一种净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法技术

本发明专利技术涉及一种净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法，本发明专利技术的方法利用净化挥发性有机物同步产电滴滤装置进行，滴滤塔本体的生物填料层内设置有质子交换装置，可以改变微生物分解污染物过程中产生电子的转移途径，将废气中蕴藏的化学能转化为电能，通过导线将电流导出，既可以实现废气的生物净化又可以回收废气能源，塔内产生的电流可以刺激微生物的生长，加速生物膜的形成，大大缩短生物滴滤塔的挂膜启动时间，净化有机废气并同步发电，回收废气能源，降低运行成本，为生物滴滤法处理废气技术带来更实际的意义和发展，并且具有投资少，净化效率高，可以回收废气能源特点。可以回收废气能源特点。

【技术实现步骤摘要】
一种净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法


[0001]本专利技术涉及一种净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法，属于含VOCs废气净化及能源回收的领域。

技术介绍

[0002]挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）作为形成PM
2.5
和臭氧的重要前体物，其排放量的上升是造成区域大气复合污染日益严峻的重要原因之一。
[0003]一直以来VOCs的处理方法都是国际及国内大气污染控制领域的研究热点，挥发性有机物净化技术主要有两类：物化净化技术和生物净化技术。其中，物化净化技术包括燃烧法、冷凝法、吸收法、吸附法、催化法等，物化净化技术更适用于中高浓度的有机废气处理。针对有些制药厂、化纤废水处理厂等工厂企业排放的低浓度有机废气，则更适合采用生物法来处理，同时生物法处理因具有设备简单、成本低廉、效果好、操作简便等优点，成为我国生态环境部规定的石化、煤化工、制药等多种行业VOCs末端治理的优选技术之一。
[0004]生物净化技术包括生物洗涤法、生物过滤法、生物滴滤法三种方法。生物滴滤法被认为是介于生物滤法和生物洗涤法之间的处理技术。滴滤塔内的微生物通过挂膜附着在填料表面，通过驯化过程形成适合净化特定种类VOCs的优势菌群，循环营养液不断喷洒在填料上为微生物提供营养物质。VOCs气体通过填料时，被微生物吸收/吸附、降解。生物滴滤法除具有生物法的普遍优势外，还具有占地面积小，运行稳定，压损小，气液固接触面积大等优点，因此，生物滴滤法更适用于低浓度有机废气的治理。生物滴滤法净化VOCs的基本原理为：气相中的VOCs穿过填料层表面的液膜到达生物膜，微生物利用污染物作为碳源，将污染物降解成小分子物质，并进一步分解为二氧化碳和水。因此，从生物滴滤法净化VOCs的原理可以看出，现有的滴滤装置或方法存在废气能源白白浪费的问题。但VOCs当中蕴含着大量的化学能，具有很大的开发潜力。
[0005]微生物燃料电池即是利用微生物作为催化剂，氧化分解有机物，将其中蕴含的化学能转化为电能的装置，它在能源再生、清洁、可持续等方面具有广阔的发展空间。但目前生物燃料电池仅在废水处理方面得到广泛研究，并未在废气治理领域得到研究和应用。
[0006]因此，有必要研发一种既能净化挥发性有机物，又能使废气能源综合利用的装置或方法。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法。
[0008]本专利技术的方法可以同步治理含VOCs废气同时回收废气中化学能源，该方法利用净化挥发性有机物同步产电滴滤装置进行，可以使VOCs中蕴含的化学能转化成电能并输出，净化有机废气并同步发电，回收废气能源，降低运行成本，为生物滴滤法处理废气技术带来更实际的意义和发展，并且具有投资少，净化效率高，可以回收废气能源特点。
[0009]本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法，该方法利用净化挥发性有机物同步产电滴滤装置进行；所述的净化挥发性有机物同步产电滴滤装置包括滴滤塔本体，所述滴滤塔本体的底部和顶部分别设有进气口和出气口，所述滴滤塔本体的内部设置有多组生物填料层，多组生物填料层呈上下分布，在每一组生物填料层内设置有质子交换装置；所述的质子交换装置包括质子交换膜和石墨棒，质子交换膜包裹在多孔支撑管上，多孔支撑管的顶端和底端密封，侧壁均匀分布有电子流通孔，顶端设导线出孔，导线出孔引出阴极导线，石墨棒连接有阳极导线，阴极导线与阳极导线分别与万用表的阴极与阳极连接；滴滤塔本体的顶部设置有喷淋结构；所述的生物滴滤方法，包括步骤如下：（1）将生物填料层的填料置于好养活性污泥中浸泡，使微生物充分附着在生物填料上，然后将填料置于滴滤塔本体内，通过喷淋结构向填料区均匀间歇性喷淋好养活性污泥上清液，将含VOCs的废气通过进气口通入滴滤塔本体内，使废气进入填料区，进行驯化挂膜，生物滴滤塔挂膜成功启动；（2）生物滴滤塔挂膜启动成功后，更换喷淋液，通过喷淋结构向填料区均匀间歇性喷淋营养液，加大通入含VOCs的废气的流量，填料区微生物分解有机物产生电子，透过质子交换膜到达阴极，其他离子留在阳极，被导线导出，形成电流；净化后的气体由气体口排出，系统稳定运行。
