一种紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置及其应用

1.本发明属于废气处理技术领域，尤其涉及一种紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置及其应用。


背景技术：

2.随着全球工业的快速发展，环境污染问题变得更加严重，需要对污染治理进行严厉调控。而且，污染源种类的多样化和新污染物的持续产生已经引发人们用各种途径来更加有效地解决污染问题。一个近来发展起来的方法包括使用光催化反应来处理污染物的方法，其相对不受温度、ph等的影响，而且不需要严格的处理条件。此外，使用光催化反应来处理污染物的方法可以使用例如太阳光等的清洁能源，因此具有环境友好和能量高效的优势。
3.voc气体，即挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。现有的大多数采用的是生物发酵、热破坏或者吸附去除voc废气。但是这些方法去除voc废适用范围有限，高浓度的voc难以处理；产生的不完全氧化的副产物，毒性更大；产生了大量臭氧，对人体和环境危害较大。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
5.(1)适用范围有限，高浓度的voc难以处理；
6.(2)产生的不完全氧化的副产物，毒性更大；
7.(3)产生了大量臭氧，对人体和环境危害较大。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置及其应用。
9.本发明是这样实现的，一种紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置包括：气体收集罩、多个光解室、多个弧形管道、加湿单元、流化床、三相分离器、蓄水池以及循环泵；
10.所述气体收集罩通过管道与所述多个光解室连通；所述光解室经由弧形管道与加湿单元连通，所述加湿单元与所述流化床通过管道连通，所述三相分离器分别与所述流化床、所述蓄水池、所述循环泵通过管道连通。
11.进一步，所述气体收集罩用于收集废气。
12.进一步，所述光解室利用紫外光解分解voc的同时产生臭氧。
13.进一步，所述弧形管道用于将臭氧与空气混合均匀，得到混匀后的气体。
14.进一步，所述加湿单元用于供给微生物生长繁殖所需营养。
15.进一步，所述流化床用于代谢有机质，同时形成生物活性炭，继续降解剩余的浓度很低的有机质。
16.进一步，所述三相分离器用于分离气体、水以及颗粒物及流化床填料，气体达标可直接排出，水流入蓄水池循环使用，颗粒物及流化床填料经循环泵重复利用。
17.进一步，所述循环泵还包括一充氧装置，以免臭氧分解产生的氧气不足，便于好氧微生物的繁殖。
18.进一步，所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置的工作过程为：
19.首先，利用所述气体收集罩收集产生的废气，经所述光解室的紫外光解分解voc的同时产生臭氧，而后通过所述多个弧形管道使气体混合均匀。
20.然后，混匀后的气体经过加湿器通入流化床，并向其中泵入水，微生物会在流化床填料上形成生物膜进一步代谢有机质，臭氧变成氧气，帮助微生物代谢剩余的有机质，水中带着的有机杂质经活性炭层吸附形成生物活性炭，继续降解剩余的浓度很低的有机物；
21.最后，流入所述三相分离器，气体达标可直接排出，水流入蓄水池循环使用，颗粒物及流化床填料经所述循环泵重复利用。
22.本发明的另一目的在于提供一种实施所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置的应用，用于处理紫外光解voc所产生的废气。
23.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
24.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
25.本发明通过结合紫外光解、生物流化床和活性炭等技术手段，有效解决现有技术存在的问题，具有去除效率好、运行稳定、运行成本低、无二次污染等优点。适用于大流量、低浓度voc废气的处理，应用范围广。
26.第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
27.本发明公开的装置在紫外光解的基础上结合了生物流化床和活性炭，通过微生物的生长繁殖达到循环多次降解有机物，高浓度和低浓度的voc废气都可以很好的处理。
28.第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：
29.(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：
30.本发明通过在紫外光解的基础上结合了生物流化床和活性炭使得voc废气处理更为高效，处理效率以及范围均得到大幅度地提升，因此在废气处理领域具有较高的实用价值和商业价值。
31.(2)本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：
32.由于传统方法存在适用范围有限，高浓度的voc难以处理；产生的不完全氧化的副产物，毒性更大；产生了大量臭氧，对人体和环境危害较大的问题，因此，本发明针对现有技术的缺陷和不足进行改进，提供了一种紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，解决了现有技术存在的技术难题。
附图说明
33.图1是本发明实施例提供的紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置结构示意图；
34.图2是本发明实施例提供的紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置的工作过程图；
35.图中：1、气体收集罩；2、管道；3、光解室；4、弧形管道；5、加湿单元；6、流化床；7、活性炭；8、三相分离器；9、蓄水池；10、(充氧)循环泵。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
37.如图1所示，本发明实施例提供的紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置包括：气体收集罩、多个光解室、多个弧形管道、加湿单元、流化床、三相分离器、蓄水池以及循环泵；
38.所述气体收集罩通过管道与所述光解室连通；所述光解室经由弧形管道与加湿单元连通，所述加湿单元与所述流化床通过管道连通，所述三相分离器分别与所述流化床、所述蓄水池、所述循环泵通过管道连通。
