CN1864810A - 利用洗涤塔及膜离生物反应器的废气处理设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种含有机物与臭味物质的废气的节水处理技术，其利用了洗涤塔及膜离生物反应器，以去除废气中的有机物与臭味物质。废气与洗涤液于洗涤塔内进行接触，气相中有机物与臭味物质被洗涤液吸收去除，而通过洗涤塔的废洗涤液则被导入膜离生物反应器进行处理。处理后含有低悬浮固体(SS)含量的净化水再循环至洗涤塔使用。

Description

利用洗涤塔及膜离生物反应器的废气处理设备及方法
技术领域
本发明是关于一种可节省洗涤塔洗涤液用量的废气处理技术，尤其有关一种利用并流喷射塔(jet co-flow packing tray column)及膜离生物反应器的废气处理技术。
背景技术
半导体等高科技产业所排放的有机废气的处理包括以焚化技术及以湿式洗涤技术进行处理，前者有高能源消耗、温室气体排放与安全性问题。安全性较高的湿式洗涤技术，则有洗涤液用量大，且废洗涤液后续净化处理费用高昂等缺点。
台湾专利公告第457120号揭示一种降低排放废气中挥发性有机物的方法，该方法包含将注入臭氧至该洗涤塔之中，并使该臭氧与该洗涤液充分混合的步骤，借助臭氧与废气中挥发性有机物反应，而降低该废气与该洗涤液中的该挥发性有机物的含量。该臭氧来源可为化学气相沉积(CVD，chemicalvapor deposition)制程反应中所产生者。
台湾专利公告第546159号揭示一种洗涤塔废气处理方法，包括将一药剂加入至该洗涤塔内以调整该洗涤液的酸碱值大于pH 10.5以上。
以上两篇台湾专利所使用的洗涤塔可为填充塔、泡罩塔(bubble-capcolumn)、喷雾塔或文式塔。虽然它们对降低排放废气中挥发性有机物的方法提出了不同的解决方案，但是并没有对洗涤液用量大，且废洗涤液后续净化处理费用高昂等缺点提出解决方案。
美国专利6808628B2号(平行的中国专利公开第1426973A号)揭示一种浸入式膜离生物反应器(submerged membrane bioreactor)，包含一内含微生物混合液的槽；及一浸入于该混合液的过滤模块，其具有一穿透侧，而且该混合液仅透过该过滤模块与该穿透侧呈流体相通。该过滤模块包含一多孔性支撑材，其具有一形成该穿透侧的第一表面及相对于该第一表面的第二表面；及一覆盖于该第二表面的无纺布膜，该无纺布膜具有一介于0.1～2mm之间的厚度及介于0.2～100μm之间的孔隙。
中国专利公开第1493531 A号揭示于一种浸入式膜离生物反应器进行废水/水处理的方法，该反应器包含一内含微生物混合液的槽；于该混合液的复数个多孔性载体；及一浸入于该混合液的过滤模块，其具有一穿透侧，而且该混合液仅透过该过滤模块与该穿透侧呈流体相通。该方法包括将一进流水导入该槽中的混合液；将一负压来源施用于该穿透侧，使得该槽中的液体透过该过滤模块从该穿透侧流出该槽；及借助对该混合液曝气的方式使该复数个多孔性载体与该过滤模块接触，于是降低该过滤模块上的积垢。
以上所提及的专利的内容借助参考方式被并入本案。
发明内容
本发明的一主要目的在提供一种可节省洗涤塔的洗涤液用量的废气处理技术。
本发明的另一目的在提供一种利用洗涤塔及膜离生物反应器的废气处理技术，其可节省废洗涤液后续净化处理的用地需求(降低固定成本)。
本发明所揭示的一种废气处理设备，包含：
一洗涤塔，包含位于该塔内部的一吸收区，一用于向该吸收区导入废气的废气入口，一用于向该吸收区导入洗涤液的洗涤液入口，一用于从该吸收区排出该废气与该洗涤液在该区内接触所产生的被洗涤气的排气口，及一用于从该吸收区排出因为该接触而吸收有该废气所含的有机物或臭味物质的废洗涤液出口；
一膜离生物反应器，包含一内含微生物混合液的槽；及一浸入于该混合液的过滤模块，该过滤模块具有一穿透侧而且该混合液仅透过该过滤模块与该穿透侧呈流体相通；
一第一管路，其连接该洗涤塔的废洗涤液出口及该膜离生物反应器的槽，以将该废洗涤液导入该膜离生物反应器的槽内；及
一第二管路，其连接该膜离生物反应器的过滤模块的穿透侧，用于将至少一部份由该穿透侧流出的出流水作为该洗涤液导入该洗涤塔的洗涤液入口。
