本發(fā)明涉及一種生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置及其控制方法，屬于煤礦安全和環(huán)境保護的。
背景技術：
1、瓦斯對大氣造成的溫室效應是二氧化碳的20倍，對臭氧層的破壞是二氧化碳的7倍。抽排低濃度瓦斯的方法不能滿足生產安全的需要，且瓦斯的低利用率既造成了環(huán)境的污染又帶來能源的浪費。傳統(tǒng)的瓦斯治理技術以抽放為主，目前發(fā)展到煤與瓦斯共采，高濃度抽采瓦斯可以用于發(fā)電，低濃度瓦斯仍然直接排放到大氣中。所以，研究開發(fā)新的降解煤礦低濃度瓦斯廢氣技術勢在必行。
2、微生物治理瓦斯是一條全新的道路。一方面它可以從根本上消除瓦斯隱患，使甲烷轉變成生命細胞物質或相對安全的二氧化碳氣體，尤其對低濃度瓦斯的消除效果更為明顯。另一方面，可以使甲烷以生命細胞為媒介重新歸于地球上的碳循環(huán)圈，減少環(huán)境污染，更有利于煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，利用微生物降解煤礦瓦斯可以大大減少煤礦向大氣排放的瓦斯量，有利于改善溫室效應。
技術實現思路
1、本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置，該裝置利用甲烷氧化菌降解甲烷的特性，控制甲烷氣體的穩(wěn)定和濕度，從而提高生物降解低濃度甲烷的效率，提高整體效果。本發(fā)明的另一個目的是通過對生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置的控制，提高低濃度瓦斯廢氣的吸收效率。
2、為解決以上問題，本發(fā)明的具體技術方案如下：一種生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置，包括微生物反應器和氣體處理裝置；其中氣體處理裝置包括水箱和氣箱，在氣箱內分別設有依次連通的濕濾空間、散濕空間和加熱空間，在濕濾空間內設有若干濕濾網，散濕空間內設有散濕材料，加熱空間內設有第一加熱電阻絲；在水箱的底部通過管路和閥門連接旋轉分配器，旋轉分配器分別位于濕濾空間和散濕空間的頂部；在氣箱的兩側分別設有氣體入口管和氣體出口管，氣體入口管與濕濾空間連通，氣體出口管一端與加熱空間連通，另一端通過閥門與微生物反應器連通。
3、微生物反應器包括反應箱、營養(yǎng)罐和廢液收集缸；在反應箱內設有生物填料；反應箱上方設有營養(yǎng)罐，營養(yǎng)罐底部通過管路和閥門與旋轉分配器連通，旋轉分配器位于反應箱內腔上方；在反應箱下方設有廢液收集缸，反應箱下端通過管路和閥門與反應箱內腔相通，在反應箱下端還設有排放管，排放管上設有閥門。
4、所述生物填料以泥炭土和陶粒填充，泥炭土粒徑為4～8mm，ph為5.5～6.5，含水量45%～60%，有機質＞30%，密度為1.2mg/ml，泥炭土中富含分解不充分的植物殘體以及部分腐殖質等有機質，供菌液生長繁殖；填料表面放置培養(yǎng)完成的甲烷氧化菌菌液，通過生物填料中的營養(yǎng)物質，甲烷氧化菌在填料表面掛膜生長；而陶粒直徑為3～5cm。
5、所述營養(yǎng)罐為漏斗形狀，其內設有營養(yǎng)液；在營養(yǎng)罐的外表面包裹第二加熱電阻絲。
6、所述營養(yǎng)液內含na+、p+、k+、fe3+、ga2+、mg2+。
7、根據上述生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置的控制方法，包括以下步驟：
8、1）首先通過井下輸送低濃度瓦斯廢氣進入氣體處理裝置進行除塵調溫和加濕；
9、2）計算出培養(yǎng)甲烷氧化菌的菌量和填料以及營養(yǎng)液的成分及數量，然后開始運行；
10、3）加濕加熱的低濃度甲烷氣體逐漸通過微生物反應器，待一定時間后，微生物在填料表面附著，逐漸增長、繁殖，最終形成完成的生物膜，并利用甲烷氧化菌對瓦斯廢氣進行降解；
11、4）通過外部計算機控制營養(yǎng)罐下方閥門的開啟頻率，使生物膜上均勻噴灑營養(yǎng)液，以實現甲烷氧化菌的持續(xù)生長，快速降低低濃度甲烷；
