一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置及生产工艺

摘要

本发明涉及工业废气的技术领域，公开了一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置及生产工艺，富集发酵罐，包括发酵腔，发酵腔内包含DEHA吸收剂及VOCs菌培养液；气体回收装置，其中包括用于平衡气体的气体平衡罐和用于回收发酵腔尾气回收利用的吸收处理罐；气体补充装置，包括VOCs气瓶、O2瓶和空气泵，VOCs气瓶、O2瓶和空气泵分与混合进气口连通，发酵腔的尾气进入吸收处理罐进行初步处理形成初级净化尾气，初级净化尾气进入气体平衡罐进行气体平衡及补充后回流至发酵罐，实现尾气的回收利用。本发明的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置及生产工艺，可改善疏水性VOCs气体的传质效率，实现VOCs降解菌剂批量化生产。

权利要求

1.一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，其特征在于：

富集发酵罐，包括发酵腔，所述发酵腔内包含DEHA吸收剂及VOCs菌培养液，所述发酵腔设有尾气排气口和供气口，所述尾气排气口位于所述发酵腔的上方，所述富集发酵罐的底部设有成熟菌液产品接收口；

气体回收装置，包括气体平衡罐和吸收处理罐，所述吸收处理罐设有处理腔，所述处理腔包括吸收剂放置腔，所述吸收剂放置腔包含有DEHA吸收剂，所述处理腔内设有CO2吸收层，所述吸收处理罐设有处理进气口和回收进气口，所述处理进气口位于所述CO2吸收层的下方并与所述处理腔连通，所述回收进气口位于所述CO2吸收层的上方并与所述处理腔连通，所述气体平衡罐设有气体混合腔，所述气体混合腔包括倒锥形导流板，所述气体混合腔通过倒锥形导流板划分形成旋风混合腔和气体缓冲腔，所述旋风混合腔位于所述倒锥形导流板的上方，所述气体缓冲腔位于所述倒锥形导流板的下方，所述倒锥形导流板的下端设有导流出口，所述旋风混合腔与所述气体缓冲腔通过所述导流出口连通，所述气体平衡罐设有分别与所述气体混合腔连通的混合排气口和混合进气口，所述混合排气口位于所述气体混合腔的底部，所述气体混合腔的顶部通过所述回收进气口与所述处理腔连通，所述尾气排气口与所述处理进气口连通，所述混合排气口与所述供气口连通；

气体补充装置，包括VOCs气瓶、O2瓶和空气泵，所述VOCs气瓶、所述O2瓶和空气泵分与所述混合进气口连通；

废气处理罐，所述废气处理罐设有废气处理腔、废气进气口和废气排气口，所述废气处理腔内包含有DEHA吸收剂，所述废气进气口和所述废气排气口分别与所述废气处理腔连通，所述废气进气口通过泄压排气阀与所述吸收处理罐的顶部连通。

2.根据权利要求1所述的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，其特征在于：所述混合进气口开设于所述旋风混合腔上端，所述混合进气口包括VOCs气体进气口和空气进气口，所述回收进气口与所述旋风混合腔连通，所述混合排气口位于所述气体缓冲腔布气口。

3.根据权利要求2所述的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，其特征在于：所述旋风混合腔的顶部安装有气体分布器，所述气体分布器的轴向设有布气口，所述VOCs气体进气口与所述气体分布器的进气口连通。

4.根据权利要求3所述的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，其特征在于：所述空气进气口与所述回收进气口分别朝向所述布气口设置布气口。

5.根据权利要求1所述的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，其特征在于：所述处理进气口与所述吸收剂放置腔连通，所述吸收剂放置腔的上端与所述CO2吸收层连通。

6.根据权利要求5所述的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，其特征在于：所述VOCs降解菌剂富集发酵生产装置包括吸收剂补充罐，所述吸收剂补充罐设有吸收剂存储腔，所述吸收剂存储腔包含有DEHA吸收剂，所述吸收剂存储腔通过电磁阀与所述吸收剂放置腔连通，所述吸收剂放置腔的底部设有第一吸收液回收口，所述第一吸收液回收口与所述发酵腔连通。

7.根据权利要求1所述的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，其特征在于：所述VOCs降解菌剂富集发酵生产装置包括控制器，所述控制器通信连接有压力表、流量控制器、蠕动计量泵、质量流量控制器、VOCs检测模块、CO2检测模块、O2检测模块、温度检测模块、DO检测模块、pH检测模块和电导率监测模块，所述空气泵与所述混合进气口之间连接有所述流量控制器，所述VOCs气瓶和O2瓶分别与所述混合进气口之间连接有所述质量流量控制器，所述气体混合腔或所述处理腔内安装有所述压力表，所述混合排气口设有所述VOCs检测模块和所述O2检测模块，所述处理腔的顶部设有所述VOCs检测模块和所述CO2检测模块，所述泄压排气阀与所述控制器通信连接，所述VOCs检测模块、所述压力表、所述温度检测模块、所述DO检测模块、所述pH检测模块和所述电导率监测模块分别安装于所述发酵腔内，所述吸收处理罐的底部设有第一吸收液回收口，所述废气处理罐的底部设有第二吸收液回收口，所述第一吸收液回收口与所述第二吸收液回收口分别通过蠕动计量泵与所述发酵腔连通。

8.一种VOCs降解菌剂的生产工艺，其特征在于：通过权利要求1‑7任一项所述的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置对VOCs降解菌剂进行生产，包括以下步骤：

