專利名稱：：用于減輕環(huán)境污染的方法和設(shè)備的制作方法用于減輕環(huán)境污染的方法和設(shè)備
背景技術(shù)：
：普遍出現(xiàn)在大型城市的煙霧中的大量污染，例如細(xì)粉塵(PM1()ePM2.5)和氮氧化物(NOx)，造成了嚴(yán)重的社會(huì)問題和公共行政問題。迄今為止，工業(yè)研究主要集中在減少污染物質(zhì)排放的水平上，但是尚未特別注意到吸收或減少已經(jīng)存在于大氣中的污染物質(zhì)。其原因是，任何位于室外的使用現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)的過濾設(shè)備都需要非常昂貴的連接和高的運(yùn)行成本。目前已有一些工業(yè)應(yīng)用能夠降低空氣中存在的污染水平，例如特殊涂料罩面漆、瓦，或者特殊防煙霧污染的瀝青。然而，這種類型材料的應(yīng)用受到它們的低效率水平(由于試劑部分不足一微米厚)以及煙霧吸收產(chǎn)品成本非常高的局限。圖1是表示本發(fā)明的污染消除物質(zhì)作用原理的流程圖；圖2表示使用自然光能量供應(yīng)的活動(dòng)結(jié)構(gòu)；圖3表示具有太陽電池板的活動(dòng)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及硝化微生物和反硝化微生物的協(xié)同關(guān)聯(lián)，能最有效地減少在大氣中存在的環(huán)境污染，并且隨著時(shí)間的延續(xù)穩(wěn)定性最高。該系統(tǒng)能自再生、對人類無害、高效率、基本上不受大氣中存在的正常溫度和濕度變化的影響。本發(fā)明可以應(yīng)用在封閉環(huán)境以及戶外，通常是接近于污染源的位置。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是，提供一種減少大氣中存在的環(huán)境污染物質(zhì)的方法，特別是減少大氣中存在的氮氧化物、氨、細(xì)粉塵和C02的方法，其特征在于，將需要處理的大氣適當(dāng)輸送，并與含有至少一種反硝化微生物和至少一種硝化微生物的消除污染的物質(zhì)接觸，所述的反硝化微生物和硝化微生物都是好氧的。所述反硝化微生物優(yōu)選選自黃桿菌(F/m;ok^fen'"m取)(ATCC29790)、脫氮4支單胞菌(」Psew(io附cw";y<afe""nycam)(ATCC13867)、泛養(yǎng)副J求菌(jParacoc面戸"fo的/^iAs)(ATCC13543)、微分枝氣脫氮菌(M'cravz>gw/aaera<iemYnyc<my)(DSM15089)、冷水黃軒菌(F/avo6ac^7'訓(xùn)/Hg油n'訓(xùn))(ATCC700810)和真養(yǎng)亞硝化單胞菌(iWrrasomo"ase^rap/ra)。所述硝化微生物優(yōu)選為歐洲亞硝化單胞菌(M^wowo"os)(ATCC197181)。所有上述微生物對人類都是無害的，因此，為本發(fā)明目的使用它們不會(huì)危害健康。上面列舉的微生物，表現(xiàn)出具有不同的最佳工作溫度的優(yōu)點(diǎn)，因此提供了用于不同氣候和季節(jié)的非常好的系統(tǒng)多樣性；還已證明它們還原氮的氧化物非常有效。不過，有用的微生物不限于上述列出的那些，任何在相關(guān)環(huán)境條件下保持存活的其他好氧的硝化微生物和反硝化微生物都可以用于本發(fā)明的目的。優(yōu)選地，對于每一類(硝化和反硝化)使用一種以上的具有不同的最佳工作溫度的微生物，這表現(xiàn)出在很寬的環(huán)境熱量或濕度范圍條件下，整體上非常好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和多樣性的優(yōu)點(diǎn)。特別優(yōu)選使用至少兩種反硝化微生物，其中，一種是NCV-敏感的(脫氮假單胞菌(i^o^fomo"oycfem'fr訴C(ms)、泛養(yǎng)副球菌(pawto/ra//zws)、,令7JC黃4干菌(F/avoZacfen'wmyh'g7'<i<ar〖ww)),另夕卜一種是N(VNO-敏感的(真養(yǎng)亞硝化單胞菌(A^rasowo"oyew的//wf))。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，同時(shí)使用上面列出的所有微生物。下表展示了所述不同微生物的最佳工作溫度表。