专利名称：液相和固相生物集成净化臭气废气的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及臭气、废气的净化方法，尤其是涉及一种液相和固相生物集成 净化臭气废气的方法及系统。
背景技术：
臭气和废气普遍存在于工农业生产、环境工程处理设施以及日常生活中， 目前产生臭气和废气最多的行业和场所包括畜禽养殖、废水处理、固体废弃物 处理、食品化工、橡胶皮革行业等，对大气环境造成很大的污染，严重危害着 生态环境和人体健康。臭气废气的成分复杂，随着产生源的不同而殊异，如畜 禽养殖场的臭气以氨气、硫化氢、胺、低级脂肪酸等为主，成分达上百种。在 废水废物处理的过程中，如固体垃圾填埋场、垃圾焚烧厂、污水处理厂、堆肥 场、厌氧发酵系统等，都会进一步产生成分更加多样、更加复杂的臭气废气。 臭气废气更是工业产生中最大难题之一，各种氮氧化物、硫氧化物等污染成分 是酸雨形成的主要罪魁祸首。
臭气废气成分的复杂性使得处理难度极大，传统的臭气废气处理方法主要 是物理、化学法，如物理吸附法、化学吸收法和催化燃烧法等，这些处理方法 投资大、操作复杂、运行成本高，而且还很可能造成难以再治理的二次污染， 如物理吸附法中达到饱和后的吸附材料需要频繁更替，处理这些废弃的吸附材
料难度很大；化学吸收法要消耗大量的化学品，其生成物如不经处理同样会污 染环境。尤其是对一些低浓度的臭气废气，由于其中的有机物的浓度太低，已 无回收价值，使用传统方法净化处理难度大、费用高。
生物过滤法是臭气废气处理领域新出现的技术，因其成本低、操作简单、 技术清洁而受到青睐，已成为当前研究的热点。与传统的物理、化学法相比， 生物过滤法更适用于大流量、低浓度的臭气废气处理。生物过滤的原理是利用 各种微生物将臭气废气中的各种有害成分转化为无害的物质，如硝化细菌可以 将氨气转化为硝酸盐，硫化细菌可以将含硫的物质转化为硫酸盐，从而达到治 理的目的。在目前的研究中，生物过滤法的环境一般都以单相的形式加以应用， 包括以水为载体的液相生物过滤法和固态基质构成的固相生物过滤法。此外， 一般的技术仅仅通过微生物的降解作用对臭气废气的污染物进行转化，未考虑 对降解产物的进一步处理和利用。因此，不可避免存在这样的问题(A)适于液相中生长的水适性微生物和适于固相中生长的气适性微生物都在自然界中广 泛存在，能对臭气废气中的若干种污染物进行有效的降解，但由于臭气废气的 成分十分复杂，仅仅依靠水适性微生物或气适性微生物都不能彻底净化臭气废 气；(B)微生物将各种有害成分降解为无害物质，这些降解产物仅小部分被微 生物用于构建新的生命体，其余大部分存留下来，未加以利用而被浪费，这些 积累的降解产物含量过高时也抑制微生物的功能甚至产生毒害作用，未经处理 随意排放更是会引起局部区域的二次污染。目前的技术都未能提供解决这些问 题的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液相和固相生物集成净化臭气废气的方法及系 统，以解决利用单相生物过滤处理臭气废气时不能兼容其他相微生物、不能彻 底净化臭气废气、微生物降解产物无法被利用会抑制微生物功能等技术难题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
一、 本发明的液相和固相生物集成净化臭气废气方法
