CN110180380A - 一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保技术领域，特别是涉及一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，包括活性污泥驯化装置、活性污泥储液罐和膜生物反应器。其中，活性污泥驯化装置底部设有曝气和排泥装置，上部设有营养液储液罐，为活性污泥提供营养物质；经过驯化的活性污泥进入活性污泥储液罐恒温处理后进去膜生物反应器；所述的膜生物反应器可以是平板膜生物反应器或中空纤维膜生物反应器，不限于单级处理或多级处理；通过气泵使恶臭气体进入膜生物反应器气体渗透测；气体透过膜孔进去活性污泥中，恶臭气体的大部分污染物被活性污泥中的微生物降解，从而被净化，净化后的气体从排气口排出。

Description

一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置
技术领域
本发明涉及处理恶臭气体的装置技术领域，尤其涉及一种膜生物反应器(Membrane bioreactor，MBR)处理恶臭气体的装置。
背景技术：
国家标准GB14554-93将恶臭定义为：一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。恶臭物质种类繁多，来源广泛，但自然界产生的恶臭污染所占比例相对比较小，主要是来自于人类的各种生产生活过程。如畜禽养殖场、屠宰厂、污水、处理厂、制革厂、油漆厂、城市垃圾收集场、垃圾填埋场、焦化厂、农药厂、鱼产加工厂、医院、公共厕所、橡胶厂等加工生产过程都会释放出各种各样的恶臭物质。恶臭气体不仅为人类身体健康埋下了很大隐患，同时对畜禽的生长也极为不利，造成经济损失，影响养殖场绿色可持续发展。恶臭污染物质以硫化氢、氨气和不饱和脂肪酸为主要成分。恶臭气体的处理与处置经历了一个相当长的时期，主要处理方法方法有物理法、化学法及生物法。
由于生物法具有设备简单能耗低，产生二次污染的可能性小等优点已成为国内外恶臭防治研究与应用中的主流方法。但是，传统的生物法处理恶臭气体的装置结构较为简单，处理方法单一、处理效果较差，去除能力不够全面和彻底，同时工作效率比较低，导致出气很难达标排放。
发明内容：
本发明的目的在于为了克服现有技术中存在的缺点，提出一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，可以更高效的处理恶臭气体。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案，
一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，包括活性污泥驯化装置1、活性污泥储液罐6和膜生物反应器；所述的活性污泥驯化装置1底部设有曝气泵2和排泥口3，上端设有营养液储液罐4，活性污泥驯化装置1内设置有多孔分布板20，活性污泥驯化装置1通过管路连通活性污泥储液罐6，管路上设置水泵5，活性污泥储液罐6内部设置有恒温装置7；所述的膜生物反应器至少有三级，每一级膜生物反应器包括液相进口11和液相出口12以及气相进口14和气相出口15，气相进口14和气相出口15分别设有进气取样口16和出气取样口17；活性污泥储液罐6顶部通过管道连通一级膜生物反应器10的液相进口11，管路上设置有阀门8和流量计9，一级膜生物反应器10的液相出口与第二级的膜生物反应器18的液相进口相连，末级膜生物反应器液相出口分两路，一路连通活性污泥储液罐6，另一路连通活性污泥驯化装置1；恶臭气体管道连通末级膜生物反应器19的气相进口14；由曝气泵2鼓入空气，并定期将营养液储液罐4中的营养液加入活性污泥驯化装置1中，保持活性污泥中的微生物所需的营养以及活性，驯化好的活性污泥通过水泵5输送至活性污泥储液罐6，经过