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>硝化微生物和反硝化微生物相互之間的比例可以在寬的范圍內(nèi)變化，優(yōu)選的是在60%和40%之間變化。每種微生物的量可以根據(jù)不同操作條件在很寬范圍內(nèi)變化。當(dāng)使用所有上述微生物時(shí)，總量100%的亞硝化單胞菌(真養(yǎng)亞賄化單胞菌(A7rasowowaseWrap/2a)+歐洲亞硝化單胞菌(A^raso附owos以及另外100%的其余微生物(即非亞硝化單胞菌)最適宜比例如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>上述百分比指微生物的量之間的比率，是根據(jù)硝化/反硝化活性的相關(guān)國際單位(IU)測定的。圖1顯示了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式本發(fā)明所起的作用，包括一種硝化微生物、一種N(V敏感的反硝化微生物、以及一種N02/NO-敏感的反硝化微生物。NCb循環(huán)環(huán)境中的N03被N03-敏感的微生物脫氮成為N02,進(jìn)一步被NCVNO-敏感的微生物脫氮成為N2。N02/NO循環(huán)環(huán)境中的N02/NO被NCVNO-敏感的微生物脫氮成為N2。NH"盾環(huán)環(huán)境中的NH3以及在所述過程中產(chǎn)生的NH3被硝化微生物轉(zhuǎn)化為N02,所得N02隨后被N02/NO-敏感的微生物脫氮成為N2。<302循環(huán)環(huán)境中的C02以及在所述過程中產(chǎn)生的C02被轉(zhuǎn)化成有機(jī)化合物。該有機(jī)化合物隨后作為反硝化微生物(特別是P.denitrificans、P.pantotropus、F.frigidarium)的新陳代謝物質(zhì)，其中有機(jī)物質(zhì)再氧化成C02，-使之可供再一次用于硝化反應(yīng)。&0循環(huán)麗3的硝化反應(yīng)導(dǎo)致由麗3和氧形成水。如此形成的水提供了必需的系統(tǒng)增濕作用，因此有利于所有上述細(xì)菌種的新陳代謝。基本上，通過吸收通常在大氣中存在的污染物質(zhì)以及形成水和有機(jī)物質(zhì)，所述的系統(tǒng)自我運(yùn)行，無需另外的外界營養(yǎng)維持該系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。歐洲亞硝化單胞菌(M^nsomowosewrapaea)表現(xiàn)出的另一優(yōu)點(diǎn)是形成粘液表面，起到吸收細(xì)粉塵(PM10,PM2.5)的作用，有利地與本發(fā)明主要目標(biāo)一脫氮反應(yīng)聯(lián)合。因此，所述系統(tǒng)可以才是供多方面優(yōu)點(diǎn)一由于上述不同的微生物，對所有氮氧化物和氨具有廣譜污染消除能力；一由于硝化微生物和反硝化微生物之間的協(xié)同作用，增強(qiáng)了污染消除效率；一通過歐洲亞-肖化單胞菌的特殊作用，可能附加減少細(xì)#分塵的活性；—由于具有不同最佳工作溫度的微生物的聯(lián)合，在不同或變化的環(huán)境條件下、通常在10和35。C之間，用途的廣泛多樣性和響應(yīng)穩(wěn)定性；一由于氮氧化物吸收循環(huán)以及產(chǎn)生相關(guān)微生物新陳代謝所需要的水和有機(jī)物質(zhì)，系統(tǒng)具有自我維持能力。系統(tǒng)的整體污染消除能力變化與所用微生物的濃度和所接觸空氣的流量有關(guān)。作為參考，300g的上述七種微生物，以上述優(yōu)選的比例，在空氣流大于或等于3000cfm的情況下，每24小時(shí)能夠?qū)?40gNOx轉(zhuǎn)化成氮。另一目標(biāo)。該設(shè)備的特征在于，它具有上面所述的微生物，這些微生物附著在適于接觸被污染的空氣流的合適的載體上，所述的載體任選地置于適合暴露于環(huán)境中的容器內(nèi)。構(gòu)成所述載體的材料，可以是具有足夠剛性、同時(shí)能以穩(wěn)定和有活力的方式固定上述細(xì)菌種的任何類型的材料。通常，可以使用多孔或纖維材料，例如織造布、無紡布、棉花、玻璃纖維、纖維素紙漿、用于細(xì)菌培養(yǎng)的材料諸如瓊脂、紙、紙板、聚合物材料。在聚合物材料中，聚四氟乙烯(PTFE或特綸(Telon))特別有效將能生存的有活力細(xì)菌穩(wěn)定固定在PTFE上是本領(lǐng)域中公知的技術(shù)(cf.Appl.Env.Microbiol.,1991，p.219國222)。