專(zhuān)利名稱(chēng)：陣列式多導(dǎo)流筒氣升式三相環(huán)流反應(yīng)器及去除惡臭廢氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物凈化惡臭廢氣的陣列式多導(dǎo)流筒氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng) 器凈化裝置及方法，屬于惡臭廢氣生物凈化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
化學(xué)工業(yè)和石油化工、輕工、紡織、食品、制藥等已成為我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支 柱性產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著舉足輕重的地位。但與此同時(shí)，在生產(chǎn)與加工過(guò)程中將不可 避免地?zé)o組織排放出大量的諸如苯系物、硫化氫、有機(jī)硫化物(甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、二 甲二硫)、氨、有機(jī)氨、有機(jī)酸和苯酚類(lèi)化合物等惡臭廢氣，若未能進(jìn)行有效地治理和凈化， 將嚴(yán)重影響健康。生化法是基于微生物的代謝機(jī)理，并考慮到惡臭廢氣的自身特點(diǎn)而開(kāi)發(fā) 出的一種凈化惡臭廢氣新工藝，該工藝因具有諸如無(wú)二次污染產(chǎn)生、處理能力大、運(yùn)行費(fèi)用 低、工藝簡(jiǎn)單、能耗小、效果好、操作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)而備受青睞和重視。對(duì)生化法處理惡臭廢氣 過(guò)程中關(guān)鍵設(shè)備及其技術(shù)的實(shí)驗(yàn)與理論研究，已成為世界工業(yè)惡臭廢氣凈化研究和推廣應(yīng) 用的熱點(diǎn)課題之一。氣升式環(huán)流反應(yīng)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳質(zhì)傳熱性能好，低能耗，對(duì)細(xì)胞損傷小 等優(yōu)點(diǎn)備受青睞，但目前反應(yīng)器高徑比太高，能耗大，具有不利于擴(kuò)大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種生物凈化惡臭廢氣的陣列式多導(dǎo)流筒低高徑比氣升式三相 環(huán)流生物反應(yīng)器凈化裝置及方法。該反應(yīng)器可以克服傳統(tǒng)氣升式反應(yīng)器高徑比太高，能耗 大不利于擴(kuò)大的關(guān)鍵缺陷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作彈性大，易于大型化設(shè)備造價(jià)低廉，廢氣處理效 果好可以到達(dá)國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)GB13096-1996。本發(fā)明的目的是通過(guò)一下方案實(shí)現(xiàn)的一種陣列式多導(dǎo)流筒氣升式三相環(huán)流反應(yīng)器；反應(yīng)器包括一個(gè)下部反應(yīng)段和上部 分離段，反應(yīng)段的直徑小于分離段的直徑；反應(yīng)段殼體中設(shè)置有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒下部設(shè)置有 對(duì)其同心部位設(shè)置的布?xì)庀到y(tǒng)。反應(yīng)段殼體是圓柱體，則導(dǎo)流筒以同心圓的方式排布；當(dāng)殼體是矩形，則導(dǎo)流筒及 其下部的布?xì)鈬娮彀淳匦侮嚵性跉んw內(nèi)均勻分布，則導(dǎo)流筒以同心圓的方式排布，導(dǎo)流筒 橫截面積與殼體橫截面積比值為0. 4-0. 6。所述的反應(yīng)器高徑比為3-8。反應(yīng)段殼體內(nèi)導(dǎo)流筒至少4個(gè)，高度2-6米。圓柱體 反應(yīng)段殼體直徑1-20米。矩形反應(yīng)段殼體的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)為1-30米，短邊邊長(zhǎng)為1-20米。布 氣系統(tǒng)為單孔噴嘴或多孔噴嘴。利用本發(fā)明的反應(yīng)器去除生物凈化惡臭廢氣的的方法，將海藻酸鈉固定化的惡臭 假單胞菌I3Seudomonas putida WQ-03和無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基，由氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器頂部 加入氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器，固定化菌體的用量為氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器工作容 積的30-40%，無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基用量為氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器工作容積的60-70% ；惡臭廢氣經(jīng)氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器底部布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)入氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器的各個(gè) 導(dǎo)流筒中，氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器內(nèi)在溫度25 30°C ；出口氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。所述的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中N3+ 為 7. 