恒温装置7保温处理后通过阀门8和流量计9控制液相的流速泵入一级膜生物反应器中10；恶臭气体通过气泵13依次输送至每一级膜生物反应器气相进口14并从气相出口15排出，末级膜生物反应器液相出口排出的活性污泥一部分进入活性污泥储液罐6中，一部分进入活性污泥驯化装置1；所述的恶臭气体从末级膜生物反应器气相进口14进入，且末级膜生物反应器的气相出口与次末级膜生物反应器气相进口相连，净化后的恶臭气体由一级膜生物反应器的气相出口15排出；气体侧和液体侧形成逆向流动，使恶臭气体与活性污泥中的微生物充分接触，提高除臭效率。
通过间歇式向活性污泥驯化装置1中投加营养液，并且活性污泥驯化装置1底部的多孔分布板20，板上孔径为2-5mm，多孔分布板20将恶臭气体分散为均匀的小气泡；为保证活性污泥驯化装置中活性污泥的平衡，定期通过驯化装置底部的排泥口3排出定量的污泥。
所述恒温装置7保温处理的温度设置为25-40℃。
所述每一级膜生物反应器为平板膜生物反应器或中空纤维膜生物反应器。
所述平板膜生物反应器由有机玻璃板制成，包括气体渗透腔，通过平板膜21与气体渗透腔相隔开的液体渗透腔；所述气体渗透腔采用气相开放式回路，其中恶臭气体利用空气泵通入末级膜生物反应器的气相进口，期间恶臭气体从气体渗透腔透过平板膜21渗透到液体渗透腔被活性污泥中的微生物吸收，经过处理后的气体从末级膜生物反应器的气相出口排出，进入次末级膜生物反应器气体渗透腔进口处，在气相开放式回路进口处和出口处分别设置了取样点，监测恶臭气体中的组分和含量；
所述液体渗透腔是将活性污泥储液罐6中的恒温活性污泥悬浮液泵入一级膜生物反应器10的液体渗透腔，一级膜生物反应器10的液相出口处的活性污泥悬浮液由二级膜生物反应器18的液相进口进入液体渗透腔，气液两相形成逆向流动；末级膜生物反应器吸收恶臭气体后一部分回流到活性污泥储液罐6，一部分回流至活性污泥驯化装置1中进行活性污泥中的微生物驯化。
所述平板膜21的膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜或聚酰胺，加强平板膜的渗透性与传质。
所述中空纤维膜生物反应器由有机玻璃管和设置在有机玻璃管内的中空纤维膜22组成；所述有机玻璃管内侧与中空纤维膜外侧形成反应器壳程即液相循环，中空纤维膜内侧成为管程即气相循环；
气相循环采用气相开放式回路，其中恶臭气体经过空气泵通入末级膜生物反应器的中空纤维膜内侧，期间恶臭气体透过中空纤维膜22孔渗透到液相循环侧被活性污泥中的微生物吸收，经过处理后的气体从末级膜生物反应器的气相出口排出，进入次末级膜生物反应器的气相进口，在气相开放式回路进出口分别设置了取样点，监测恶臭气体中的组分和含量；
液相循环是将活性污泥储液罐6中的恒温活性污泥悬浮液泵入一级膜生物反应器10的有机玻璃管内侧与中空纤维膜外侧形成反应器壳程，一级膜生物反应器10的液相出口处的活性污泥悬浮液由二级膜生物反应器18的液相进口进入有机玻璃管内侧与中空纤维膜外侧形成反应器壳程中，气液两相形成逆向流动；末级膜生物反应器的液相出口处微生物悬浮液吸收恶臭气体后一部分回流到活性污泥储液罐6中，一部分回流至活性污泥驯化装置1进行活性污泥中的微生物驯化。
所述中空纤维膜22的膜材料是具有一定机械强度和多孔性的中空纤维膜，选用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜或聚酰胺，加强中空纤维膜的渗透性与传质。
所述的气相进口(14)处，采用气泵(13)将恶臭气体送入末级膜生物反应器的气相进口，并通过气体流量计和阀门控制气相流速，保证气体停留时间大于10s，从而有效去除恶臭气体中的恶臭物质。
采用上述技术方案，本发明所述的膜生物反应装置及工艺，用于处理恶臭气体具有的有益效果为：
(1).采用多级膜生物反应器吸收，每一级采用不同活性的污泥悬浮液，可以保证每一级的吸收效率更高，处理效果更优。