所述載體可以4艮據(jù)暴露的環(huán)境條件以各種不同形式和結(jié)構(gòu)使用。所有載體的共同特征是，它們能夠攔截被處理的空氣流以及可以在空氣和被固定的微生物之間提供大的接觸表面。例如，所述載體具有板結(jié)構(gòu)(panelstructure),諸如由上述材料構(gòu)成的11112的板，其表面層和/或內(nèi)層含有穩(wěn)定附著的微生物。例如，包含總共300g上述^f效生物的板，暴露于大于或等于3000cfm的空氣流時(shí)，平均脫氮240gNOx/24hr。所述載體可以單獨(dú)使用或成套裝配使用；例如可以使用50塊平行斧反，排成一列，各板之間有2cm間隙，形成11113體積的單獨(dú)單位，預(yù)定接收沿所述間隙切線空氣流動(dòng)的流；假設(shè)每塊板的微生物含量例如是300g，這一單位的每立方米的轉(zhuǎn)化能力將是12(=0.240x50)KgNOX/24hr。所述的載體，無論單獨(dú)的還是成套的，都可以被插入方便的保護(hù)容器中，該容器適于抵抗環(huán)境因素、對光透明和/或裝備有載體光照系統(tǒng)；無論是天然的還是人工的，載體光照是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的必要條件，因?yàn)樯鲜鑫⑸锓磻?yīng)是在存在光的情況下發(fā)生的。優(yōu)選地，所述的容器包括保護(hù)格柵和/或空氣預(yù)過濾系統(tǒng)，以使任何潛在破壞活性表面的物質(zhì)顆粒保持在外面；所述預(yù)過濾系統(tǒng)還可以用適當(dāng)流體物質(zhì)加濕和/或處理，或者可以充靜電以攔截灰塵、特別是細(xì)粉塵(PM10PM2.5):該活性有效地協(xié)同增強(qiáng)了本發(fā)明的脫氮作用，并且利用歐洲亞硝化單胞菌(N.europaea)的抗PM活性，甚至還起到凈化被處理空氣的作用。優(yōu)選地，所述容器還包括用于增加/引導(dǎo)空氣流向污染消除方向的合適系統(tǒng)這些系統(tǒng)可以是靜態(tài)的或者是動(dòng)態(tài)的。靜態(tài)系統(tǒng)包括(例如)喇叭形狀或漏斗形狀的空氣換流器、渦管、蝸殼等。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)包括風(fēng)扇、渦輪、移動(dòng)板、葉片等。當(dāng)本發(fā)明被安裝固定在一個(gè)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)上(例如處理進(jìn)入到汽車和其它一些運(yùn)輸工具中的空氣)時(shí)，優(yōu)選使用靜態(tài)系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)系統(tǒng)有利于用于固定結(jié)構(gòu)例如家用空氣過濾器，或者靠近工業(yè)排水或在攔截汽車排氣管排放的NOx的道路覆蓋物附近的消除污染結(jié)構(gòu)，。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述載體可以不用在容器中，自身形成一個(gè)動(dòng)態(tài)單元，如果以風(fēng)扇為例來說明的話，該風(fēng)扇的扇葉用PTFE制成，包含有附在扇葉表面的本發(fā)明的微生物。所述容器還可以裝備附屬系統(tǒng)，例如空氣預(yù)熱系統(tǒng)、處理前和處理后的污染分析檢測器、旨在防止微生物意外釋放到環(huán)境中的系統(tǒng)等。圖2和圖3以非限定的方式圖解說明了本發(fā)明的兩個(gè)實(shí)施方式，這兩個(gè)實(shí)施方式可以用在運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，例如用在汽車外表面上以凈化進(jìn)入汽車內(nèi)部的空氣。這兩個(gè)圖的不同之處僅僅在于脫氮作用室(11)的光照系統(tǒng)在圖2中，自然光通過不透明有機(jī)玻璃蓋(1)傳播；在圖3中，環(huán)境光通過太陽能電池板(2)作為能量得到存儲(chǔ)，向位于污染消除載體附近的低消耗照明(3)供電。