在密闭的液相生物过滤器中填充水及微生物附着生长的介质，接种能降解 臭气废气所含污染物的一种或一种以上水适性微生物，在固相生物过滤器中填 充微生物和植物生长所需的基质，接种能降解臭气废气所含污染物的一种或一 种以上气适性微生物和种植一种或一种以上能吸收微生物降解臭气废气过程中 新生成的产物的植物，使用时臭气废气先输入密闭的液相生物过滤器，所含的 污染物溶于水中并被附着于介质及游离态的水适性微生物降解，再输入固相生 物过滤器底部，经过基质的物理吸附作用、微生物的降解作用得以净化并从固 相生物过滤器上部排出，运行中每天从液相生物过滤器排放脏水并补充等量的 清水，排放的脏水加以收集再用于灌溉固相生物过滤器的植物，从而使微生物 降解产物被植物进一步吸收用作生长所需的养料，收获时或因气候原因被迫更 替时收割植物的茎、叶和根加以利用，再种植新的植物，从而使臭气废气及降 解产物得以彻底净化。
二、 本发明的液相和固相生物集成净化臭气废气系统-
本发明包括进气泵，流量计，进气干管，带出气孔的进气支管，填充有介 质和水的液相生物过滤器，填充有基质和种植植物的固相生物过滤器；臭气废 气源经进气泵，流量计，进气干管从填充有介质和水的液相生物过滤器的底部 接入，液相生物过滤器的顶部通过一根或一根以上的进气干管与均匀分布在固 相生物过滤器的底部、带出气孔的进气支管连接，液相生物过滤器的顶部连接一根带阀门的进水管，液相生物过滤器的底部连接一根带阀门的排水管，固相 生物过滤器内填充有基质，基质上种植植物。
所述的液相生物过滤器和固相生物过滤器的尺寸根据建设场地的尺寸和臭
气废气的净化需要确定，固相生物过滤器每立方米每小时的进气流量1000 5000立方米。
所述的液相生物过滤器填充的介质为塑料多孔填料、砂石、耐腐植物纤维 物、活性炭的一种或一种以上的混合物，填入水后水面距液相生物过滤器顶部 0.1~0.8米。
所述的固相生物过滤器填充的基质由土壤、砂石、多孔填料和耐腐植物纤 维物的一种或一种以上混合而成。
所述的进气支管的数量根据固相生物过滤器尺寸确定，相邻进气支管4的间 距为0.5 2米，出气孔的直径为管径的1/5 1/2，沿着进气支管每0.2 2米在两 侧各设置一个。
所述的微生物的种类根据臭气废气源的组成成分和净化需要以及气候确 定；植物的种类根据微生物降解臭气废气后生成的产物和气候确定。
所述的多孔填料为陶粒、珍珠岩和活性炭的一种或一种以上的混合物。 本发明具有的有益的效果是
1. 与单纯使用液相或固相生物过滤相比，双相生物集成系统综合了适于在 液相中生长的水适性微生物和适于在固相中生长的气适性微生物的优势，使系 统中的微生物种类更加完善，提高了整个净化系统的适用性；
2. 液相的水对臭气废气中各种污染物的吸附、拦截功能更强，可以更有效 得吸附、拦截污染物，能承受更大流量、更高浓度的臭气废气，从而提高整个 系统的功效；
3. 固相生物过滤器中的植物吸收各种降解产物，使臭气废气得到彻底地净 化，再收获植物并加以利用，及时将这些污染物排出系统外，不产生二次污染。
本发明主要用于臭气、废气的净化处理。
图l是本发明的液相和固相生物集成净化臭气废气系统平面图。 图2是本发明的液相和固相生物集成净化臭气废气系统剖面图。 图中l.进气泵，2.流量计，3.进气干管，4.进气支管，5.液相生物过滤器，
6.介质，7.水，8.植物，9.出气孔，IO.固相生物过滤器，ll.基质，12.进水管，13.
