[发明专利]一种高效的生物工程尾气处理设备及其处理方法、发酵罐

权利要求书

1.一种高效的生物工程尾气处理方法，其特征在于，所述高效的生物工程尾气处理方法包括：

(1)尾气通过进气管中的气体过滤器初步过滤，气体过滤器通过数学模型计算压力损失；进入到一级生物反应器内，尾气与内部的硝化细菌微生物培养菌处理液充分混合反应，通过导管进入到二级生物反应器中再次进行反应，通过液面监视窗进行监视液面情况；

所述数学模型为：

式中，p为管道入口的总压力，Pa；A为管道内流体的流动面积，m²；ρ为管内流体密度，kg/m³；u为管道来流速度，m/s；dz为沿管道轴向方向上的微分；C_f为导致压力下降的管道内摩擦因数；D为管道直径，mm；C_p为由于管道锥度、弯曲度等几何原因所导致压降的几何系数；β为面体比的传热系数，m^-1；

(2)经过硝化作用的尾气中的氮氧化物转化成硝酸盐溶解到培养菌处理液内，从二级生物反应器处理后的尾气通过出气管过程中经过菌体过滤网将其中的菌体过滤掉，冷凝回流管有效收集冷凝液体，收集到二级生物反应器中，通过生物降解动力学模型得到二级生物反应器的降解参数；

所述生物降解动力学模型基于Monod方程为代表的微生物X生长动力学方程，对应的底物S降解方程及产率系数Y，分别为：

其中μ_max为微生物最大比生长速率；K_s为底物亲和系数；X₀和S₀分别为微生物和底物的初始值，求解微分方程得到：

(3)尾气经过可替换卡槽内的蜂窝状吸附物进行进一步吸附，经过活性炭吸附块以及三元催化剂进行吸附和进一步转化为无污染的气体。

2.如权利要求1所述的高效的生物工程尾气处理方法，其特征在于，所述三元催化剂使用PtRuCo/C催化剂，活性炭Vulcan XC-72在90℃5mol·L^-1HNO₃溶液中强力搅拌反应5h，冷却至室温，过滤，水洗，130℃真空干燥6h，活性炭研磨200目筛分，密封保存；

将处理后的活性炭Vulcan XC-72加入水溶液中，加热至50℃，搅拌0.5h形成碳浆，再加入H₂PtCl₆、RuCl₃、CoCl₂n(Pt)/n(Ru)/n(Co)＝6∶3∶1，金属的碳载量为20％(w)，搅拌1h后加入柠檬酸三钠，柠檬酸三钠和金属摩尔比为1∶1，在水浴中超声震荡0.5h，滴加0.1mol·L-1NaOH水溶液调节溶液的pH值，滴加10mL 0.1mol·L^-1 NaBH₄的水溶液作为还原剂，反应3h，抽滤，水洗至滤液中无氯离子，80℃真空干燥12h。

3.一种应用权利要求1所述高效的生物工程尾气处理方法的高效的生物工程尾气处理设备，其特征在于，所述高效的生物工程尾气处理设备设置有：进气管、反应室、导管、一级生物反应器、二级生物反应器、出气管、活性炭吸附块、三元催化剂、可替换卡槽、菌体过滤网、冷凝回流管、液面监视窗、气体过滤器、防倒吸孔；

所述进气管插接于所述反应室，所述一级生物反应器通过螺丝固定于所述反应室，所述二级生物反应器通过螺丝固定于所述反应室，所述导管插接于所述一级生物反应器和二级生物反应器，所述出气管插接于所述反应室和二级生物反应器，所述活性炭吸附块卡接于所述出气管；

所述三元催化剂放置于所述出气管内壁，所述可替换卡槽和所述菌体过滤网卡接于所述出气管，冷凝回流管胶接于所述出气管，所述液面监视窗开于所述一级和二级生物反应器，所述气体过滤器嵌装于所述进气管口，所述防倒吸孔开于所述导管。

4.如权利要求3所述的高效的生物工程尾气处理设备，其特征在于，所述进气管管口插入到一级生物反应器内部液面以下。

5.如权利要求3所述的高效的生物工程尾气处理设备，其特征在于，所述导管连接于一级生物反应器和二级生物反应器，导管左边位于一级生物反应器液面以上。