對于圖2和圖3來說相同的其它系統(tǒng)要素如下引入的空氣(4)通過靜態(tài)運(yùn)送裝置(5)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)內(nèi)部；然后空氣通過阻擋環(huán)境中的水和濕氣的格柵(6);入口傳感器(7)分析引入的空氣中的NOx含量，并將數(shù)據(jù)傳送ij合適的讀出器(圖中未示出)。然后，空氣經(jīng)過預(yù)過濾器(8),該預(yù)過濾器阻擋所有大粒度的物質(zhì)顆粒；接下來是帶有電阻器(9)的預(yù)熱室，該電阻器加熱空氣至脫氮反應(yīng)的最適宜溫度；然后是普通靜電過濾器(IO),用于消除細(xì)粉塵(PMIO，PM2.5);然后空氣進(jìn)入脫氮室(11)，其中安置了含有前述微生物的載體(未在附圖中出現(xiàn))；輸出的空氣進(jìn)入通過UVA射線照射的滅菌室(12);該室用于滅活任何可能已從載體意外釋放出的細(xì)菌。將適當(dāng)?shù)墓夥蛛x器(13)插入(11)和(12)兩室之間，防止載體和UVA射線之間的接觸。輸出的空氣然后經(jīng)過出口檢測器(14)分析污染物質(zhì)，并且通過與入口數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，實(shí)時(shí)提供系統(tǒng)除污染效率方面的數(shù)據(jù)；以這種方式，經(jīng)過處理的輸出的空氣(15)就可以釋放到它將被利用的環(huán)境中。具有保護(hù)格柵(在出口處)和通向用于控制、清潔、保養(yǎng)、維修等的各種系統(tǒng)元件的入口的開口機(jī)構(gòu)(16),所述系統(tǒng)就最終完成了。本發(fā)明可以用于降低污染水平，特別是以非限定的方式降低下列區(qū)域中的氮氧化物(NOx)、NH3、細(xì)粉塵(PM1QePM2.5)和(302的水平—家庭和辦公室內(nèi)部、移動(dòng)交通工具內(nèi)部、特別是城市環(huán)境中的消除污染；一進(jìn)一步減少存在于來自燃燒器和焚燒爐的燃燒煙塵中的污染顆粒；—進(jìn)一步減少來自內(nèi)燃機(jī)的污染氣體排放。權(quán)利要求1.用于減少大氣中存在的環(huán)境污染物質(zhì)，特別是氮氧化物、氨、細(xì)粉塵和CO2的方法，其特征在于，將需要處理的大氣適當(dāng)輸送，并與含有至少一種反硝化微生物和至少一種硝化微生物的消除污染的物質(zhì)接觸，所述的反硝化微生物和硝化微生物都是好氧的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的反硝化微生物選自黃桿菌、脫氮假單胞菌、泛養(yǎng)副球菌、微分枝氣脫氮菌、冷水黃桿菌和真養(yǎng)亞硝化單胞菌。3.根據(jù)權(quán)利要求1至2所述的方法，其中，所述的硝化微生物是歐洲亞硝化單胞菌。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的方法，其中，使用至少兩種反硝化微生物，一種是NOr敏感的，另外一種是NCVNO-敏感的。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述的NOr敏感的微生物選自脫氮假單胞菌、泛養(yǎng)副球菌、冷水黃桿菌。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述的N02/NO-敏感的微生物是真養(yǎng)亞硝化單胞菌。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，同時(shí)使用下列的所有微生物黃桿菌、脫氮假單胞菌、泛養(yǎng)副球菌、微分枝氣脫氮菌、冷水黃桿菌、歐洲亞硝化單胞菌、真養(yǎng)亞硝化單胞菌。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的方法，其中，所述硝化微生物和反硝化微生物相互之間的比例范圍在60%和40%之間。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的方法，其中，所述的微生物以下列的量使用亞硝化單胞菌<table>complextableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>非亞硝化單胞菌<table>complextableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>脫氮布I單月包菌(戶"^/owo"osde""nycara)(ATCC13867)30%S乏養(yǎng)副3求菌(尸aracoccws/^wtofrap/z附)(ATCC13543)腦樣t分枝氣脫氮菌(Mz'crav^gM/aaeracfem>zyc<ms)(DSM15089)20%冷水黃4干菌(F/avo6acfen.wm/n'g^an.wm)(ATCC700810)20%10.