原料注入，在发酵腔中注入双液相的发酵营养液和VOCs降解菌，所述发酵营养液包括发酵营养盐和DEHA吸收剂；

气料混合，将VOCs气体、空气和O2从所述混合进气口进入气体混合腔进行混合，所述VOCs气体、所述空气和所述O2混合后依次通过混合排气口和供气口进入发酵腔；

尾气回收，所述VOCs降解菌将所述原料和所述气料利用后，未完全利用的所述VOCs气体、所述空气以及所述VOCs降解菌代谢产生的气态产物形成尾气，所述尾气汇集至所述富集发酵罐的顶部，所述尾气依次通过尾气排气口和处理进气口进入处理腔，通过处理腔中的CO2吸收层对尾气的CO2气体进行净化得到初级净化尾气，所述初级净化尾气通过回收进气口进入气体混合腔，所述初级净化尾气与所述VOCs气体、所述空气和所述O2混合形成回收气料，所述回收气料依次通过混合排气口和供气口进入所述发酵腔，所述处理腔的气压超过预设阈值，所述泄压排气阀打开，所述初级净化尾气进入所述废气处理腔，初级净化尾气通过废气处理腔中的所述DEHA吸收剂进行二次化学吸收，形成终极净化尾气通过废气排气口排出。

9.根据权利要求8所述的VOCs降解菌剂的生产工艺，其特征在于：所述DEHA吸收剂和所述发酵营养盐的体积比设置在1：4‑6，所述VOCs降解菌剂与所述发酵营养液的体积比设置在10%‑15%。

10.根据权利要求8所述的VOCs降解菌剂的生产工艺，其特征在于：所述处理腔的底部放置有所述DEHA吸收剂，所述尾气通过所述处理腔中的所述DEHA吸收剂后上升至所述CO2吸收层，所述处理腔的底部设有第一吸收液回收口，所述第一吸收液回收口与所述发酵腔连通，所述处理腔的底部连接有吸收剂补充罐，所述吸收剂补充罐内装有所述DEHA吸收剂，所述处理腔中的所述DEHA吸收剂吸收30‑40小时后，将所述处理腔中1/3‑1/2体积的所述DEHA吸收剂通过所述第一吸收液回收口加入至所述发酵腔进行回收使用，所述处理腔通过所述吸收剂补充罐进行所述DEHA吸收剂补充，所述处理腔的所述DEHA吸收剂的补充周期和排液周期设置在30‑40小时/次。

说明书

一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置及生产工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及工业废气的技术领域，特别是涉及一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置及生产工艺。

背景技术

[0002] 挥发性有机污染物(VOCs)是形成PM2.5和O3的重要前体物，成分十分复杂且来源广泛，具有强毒性和刺激性，近年来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，严重威胁人类健康与生态安全。

[0003] 生物法是利用微生物的新陈代谢将VOCs污染物降解为CO2、H2O及其他简单的无机化合物，具有反应条件温和、环境友好、安全性高、成本低、能耗低等特点，是一种重要的低浓度恶臭及VOCs废气处理的绿色技术，在恶臭及VOCs污染治理中表现出良好的应用前景。专性降解菌剂是决定生物法恶臭及VOCs处理效果的核心及关键。

[0004] 目前，挥发性有机化合物降解菌剂的生产应用多停留于实验室阶段，市面上尚无适用于挥发性有机化合物降解菌剂的工业级生产设备。该设备的开发难点主要在于，作为培养基底物之一的VOCs水溶性较差，难以被发酵液中的微生物捕捉，利用率低，大量VOCs原料气随尾气排放易造成资源浪费及环境污染。因此有必要发明一种适用于VOCs降解菌剂富集发酵装置，解决VOCs原料气气液传质阻力大、利用率低和尾气妥善处理问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的是：提供一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置及生产工艺，可改善疏水性VOCs气体的传质效率，提高疏水性有机物的生物可利用性，减少VOCs有害气体的排放，实现VOCs降解菌剂批量化生产。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，富集发酵罐，包括发酵腔，所述发酵腔内包含DEHA吸收剂及 VOCs菌培养液，所述发酵腔设有尾气排气口和供气口，所述尾气排气口位于所述发酵腔的上方；

[0007] 气体回收装置，包括气体平衡罐和吸收处理罐，所述吸收处理罐设有处理腔，所述处理腔内设有CO2吸收层，所述吸收处理罐设有处理进气口和回收进气口，所述处理进气口位于所述CO2吸收层的下方并与所述处理腔连通，所述回收进气口位于所述CO2吸收层的上方并与所述处理腔连通，所述气体平衡罐设有气体混合腔，所述气体平衡罐设有分别与所述气体混合腔连通的混合排气口和混合进气口，所述混合排气口位于所述气体混合腔的底部，所述气体混合腔的顶部通过所述回收进气口与所述处理腔连通，所述尾气排气口与所述处理进气口连通，所述混合排气口与所述供气口连通；

[0008] 气体补充装置，包括VOCs气瓶、O2瓶和空气泵，所述VOCs气瓶、所述O2瓶和空气泵分与所述混合进气口连通；

[0009] 废气处理罐，所述废气处理罐设有废气处理腔、废气进气口和废气排气口，所述废气处理腔内包含有DEHA吸收剂，所述废气进气口和所述废气排气口分别与所述废气处理腔连通，所述废气进气口通过泄压排气阀与所述吸收处理罐的顶部连通。

[0010] 作为优选方案，所述气体混合腔包括倒锥形导流板，所述气体混合腔通过倒锥形导流板划分形成旋风混合腔和气体缓冲腔，所述旋风混合腔位于所述倒锥形导流板的上方，所述气体缓冲腔位于所述倒锥形导流板的下方，所述倒锥形导流板的下端设有导流出口，所述旋风混合腔与所述气体缓冲腔通过所述导流出口连通，所述混合进气口开设于所述旋风混合腔上端，所述混合进气口包括VOCs气体进气口和空气进气口，所述回收进气口与所述旋风混合腔连通，所述混合排气口位于所述气体缓冲腔。

