《一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床》是南京大學於2005年10月31日申請的專利，該專利的申請號為2005100951046，公布號為CN1772352，公布日為2006年5月17日，發明人是任洪強、伍永鋼、丁麗麗，該發明涉及一種用於去除空氣中惡臭物的生物處理裝置，具體的說屬於採用一種新的填料及填料裝填方式構建新型的生物滴濾床，亦稱生物反應器。。
《一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床》所述生物滴濾床是一填料塔，頂部設有噴淋頭，塔底為氣體入口，塔頂為氣體出口，生物滴濾床的高徑比為：4～10。生物滴濾床採用多種不同粒徑的新型填料，從底部至頂部裝填的顆粒填料從大到小分布。採用兩種規格填料，底部裝填大顆粒填料，頂部裝填小顆粒填料。該發明處理負荷高、負荷分布均勻壓降低。
2011年，《一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床
- 公布號：CN1772352
- 公布日：2006年5月17日
- 申請號：2005100951046
- 申請日：2005年10月31日
- 申請人：南京大學
- 地址：江蘇省南京市漢口路22號
- 發明人：任洪強、伍永鋼、丁麗麗
- 分類號：B01D53/84（2006.01）
- 代理機構：南京天翼專利代理有限責任公司
- 類別：發明專利
- 代理人：湯志武、王鵬翔
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,權利要求,實施方式,操作方式,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
惡臭物在工業生產和環境修復過程中廣泛存在（McNevin D，Barford J.Biofiltration as anodour abatement strategy[J].Biochem.Eng.J.，2000，5:231～242.）20世紀50年代以來人們開展了去除惡臭物的廣泛研究，大致發展了物理化學方法和生物法兩大類技術，生物法處理空氣中氣態微量或痕量污染物具有成本低、無二次污染等特點一直備受關注。生物滴濾床通過採用人工接種特定種群的微生物、強化的噴淋有效控制填料床內微生物的微生態環境以及採用人工或天然的惰性填料避免填料的自降解，這些改進使其相對於其它生物處理技術具有基質譜廣、負荷高、可操控性強等優點，逐漸成為主流技術。典型的生物滴濾床工藝流程如附圖1所示。
填料是生物滴濾床中微生物的載體，填料種類及其裝填方式是反應器設計的重要參數。截至2005年10月，多種填料得到研究（Chung Y C，Huang C，Tseng C P.Removal of hydrogen sulphide by immobilized Thiobacill us sp.strainCH11 in a biofilter（硫桿菌固定生物過濾器去除硫化氫）[J].J.Chem.Technol.Biotechnol.，1997，69:58-62；Song J H，Kinney K A.Effect of vapor-phase bioreactor operation on biomass accumulation，distribution，and activity：linking biofilm properties to bioreactor performance（生物反應器生物聚集和活性對氣相生物反應的效應）[J].Biotechnol.Bioeng，2000，68:508-516；Chung Y C，Huang C，Tseng C P.Biological elimination of H2S and NH3 from wastegases by biofilter packed with immobilized heterotrophic bacteria（由集聚的生物膜和固定的異質菌消除廢氣中的硫化氫和氨臭）[J].Chemosphere，2001，43:1043-1050；Kazuhiro