用于減少大氣中存在的環(huán)境污染物質(zhì)，特別是氮氧化物、氨、細(xì)粉塵和C02的設(shè)備，其特征在于，它包含至少一種好氧反硝化微生物和至少一種好氧硝化微生物，所述的兩種微生物都附著在適于與被處理的空氣流接觸的一個(gè)或多個(gè)載體上。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述的反硝化孩i生物選自黃桿菌、脫氮假單胞菌、泛養(yǎng)副球菌、微分枝氣脫氮菌、冷水黃桿菌和真養(yǎng)亞硝化單胞菌。12.根據(jù)權(quán)利要求10至11所述的設(shè)備，其中，所述的賄化微生物是歐洲亞硝化單胞菌。13.根據(jù)權(quán)利要求10至12所述的設(shè)備，其中，所述的載體由多孔或纖維材料例如織造布、無紡布、棉花、玻璃纖維、纖維素紙漿、紙、紙板或者聚合物材料例如聚四氟乙烯構(gòu)成。14.根據(jù)權(quán)利要求10至11所述的設(shè)備，其中，所述的載體由一塊板組成，或者由裝配成套的多塊板組成，。15.根據(jù)權(quán)利要求10至14所述的設(shè)備，其中，所述的載體被安裝在容器內(nèi)，該容器適合暴露于環(huán)境中并且裝備有用于該載體的光照系統(tǒng)。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述的容器包括保護(hù)檔4冊和/或空氣預(yù)過濾系統(tǒng)，所述空氣預(yù)過濾系統(tǒng)可以用適當(dāng)?shù)牧黧w物質(zhì)加濕和/或處理，或者充靜電以攔截灰塵、特別是細(xì)粉塵(PM10,PM2.5);能增加/引導(dǎo)空氣流向載體方向的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)系統(tǒng)；空氣預(yù)熱系統(tǒng)；處理前和處理后的污染分析檢測器；旨在防止微生物意外釋放到環(huán)境中的系統(tǒng)等。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，設(shè)計(jì)用于內(nèi)部環(huán)境例如家庭、辦公室、車輛隔間的處理。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，設(shè)計(jì)用于外部環(huán)境的處理，例如減少由車輛或工業(yè)設(shè)備排放到大氣中的污染物。19.權(quán)利要求10的設(shè)備用于降低污染水平，特別是降低氮氧化物(NOx)、NH3、細(xì)粉塵(PM1()ePM2.5)和C02水平的用途。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用途，用在下列區(qū)域中一家庭和辦公室內(nèi)部、移動(dòng)的交通工具內(nèi)部、特別是城市環(huán)境中的消除污染；一進(jìn)一步減少存在于來自燃燒器和焚燒爐的燃燒煙塵中的污染顆粒物；一進(jìn)一步減少來自內(nèi)燃機(jī)的污染氣體排放。21.用于減少在大氣中存在的環(huán)境污染物質(zhì)，特別是氮氧化物、氨、細(xì)粉塵和C02的裝置的制造方法，其特征在于，將至少一種好氧反硝化微生物和至少一種好氧賄化微生物附著在適于與被處理的空氣流接觸的一個(gè)或多個(gè)適當(dāng)?shù)妮d體上，任選地，將所述載體置于適合暴露于環(huán)境中的適當(dāng)容器內(nèi)。全文摘要本發(fā)明涉及用于降低大氣污染水平、降低細(xì)粉塵和氮氧化物濃度的方法和設(shè)備。所述的除污染系統(tǒng)基于在適當(dāng)?shù)妮d體上的硝化微生物和反硝化微生物的協(xié)同組合。所述產(chǎn)品可以在城市和工業(yè)水平上內(nèi)在或外在使用。文檔編號B01D53/88GK101107061SQ200680002446公開日2008年1月16日申請日期2006年1月31日優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日發(fā)明者詹尼·瓦倫蒂申請人:保羅·瓦倫蒂;詹尼·瓦倫蒂