CN108744947A - 一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，基于气体膜分离与生化反应器相结合，利用气体膜传质、厌氧/缺氧生物降解和好氧生物降解耦合净化废气中有机污染物，有机废气送入到膜生物滴滤反应器中，膜生物滴滤反应器内顺沿气流方向分布有废气分布模块、生物滴滤模块、膜生物反应器模块；生物滴滤模块和膜生物反应器模块通过循环管路连接生物液循环模块，生物液循环模块负责生物滴滤模块和膜生物反应器模块的生物液的输送循环。本发明解决了传统生物滴滤法对于疏水性挥发性有机物普遍去除效率不高的弊端，也避免了因微生物过度繁殖而造成的膜污染问题，具有占地小、净化效率高、运行费用低等优点，适用于多种VOCs有机废气的处理。
Description
技术领域
本发明涉及废气臭气净化处理领域，特别是涉及一种生物处理有机废气的方法。
背景技术
挥发性有机物（Volatile organic compounds（VOCs））是灰霾、臭氧、PM2.5和光化学烟雾的重要前体物，VOCs 会严重危害人体健康和生态环境。
目前挥发性有机物处理方法有吸附法、吸收法、冷凝法、膜分离法、低温等离子体法、直接燃烧法、蓄热式热力燃烧（RTO）、蓄热式催化氧化(RCO)燃烧法、吸附浓缩-催化燃烧、UV光解、光催化法和生物法等。有机废气污染物种类较多，成份复杂，现有的挥发性有机物处理技术中催化燃烧法所使用的催化剂成本高，吸附法吸附剂易饱和、再生困难、两者运行费用高，低温等离子体、UV光解、光催化和吸收法净化效率低并易产生二次污染；而生物法具有运行费用低、无二次污染及易于管理等优点，已经成为世界工业废气净化前沿研究应用热点，在国内外已得到越来越广泛的研究与应用。
在德国、荷兰、美国及日本等国已有脱臭和有机废气净化工程实践。生物过滤器目前已被成功用于处理60种有害空气污染物（HHPs），欧洲有600多个化工加工行业使用生物过滤器处理VOCs和恶臭废气。到目前为止，已有各类微生物净化装置和设备应用于冶金、石油、化工、轻工、屠宰、污水处理等行业，生物净化设备与装置开发呈商品化态势，并且应用效果良好。国外采用生物过滤、堆肥基床、废物为填料的生物过滤装置处理甲苯气体，国内在这方面起步较晚，直到二十世纪九十年代才开始对生物法净化低浓度挥发性有机废气进行实验研究。经过多年的发展，国内生物技术已在再生胶含甲苯有机废气、苯乙烯有机废气、污泥处置烘干废气、铸造废气、饲料恶臭废气、石化恶臭和污水处理恶臭等废气处理实现了工程应用，发展及产业化应用前景广阔。
生物法处理VOCs工艺有生物洗涤器（Bioscrubbers）、生物滤池（Biofilters）、生物滴滤塔（Biotrickling），以及新发展起来的膜生物反应器（Membrane BiofilmReactor）。国内外采用膜生物反应器处理有机废气，可提高VOCs的去除能力，比常规的生物过滤/滴滤法更有效，能承受更高的负荷。然而由于有机废气成分复杂，传统生物法占地面积巨大，且单一技术处理，存在稳定性差，膜易污染、堵塞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，通过气体膜分离技术以及厌氧/缺氧微生物和好氧微生物集成，减少生物净化装置的体积，并将有机污染物彻底转化为二氧化碳和水，提高工艺系统的适应性和可靠性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，该方法是基于气体膜分离与生化反应器相结合，利用气体膜传质、厌氧/缺氧生物降解和好氧生物降解耦合净化废气中有机污染物，有机废气送入到膜生物滴滤反应器中，该膜生物滴滤反应器具有承载主体，承载主体设有进气端及排气端，在承载主体内顺沿气流方向分布有废气分布模块、生物滴滤模块、膜生物反应器模块；生物滴滤模块和膜生物反应器模块通过循环管路连接生物液循环模块，生物液循环模块负责生物滴滤模块和膜生物反应器模块的生物液的输送循环。
上述方案进一步是，所述有机废气在膜生物滴滤反应器中停留时间为5~10秒，生物滴滤模块和膜生物反应器模块喷淋生物液的液气比为0.5~1 L/m3。
上述方案进一步是，所述生物液由以下按重量百分比的原料组分制备而成：微生物0.1-1％、生物营养液1-10％、其余是水；微生物包含厌氧/缺氧微生物和好氧微生物。
上述方案进一步是，所述膜生物反应器模块内采用中空纤维膜、平板膜、无纺布膜中一种或组合与有机载体通过串联或交叉排列，膜组件与有机载体重量比例为1:10。
上述方案进一步是，所述生物滴滤模块内填充填料，填料采用1-3cm 轻质陶粒。
上述方案进一步是，所述生物液循环模块连接的循环管路上设有循环泵和流量计。
上述方案进一步是，所述有机废气被加压至40～80KPaG后送入膜生物滴滤反应器。
上述方案进一步是，所述承载主体立式设置，承载主体内的气流方向是由下往上，废气分布模块、生物滴滤模块和膜生物反应器模块为上下分层组合设置，生物液循环模块的储液槽设置在承载主体的底部。