排水管，A.臭气废气源。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图l、图2所示，本发明包括进气泵l，流量计2，进气干管3，带出气孔9 的进气支管4，填充介质6和水7的液相生物过滤器5，填充基质11和种植植物8的 固相生物过滤器10;封闭的液相生物过滤器5底部通过带有流量计2和气泵1的进 气干管3与臭气废气源A连接，顶部通过进气干管3和一根或一根以上与进气干管 3相连、均匀分布在固相生物过滤器10的底部、带出气孔9的进气支管4与固相生 物过滤器10连接，液相生物过滤器5的顶部也连接一根带阀门的进水管12、底部 连接一根带阀门的排水管13。
所述的液相生物过滤器5和固相生物过滤器10的尺寸根据建设场地的尺寸 和臭气废气源A的净化需要确定，固相生物过滤器10每立方米每小时的进气流量 1000 5000立方米。
所述的液相生物过滤器5填充的介质6为塑料多孔填料、砂石、耐腐植物纤 维物、活性炭的一种或一种以上的混合物，填入水7后水面距液相生物过滤器5 顶部0.1 0.8米。
所述的固相生物过滤器IO填充的基质11由土壤、砂石、多孔填料和耐腐
植物纤维物的一种或一种以上混合而成。所述的多孔填料为陶粒、珍珠岩和活
性炭的 一种或一种以上的混合物。
所述的进气支管4的数量根据固相生物过滤器10尺寸确定，相邻进气支管4
的间距为0.5 2米，出气孑L9的直径为管径的1/5 1/2，沿着进气支管4每0.2 2
米在两侧各设置一个。
所述的微生物的种类根据臭气废气源A的组成成分和净化需要以及气候确 定；植物8的种类根据微生物降解臭气废气后生成的产物和气候确定。
实施例h
液相生物过滤器5的长1米、宽1米、高2米，内填充塑料多孔填料作为介质6， 水面距液相生物过滤器5顶部0.2米，接种水适性地霉属酵母菌、汉逊酵母属酵母 菌、硝化杆菌属细菌和蜡状芽袍杆菌，固相生物过滤器10长5米、宽5米、高0.5 米，内填充由20%土壤、20%细沙、20%谷壳、20%木屑、20%陶粒混合而成的 基质ll，接种气适性地霉属酵母菌、汉逊酵母属酵母菌、硝化杆菌属细菌和蜡 状芽袍杆菌，种植的植物8为多年生高羊茅，进气泵l的流量为3.0万立方米/小时， 进气干管3为直径150毫米的PVC管，进气支管4为直径50毫米的PVC管，共3根， 沿着进气支管4每0.5米在两侧各设置一个直径20毫米的出气 L，进水管12和排水管13为直径50毫米的PVC管，并各连接一个阀门。
实施例2:
将实施例1中的一个液相生物过滤器5与两个或两个以上并联的固相生物过 滤器10—起串联使用。 实施例3:
将实施例1中的两个或两个以上并联的液相生物过滤器5与一个固相生物过 滤器10—起串联使用。
实施例4:
将实施例l中的液相和固相生物集成净化臭气废气系统两个或两个以上并 联使用，用于净化来自大规模畜禽养殖场的臭气，每个系统接受来自一个排风 扇的臭气并加以净化。
上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本 发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落 入本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种液相和固相生物集成净化臭气废气的方法，其特征在于在密闭的液相生物过滤器中填充水及微生物附着生长的介质，接种能降解臭气废气所含污染物的一种或一种以上水适性微生物，在固相生物过滤器中填充微生物和植物生长所需的基质，接种能降解臭气废气所含污染物的一种或一种以上气适性微生物和种植一种或一种以上能吸收微生物降解臭气废气过程中新生成的产物的植物，使用时臭气废气先输入密闭的液相生物过滤器，所含的污染物溶于水中并被附着于介质及游离态的水适性微生物降解，再输入固相生物过滤器底部，经过基质的物理吸附作用、微生物的降解作用得以净化并从固相生物过滤器上部排出，运行中每天从液相生物过滤器排放脏水并补充等量的清水，排放的脏水加以收集再用于灌溉固相生物过滤器的植物，从而使微生物降解产物被植物进一步吸收用作生长所需的养料，收获时或因气候原因被迫更替时收割植物的茎、叶和根加以利用，再种植新的植物，从而使臭气废气及降解产物得以彻底净化。