5-22. 5mmol/L, P5+ 為 1. 5-4. 5mmol/L, Mg2+ 為 0. 4-lmmol/L, Ca2+ 為 0. 18-0. 5mmol/L, Fe2+ 為 0. 07-0. 2mmol/L ；Mn2+、Si2+、Mo6+、Cu2+、Co2+ 為 痕量。所述的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中N3+由NH4Cl或(NH4)2SO4的一種或混合提供，P5+由KH2PO4或 K2HPO4的一種或混合提供；Mg2+由MgSO4 · 7H20或MgCl2的一種或混合提供；Ca2+由CaCl2提 供；Fe2+ 由 FeCl2 · 4H20 或 FeSO4 · 7H20 的一種或混合提供；Mn2+ 由 MnSO4 · H2O 提供；Zn2+ 由 ZnSO4 或 ZnCl2 提供；Mo6+ 由 Na2MoO4 · 7H20 提供；Cu2+ 由 CuSO4 · 5H20 或 CuCl2 · 2H20 提供； Co2+ 由 CoCl2 · 6H20 或 CoSO4 · 7H20 提供。本發(fā)明的陣列式多導(dǎo)流筒氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器其導(dǎo)流筒及其下部的布?xì)?系統(tǒng)呈陣列分布，噴嘴噴出的氣體在多個(gè)導(dǎo)流筒中形成升液區(qū)，在多個(gè)導(dǎo)流筒間及導(dǎo)流筒 與殼體間形成均勻的降液區(qū)。該設(shè)計(jì)不僅能客觀上增加了反應(yīng)器內(nèi)部的高徑比，提高了傳 質(zhì)效率，克服了傳統(tǒng)氣升式反應(yīng)器高高徑比的難題，而且易于放大，便與反應(yīng)器的工業(yè)化放 大設(shè)計(jì)。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，建筑和操作成本低，操作彈性大，對(duì)惡臭廢氣的處理效果好，可以 達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)GB13096-1996。


圖1殼體為圓柱體的本發(fā)明裝置示意圖。圖2圖1的A-A截面示意圖。圖中1.分離段；2為導(dǎo)流筒；3為殼體；4為噴嘴；5為反應(yīng)段。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明一種陣列式多導(dǎo)流筒氣升式三相環(huán)流反應(yīng)器；反應(yīng)器包括一個(gè)下部反應(yīng)段和上部 分離段，反應(yīng)段的直徑小于分離段的直徑；反應(yīng)段殼體中設(shè)置有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒下部設(shè)置有 對(duì)其同心部位設(shè)置的布?xì)庀到y(tǒng)。反應(yīng)段殼體是圓柱體，則導(dǎo)流筒以同心圓的方式排布；當(dāng)殼體是矩形，則導(dǎo)流筒及 其下部的布?xì)鈬娮彀淳匦侮嚵性跉んw內(nèi)均勻分布，則導(dǎo)流筒以同心圓的方式排布，導(dǎo)流筒 橫截面積與殼體橫截面積比值為0. 4-0. 6。所述的反應(yīng)器高徑比為3-8。反應(yīng)段殼體內(nèi)導(dǎo)流筒至少4個(gè)，高度2-6米。圓柱體 反應(yīng)段殼體直徑1-20米。矩形反應(yīng)段殼體的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)為1-30米，短邊邊長(zhǎng)為1-20米。布 氣系統(tǒng)為單孔噴嘴或多孔噴嘴。利用本發(fā)明的反應(yīng)器去除生物凈化惡臭廢氣的的方法，將海藻酸鈉固定化的惡臭 假單胞菌I3Seudomonas putida WQ-03和無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基，由氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器頂部 加入氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器，固定化菌體的用量為氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器工作容 積的30-40%，無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基用量為氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器工作容積的60-70% ；惡臭 廢氣經(jīng)氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器底部布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)入氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器的各個(gè) 導(dǎo)流筒中，氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器內(nèi)在溫度25 30°C ；出口氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例1生物凈化惡臭廢氣的裝置