[0011] 作为优选方案，所述旋风混合腔的顶部安装有气体分布器，所述气体分布器的轴向设有布气口，所述VOCs气体进气口与所述气体分布器的进气口连通。

[0012] 作为优选方案，所述空气进气口与所述回收进气口分别朝向所述布气口设置。

[0013] 作为优选方案，所述处理腔包括吸收剂放置腔，所述吸收剂放置腔包含有DEHA吸收剂，所述处理进气口与所述吸收剂放置腔连通，所述吸收剂放置腔的上端与所述CO2吸收层连通。

[0014] 作为优选方案，所述VOCs降解菌剂富集发酵生产装置包括吸收剂补充罐，所述吸收剂补充罐设有吸收剂存储腔，所述吸收剂存储腔包含有DEHA吸收剂，所述吸收剂存储腔通过电磁阀与所述吸收剂放置腔连通，所述吸收剂放置腔的底部设有第一吸收液回收口，所述第一吸收液回收口与所述发酵腔连通。

[0015] 作为优选方案，所述VOCs降解菌剂富集发酵生产装置包括控制器，所述控制器通信连接有压力表、流量控制器、蠕动计量泵、质量流量控制器、VOCs检测模块、CO2检测模块、O2检测模块、温度检测模块、 DO检测模块、pH检测模块和电导率监测模块，所述空气泵与所述混合进气口之间连接有所述流量控制器，所述VOCs气瓶和O2瓶分别与所述混合进气口之间连接有所述质量流量控制器，所述气体混合腔或所述处理腔内安装有所述压力表，所述混合排气口设有所述VOCs检测模块和所述O2检测模块，所述处理腔的顶部设有所述VOCs检测模块和所述 CO2检测模块，所述泄压排气阀与所述控制器通信连接，所述VOCs检测模块、所述压力表、所述温度检测模块、所述DO检测模块、所述pH 检测模块和所述电导率监测模块分别安装于所述发酵腔内，所述吸收处理罐的底部设有第一吸收液回收口，所述废气处理罐的底部设有第二吸收液回收口，所述第一吸收液回收口与所述第二吸收液回收口分别通过蠕动计量泵与所述发酵腔连通。

[0016] 一种VOCs降解菌剂的生产工艺，通过所述的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置对VOCs降解菌剂进行生产，包括以下步骤：

[0017] 原料注入，在发酵腔中注入双液相的发酵营养液和VOCs降解菌，所述发酵营养液包括发酵营养盐和DEHA吸收剂；

[0018] 气料混合，将VOCs气体、空气和O2从所述混合进气口进入气体混合腔进行混合，所述VOCs气体、所述空气和所述O2混合后依次通过混合排气口和供气口进入发酵腔；

[0019] 尾气回收，所述VOCs降解菌将所述原料和所述气料利用后，未完全利用的所述VOCs气体、所述空气以及所述VOCs降解菌代谢产生的气态产物形成尾气，所述尾气汇集至所述富集发酵罐的顶部，所述尾气依次通过尾气排气口和处理进气口进入处理腔，通过处理腔中的CO2吸收层对尾气的CO2气体进行净化得到初级净化尾气，所述初级净化尾气通过回收进气口进入气体混合腔，所述初级净化尾气与所述VOCs气体、所述空气和所述O2混合形成回收气料，所述回收气料依次通过混合排气口和供气口进入所述发酵腔，所述处理腔的气压超过预设阈值，所述泄压排气阀打开，所述初级净化尾气进入所述废气处理腔，初级净化尾气通过废气处理腔中的所述DEHA吸收剂进行二次化学吸收，形成终极净化尾气通过废气排气口排出。

[0020] 作为优选方案，所述DEHA吸收剂和所述发酵营养盐的体积比设置在1：4－6，所述VOCs降解菌剂与所述发酵营养液的体积比设置在 10％－15％。

[0021] 作为优选方案，所述处理腔的底部放置有所述DEHA吸收剂，所述尾气通过所述处理腔中的所述DEHA吸收剂后上升至所述CO2吸收层，所述处理腔的底部设有第一吸收液回收口，所述第一吸收液回收口与所述发酵腔连通，所述处理腔的底部连接有吸收剂补充罐，所述吸收剂补充罐内装有所述DEHA吸收剂，所述处理腔中的所述DEHA吸收剂吸收30－40小时后，将所述处理腔中1/3－1/2体积的所述DEHA吸收剂通过所述第一吸收液回收口加入至所述发酵腔进行回收使用，所述处理腔通过所述吸收剂补充罐进行所述DEHA吸收剂补充，所述处理腔的所述DEHA吸收剂的补充周期和排液周期设置在30－40小时/次。