(2).活性污泥回流系统可以有效维持整个处理系统微生物活性平衡。
(3).膜生物反应器为气液两相提供巨大的接触面积，使活性污泥中的微生物可以更高效的处理恶臭气体。
附图说明
图1为本发明所述的三级平板膜生物法处理恶臭气体处理回收装置示意图。
图2为本发明所述的三级中空纤维膜生物法处理恶臭气体处理回收装置示意图。
附图标记
1.活性污泥驯化装置，2.曝气泵，3.排泥口，4.营养液储液罐，5.水泵，6.活性污泥储液罐，7.恒温装置，8.阀门，9.流量计，10.一级膜生物反应器，11.液相进口，12.液相出口，13.气泵，14.气相进口，15.气相出口，16.进气取样口，17.出气取样口，18.二级膜生物反应器，19.末级膜生物反应器，20.多孔分布板，21.平板膜，22.中空纤维膜。
具体实施方式
结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种平板膜生物反应器处理恶臭气体的装置，包括活性污泥驯化装置1，活性污泥储液罐6和三级平板膜生物反应器。其中膜生物反应器中一级膜生物反应器10、二级膜生物反应器18和三级膜生物反应器18为串联的三组膜组件组成。此外，根据需要，膜生物反应器可以设置为四级、五级甚至更多级。
首先，进行活性污泥驯化过程：在活性污泥驯化装置1底部安有多孔分布板20，由曝气泵2鼓入空气，并定期将营养液储液罐4中的营养液加入活性污泥驯化装置1中，保持活性污泥中的微生物所需的营养以及活性。
经过充分培养驯化的活性污泥通过水泵5输送至活性污泥储液罐6中，将恒温装置7温度设置35℃。由泵将活性污泥储液罐6中的恒温活性污泥悬浮液泵入活性污泥流量设置为15L/h一级膜生物反应器10液体渗透腔，一级膜生物反应器10出口处的活性污泥悬浮液由二级膜生物反应器18入口进入液体渗透腔，最后二级膜生物反应器中出口的活性污泥进入三级膜生物反应器19入口处，然后由三级膜生物反应器液相出口12处排出的活性污泥一部分回流到活性污泥储液罐6，一部分回流至活性污泥驯化装置1中进行微生物驯化。
同时，恶臭气体主要含量为氨气和硫化氢经过鼓风风机进入三级膜生物反应器19气体渗透腔气相入口14，三级膜生物反应器19气体渗透腔气相出口的恶臭气体进入二级膜生物反应器18气体渗透腔入口，最后二级膜生物反应器18中的气体进入一级膜生物反应器10的气体渗透腔入口，恶臭气体被处理后从气相出口15排出，并在气体进出口处设有进气取样口16和出气取样口17，监测恶臭气体中的组分和含量，评价装置处理效果。
所述恶臭气体进口处的氨气含量为500mg/m3,硫化氢浓度为200mg/m3，经过图1所示装置处理后，其出口废气中氨气浓度降为23.5mg/m3，硫化氢浓度为5mg/m3，氨气和硫化氢的去除效率分别达到了95.3％和97.5％。
实施例2
如图2所示，一种中空纤维膜生物反应器处理恶臭气体的装置，包括活性污泥驯化装置1，活性污泥储液罐5和三级中空纤维膜生物反应器。其中膜生物反应器中一级膜生物反应器10、二级膜生物反应器18和三级膜生物反应器19为串联的三组膜组件组成。此外，根据需要，膜生物反应器可以设置为四级、五级甚至更多级。活性污泥驯化装置6底部安有多孔分布板17，由曝气泵1鼓入空气，并定期将营养液储液罐4中的营养液加入活性污泥驯化装置1中，保持活性污泥中的微生物所需的营养以及活性。
经过充分培养驯化的活性污泥通过水泵5输送至活性污泥储液罐6中，将恒温装置7温度设置40℃。由泵将活性污泥储液罐6中的恒温活性污泥悬浮液泵入活性污泥流量设置为12L/h一级膜生物反应器10的有机玻璃管内侧与中空纤维膜外侧形成反应器壳程，一级膜生物反应器的液相出口处的活性污泥悬浮液由二级膜生物反应器18的液相进口进入有机玻璃管内侧与中空纤维膜外侧形成反应器壳程中，最后二级膜生物反应器中出口的活性污泥进入三级膜生物反应器19入口处，然后由三级膜生物反应器液相出口12处排出的活性污泥一部分回流到活性污泥储液罐6，一部分回流至活性污泥驯化装置1中进行微生物驯化。