Shinabe，Satosi Oketani，Takashi Ochi，et al.Characteristics of hydrogen sulfide removal in a carrier-packed biological deodorization system（由集聚的生物去異味系統去除硫化氫）[J].Biochemical Engineering Journal.2000，5:209-217；Malhautier L，Gracian C，Roux J C.Biological treatment process of air loaded with an ammonia and hydrogen sulfide mixture[J].Chemosphere，2003，50:145-153）但是，2005年10月前研究的填料普遍存在著壓降大，噴淋量大等問題，這些缺點將直接導致投資及運行費用的增加。同時，2005年10月前研究採用的填料裝填方式一般從底部到頂部是均勻的（填料種類為單一或者多種填料混合），這樣在運行中大量的負荷集中在反應器底部，長期運行易積累過多的生物量和代謝產物（Lu C，Lin MR，Wey I.Removal of pentane and styrene mixtures from waste gases by at rickle-bed air biofilter[J].J.Chem.Technol.Biotechnol，2001，76:820-826），從而引起壓降增加和去除率下降，需要頻繁反衝從而導致運行費用的增加，不利於工業運行。
發明內容
專利目的
《一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床》目的旨在提供一種新的可用於處理空氣中惡臭物的生物滴濾床，該裝置採用新型填料及獨特的填料裝填方式，其壓降低、噴淋量小、負荷沿反應器軸向分布均勻，長期運行反應器底部不發生生物量和代謝產物積累。
技術方案
《一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床》生物滴濾床的高徑比為：4～10。高徑比選值視待處理的氣體中惡臭物濃度而定，硫化氫或其它惡臭物濃度低於100毫克/立方米採用下限範圍，硫化氫或其它惡臭物濃度高於300毫克/立方米小於600毫克/立方米採用上限範圍。生物滴濾床採用多種不同粒徑的填料，塑膠或陶瓷均可。從底部至頂部裝填的顆粒填料從大到小分布。
該發明的改進包括：採用兩種規格填料，底部裝填大顆粒填料，頂部裝填小顆粒填料。所述的填料為一般為塑膠材質製成，尤其是高密度聚乙稀改良型拉西環填料。尤其是採用兩種不同規格的高密度聚乙稀改良型拉西環填料。採用分層裝填的方式。分兩層裝填兩種填料體積比（大顆粒/小顆粒）為20～80％。
有益效果
1、處理負荷高反應器穩定運行時在氣體空床停留時間（GRT）為19秒時，入口濃度小於350毫克/立方米（對應的負荷值為120克H2S/立方米填料·小時），GRT為12秒時，入口濃度大於270毫克/立方米（對應的負荷值為120克H2S/立方米填料·小時）時去除率大於90％。
2、負荷分布均勻該反應器底層去除比率穩定在37％-55％之間，兩填料層去除負荷基本均勻。底層去除比率按下式定義：
3、反衝時間長穩定運行時反衝周期大於兩個月，而較長的反衝周期能降低操作費用。
4、壓降低從整個運行期間看來，反應器壓降長期穩定在180帕/米（GRT為19秒）和280帕/米（GRT為12秒），該試驗所採用的填料在保持相同負荷的條件下壓降明顯低於其他填料。較低的壓降可以選用較小功率的風機，能有效降低投資和運行費用。
附圖說明
圖1是《一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床》結構示意圖；
圖2生物滴濾床工藝實驗室中試。
圖1中：1、氣體收集系統；2、風機；3、加濕緩衝器；4、生物滴濾床；5、噴淋頭；6、噴淋泵；7、噴淋液儲槽；8、取樣口，圖1是雙層床結構。
權利要求