2、 用于权利要求1所述的一种液相和固相生物集成净化臭气废气方法的系 统，其特征在于包括进气泵(l)，流量计(2)，进气干管(3)，带出气孔(9)的进气支管(4)，填充有介质(6)和水(7)的液相生物过滤器(5)，填充有基质(ll)和种植植 物(8)的固相生物过滤器(10);臭气废气源(A)经进气泵(l)，流量计(2)，进气干管 (3)从填充有介质(6)和水(7)的液相生物过滤器(5)的底部接入，液相生物过滤器(5) 的顶部通过一根或一根以上的进气干管(3)与均匀分布在固相生物过滤器(10)的 底部、带出气孔(9)的进气支管(4)连接，液相生物过滤器(5)的顶部连接一根带阀 门的进水管(12)，液相生物过滤器(5)的底部连接一根带阀门的排水管(13)，固相 生物过滤器(10)内填充有基质(11)，基质(11)上种植植物(8)。
3、 根据权利要求2所述的一种液相和固相生物集成净化臭气废气方法的系 统，其特征在于所述的液相生物过滤器(5)和固相生物过滤器(10)的尺寸根据建 设场地的尺寸和臭气废气源(A)的净化需要确定，固相生物过滤器(10)每立方米 每小时的进气流量1000 5000立方米。
4、 根据权利要求2所述的一种液相和固相生物集成净化臭气废气方法的系 统，其特征在于所述的液相生物过滤器(5)填充的介质(6)为塑料多孔填料、砂 石、耐腐植物纤维物、活性炭的一种或一种以上的混合物，填入水(7)后水面距 液相生物过滤器(5)顶部0.1 0.8米。
5、 根据权利要求2所述的一种液相和固相生物集成净化臭气废气方法的系 统，其特征在于所述的固相生物过滤器(10)填充的基质(11)由土壤、砂石、多孔填料和耐腐植物纤维物的一种或一种以上混合而成。
6、 根据权利要求2所述的一种液相和固相生物集成净化臭气废气方法的系统，其特征在于所述的进气支管(4)的数量根据固相生物过滤器(10)尺寸确定，相邻进气支管(4)的间距为0.5 2米，出气孔(9)的直径为管径的1/5 1/2，沿着进 气支管(4)每0.2 2米在两侧各设置一个。
7、 根据权利要求2所述的一种液相和固相生物集成净化臭气废气方法的系 统，其特征在于所述的微生物的种类根据臭气废气源(A)的组成成分和净化需 要以及气候确定；植物(8)的种类根据微生物降解臭气废气后生成的产物和气候 确定。
8、 根据权利要求5所述的一种液相和固相生物集成净化臭气废气方法的系 统，其特征在于所述的多孔填料为陶粒、珍珠岩和活性炭的一种或一种以上 的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种液相和固相生物集成净化臭气废气的方法及系统。臭气废气源从填充有介质和水的液相生物过滤器底部接入，顶部通过进气干管与均匀分布在固相生物过滤器的底部、带出气孔的进气支管连接，液相生物过滤器的顶部连接进水管，其底部连接排水管，固相生物过滤器内填充有基质并种植植物。臭气废气输入液相生物过滤器，所含的污染物溶于水中并被附着于介质及游离态的水适性微生物降解，再输入固相生物过滤器，经过基质的物理吸附作用、微生物的降解作用得以净化并从固相生物过滤器上部排出，液相生物过滤器排放脏水并补充等量清水，排放的脏水再用于灌溉固相生物过滤器的植物。本发明用于臭气、废气的净化处理。
文档编号B01D53/85GK101284209SQ20081006167
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月23日 优先权日2008年5月23日
发明者应义斌, 泮进明 申请人:浙江大学