上述方案进一步是，所述承载主体卧式设置，承载主体内的气流方向是由左往右，废气分布模块、生物滴滤模块和膜生物反应器模块为左右分层组合设置，生物液循环模块的储液槽设置在承载主体的底部。
本发明利用气体膜传质、厌氧/缺氧生物降解和好氧生物降解耦合净化废气中有机污染物，将有机废气送入到膜生物滴滤反应器中，膜生物滴滤反应器内顺沿气流方向分布有废气分布模块、生物滴滤模块、膜生物反应器模块，达到以下有益效果：
（1）通过优化集成生物滴滤法和膜生物反应器的优势及特性，获得一种现阶段在国内外均具有全新概念的“生物滴滤-膜生物反应器”系统集成处理有机废气的新方法。
（2）通过生物滴滤单元和膜生物反应器单元集成，解决了传统生物滴滤法对于疏水性挥发性有机物普遍去除效率不高的弊端，并且可减少整个处理装置的体积。
（3）同时通过该组合技术的集成，使系统较单一技术更稳定，更耐冲击负荷；前置生物滴滤单元可降低膜生物反应器的处理负荷，在一定程度上避免了因微生物过度繁殖而造成的膜污染问题。
（4）解决了常规生物技术的各种问题，具有占地小、操作维护简便、净化效率高、运行费用低等优点，适用于多种VOCs有机废气的处理。
附图说明：
附图1为本发明其一实施例结构示意图；
附图2为本发明其二实施例结构示意图。
具体实施方式：
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
参阅图1、2所示，为本发明较佳实施例结构示意图，本发明有关一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，该方法是基于气体膜分离与生化反应器相结合，利用气体膜传质、厌氧/缺氧生物降解和好氧生物降解耦合净化废气中有机污染物，有机废气送入到膜生物滴滤反应器中，该膜生物滴滤反应器具有承载主体1，承载主体1设有进气端11及排气端12，在承载主体1内顺沿气流方向分布有废气分布模块2、生物滴滤模块3、膜生物反应器模块4；生物滴滤模块3和膜生物反应器模块4通过循环管路连接生物液循环模块5，生物液循环模块5负责生物滴滤模块3和膜生物反应器模块4的生物液的输送循环。废气进入承载主体1内后经过废气分布模块2使气流分布均匀，利于后续废气净化处理。生物滴滤模块3对废气进行生物降解处理，实现碳氧化物、硫化物的吸附过滤和其它有害气体的生物降解处理。膜生物反应器模块4的膜材料提高有机废气传质，缩短气体停留时间，发生高效的厌氧/缺氧生物降解作用和好氧生物降解作用，将废气中的有机污染物转化为二氧化碳和水。通过生物滴滤单元和膜生物反应器单元集成，解决了传统生物滴滤法对于疏水性挥发性有机物普遍去除效率不高的弊端，并且使系统较单一技术更稳定，更耐冲击负荷；前置生物滴滤单元可降低膜生物反应器的处理负荷，在一定程度上避免了因微生物过度繁殖而造成的膜污染问题；获得一种现阶段在国内外均具有全新概念的“生物滴滤-膜生物反应器”系统集成处理有机废气的新方法。
本发明进一地，所述有机废气在膜生物滴滤反应器中停留时间为5~10秒，给予生物有效降解处理，生物滴滤模块3和膜生物反应器模块4喷淋生物液的液气比为0.5~1 L/m3，实现液相和气相充分接触，提升生物降解处理。所述生物液由以下按重量百分比的原料组分制备而成：微生物0.1-1％、生物营养液1-10％、其余是水；微生物包含厌氧/缺氧微生物和好氧微生物，生物营养液的pH值优选为6~8之间。利用厌氧/缺氧生物降解和好氧生物降解耦合净化废气中有机污染物。有机废气优选被加压至40～80KPaG后送入膜生物滴滤反应器，有助于气液接触，废气流量稳定均布，提高污染物在液相中的吸附量，提高吸收效率。
图1所示，本实施例中，所述承载主体1立式设置，承载主体1内的气流方向是由下往上，废气分布模块2、生物滴滤模块3和膜生物反应器模块4为上下分层组合设置，生物液循环模块5的储液槽设置在承载主体1的底部。当然，也可如图2所示，承载主体1卧式设置，承载主体1内的气流方向是由左往右，废气分布模块2、生物滴滤模块3和膜生物反应器模块4为左右分层组合设置，生物液循环模块5的储液槽设置在承载主体1的底部。所述生物液循环模块5连接的循环管路上设有循环泵6和流量计7，给予循环准确提供生物液，有助于生物滴滤模块3和膜生物反应器模块4净化处理废气。所述生物滴滤模块3中的填料优选采用1-3cm 轻质陶粒，有极佳的碳氧化物、硫化物的吸附过滤和其它有害气体的生物降解处理。所述膜生物反应器模块4内采用中空纤维膜、平板膜、无纺布膜中一种或组合与有机载体通过串联或交叉排列，膜组件与有机载体重量比例为1:10，提高有机废气传质，缩短气体停留时间，发生高效的厌氧/缺氧生物降解作用和好氧生物降解作用，将废气中的有机污染物转化为二氧化碳和水。所述废气分布模块2可以是丝网、栅板或其组合，结构简单，气流分布均匀。
