示。它是由上梁、下梁和側(cè)條圍成的固定框架，整塊多孔平板狀的有機合成材料制成的過濾介質(zhì)安置在其上。巢框懸掛在箱體內(nèi)，可水平調(diào)動和任意從上方提出。
箱蓋又稱大蓋、外蓋，可起保護作用，有助于維持一定的溫度和濕度。
副蓋又稱子蓋、內(nèi)蓋。它蓋在箱體上，可使箱體與箱蓋之間更加嚴密，有利于增強氣密性、保溫保濕和防止外部動物侵入。營養(yǎng)液進口和營養(yǎng)液分布器安置在副蓋上。營養(yǎng)液由營養(yǎng)液進口進入，經(jīng)營養(yǎng)液分布器均勻分配到由巢框固定的多孔填料內(nèi)。
巢門檔是一種調(diào)節(jié)巢門的反應器部件，基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。采用長度與箱體內(nèi)寬相等、寬度和厚度均為1(T25 mm的方木條，在木條的一面中央開設一個高為5 10 mm的長巢門。使用時，橫向嵌裝在箱體前壁正下方的底板上。調(diào)節(jié)巢門通過翻轉(zhuǎn)巢門檔來實現(xiàn)。
箱體與底板分開設計，使用時最下層的箱體疊放于活動底板之上構(gòu)成底箱?；顒拥装蹇梢酝ㄟ^翻轉(zhuǎn)改變箱底昆蟲通路結(jié)構(gòu)的底板。采用活動底板可調(diào)節(jié)反應器底部的昆蟲通道，還可提高箱體的利用率，便于過程控制。
箱架也是反應器的構(gòu)成部件。采用箱架把蜂箱式生物過濾器支離地面，可避免反應器與地面直接接觸，并能維持下方通風，防止箱體受潮和發(fā)生腐爛；還可減少敵害侵犯， 方便作業(yè)和減輕勞累。氣體進口設在箱架的正前方左側(cè)，起到導入待處理廢氣的作用。箱架底部預留營養(yǎng)液導排孔，排除殘余的營養(yǎng)液。
內(nèi)網(wǎng)由金屬或高分子有機合成材料制成，網(wǎng)孔直徑一般小于1 mm，并覆蓋整個箱體內(nèi)側(cè)四壁、底部和頂部，將巢框、濾料、活動底板、巢門檔圍成一個半封閉的空間，使得廢氣穿過各層濾料進而污染物被微生物去除掉。
昆蟲通路主要由框間通路和箱底通路組成，框間通路為纊15 mm，箱底通路為 10^25 mm;翻轉(zhuǎn)活動底板可改變箱底通路的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種蜂箱式生物過濾反應器，其特征在于它主要由箱蓋、副蓋、巢框、內(nèi)網(wǎng)、箱體、活動底板、巢門檔、箱架、進氣口、營養(yǎng)液進口、營養(yǎng)液分布器和出氣口構(gòu)成；濾料固定在由上梁、下梁和側(cè)條構(gòu)成的巢框上；營養(yǎng)液進口和營養(yǎng)液分布器安置在副蓋上，箱架底部預留剩余營養(yǎng)液導排孔；氣體進口設在箱架的正前方左側(cè)，氣體出口設在副蓋右側(cè)并穿透箱蓋； 分別在巢框之間和活動底板之上設置便于小型動物活動的通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂箱式生物過濾器，其特征在于過濾填料是由高分子有機合成材料制成的整塊平板狀的彈性多孔介質(zhì)，濾料尺寸稍大于巢框尺寸，濾料孔徑一般為 10 50 PPI，濾層厚度一般為5 20 cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蜂箱式生物過濾器，其特征在于副蓋、巢框和巢門檔把箱體內(nèi)部空間分隔成相對獨立的小間，且氣密性良好，廢氣從左下方的進氣口進入，依次穿過各層濾料，凈化后氣體從右上方的出氣口排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3其中任意一項所述的蜂箱式生物過濾器，其特征在于巢框之間及巢框下梁與活動底板之間分別預置一定距離，框間通路為纊15 mm，箱底通路為1(T25 mm； 翻轉(zhuǎn)活動底板可改變箱底通路的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂箱式生物過濾器，其特征在于反應器正常工作時須補充營養(yǎng)液，其中應包括微生物所需的各種物質(zhì)，營養(yǎng)液經(jīng)營養(yǎng)液進口和營養(yǎng)液分布器被分配到各層濾料中，殘余的營養(yǎng)液經(jīng)箱體底部導排孔排出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蜂箱式生物過濾反應器，屬于環(huán)境工程中大氣污染控制工程的生物過濾法處理廢氣領域。該反應器主要由箱蓋、副蓋、巢框、內(nèi)網(wǎng)、箱體、活動底板、巢門檔、箱架、進氣口、營養(yǎng)液進口、營養(yǎng)液分布器和出氣口構(gòu)成；過濾填料固定在由上梁、下梁和側(cè)條構(gòu)成的巢框上；營養(yǎng)液進口和營養(yǎng)液分布器安置在副蓋上，箱架底部預留剩余營養(yǎng)液導排孔；氣體進口設在箱架的正前方左側(cè)，氣體出口設在副蓋右側(cè)并穿透箱蓋；分別在巢框之間和活動底板之上設置便于小型動物活動的通道。本發(fā)明克服了氣相生物過濾器的現(xiàn)有構(gòu)型不利于生物方法控制氣相生物過濾器填料內(nèi)生物膜過度蓄積的缺點，具有操作簡便、經(jīng)濟有效的優(yōu)點。
文檔編號B01D53/84GK102500230SQ20111033814
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者余關(guān)龍, 朱玲, 杜春艷, 楊春平, 胡旭躍, 蔣昌波, 陳宏 , 雷敏 申請人:長沙理工大學