陣列式多導(dǎo)流筒低高徑比氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)如圖1，主要包括設(shè)置 頂端的分離段1，殼體內(nèi)的導(dǎo)流筒2，反應(yīng)殼體3，安裝在底部的含義噴嘴的布?xì)庀到y(tǒng)4。反 應(yīng)器分離段直徑為2. 2米，反應(yīng)段直徑為1. 6米。內(nèi)設(shè)7個(gè)直徑為0. 42米，高為4米的導(dǎo) 流筒，反應(yīng)器有效裝液高度為5. 2米，總高徑比僅為3. 75，而局部高徑為9. 53。反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)流筒以同心圓的方式排布，當(dāng)噴嘴向其正上方的導(dǎo)流筒噴射惡臭廢氣 甲苯時(shí)，可在導(dǎo)流筒內(nèi)推動(dòng)液體上升形成多個(gè)升液區(qū)；而相鄰的導(dǎo)流筒間、導(dǎo)流筒與殼體 間，流體在道理筒內(nèi)外壓差和流體慣性的作用下，向下運(yùn)動(dòng)，達(dá)到反應(yīng)器底部，然后均勻的 被吸入陣列式分布的各個(gè)導(dǎo)流筒中，形成均勻的降液區(qū)。需要處理的惡臭廢氣由反應(yīng)器中部隨著液體進(jìn)入降液區(qū)與海藻酸鈉固定化的惡 臭假單胞菌I^seudomonas putida接觸和被降解凈化，并一直隨著流體下降到反應(yīng)器底部， 然后再被吸入導(dǎo)流筒，進(jìn)入升液區(qū)，在升液區(qū)內(nèi)惡臭廢氣與液體以及固定化的微生物形成 強(qiáng)烈的傳質(zhì)和反應(yīng)過(guò)程。如此往復(fù)循環(huán)，被進(jìn)化的惡臭氣體進(jìn)入分離段，然后從排氣口排 出，達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)GB13096-1996。本發(fā)明的惡臭廢氣的陣列式導(dǎo)流筒氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器凈化方法步驟如 下1)將海藻酸鈉固定化的惡臭假單胞菌I^seudomonas putida WQ-03和無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng) 基，由氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器頂部加入氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器，固定化菌體的用 量為氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器工作容積的30 40%，無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基用量為氣升式三相 環(huán)流生物反應(yīng)器工作容積的60 70% ；2)以甲苯作為惡臭廢氣的代表實(shí)例，濃度400mg/m3，以1. 2 2. 04m3/h的流量 經(jīng)氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器底部布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)入氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器的各個(gè)導(dǎo)流 筒中，氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器內(nèi)在溫度25 30°C，每24h加入無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基0. 5 0. 7L ；3)最終使出口氣體中甲苯濃度低于40mg/m3，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的GB13096-1996惡臭 廢氣國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。所述的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中N3+為7. 5 22. 5mmol/L，P5+為1. 5 4. 5讓ol/L，Mg2+為 0. 4 lmmol/L，Ca2+ 為 0. 18 0. 5mmol/L，F(xiàn)e2+ 為 0. 07 0. 2mmol/L ；Mn2+、Si2+、Mo6+、Cu2+、 Co2+為痕量。所述的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中N3+由NH4Cl或(NH4)2SO4的一種或混合提供，P5+由KH2PO4 或K2HPO4的一種或混合提供；Mg2+由MgSO4 · 7H20或MgCl2的一種或混合提供；Ca2+由CaCl2 提供；Fe2+ 由 FeCl2 · 4H20 或 FeSO4 · 7H20 的一種或混合提供；Mn2+ 由 MnSO4 · H2O 提供；Zn2+ 由 ZnSO4 或 ZnCl2 提供；Mo6+ 由 Na2MoO4 ·7Η20 提供；Cu2+ 由 CuSO4 ·5Η20 或 CuCl2 ·2Η20 提供； Co2+ 由 CoCl2 · 6Η20 或 CoSO4 · 7Η20 提供。本發(fā)明是以固定化惡臭假單胞菌I^seudomonas putida WQ-03凈化惡臭廢氣，菌種 購(gòu)于中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心(CGMCC 1.1130)。本發(fā)明提出的陣列式多導(dǎo)流筒氣升式三相環(huán)流反應(yīng)器及去除惡臭廢氣的的方法， 已通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本 文所述的裝置和制作方法進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出 的是，所有相類(lèi)似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種陣列式多導(dǎo)流筒氣升式三相環(huán)流反應(yīng)器；其特征在于反應(yīng)器包括一個(gè)下部反 應(yīng)段和上部分離段，反應(yīng)段的直徑小于分離段的直徑；反應(yīng)段殼體中設(shè)置有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒 下部設(shè)置有對(duì)其同心部位設(shè)置的布?xì)庀到y(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器；其特征在于反應(yīng)段殼體是圓柱體，則導(dǎo)流筒以同心圓 的方式排布；當(dāng)殼體是矩形，則導(dǎo)流筒及其下部的布?xì)鈬娮彀淳匦侮嚵性跉んw內(nèi)均勻分布， 則導(dǎo)流筒以同心圓的方式排布，導(dǎo)流筒橫截面積與殼體橫截面積比值為0. 4-0. 6。