[0010]根据本专利技术优选的，滴滤塔本体分为4段，从上至下依次为一号段本体、二号段本体、三号段本体和四号段本体，两两之间通过法兰连接。
[0011]根据本专利技术优选的，喷淋结构包括喷淋头和喷淋管，喷淋头位于一号段本体上端，喷淋头与喷淋管连接，喷淋管与储液槽连接，在喷淋管上设置有循环泵，四号段本体底端设有出液口，出液口与营养液回流管连接，营养液回流管与储液槽连接，储液槽内储存为微生物提供营养的营养液或好养活性污泥上清液，营养液由循环泵经上液管提升至滴滤塔本体顶端，并通过喷头均匀喷洒在填料区，经过填料区后剩余的营养液通过营养液回流管回流至储液槽，循环使用。
[0012]根据本专利技术优选的，营养液回流管为S字型。
[0013]根据本专利技术优选的，滴滤塔本体的有效高度和内径之比为2~3:1，所述的生物填料填充体积与生物滴滤塔的有效体积之比为2~2.5：1。
[0014]根据本专利技术优选的，生物填料层内填充的生物填料为轻质球形陶土颗粒及活性炭纤维混合物，生物填料位于填料支架上。
[0015]进一步优选的，生物填料层设置在二号段本体、三号段本体内。
[0016]根据本专利技术优选的，二号段本体、三号段本体的高度占滴滤塔本体高度的3/4
‑
2/4。
[0017]根据本专利技术优选的，步骤（1）中，喷淋好养活性污泥上清液时每1~2h喷淋一次，每次喷淋量为120
‑
160 ml。
[0018]根据本专利技术优选的，步骤（1）中，喷淋好养活性污泥上清液的时间为5
‑
7天。
[0019]根据本专利技术优选的，步骤（1）中，生物滴滤塔挂膜成功启动时间为5
‑
7天。
[0020]根据本专利技术优选的，步骤（1）中，挂膜期间，废气通入塔内时气体停留时间在20 s
‑
60s；废气流量为0.05
‑
0.1m3/h。
[0021]根据本专利技术优选的，步骤（2）中，营养液成分如下： K2HPO4·
H2O 0.11g/L， Na2HPO4·
12H2O 0.16 g/L， KH2PO
4 0.04g/L， NH4Cl 0.03g/L， MgSO
4 0.07g/L， CaCl
2 0.04g/L， MnSO4·
H2O 0.04
×
10
‑3g/L，FeCl
3 0.25
×
10
‑3g/L，ZnSO4·
H2O 0.04
×
10
‑3g/L， Na2MoO4·
4H2O 0.03
×
10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法，该方法利用净化挥发性有机物同步产电滴滤装置进行；所述的净化挥发性有机物同步产电滴滤装置包括滴滤塔本体，所述滴滤塔本体的底部和顶部分别设有进气口和出气口，所述滴滤塔本体的内部设置有多组生物填料层，多组生物填料层呈上下分布，在每一组生物填料层内设置有质子交换装置；所述的质子交换装置包括质子交换膜和石墨棒，质子交换膜包裹在多孔支撑管上，多孔支撑管的顶端和底端密封，侧壁均匀分布有电子流通孔，顶端设导线出孔，导线出孔引出阴极导线，石墨棒连接有阳极导线，阴极导线与阳极导线分别与万用表的阴极与阳极连接；滴滤塔本体的顶部设置有喷淋结构；所述的生物滴滤方法，包括步骤如下：(1)将生物填料层的填料置于好养活性污泥中浸泡，使微生物充分附着在生物填料上，然后将填料置于滴滤塔本体内，通过喷淋结构向填料区均匀间歇性喷淋好养活性污泥上清液，将含VOCs的废气通过进气口通入滴滤塔本体内，使废气进入填料区，进行驯化挂膜，生物滴滤塔挂膜成功启动；(2)生物滴滤塔挂膜启动成功后，更换喷淋液，通过喷淋结构向填料区均匀间歇性喷淋营养液，加大通入含VOCs的废气的流量，填料区微生物分解有机物产生电子，透过质子交换膜到达阴极，其他离子留在阳极，被导线导出，形成电流；净化后的气体由气体口排出，系统稳定运行。2.根据权利要求1所述的净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法，其特征在于，滴滤塔本体分为4段，从上至下依次为一号段本体、二号段本体、三号段本体和四号段本体，两两之间通过法兰连接。3.根据权利要求1所述的净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法，其特征在于，喷淋结构包括喷淋头和喷淋管，喷淋头位于一号段本体上端，喷淋头与喷淋管连接，喷淋管与储液槽连接，在喷淋管上设置有循环泵，四号段本体底端设有出液口，出液口与营养液回流管连接，营养液回流管与储液槽连接，储液槽内储存为微生物提供营养的营养液或好养活性污泥上清液，营养液由循环泵经上液管提升至滴滤塔本体顶端，并通过喷头均匀喷洒在填料区，经过填料区后剩余的营养液通过营养液回流管回流至储液槽，循环使用，营养液回流管为S字型。4.根据权利要求1所述的净化挥发性有机物同步产电的生物滴滤方法，其特征在于，滴滤塔本体的有效高度和内径之比为2～3:1，所述的生物填料填充体积与生物滴滤塔的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨竹慧，焦玉军，李运玮，郭宁，
申请(专利权)人：山东齐岚环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：