[0022] 本发明实施例一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置及生产工艺与现有技术相比，其有益效果在于：本发明的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置及生产工艺，通过空气泵将空气从混合进气口进入气体混合腔，通过质量流量控制器将VOCs气体和O2瓶从混合进气口进入气体混合腔进行混合，空气与VOCs气体从气体混合腔的上端流向下端，并混合排气口排出，通过供气口进入富集发酵罐的发酵腔以用于培养VOCs菌，在发酵腔中包含有DEHA吸收剂，DEHA吸收剂对疏水性VOCs有良好的吸收作用。作为非水相加入富集发酵罐，可改善疏水性VOCs气体的传质效率，提高疏水性有机物的生物可利用性，减少VOCs有害气体的排放。在经发酵腔的发酵液中的VOCs降解菌剂利用后，未完全利用的VOCs原料、空气及菌种代谢产生的气态产物汇集至富集发酵罐顶部，形成发酵尾气，发酵尾气通过处理进气口进入处理腔，发酵尾气通过CO2吸收层后形成初级净化尾气，初级净化尾气上升至处理腔的顶部，从回收进气口进入气体混合腔，初级净化尾气、空气和VOCs气体在气体混合腔中混合后，依次通过混合排气口和供气口进入发酵腔循环回用。当气体回收装置内的气压过高时，打开泄压排气阀，初级洁净空气通过废气进气口进入废气处理腔，通过废气处理腔内的DEHA吸收剂对初级净化尾气进行二次化学吸收后排放。本发明的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，通过气体回收装置实现气体动态平衡与VOCs回收利用功能。与实验室摇瓶发酵相比，提高了VOCs菌发酵效率，实现了VOCs菌的产业化培养，提高VOCs降解菌剂的产品质量和产能，每批次最大生产规模可达5000L及以上。同时，本发明装置具有的VOCs气体动态平衡和回收利用系统，可充分回收利用VOCs物质，解决了VOCs菌产业化生产线建设存在资源浪费，尾气处理难度大、污染物逸散严重等问题，实现资源回收、减污降碳，趋零排放。吸收处理罐对发酵尾气的回收利用，减少尾气排出量及尾气的初步净化，通过废气处理罐对初步净化的尾气进行二次化学处理，解决了VOCs降解菌剂产业化生产线建设存在尾气VOCs处理难度大、难于回用的问题，避免了资源浪费，满足批量化生产的排放要求，以实现VOCs菌批量化生产。

附图说明

[0023] 图1是本发明实施例的整体结构示意图。

[0024] 图中：

[0025] 10、富集发酵罐；11、发酵腔；12、尾气排气口；13、供气口； 14、搅拌器；15、投料口；16、成熟菌液产品接收口；

[0026] 20、气体回收装置；21、吸收处理罐；22、处理腔；23、CO2吸收层；24、处理进气口；25、回收进气口；26、吸收剂放置腔；27、第一吸收液回收口；28、冷凝器；29、水气分离器；

[0027] 30、气体平衡罐；31、混合排气口；32、旋风混合腔；33、VOCs 气体进气口；34、空气进气口；35、气体分布器；

[0028] 41、倒锥形导流板；42、气体缓冲腔；43、导流出口；

[0029] 50、VOCs气瓶；51、O2瓶；52、空气泵；53、三级过滤除菌器；

[0030] 60、废气处理罐；61、废气处理腔；62、废气进气口；63、废气排气口；64、泄压排气阀；65、第二吸收液回收口；

[0031] 70、吸收剂补充罐；71、吸收剂存储腔；72、电磁阀；73、补液口；

[0032] 80、控制器；81、压力表；82、流量控制器；83、蠕动计量泵； 84、质量流量控制器；85、VOCs检测模块；86、CO2检测模块；87、O2检测模块；88、温度检测模块；89、DO检测模块；90、pH检测模块； 91、电导率监测模块；92、DEHA吸收剂。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0034] 在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0035] 在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0036] 如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，富集发酵罐10，包括发酵腔11，发酵腔11内包含DEHA吸收剂92及VOCs菌培养液，发酵腔11设有尾气排气口12和供气口13，尾气排气口12位于发酵腔11的上方；

[0037] 气体回收装置20，包括气体平衡罐30和吸收处理罐21，吸收处理罐21设有处理腔22，处理腔22内设有CO2吸收层23，吸收处理罐21设有处理进气口24和回收进气口25，处理进气口24位于CO2吸收层23的下方并与处理腔22连通，回收进气口25位于CO2吸收层23的上方并与处理腔 22连通，气体平衡罐30设有气体混合腔，气体平衡罐30设有分别与气体混合腔连通的混合排气口31和混合进气口，混合排气口31位于气体混合腔的底部，气体混合腔的顶部通过回收进气口25与处理腔22连通，尾气排气口12与处理进气口24连通，混合排气口31与供气口13连通；

[0038] 气体补充装置，包括VOCs气瓶50、O2瓶51和空气泵52，VOCs气瓶50、 O2瓶51和空气泵52分与混合进气口连通；

[0039] 废气处理罐60，废气处理罐60设有废气处理腔61、废气进气口62 和废气排气口63，废气处理腔61内包含有DEHA吸收剂92，废气进气口 62和废气排气口63分别与废气处理腔61连通，废气进气口62通过泄压排气阀64与吸收处理罐21的顶部连通。

[0040] 本发明的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，通过空气泵52将空气从混合进气口进入气体混合腔，通过质量流量控制器84将VOCs气体和 O2瓶51从混合进气口进入气体混合腔进行混合，空气与VOCs气体从气体混合腔的上端流向下端，并混合排气口31排出，通过供气口13进入富集发酵罐10的发酵腔11以用于培养VOCs菌，在发酵腔11中包含有DEHA 吸收剂92，DEHA吸收剂92对疏水性VOCs有良好的吸收作用。作为非水相加入富集发酵罐10，可改善疏水性VOCs气体的传质效率，提高疏水性有机物的生物可利用性，减少VOCs有害气体的排放。在经发酵腔11 的发酵液中的VOCs降解菌剂利用后，未完全利用的VOCs原料、空气及菌种代谢产生的气态产物汇集至富集发酵罐10顶部，形成发酵尾气，发酵尾气通过处理进气口24进入处理腔22，发酵尾气通过CO2吸收层23 后形成初级净化尾气，初级净化尾气上升至处理腔22的顶部，从回收进气口25进入气体混合腔，初级净化尾气、空气和VOCs气体在气体混合腔中混合后，依次从混合排气口31和供气口13进入发酵腔11循环回用。当气体回收装置20内的气压过高时，打开泄压排气阀64，初级洁净空气通过废气进气口62进入废气处理腔61，通过废气处理腔61内的 DEHA吸收剂92对初级净化尾气进行二次化学吸收后排放。本发明的 VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，通过气体回收装置20实现气体动态平衡与VOCs回收利用功能。与实验室摇瓶发酵相比，提高了VOCs菌发酵效率，实现了VOCs菌的产业化培养，提高VOCs降解菌剂的产品质量和产能，每批次最大生产规模可达5000L及以上。同时，本发明装置具有的VOCs气体动态平衡和回收利用系统，可充分回收利用VOCs物质，解决了VOCs菌产业化生产线建设存在资源浪费，尾气处理难度大、污染物逸散严重等问题，实现资源回收、减污降碳，趋零排放。吸收处理罐21对发酵尾气的回收利用，减少尾气排出量及尾气的初步净化，通过废气处理罐60对初步净化的尾气进行二次化学处理，解决了VOCs 降解菌剂产业化生产线建设存在尾气VOCs处理难度大、难于回用的问题，避免了资源浪费，满足批量化生产的排放要求，以实现VOCs菌批量化生产。