39.进一步，所述气体收集罩用于收集废气。所述气体收集罩与所述进气管道通过焊接连接。管道与各部分之间通过进口法兰连接，进口法兰通过电焊与各部分连接。
40.进一步，所述光解室利用紫外光解分解voc的同时产生臭氧，可设置两个或多个以提高光解效率。所述光解室与进气管道之间通过进口法兰连接。
41.进一步，所述弧形通道用于将臭氧与空气混合均匀，得到混匀后的气体。
42.进一步，所述加湿单元用于供给微生物生长繁殖所需营养。所述微生物需要包含具备对voc强降解能力的菌群。所述加湿单元采用超声波雾化加湿方式，向气体中添加水分、无机盐、无机氮、磷和微量营养元素，也可以通过加湿单元接种降解voc的微生物菌株，加湿后气体湿度不低于96％。所述加湿单元与管道之间通过进口法兰连接。
43.进一步，所述流化床用于代谢有机质，同时形成生物活性炭，继续降解剩余的浓度很低的有机质。所述流化床所用的填料为泡沫聚苯乙烯，堆积密度10～35kg/m3。
44.进一步，所述三相分离器用于分离气体、水以及颗粒物及流化床填料，气体达标可直接排出，水流入蓄水池循环使用，颗粒物及流化床填料经循环泵重复利用。
45.进一步，所述循环泵还包括一充氧装置，以免臭氧分解产生的氧气不足，便于好氧微生物的繁殖。
46.如图2所示，进一步，所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置的工作过程为：
47.首先，利用所述气体收集罩收集产生的废气，经所述光解室的紫外光解分解voc的同时产生臭氧，而后通过所述多个弧形通道使气体混合均匀。
48.然后，混匀后的气体经过加湿器通入流化床，并向其中泵入水，微生物会在流化床填料上形成生物膜进一步代谢有机质，臭氧变成氧气，帮助微生物代谢剩余的有机质，水中带着的有机杂质经活性炭层吸附形成生物活性炭，继续降解剩余的浓度很低的有机物；
49.最后，流入所述三相分离器，气体达标可直接排出，水流入蓄水池循环使用，颗粒物及流化床填料经所述循环泵重复利用。
50.将本发明应用实施例提供的紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置应用于处理处理紫外光解voc所产生的废气。
51.应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd-rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
52.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，其特征在于，所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置包括：气体收集罩、多个光解室、多个弧形管道、加湿单元、流化床、三相分离器、蓄水池以及循环泵；所述气体收集罩通过管道与所述多个光解室连通；所述光解室经由弧形管道与加湿单元连通，所述加湿单元与所述流化床通过管道连通，所述三相分离器分别与所述流化床、所述蓄水池、所述循环泵通过管道连通。2.如权利要求1所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，特征在于，所述气体收集罩用于收集废气。3.如权利要求1所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，特征在于，所述光解室利用紫外光解分解voc的同时产生臭氧。4.如权利要求1所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，特征在于，所述所述弧形管道用于将臭氧与空气混合均匀。5.如权利要求1所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，特征在于，所述加湿单元用于供给微生物生长繁殖所需营养。6.如权利要求1所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，特征在于，所述流化床用于代谢有机质，同时形成生物活性炭，继续降解剩余的浓度很低的有机质。7.如权利要求1所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，特征在于，所述三相分离器用于分离气体、水以及颗粒物及流化床填料。8.如权利要求1所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置，特征在于，所述循环泵还包括一充氧装置，以免臭氧分解产生的氧气不足，便于好氧微生物的繁殖。9.一种如权利要求1～8任意一项所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置的控制方法，特征在于，所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置的控制方法为：首先，利用所述气体收集罩收集产生的废气，经所述光解室的紫外光解分解voc的同时产生臭氧，而后通过所述多个弧形管道使气体混合均匀；然后，混匀后的气体经过加湿器通入流化床，并向其中泵入水，微生物会在流化床填料上形成生物膜进一步代谢有机质，臭氧变成氧气，帮助微生物代谢剩余的有机质，水中带着的有机杂质经活性炭层吸附形成生物活性炭，继续降解剩余的浓度很低的有机物；最后，流入所述三相分离器，气体达标可直接排出，水流入蓄水池循环使用，颗粒物及流化床填料经所述循环泵重复利用。10.一种实施如权利要求1-8任意一项所述紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置的应用，其特征在于，用于处理紫外光解voc所产生的废气。

技术总结
本发明属于废气处理领域，公开了一种紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置及其应用，装置包括：气体收集罩、多个光解室、多个弧形管道、加湿单元、流化床、三相分离器、蓄水池以及循环泵；所述气体收集罩通过管道与所述光解室连通；所述光解室经由弧形管道与加湿单元连通，所述加湿单元与所述流化床通过管道连通，所述三相分离器分别与所述流化床、所述蓄水池、所述循环泵通过管道连通。本发明公开的紫外-生物流化床-生物活性炭联合装置在紫外光解的基础上结合了生物流化床和活性炭，通过微生物的生长繁殖达到循环多次降解有机物，高浓度和低浓度的VOC废气都可以很好的处理。度和低浓度的VOC废气都可以很好的处理。度和低浓度的VOC废气都可以很好的处理。


技术研发人员：李绍峰 章妮 王欢 朱丽君 陈柳怡 黄灿亮 赵倩雯 颜丞威
受保护的技术使用者：深圳职业技术学院
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/25