12、5）未消耗的營養(yǎng)液連同甲烷氧化菌排出的代謝廢物，通過開啟反應箱下方的閥門，排入到廢液收集缸內。
13、本發(fā)明的生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置，采用上述結構的有益效果為：
14、1、本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)的煤礦瓦斯處理技術，選擇采用生物膜法治理瓦斯，以從源頭上消除低濃度瓦斯氣體為目的，通過設計微生物反應器來降解低濃度瓦斯，實現低濃度瓦斯廢氣的降解，有助于環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展；
15、2、該技術工藝簡單、實施難度小、成本低、效率高、投資少、方便監(jiān)測、設備本身無污染；
16、3、本發(fā)明可以從根本上消除瓦斯隱患，使甲烷轉變成生命細胞物質或相對安全的二氧化碳氣體，尤其對低濃度瓦斯的消除效果更為明顯；
17、4、本發(fā)明使甲烷以生命細胞為媒介重新歸于地球上的碳循環(huán)圈，減少環(huán)境污染，更有利于煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
1.一種生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置，其特征在于：包括微生物反應器（1）和氣體處理裝置（2）；其中氣體處理裝置（2）包括水箱（21）和氣箱（22），在氣箱（22）內分別設有依次連通的濕濾空間、散濕空間和加熱空間，在濕濾空間內設有若干濕濾網（23），散濕空間內設有散濕材料（24），加熱空間內設有第一加熱電阻絲（25）；在水箱的底部通過管路和閥門連接旋轉分配器（4），旋轉分配器（4）分別位于濕濾空間和散濕空間的頂部；在氣箱（22）的兩側分別設有氣體入口管（26）和氣體出口管（27），氣體入口管（26）與濕濾空間連通，氣體出口管（27）一端與加熱空間連通，另一端通過閥門與微生物反應器（1）連通。
2.根據權利要求1所述的生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置，其特征在于：微生物反應器（1）包括反應箱（11）、營養(yǎng)罐（13）和廢液收集缸（14）；在反應箱（11）內設有生物填料（12）；反應箱（11）上方設有營養(yǎng)罐（13），營養(yǎng)罐（13）底部通過管路和閥門與旋轉分配器（4）連通，旋轉分配器（4）位于反應箱（11）內腔上方；在反應箱（11）下方設有廢液收集缸（14），反應箱（11）下端通過管路和閥門與反應箱（11）內腔相通，在反應箱（11）下端還設有排放管（15），排放管（15）上設有閥門。
3.根據權利要求2所述的生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置，其特征在于：所述生物填料（12）以泥炭土和陶粒填充，泥炭土粒徑為4～8mm，ph為5.5～6.5，含水量45%～60%，有機質＞30%，密度為1.2mg/ml，泥炭土中富含分解不充分的植物殘體以及部分腐殖質等有機質，供菌液生長繁殖；填料表面放置培養(yǎng)完成的甲烷氧化菌菌液，通過生物填料中的營養(yǎng)物質，甲烷氧化菌在填料表面掛膜生長；而陶粒直徑為3～5cm。
4.根據權利要求2所述的生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置，其特征在于：所述營養(yǎng)罐（13）為漏斗形狀，其內設有營養(yǎng)液；在營養(yǎng)罐（13）的外表面包裹第二加熱電阻絲（16）。
5.根據權利要求2所述的生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置，其特征在于：所述營養(yǎng)液（8）內含na+、p+、k+、fe3+、ga2+、mg2+。
6.根據權利要求3所述的生物膜法降解煤礦低濃度瓦斯廢氣裝置的控制方法，其特征在于包括以下步驟：