[0041] 其中，CO2吸收层23为CO2吸收剂固态填料，CO2固体吸收剂为分子筛、活性碳纤维、2 3
活性氧化铝、粘土矿和中空纤维碳膜吸附剂其中的至少一种，比表面积大于2500m/m 。DEHA吸收剂为己二酸二异辛酯，用于对VOCs气体进行吸收。

[0042] 作为优选的，如图1所示，在空气泵52与混合进气口之间连接有三级过滤除菌器53，有助于提升空气洁净度，提升提高VOCs降解菌剂的产品质量和产能。

[0043] 作为其中一实施例，如图1所示，在富集发酵罐10的顶部设有与发酵腔11连通的投料口15。

[0044] 作为其中一实施例，如图1所示，在富集发酵罐10的底部设有成熟菌液产品接收口16，用于排放富集发酵罐10内培养好的菌液。

[0045] 作为其中一实施例，如图1所示，富集发酵罐10内转动安装有搅拌器14，以提升富集发酵罐10内发酵物的均匀性，提升发酵效率、增加富集发酵罐10内氧气和VOC的溶解度。

[0046] 进一步的，如图1所示，气体混合腔包括倒锥形导流板41，气体混合腔通过倒锥形导流板41划分形成旋风混合腔32和气体缓冲腔42，旋风混合腔32位于倒锥形导流板41的上方，气体缓冲腔42位于所述倒锥形导流板41的下方，倒锥形导流板41的下端设有导流出口43，旋风混合腔32与气体缓冲腔42通过所述导流出口43连通，混合进气口开设于旋风混合腔32上端，混合进气口包括VOCs气体进气口33和空气进气口34，VOCs气体进气口33和空气进气口34分别于旋风混合腔32连通，回收进气口25与旋风混合腔32连通，混合排气口31位于气体缓冲腔42。 VOCs气体通过VOCs气体进气口33进入旋风混合腔32，空气通过空气进气口34进入旋风混合腔32，发酵尾气经过吸收处理罐21形成初级净化尾气，初级净化尾气通过回收进气口25进入旋风混合腔32，VOCs气体、空气及初级净化尾气进入旋风混合腔32的上方时，实现气体的初步混合形成初步混合气，由于倒锥形导流板41为上大下小的形状，随着初步混合气向下流向导流出口43，倒锥形导流板41对初步混合气的挤压逐渐加大，实现对初步混合气的二次挤压混合形成二次混合气，提升气体的混合均匀度，二次混合气从导流出口43进入气体缓冲腔42，二次混合气在气体缓冲腔42内释放在倒锥形导流板41形成挤压压力，实现气体平衡。VOCs气体通过气体分布器35喷出，VOCs气体在旋风混合腔32内分布更为均匀。作为优选的，空气进气口34与回收进气口25分别位于旋风混合腔32的相对两侧。

[0047] 进一步的，如图1所示，旋风混合腔32的顶部安装有气体分布器35，气体分布器35的轴向设有布气口，VOCs气体进气口33与气体分布器35 的进气口连通。VOCs气体通过气体分布器35的布气口喷出，VOCs气体在旋风混合腔32内分布更为均匀。导流出口43与混合排气口31的朝向相互垂直设置，VOCs气体、空气和初级净化尾气经过二次混合后通过导流出口43流向气体缓冲腔42，以使流向发酵腔11的气料流速更为缓和且均匀。优选的，如图1所示，气体分布器35为圆锥型气体分布器35。

[0048] 进一步的，空气进气口34与回收进气口25分别朝向布气口设置。气体分布器35设置于旋风混合腔32的上端中部，VOCs气体进气口33通过气体分布器35周向的布气口喷出，空气进气口34与回收进气口25分别朝向布气口设置，空气通过空气进气口34朝向布气口与VOCs气体相撞并产生空气和VOCs气体的第一混合旋风，实现空气与VOCs气体的第一次混合，初级净化尾气通过回收进气口25朝向混合气口与VOCs气体相撞并产生初级净化尾气和VOCs气体的第二混合旋风，实现初级净化尾气与VOCs气体的第一次混合，第一混合旋风与第二混合旋风朝向下运动，通过倒锥形导流板41的挤压，使第一混合旋风与第二混合旋风进行二次混合，实现空气、VOCs气体和初级净化尾气的二次混合，通过气体的旋风混合及挤压混合，进一步提升气体的混合均匀度。