本发明利用气体膜传质、厌氧/缺氧生物降解和好氧生物降解耦合净化废气中有机污染物，将有机废气送入到膜生物滴滤反应器中，膜生物滴滤反应器通过优化集成生物滴滤法和膜生物反应器的优势及特性，解决了传统生物滴滤法对于疏水性挥发性有机物普遍去除效率不高的弊端，使系统较单一技术更稳定，更耐冲击负荷；前置生物滴滤单元可降低膜生物反应器的处理负荷；具有占地小、操作维护简便、净化效率高、运行费用低等优点，适用于多种VOCs有机废气的处理。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明：
实施例一：膜生物滴滤器处理水性涂料、UV漆有机废气
水性涂料生产、使用过程产生的含乙二醇乙醚、丙二醇的有机废气，UV漆使用过程会产生低浓度有机废气，采用膜生物滴滤器处理低浓度的水性涂料有机废气，VOCs的净化效率达95%以上，净化后废气能实现达标排放；与传统的生物法相比，生物净化装置体积缩小一倍，应用前景十分广阔。
实施例二：膜生物滴滤器处理油性喷漆有机废气
由于喷漆房要求密闭收集、高的换气次数、导致气量大，油性漆在使用过程会产生含甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯的低浓度的有机废气，采用相应污染物降解菌种挂膜的膜生物滴滤器对VOCs具有较强的降解能力，VOCs的去除率可达90%以上。
实施例三：膜生物滴滤器处理低浓度有机废气
制鞋、制药、印刷行业、粘合剂使用过程产生有机废气，采用膜生物滴滤器处理，VOCs的净化效率达90%以上。
当然，以上结合实施方式对本发明做了详细说明，只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，因此，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，其特征在于：该方法是基于气体膜分离与生化反应器相结合，利用气体膜传质、厌氧/缺氧生物降解和好氧生物降解耦合净化废气中有机污染物，有机废气送入到膜生物滴滤反应器中，该膜生物滴滤反应器具有承载主体（1），承载主体（1）设有进气端（11）及排气端（12），在承载主体（1）内顺沿气流方向分布有废气分布模块（2）、生物滴滤模块（3）、膜生物反应器模块（4）；生物滴滤模块（3）和膜生物反应器模块（4）通过循环管路连接生物液循环模块（5），生物液循环模块（5）负责生物滴滤模块（3）和膜生物反应器模块（4）的生物液的输送循环。
2.根据权利要求1所述的一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，其特征在于：所述有机废气在膜生物滴滤反应器中停留时间为5~10秒，生物滴滤模块（3）和膜生物反应器模块（4）喷淋生物液的液气比为0.5~1 L/m3。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，其特征在于：所述生物液由以下按重量百分比的原料组分制备而成：微生物0.1-1％、生物营养液1-10％、其余是水；微生物包含厌氧/缺氧微生物和好氧微生物。
4.根据权利要求1或2所述的一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，其特征在于：所述膜生物反应器模块（4）内采用中空纤维膜、平板膜、无纺布膜中一种或组合与有机载体通过串联或交叉排列，膜组件与有机载体重量比例为1:10。
5.根据权利要求1或2所述的一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，其特征在于：所述生物滴滤模块（3）内填充填料，填料采用1-3cm 轻质陶粒。
6.根据权利要求1所述的一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，其特征在于：所述生物液循环模块（5）连接的循环管路上设有循环泵（6）和流量计（7）。
7.根据权利要求1所述的一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，其特征在于：所述有机废气被加压至40～80KPaG后送入膜生物滴滤反应器。
8.根据权利要求1所述的一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，其特征在于：所述承载主体（1）立式设置，承载主体（1）内的气流方向是由下往上，废气分布模块（2）、生物滴滤模块（3）和膜生物反应器模块（4）为上下分层组合设置，生物液循环模块（5）的储液槽设置在承载主体（1）的底部。
9.根据权利要求1所述的一种新型膜生物滴滤器处理有机废气方法，其特征在于：所述承载主体（1）卧式设置，承载主体（1）内的气流方向是由左往右，废气分布模块（2）、生物滴滤模块（3）和膜生物反应器模块（4）为左右分层组合设置，生物液循环模块（5）的储液槽设置在承载主体（1）的底部。
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