较佳的，该洗涤塔为填充塔、泡罩塔、并流喷射塔、喷雾塔或文式塔(Venturi)，以并流喷射塔为更佳。
较佳的，本发明的废气处理设备进一步包含一连接于该穿透侧的负压来源，以抽取该槽内的液体透过该过滤模块而进入该穿透侧内。
本发明亦揭示一种废气处理方法，其包含下列步骤：
a)将废气与一洗涤液在一洗涤塔内接触，于是该废气所含的有机物或臭味物质的至少一部份为该洗涤液所吸收；
b)从该洗涤塔排出一有机物或臭味物质含量较该废气少的被洗涤气；
c)将吸收有该废气所含的有机物或臭味物质的废洗涤液从该洗涤塔导入一膜离生物反应器的一个槽内，该槽内具有一内含微生物的混合液，及浸入于该混合液的过滤模块，其中该过滤模块具有一穿透侧，而且该混合液仅透过该过滤模块与该穿透侧相通，其中该废洗涤液所含的有机物或臭味物质的至少一部份于该槽内为该微生物所分解；
d)施用一负压于该穿透侧，使该槽内的液体透过该过滤模块而进入该穿透侧；及
e)将该穿透侧内的穿透液的至少一部份作为该洗涤液导入该洗涤塔内。
本发明利用膜离生物反应器来回收再循环使用废洗涤液，膜离生物反应器具有高污泥浓度，不但可以增加微生物的多样性，以分解特殊污染物，而且净化后的处理水含有低的悬浮固体含量，可直接回收再循环至洗涤塔使用，降低洗涤液汰换量，节省水资源。膜离生物反应器同时亦具有高体积效益及低污泥产率之优点。
实施方式
依本发明的一较佳具体实施例所完成的废气处理设备，如图1所示，主要包括一并流喷射塔10及一膜离生物反应器20。
洗涤液以泵浦40经由管路32由一入口13自并流喷射塔10的顶部淋入。使用一鼓风机41将空气打入管路33的一端。该管路33的另一端被连接于并流喷射塔10底部的一废气入口12。含有机物与臭味物质的废气被连接于该管路33的一中间位置，于是该废气被载流于高速空气由该废气入口12进入该并流喷射塔10的底部，其中经一气体流量计34手动控制空气的流量。
如图1及1a所示，并流喷射塔10的内部是设有复数个喷射单元11所构成的一吸收区。废气自并流喷射塔10底部往上流经每层塔板上的喷射单元11；而洗涤液则是自并流喷射塔10顶部往下流，进入到每一层塔板。在废气通过喷射单元11的过程中，因气速增加，导致该空间产生局部喷射负压现象，将流经塔板上的洗涤液吸入于其内。气体与液体于喷射单元11中并流接触，产生剧烈气液质传效果，接触后的气液由喷射单元11的顶部两侧以水平方向喷出，气体往上进到上一层塔板的喷射单元11，液体自然落下到原塔板层，重复地被吸入喷射单元11中，因此气相中污染物可被高效率吸收至洗涤液内，且洗涤液也因重复循环使用，可使最少的洗涤液发挥最大的有机物或臭味物质吸收能力。有机物吸收完成后的洗涤液则由并流喷射塔10底部的一出口15通过一管路31被导入膜离生物反应器20处理。被洗涤过的废气自并流喷射塔10顶部的排气口14排出。经过膜离生物反应器20净化处理后的洗涤液，再以泵浦40经由管路32被导回并流喷射塔10顶部循环使用，其中管路32上被设有一液体流量计35及被连接一回流管路36及阀37来控制再循环的洗涤液的流量。
如图2所示，吸收有有机物或臭味物质的洗涤液从管路31进入膜离生物反应器的反应槽21内。槽内装置有一过滤模块22，透过鼓风机23打入空气或氧气至反应槽21底部的曝气设备24以提供微生物处理所需的氧气。空气或氧气也可为用于无氧微生物系统的氮气或二氧化碳，或者为用于厌气微生物系统的氮气、甲烷或沼气。滤液(permeate)即出流水透过泵浦40抽出。在泵浦40之前于管路32上装置一真空压力计38来控制抽取出流水的负压。
以上废气处理设备可使废气与洗涤液于并流喷射塔10内进行高效率气液质传，气相中有机物或臭味物质因此被洗涤液吸收去除；并流喷射塔10流出含有机物或臭味物质的洗涤液被送至膜离生物反应器进行微生物处理，由过滤模块抽出低悬浮固体含量的净化过的洗涤液再导回并流喷射塔10循环使用。
本发明将借助以下实施例被进一步了解，该实施例仅作为说明之用，而非用于限制本发明范围。
附图说明
图1显示依本发明的一较佳具体实施例所完成的废气处理设备的示意图。
图1a显示图1中的喷射单元11的示意图。
图2显示图1中膜离生物反应器20的示意图。