[0049] 作为其中一实施例，如图1所示，气体平衡罐30为圆柱形，气体平衡罐30从上往下依次连通有旋风混合腔32和气体缓冲腔42。

[0050] 作为其中一实施例，如图1所示，倒锥形导流板41环绕旋风混合腔 32的内壁设置，加强对气流的挤压混合效果。

[0051] 作为其中一实施例，如图1所示，倒锥形导流板41与气体缓冲腔42 内侧壁之间的夹角设置在20－25°，气流导流效果好。

[0052] 进一步的，如图1所示，处理腔22包括吸收剂放置腔26，吸收剂放置腔26包含有DEHA吸收剂92，处理进气口24与吸收剂放置腔26连通，吸收剂放置腔26的上端与CO2吸收层
23连通。尾气从处理进气口24进入吸收剂放置腔26，尾气经过吸收剂放置腔26中的DEHA吸收剂92吸收净化后再上升至CO2吸收层23形成初级净化尾气，吸收剂放置腔26中的 DEHA吸收剂92吸收尾气中的VOCs气体形成初级净化尾气便于回收利用，同时初级净化尾气能降低终极净化尾气中的污染物作准备，DEHA吸收剂92回收至发酵腔11中回收利用时，提升VOCs气体的传质效率，提高疏水性有机物的生物可利用性，减少VOCs有害气体的排放。

[0053] 进一步的，如图1所示，VOCs降解菌剂富集发酵生产装置包括吸收剂补充罐70，吸收剂补充罐70设有吸收剂存储腔71，吸收剂存储腔71 包含有DEHA吸收剂92，吸收剂存储腔71通过电磁阀72与吸收剂放置腔 26连通，吸收剂放置腔26的底部设有第一吸收液回收口
27，第一吸收液回收口27与发酵腔11连通。电磁阀72与控制器80通信连接，吸收剂放置腔26中的DEHA吸收剂92通过第一吸收液回收口27对发酵腔11进行 DEHA吸收剂92的回收，当吸收剂放置腔26中的DEHA吸收剂92量减少后，通过吸收剂存储腔71中的DEHA吸收剂92对吸收剂放置腔26进行补充，以维持吸收剂放置腔26中DEHA吸收剂92保持在合适范围。

[0054] 作为其中一实施例，如图1所示，第一吸收液回收口27通过排液阀与富集发酵罐10连通。

[0055] 作为其中一实施例，如图1所示，在吸收剂放置腔26与尾气排气口12之间连接有冷凝器28和水气分离器29。

[0056] 其中，如图1所示，在富集发酵罐10的底部设有成熟菌液产品接收口16，富集发酵罐10中的成熟菌液通过成熟菌液产品接收口16排出。

[0057] 作为优选的，如图1所示，吸收剂补充罐70与吸收剂放置腔26之间连接有蠕动计量泵83，通过蠕动计量泵83计算DEHA吸收剂92的补充量。蠕动计量泵83与控制器80通信连接。

[0058] 作为其中一实施例，如图1所示，吸收处理罐21为串联式多层立式吸收塔，有多个吸收单元组成，自下而上分别为DEHA吸收剂92层和CO2吸收层23，DEHA吸收剂92层的高液位处设有补液口73，吸收剂补充罐 70通过补液阀与补液口73连接。

[0059] 作为优选的，如图1所示，吸收补充罐与废气处理罐60连通，对废气处理罐60内的DEHA吸收剂92进行补充。废气处理罐60与发酵腔11连通，废气处理罐60内的DEHA吸收剂92输送至发酵腔11进行回收利用，进一步提升VOCs气体的回收利用。废气处理罐60通过蠕动计量泵83与发酵腔11连通，通过蠕动计量泵83计算废气处理罐60中DEHA吸收剂92 的回收量。废气处理罐60内的DEHA吸收剂92吸收饱和后加至富集发酵罐10回用。

[0060] 进一步的，如图1所示，VOCs降解菌剂富集发酵生产装置包括控制器80，控制器80通信连接有压力表81、流量控制器82、蠕动计量泵83、质量流量控制器84、VOCs检测模块85、CO2检测模块86、O2检测模块87、温度检测模块88、DO检测模块89、pH检测模块90和电导率监测模块91，空气泵52与混合进气口之间连接有流量控制器82，VOCs气瓶50和O2瓶51 分别与混合进气口之间连接有质量流量控制器84，气体混合腔或处理腔22内安装有压力表81，混合排气口31设有VOCs检测模块85和O2检测模块87，处理腔22的顶部设有VOCs检测模块85和CO2检测模块86，泄压排气阀64与控制器80通信连接，VOCs检测模块85、压力表81、温度检测模块88、DO检测模块89、pH检测模块90和电导率监测模块91分别安装于发酵腔11内，吸收处理罐21的底部设有第一吸收液回收口27，废气处理罐60的底部设有第二吸收液回收口65，第一吸收液回收口27与第二吸收液回收口65分别通过蠕动计量泵83与发酵腔11连通，实现富集发酵生产装置的自动控制，其中控制器80为PLC控制器80。其中，气体补充装置通过控制器80中的监测模块进行监测反馈调节，空气泵52连接有流量计调节空气的进气流量，VOCs气瓶50和O2瓶51分别连接有质量流量控制器84补充VOCs气体和O2，并维持气压平衡。

[0061] 进一步的，如图1所示，O2的补充采用O2钢瓶连接质量流量控制器 84，VOCs的补充，对于低于常温沸点的VOCs采用气体钢瓶连接质量流量控制器84、对于高于常温沸点的VOCs采用原液瓶连接微量注射泵注入。

[0062] 进一步的，如图1所示，控制器80包括第一自监控模块、第二监测模块和第三监测模块，第一自监控模块安装于处理腔22内的顶端，第一自监控模块包括VOCs检测模块85和CO2检测模块86，用于监测VOCs和 CO2的出气浓度。第二自监控模块安装于混合排气口31，第二自监控模块包括VOCs检测模块85和O2检测模块87，用于监测发酵腔11的VOCs气体和O2进气浓度。第三自监控模块包括温度检测模块88、DO检测模块89、 pH检测模块90、电导率监测模块91和VOCs检测模块85，第三自监控模块用于监测发酵腔11内的温度、pH、电导率、DO、及监测VOCs出气浓度。通过第二自监控模块和第三自监控模块对富集发酵罐10的温度、 pH、电导率、DO、VOCs进气浓度、VOCs出气浓度进行数据传输，并通过程序反馈，开启富集发酵罐10压力平衡、温度调控、pH调节，转速调节。第二自监控模块对气体回收装置20的O2、VOCs浓度进行监测，并通过数据传输及程序反馈，开启气体补充装置空气补充、VOCs气体补充和O2补充。其中，电导率监测模块91用于监测VOCs菌剂富集发酵过程中代谢产物的产生。