同时，恶臭气体主要含量为氨气和硫化氢经过鼓风风机进入三级膜生物反应器19的中空纤维膜内侧气相进口14，出口的恶臭气体进入二级膜生物反应器18的中空纤维膜内侧气相进口，最后二级生物反应器18中的气体进入一级膜生物反应器10的中空纤维膜内侧气相进口，恶臭气体被处理后从气相出口15排出，并在气体进出口处设有进气取样口16和出气取样口17，监测恶臭气体中的组分和含量，评价装置处理效果。
所述恶臭气体进口处的氨气含量为700mg/m3,硫化氢浓度为500mg/m3，经过图2所示装置处理后，其出口废气中氨气浓度降为7.3mg/m3，硫化氢浓度为5.5mg/m3，氨气和硫化氢的去除效率分别达到了99.1％和98.9％。与平板膜生物反应器相比，由于中空纤维膜组件为气液两相提供了更高的接触面积，有效提高了恶臭气体的去除效果。
经过上述工艺系统处理后，有效去除了恶臭气体中的氨气和硫化氢，其出口处恶臭气体浓度远低于国家恶臭污染物的排放标准。

Claims (9)

1.一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，包括活性污泥驯化装置(1)、活性污泥储液罐(6)和膜生物反应器，其特征在于：
所述的活性污泥驯化装置(1)底部设有曝气泵(2)和排泥口(3)，上端设有营养液储液罐(4)，活性污泥驯化装置(1)内设置有多孔分布板(20)，活性污泥驯化装置(1)通过管路连通活性污泥储液罐(6)，管路上设置水泵(5)，活性污泥储液罐(6)内部设置有恒温装置(7)；所述的膜生物反应器至少有三级，每一级膜生物反应器包括液相进口(11)和液相出口(12)以及气相进口(14)和气相出口(15)，气相进口(14)和气相出口(15)分别设有进气取样口(16)和出气取样口(17)；活性污泥储液罐(6)顶部通过管道连通一级膜生物反应器(10)的液相进口(11)，管路上设置有阀门(8)和流量计(9)，一级膜生物反应器(10)的液相出口与第二级的膜生物反应器(18)的液相进口相连，末级膜生物反应器液相出口分两路，一路连通活性污泥储液罐(6)，另一路连通活性污泥驯化装置(1)；恶臭气体管道连通末级膜生物反应器(19)的气相进口(14)；由曝气泵(2)鼓入空气，并定期将营养液储液罐(4)中的营养液加入活性污泥驯化装置(1)中，保持活性污泥中的微生物所需的营养以及活性，驯化好的活性污泥通过水泵(5)输送至活性污泥储液罐(6)，经过恒温装置(7)保温处理后通过阀门(8)和流量计(9)控制液相的流速泵入一级膜生物反应器中(10)；恶臭气体通过气泵(13)依次输送至每一级膜生物反应器气相进口(14)并从气相出口(15)排出，末级膜生物反应器液相出口排出的活性污泥一部分进入活性污泥储液罐(6)中，一部分进入活性污泥驯化装置(1)；所述的恶臭气体从末级膜生物反应器气相进口(14)进入，且末级膜生物反应器的气相出口与次末级膜生物反应器气相进口相连，净化后的恶臭气体由一级膜生物反应器的气相出口(15)排出；气体侧和液体侧形成逆向流动，使恶臭气体与活性污泥中的微生物充分接触，提高除臭效率。
2.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，其特征在于：通过间歇式向活性污泥驯化装置(1)中投加营养液，并且活性污泥驯化装置(1)底部的多孔分布板(20)，板上孔径为2-5mm，多孔分布板(20)将恶臭气体分散为均匀的小气泡；为保证活性污泥驯化装置中活性污泥的平衡，定期通过驯化装置底部的排泥口(3)排出定量的污泥。
3.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，其特征在于：所述恒温装置(7)保温处理的温度设置为25-40℃。