图3显示于本发明实施例1中连续13日处理浓度200ppmv异丙醇有机气体的结果。
附图标记
10..并流喷射塔        11..喷射单元      12..废气入口
13..入口              14..排气口        15..出口
20..膜离生物反应器    21..反应槽        22..过滤模块
23、41..鼓风机        24..曝气设备      31、32、33、36..管路
34..气体流量计        35..液体流量计    37..阀
38..真空压力计        40..泵浦
具体实施方式
实施例1
异丙醇浓度200ppmv的有机气体，以图1及2所示的本发明设备进行处理，其中喷射单元规格如表1所示，膜离生物反应器的规格如表2所示，在气液比710～830条件下，进行连续13日的测试。结果如图3所示，气体中异丙醇去除效率可达93％以上。
                表1喷射单元规格
  参数
  并流喷射塔内径   8cm
  塔板数/喷射单元数   5/1
  喷射单元下部升气筒高度   50mm
  喷射单元下部升气筒直径   外径27mm，内径21mm
  喷射单元上部填料高度   25mm
  喷射单元上部填料型号   不锈钢丝网，线径0.22mm
  板孔的直径/面积   直径11mm/面积0.95cm2
  溢流堰直径   外径12mm
  溢流堰高度   30mm
  开孔率(以有效区面积计)   1.9％，并流喷射塔径80mm面积50.2cm2
                表2膜离生物反应器规格
  参数
  过滤模块薄膜规格   超过滤膜，总膜面积0.18m2，总出水量65～70mL/min
  反应槽规格   长40cm×宽40cm×水深90cm
  污泥浓度   5,900～6,700mg/L

Claims (7)

1.一种废气处理设备，包含：
一洗涤塔，包含位于该塔内部的一吸收区，一用于向该吸收区导入废气的废气入口，一用于向该吸收区导入洗涤液的洗涤液入口，一用于从该吸收区排出该废气与该洗涤液在该区内接触所产生的被洗涤气的排气口，及一用于从该吸收区排出因为该接触而吸收有该废气所含的有机物或臭味物质的废洗涤液的出口；
一膜离生物反应器，包含一内含微生物混合液的槽；及一浸入于该混合液的过滤模块，该过滤模块具有一穿透侧而且该混合液仅透过该过滤模块与该穿透侧呈流体相通；
一第一管路，其连接该洗涤塔的废洗涤液出口及该膜离生物反应器的槽，以将该废洗涤液导入该膜离生物反应器的槽内；及
一第二管路，其连接该膜离生物反应器的过滤模块的穿透侧，用于将至少一部份由该穿透侧流出的出流水作为该洗涤液导入该洗涤塔的洗涤液入口。
2.如权利要求1所述的废气处理设备，其中的洗涤塔为填充塔、泡罩塔、并流喷射塔、喷雾塔或文式塔。
3.如权利要求1所述的废气处理设备，其中的洗涤塔为并流喷射塔。
4.如权利要求1所述的废气处理设备，其进一步包含一连接于该穿透侧的负压来源，以抽取该槽内的液体透过该过滤模块而进入该穿透侧内。
5.一种废气处理方法，包含下列步骤：
a)将废气与一洗涤液在一洗涤塔内接触，于是该废气所含的有机物或臭味物质的至少一部份为该洗涤液所吸收；
b)从该洗涤塔排出一有机物或臭味物质含量较该废气少的被洗涤气；
c)将吸收有该废气所含的有机物或臭味物质的废洗涤液从该洗涤塔导入一膜离生物反应器的一个槽内，该槽内具有一内含微生物的混合液，及浸入于该混合液的过滤模块，其中该过滤模块具有一穿透侧，而且该混合液仅透过该过滤模块与该穿透侧相通，其中该废洗涤液所含的有机物或臭味物质的至少一部份于该槽内为该微生物所分解；
d)施用一负压于该穿透侧，使该槽内的液体透过该过滤模块而进入该穿透侧；及
e)将该穿透侧内的穿透液的至少一部份作为该洗涤液导入该洗涤塔内。
6.如权利要求5所述的方法，其中的洗涤塔为填充塔、泡罩塔、并流喷射塔、喷雾塔或文式塔。
7.如权利要求6所述的方法，其中的洗涤塔为并流喷射塔。
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