[0063] 作为其中一实施例，如图1所示，本发明的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，所有连接口采用机械密封方式密封，防止VOCs泄露。生产空间密闭，VOCs降解菌剂富集发酵生产装置包括用于监测室内VOCs浓度的VOCs报警器，当室内VOCs浓度达到标准限值的80％开启预警。

[0064] 一种VOCs降解菌剂的生产工艺，如图1所示，通过VOCs降解菌剂富集发酵生产装置对VOCs降解菌剂进行生产，包括以下步骤：

[0065] 原料注入，在发酵腔11中注入双液相的发酵营养液和VOCs降解菌，发酵营养液包括发酵营养盐和DEHA吸收剂92；

[0066] 气料混合，将VOCs气瓶50中的VOCs气体、空气和O2瓶51中的O2从混合进气口进入气体混合腔进行混合，VOCs气体、空气和O2混合预平衡后依次通过混合排气口31和供气口13进入发酵腔11；作为优选的，供气口13设置在发酵腔11的底部。

[0067] 尾气回收，VOCs降解菌将原料和气料利用后，未完全利用的VOCs 气体、空气以及VOCs降解菌代谢产生的气态产物形成尾气，尾气汇集至富集发酵罐10的顶部，尾气依次通过尾气排气口12和处理进气口24 进入处理腔22，通过处理腔22中的CO2吸收层23对尾气的CO2气体进行净化得到初级净化尾气，初级净化尾气通过回收进气口25进入气体混合腔，初级净化尾气与VOCs气体、空气和O2混合形成回收气料，回收气料依次通过混合排气口31和供气口13进入发酵腔11，实现气料的循环利用。处理腔22的气压超过预设阈值，泄压排气阀64打开，初级净化尾气进入废气处理腔61，初级净化尾气通过废气处理腔61中的DEHA吸收剂92进行二次化学吸收，形成终极净化尾气通过废气排气口63排出。

[0068] 本发明的VOCs降解菌剂的生产工艺，通过空气泵52将空气从混合进气口进入气体混合腔，通过质量流量控制器84将VOCs气体和O2瓶51 从混合进气口进入气体混合腔进行混合，空气与VOCs气体从气体混合腔的上端流向下端，并混合排气口31排出，通过供气口13进入富集发酵罐10的发酵腔11以用于培养VOCs菌，在发酵腔11中包含有DEHA吸收剂92，DEHA吸收剂92对疏水性VOCs有良好的吸收作用。作为非水相加入富集发酵罐10，可改善疏水性VOCs气体的传质效率，提高疏水性有机物的生物可利用性，减少VOCs有害气体的排放。
在经发酵腔11的发酵液中的VOCs降解菌剂利用后，未完全利用的VOCs原料、空气及菌种代谢产生的气态产物汇集至富集发酵罐10顶部，形成发酵尾气，发酵尾气通过处理进气口24进入处理腔22，发酵尾气通过CO2吸收层23后形成初级净化尾气，初级净化尾气上升至处理腔22的顶部，从回收进气口25进入气体混合腔，初级净化尾气、空气和VOCs气体在气体混合腔中混合后，依次从混合排气口31和供气口13进入发酵腔11循环回用。当气体回收装置20内的气压过高时，打开泄压排气阀64，初级洁净空气通过废气进气口62进入废气处理腔61，通过废气处理腔61内的DEHA 吸收剂92对初级净化尾气进行二次化学吸收后排放。本发明的VOCs降解菌剂富集发酵生产方法，通过气体回收装置20实现气体动态平衡与 VOCs回收利用功能，与实验室摇瓶发酵相比，提高了VOCs菌发酵效率，实现了VOCs菌的产业化培养，提高VOCs降解菌剂的产品质量和产能，每批次最大生产规模可达5000L及以上。同时，本发明装置具有的VOCs 气体动态平衡和回收利用系统，可充分回收利用VOCs物质，解决了VOCs 菌产业化生产线建设存在资源浪费，尾气处理难度大、污染物逸散严重等问题，实现资源回收、减污降碳，趋零排放。吸收处理罐21对发酵尾气的回收利用，减少尾气排出量及尾气的初步净化，通过废气处理罐60对初步净化的尾气进行二次化学处理，解决了VOCs降解菌剂产业化生产线建设存在尾气VOCs处理难度大、难于回用的问题，避免了资源浪费，满足批量化生产的排放要求，以实现VOCs菌批量化生产。

[0069] 作为其中一实施例，如图1所示，泄压排气阀64与控制器80通信连接，当处理腔22内的气压大于500pa时，泄压排气阀64自动开启，初级净化尾气进入废气处理腔61进行二次化学吸收处理后再排放至大气。

[0070] 进一步的，在富集发酵罐10中按比例加入发酵营养盐和DEHA吸收剂92，双液相包括水相和非水相，其中水相溶解有发酵营养盐，非水相为VOCs吸收剂，DEHA吸收剂92和发酵营养盐的体积比设置在1：4－6， VOCs降解菌剂与发酵营养液的体积比设置在10％－15％，开启运行VOCs降解菌剂富集发酵生产装置进行富集发酵生产。