3.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器；其特征在于反應(yīng)器高徑比為3-8。
4.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器；其特征在于反應(yīng)段殼體內(nèi)導(dǎo)流筒至少4個(gè)，高度2-6米。
5.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器；其特征在于圓柱體反應(yīng)段殼體直徑1-20米。
6.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器；其特征在于矩形反應(yīng)段殼體的長(zhǎng)邊邊長(zhǎng)為1-30米， 短邊邊長(zhǎng)為1-20米。
7.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器；其特征在于布?xì)庀到y(tǒng)為單孔噴嘴或多孔噴嘴。
8.利用權(quán)利要求1的反應(yīng)器去除惡臭廢氣的的方法，其特征是將海藻酸鈉固定化的 惡臭假單胞菌I3Seudomonas putida WQ-03和無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基，由氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器 頂部加入氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器，固定化菌體的用量為氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器工 作容積的30-40%，無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基用量為氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器工作容積的60-70% ； 惡臭廢氣經(jīng)氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器底部布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)入氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器的 各個(gè)導(dǎo)流筒中，氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器內(nèi)在溫度25 30°C ；出口氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是所述的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中N3+為7.5-22. 5mmol/L, P5+ 為 1. 5-4. 5mmol/L，Mg2+ 為 0. 4-lmmol/L，Ca2+ 為 0. 18-0. 5mmol/L，F(xiàn)e2+ 為 0. 07-0. 2mmol/ L ；Mn2+、Zn2+、Mo6+、Cu2+、Co2+ 為痕量。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征是所述的無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基中N3+由NH4Cl或 (NH4)2SO4的一種或混合提供，P5+由KH2PO4或K2HPO4的一種或混合提供；Mg2+由MgSO4 · 7H20 或MgCl2的一種或混合提供；Ca2+由CaCl2提供；Fe2+由FeCl2 · 4H20或FeSO4 · 7H20的一種 或混合提供；Mn2+ 由 MnSO4 · H2O 提供；Zn2+ 由 ^SO4 或 ^Cl2 提供；Mo6+ 由 Na2MoO4 · 7H20 提 供；Cu2+ 由 CuSO4 · 5H20 或 CuCl2 · 2H20 提供；Co2+ 由 CoCl2 · 6H20 或 CoSO4 · 7H20 提供。
全文摘要
本發(fā)明涉及陣列式多導(dǎo)流筒氣升式三相環(huán)流反應(yīng)器及去除惡臭廢氣的方法。反應(yīng)器包括一個(gè)下部反應(yīng)段和上部分離段，反應(yīng)段的直徑小于分離段的直徑；反應(yīng)段殼體中設(shè)置有導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒下部設(shè)置有對(duì)其同心部位設(shè)置的布?xì)庀到y(tǒng)。導(dǎo)流筒橫截面積與殼體橫截面積比值為0.4-0.6。將海藻酸鈉固定化的惡臭假單胞菌Pseudomonas putida WQ-03和無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基，由反應(yīng)器頂部加入，固定化菌體的用量為氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器工作容積的30-40％，無(wú)機(jī)鹽培養(yǎng)基用量為氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器工作容積的60-70％；惡臭廢氣經(jīng)氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器底部布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)入氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器的各個(gè)導(dǎo)流筒中，氣升式三相環(huán)流生物反應(yīng)器內(nèi)在溫度25～30℃；出口氣體達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)B01D53/84GK102068903SQ201010570630
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者宇光海, 賈曉強(qiáng), 聞建平 申請(qǐng)人:天津大學(xué)