4.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，其特征在于：所述每一级膜生物反应器为平板膜生物反应器或中空纤维膜生物反应器。
5.根据权利要求4所述的一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，其特征在于：所述平板膜生物反应器由有机玻璃板制成，包括气体渗透腔，通过平板膜(21)与气体渗透腔相隔开的液体渗透腔；所述气体渗透腔采用气相开放式回路，其中恶臭气体利用空气泵通入末级膜生物反应器的气相进口，期间恶臭气体从气体渗透腔透过平板膜(21)渗透到液体渗透腔被活性污泥中的微生物吸收，经过处理后的气体从末级膜生物反应器的气相出口排出，进入次末级膜生物反应器气体渗透腔进口处，在气相开放式回路进口处和出口处分别设置了取样点，监测恶臭气体中的组分和含量；
所述液体渗透腔是将活性污泥储液罐(6)中的恒温活性污泥悬浮液泵入一级膜生物反应器(10)的液体渗透腔，一级膜生物反应器(10)的液相出口处的活性污泥悬浮液由二级膜生物反应器(18)的液相进口进入液体渗透腔，气液两相形成逆向流动；末级膜生物反应器吸收恶臭气体后一部分回流到活性污泥储液罐(6)，一部分回流至活性污泥驯化装置(1)中进行活性污泥中的微生物驯化。
6.根据权利要求5的一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，其特征在于：所述平板膜(21)的膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜或聚酰胺，加强平板膜的渗透性与传质。
7.根据权利要求4所述的一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，其特征在于：所述中空纤维膜生物反应器由有机玻璃管和设置在有机玻璃管内的中空纤维膜(22)组成；所述有机玻璃管内侧与中空纤维膜外侧形成反应器壳程即液相循环，中空纤维膜内侧成为管程即气相循环；
气相循环采用气相开放式回路，其中恶臭气体经过空气泵通入末级膜生物反应器的中空纤维膜内侧，期间恶臭气体透过中空纤维膜(22)孔渗透到液相循环侧被活性污泥中的微生物吸收，经过处理后的气体从末级膜生物反应器的气相出口排出，进入次末级膜生物反应器的气相进口，在气相开放式回路进出口分别设置了取样点，监测恶臭气体中的组分和含量；
液相循环是将活性污泥储液罐(6)中的恒温活性污泥悬浮液泵入一级膜生物反应器(10)的有机玻璃管内侧与中空纤维膜外侧形成反应器壳程，一级膜生物反应器(10)的液相出口处的活性污泥悬浮液由二级膜生物反应器(18)的液相进口进入有机玻璃管内侧与中空纤维膜外侧形成反应器壳程中，气液两相形成逆向流动；末级膜生物反应器的液相出口处微生物悬浮液吸收恶臭气体后一部分回流到活性污泥储液罐(6)中，一部分回流至活性污泥驯化装置(1)进行活性污泥中的微生物驯化。
8.根据权利要求7的一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，其特征在于：所述中空纤维膜(22)的膜材料是具有一定机械强度和多孔性的中空纤维膜，选用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜或聚酰胺，加强中空纤维膜的渗透性与传质。
9.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器处理恶臭气体的装置，其特征在于：所述的气相进口(14)处，采用气泵(13)将恶臭气体送入末级膜生物反应器的气相进口，并通过气体流量计和阀门控制气相流速，保证气体停留时间大于10s，从而有效去除恶臭气体中的恶臭物质。
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