1、《一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床》生物滴濾床是一填料塔，頂部設有噴淋頭，塔底為氣體入口，塔頂為氣體出口，其特徵是生物滴濾床的高徑比為：4～10。生物滴濾床採用多種不同粒徑的新型填料，從底部至頂部裝填的顆粒填料從大到小分布。
2、由權利要求1所述的用於去除空氣中惡臭污染物的生物滴濾床，其特徵是採用兩種規格填料，底部裝填大顆粒填料，頂部裝填小顆粒填料。
3、由權利要求1或2所述的用於去除空氣中惡臭污染物的生物滴濾床，其特徵是所述的填料為塑膠或陶瓷。
4、由權利要求1或2所述的用於去除空氣中惡臭污染物的生物滴濾床，其特徵是所述的填料為高密度聚乙稀改良型拉西環填料。
5、由權利要求1或2所述的用於去除空氣中惡臭污染物的生物滴濾床，其特徵是採用分層裝填的結構。
6、由權利要求5所述的用於去除空氣中惡臭污染物的生物滴濾床，其特徵是分兩層裝填兩種填料。
7、由權利要求1或2所述的用於去除空氣中惡臭污染物的生物滴濾床，其特徵是大顆粒與小顆粒兩種填料體積比為20～80％。
8、由權利要求1或2所述的用於去除空氣中惡臭污染物的生物滴濾床，其特徵是噴淋頭在整個反應器截面均布。
9、由權利要求4所述的用於去除空氣中惡臭污染物的生物滴濾床，其特徵是採用大小兩種規格的高密度聚乙稀改良型拉西環填料。
實施方式
操作方式
生物滴濾床是一填料塔，頂部設有噴淋頭，塔底為氣體入口，塔頂為氣體出口。填料塔（反應器）的土建結構材質為鋼筋混凝土。
噴淋裝置：採用無堵塞噴頭，整個反應器截面均布。
填料：採用兩種不同規格的高密度聚乙稀改良型拉西環填料。填料參數見下表：
特徵參數 | 大顆粒填料 | 小顆粒填料 |
高度（毫米） | 35 | 25 |
直徑（毫米） | 20 | 20 |
表面棱高（毫米） | 4 | 2 |
比重（千克/立方米） | 0.88 | 0.97 |
因為粒徑的規格可以在較大範圍內變化，填料尺寸的範圍可以更寬：一般而言，高度在10-60（毫米）、直徑在10-30（毫米）和表面棱高在2-6（毫米）均可行，也可以採用陶瓷或金屬材料填料。
填料的裝填：生物滴濾床底部裝填大顆粒填料，頂部裝填小顆粒填料，裝填方式均為亂堆。裝填完成形成從反應器底部到頂部的規整分層的非均勻填料床。裝填體積視處理氣量和惡臭物濃度而定，當硫化氫峰值濃度低於100毫克/立方米時，填料負荷採用120克H2S/立方米填料·小時，當硫化氫峰值濃度大於200毫克/立方米，填料負荷採用81克H2S/立方米填料·小時，當硫化氫峰值濃度大於600毫克/立方米時，應加前處理。
填料裝填體積比：兩種不同填料裝填體積比（大顆粒/小顆粒）視情形採用20～80％。
噴淋：氣液比為100～600。當入口惡臭物濃度低時選用下限，濃度高時選用上限。
實施案例
實施例一
1、實驗條件
實驗室中試
氣體組成：硫化氫+空氣
反應器：填料塔內徑150毫米，透明有機玻璃製成。填料層總高度600毫米，分為兩層，每層高度均為300毫米，層間距100毫米。高徑比為：4
填料：見表1，裝填體積為10升，其中大顆粒填料及小顆粒填料各5升。
2、運行效果詳見附圖2，生物接種硫桿菌或包括硫桿菌的混合菌種。
實施例二
1、實驗條件
污水提升泵站實際惡臭物氣體處理
氣體組成：實際惡臭氣體
反應器：填料塔內經1500毫米，鋼筋混凝土結構。填料層總高度3500毫米，分為兩層，每層1600毫米，層間距300毫米。
也可以在每層的底部裝填大顆粒填料，頂部裝填小顆粒填料。下層的顆粒填料規格尺寸相應大於上層塔的顆粒填料規格尺寸。
填料：見表1，裝填體積為5.6立方米其中大顆粒及小顆粒填料各2.8立方米。
2、運行效果：
生物接種硫桿菌或包括硫桿菌的混合菌種。整個連續運行時間為180天，入口硫化氫峰值濃度為150毫克/立方米，去除率穩定在98％以上，底層去除比率穩定在40～53％之間，整個運行期間未反衝，壓降穩定在400帕/米。
選用更高的塔，即高徑比為：6-8的生物滴濾床處理入口惡臭物濃度高時的效果更好。
榮譽表彰
2011年，《一種處理空氣中惡臭污染物的生物滴濾床》獲得第七屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