[0071] 进一步的，如图1所示，处理腔22的底部包含有DEHA吸收剂92，尾气通过处理腔22中的DEHA吸收剂92后上升至CO2吸收层23，处理腔22的底部设有第一吸收液回收口27，第一吸收液回收口27与发酵腔11连通，处理腔22的底部连接有吸收剂补充罐70，吸收剂补充罐70内装有DEHA 吸收剂92，处理腔22中的DEHA吸收剂92吸收30－40小时后，将处理腔22 中
1/3－1/2体积的DEHA吸收剂92通过第一吸收液回收口27加入至发酵腔11进行回收使用，处理腔22通过吸收剂补充罐70进行DEHA吸收剂92 补充，处理腔22的DEHA吸收剂92的补充周期和排液周期设置在30－40小时/次，以使处理腔22中的DEHA吸收剂92的回收及补充，有助于实现 VOCs降解菌剂的批量化生产。

[0072] 本发明的工作过程为：

[0073] 装置运行前，关闭系统各进出阀门，开启压缩空气保持一定系统压力，检查富集发酵罐10、管路、阀门、机械密封性能是否良好，有无泄露；

[0074] 洁净空气、O2与VOCs原料气体注入气体平衡罐30，在气体混合腔内混合并预平衡后，从富集发酵罐10底部一侧的供气口13进入发酵腔11，经发酵液中的VOCs降解菌剂利用后，未完全利用的VOCs原料、空气及菌种代谢产生的气态产物汇集至富集发酵罐10顶部，形成发酵尾气。发酵尾气从吸收处理罐21底部的处理进气口24进入吸收剂放置腔26，发酵尾气通过吸收放置腔内的DEHA吸收剂92，经布气分散成1－3mm的气泡，气泡上升过程与DEHA吸收剂92接触4－6秒，气泡行至DEHA吸收剂 92表面破裂，发酵尾气继续自下而上穿过CO2吸收层23，形成初级净化尾气并上行至处理腔22的顶部，而后从处理腔22顶部一侧的回收进气口25切向进入旋风混合腔32。与此同时，控制器80根据自控监测模块B 反馈的VOCs和O2浓度向气体混合腔补充O2和VOCs原料气，其中洁净空气与O2经空气管由气体混合腔侧壁的上端进入气体混合腔，初级净化尾气从回收进气口25切向进入气体混合腔，VOCs原料气体由气体混合腔的顶部中心点进气口经圆锥型气体分布器35布入；初级净化尾气、O2和 VOCs原料气体经旋风混合腔32一次混合及气压平衡后，由旋风混合腔32中心出口排出，进入二次混合腔40内二次混合，依次从导流出口43 及混合排气口31的切线方向排出，再次进入富集发酵罐10循环回用。当气体回收装置20内压力大于500pa时，泄压排气阀64自动开启排气泄压，初级净化尾气进入废气处理罐60，二次化学吸收处理后排放。

[0075] VOCs吸收剂由吸收剂补充罐70泵入吸收剂放置腔26，吸收剂放置腔26的VOCs吸收剂吸收30－40小时后，吸收剂放置腔26的VOCs吸收剂的 1/3－1/2由蠕动计量泵83加至富集发酵罐10回用。吸收剂放置腔26由蠕动计量泵83从吸收剂补充罐70补充相对应量的新的VOCs吸收剂。

[0076] 废气处理罐60的VOCs吸收剂吸收饱和后由蠕动计量泵83加至富集发酵罐10回用。

[0077] 综上，本发明实施例提供一种VOCs降解菌剂富集发酵生产装置及生产方法，通过空气泵52将空气从混合进气口进入气体混合腔，通过质量流量控制器84将VOCs气体和O2瓶51从混合进气口进入气体混合腔进行混合，空气与VOCs气体从气体混合腔的上端流向下
端，并混合排气口31排出，通过供气口13进入富集发酵罐10的发酵腔11以用于培养 VOCs菌，在发酵腔11中包含有DEHA吸收剂92，DEHA吸收剂92对疏水性 VOCs有良好的吸收作用。
作为非水相加入富集发酵罐10，可改善疏水性VOCs气体的传质效率，提高疏水性有机物的生物可利用性，减少VOCs 有害气体的排放。在经发酵腔11的发酵液中的VOCs降解菌剂利用后，未完全利用的VOCs原料、空气及菌种代谢产生的气态产物汇集至富集发酵罐10顶部，形成发酵尾气，发酵尾气通过回收进气口25进入处理腔22，发酵尾气通过CO2吸收层23后形成初级净化尾气，初级净化尾气上升至处理腔22的顶部，从回收进气口25进入气体混合腔，初级净化尾气、空气和VOCs气体在气体混合腔中混合后，依次从混合排气口31 和供气口13进入发酵腔11循环回用。当气体回收装置20内的气压过高时，打开泄压排气阀64，初级洁净空气通过废气进去口进入废气处理腔61，通过废气处理腔61内的DEHA吸收剂92对初级净化尾气进行二次化学吸收后排放。本发明的VOCs降解菌剂富集发酵生产装置，通过气体回收装置20实现气体动态平衡与VOCs回收利用功能。与实验室摇瓶发酵相比，提高了VOCs菌发酵效率，实现了VOCs菌的产业化培养，提高VOCs降解菌剂的产品质量和产能，每批次最大生产规模可达5000L 及以上。同时，本发明装置具有的VOCs气体动态平衡和回收利用系统，可充分回收利用VOCs物质，解决了VOCs菌产业化生产线建设存在资源浪费，尾气处理难度大、污染物逸散严重等问题，实现资源回收、减污降碳，趋零排放。吸收处理罐21对发酵尾气的回收利用，减少尾气排出量及尾气的初步净化，通过废气处理罐60对初步净化的尾气进行二次化学处理，解决了VOCs降解菌剂产业化生产线建设存在尾气VOCs 处理难度大、难于回用的问题，避免了资源浪费，满足批量化生产的排放要求，以实现VOCs菌批量化生产。

[0078] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。