[发明专利]一种蜂箱式生物过滤反应器

说明书

技术领域

本发明属于环境工程中大气污染控制工程的生物过滤法处理废气领域，特别涉及一种蜂箱式生物过滤反应器。

背景技术

气相生物过滤技术能有效控制恶臭和有机废气的排放，它利用附着在滤料上的生物膜，将废气中的污染物分解转化为简单无机物或细胞组成物质，具有投资运行费用低、效果较好、无二次污染等优点，因此应用前景非常广阔。但是，气相生物过滤器在长期运行后常常会出现生物膜在填料内的过度蓄积现象。生物膜的过度蓄积会导致气相生物过滤器出现众多操作问题，比如床层堵塞、短流、压降增大等问题，也是导致反应器长期运行时处理性能急剧恶化的直接原因。

当前生物膜过度蓄积控制的研究已经很多，它们可以分为物理、化学和生物方法等。物理方法是利用机械设备等物理单元操作去除剩余生物膜，尽管非常有效但是也存在高能耗、设备复杂、运行维护困难等缺点。化学方法通过控制供应碳源或加入化学试剂来控制剩余生物膜，但是存在成本较高、二次污染严重等问题。物理和化学方法都无法保持反应器的长期连续稳定的性能。生物方法控制生物量过度蓄积是基于生态学基本原理，通过捕食食物链的捕食作用来减少较低营养级上的生物物种数量。投放原生动物能增加碳的矿化度，轻微增加甲苯降解容量和降低生物量蓄积率（Cox HHJ, Nguyen TT, Deshusses MA. Predation of bacteria by the protozoa tetrahymena pyriformis in toluene-degrading cultures. Biotechnology Letters 1999, 21(3): 235–239）。引入螨虫（mites）有助于控制控制过度的真菌增长和压头降低。Bhaskarn等（Bhaskaran K, Nadaraja AV, Balakrishnan MV, et al. Dynamics of sustainable grazing fauna and effect on performance of gas biofilter. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2008, 105(3): 192–197）比较了一些含微型后生动物的捕食动物包括食肉线虫（Caenorhabditis sp.）、轮虫（Phildina sp.）、节肢动物（Echiniscus sp.）和纤毛虫原生动物包括Colpoda inflata、Euplotes harpa和Acineria sp.，发现线虫、轮虫和纤毛虫都适合在较广污染物浓度范围内生长并稳定在一定数量。我国的专利申请中，已有利用线虫和纤毛虫对生物膜的吞食作用来控制气相生物过滤器内蓄积的生物量（一种废气生物过滤器中生物量过度蓄积的生物控制方法. 申请号: 201010523343.8; 申请日: 2010.10.28）。此外，利用昆虫纲蜚蠊目动物成虫吞食生物过滤器填料层的表面和浅层处蓄积的生物膜，进而控制填料内过度蓄积的生物膜也被申请了发明专利（一种控制气相生物过滤器中生物膜过度蓄积的方法. 申请号: 201010504473.7, 申请日: 2010.10.13）。它是一种较理想的控制技术，目前还没有得到大规模应用。

改进生物过滤反应器构型为先进的生物方法控制生物膜蓄积提供了现实基础。为更好控制生物膜的过度蓄积，更高级的动物，如小型昆虫必须引入反应器。而现有应用最广泛的传统生物过滤器和生物滴滤器严重阻碍了高级动物的生存和活动空间。革新的转鼓生物过滤器和管式生物过滤器能够证明较薄层的聚氨酯海绵填料能够取得较大的降解容量和较高的VOC去除效果，但是仍不能证明非常适合高级小型动物的生存和活动。因此，构型革新的反应器必须为小型动物提供自由活动的空间和通道。研究表明，蜂箱式生物过滤器能够有效地解决上述问题，因此申请本发明。

发明内容

本发明针对气相生物过滤器的现有构型不利于生物方法控制气相生物过滤器填料内生物膜的过度蓄积的这一问题，进一步优化反应器设计，开发一种蜂箱式生物过滤器，旨在为高级小型动物提供适宜的生存空间和自由活动的通道，进而为先进的生物方法控制生物膜的过度蓄积提供现实基础。