TWI278436B - Biological filter apparatus with multiple filter units - Google Patents

Description

1278436 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種具有多重過濾單元之生物過濾裝置， 及一種操作生物過濾裝置之方法。 【先前技術】 同在申請中之申請案（其完整揭示併入本文做為參考 文獻）揭示一種包含滴流式過濾（trickling filter)單元 及生物過濾（biological filter)單元之生物過濾裝置。 該滴流式過濾單元包括生物惰性過濾床，而該生物過渡單 元則包括一種含有對揮發性有機化合物（VOCs)與消耗 VOCs(consume VOCs)具有親和性之微生物族群的有機堆肥 (compost)及存在該堆肥中之營養物。各過濾單元包括用 於將水噴灑於過濾床上之喷管。水向下通過過濾床並收集 於分別位在該二過濾床下方之集水槽中。該二過濾單元之 集水槽是彼此液體連通的，且水再從滴流式過濾單元之集 水槽吸出以供喷灑於惰性過濾床及生物活性過渡床上。因 為該二集水槽之液體流通，故喷灑於惰性過濾床上之水便 含有從該生物活性過濾床浸蝕（erode)之堆肥。於是，該 惰性過濾床接種入來自該生物活性過濾床之微生物。充滿 著VOCs之空氣向上通過該滴流式過濾單元，然後再向上 通過該生物活性過濾器單元。存在惰性過濾床中之接種物 會代謝存在進料空氣流中之水溶性v〇Cs (例如某些醇類） ，而因此在氣流到達生物過濾器之前即減低其中的水溶性 VOCs濃度。經此方式，該生物活性過濾床中之微生物族群 1278436 變為有條件地去除水不溶性VOCs。 【發明内容】 根據本么明之第一方面，係提供一種用於處理充滿著 揮發性有機化合物之空氣的過濾裝置，該裝置包含界定第 一過濾室並具有以容許空氣進入該第一過濾室之第一空氣 及用以將工氧從第一過遽至排出之第一空氣出口的第 Μ過濾為單70、界定第二過濾室並具有以容許空氣進入該 第一過濾至之第二空氣入口及用以將空氣從第二過濾室排 出之第二空氣出口的第二過濾器單元、及界定第三過濾室 並八有以谷許空氣進入該第二過濾室之第三空氣入口及用 以將二氣攸第二過濾室排出之第三空氣出口的第三過濾器 單元（該第三入口係連接至第二空氣出口）、存在第一過 濾室中之生物惰性過濾介質、存在第二過濾室中之生物活 性過遽介質、及存在第三過遽室中之生物惰性過遽介質， 藉此通過該裝置之空氣依序通過第一生物惰性過濾介質、 生物活性過濾介質與第二生物惰性過濾介質。 祀據本么明之第一方面，係提供一種用於處理充滿著 生物可分解性V0Cs之空氣的方法，該方法包含(a)將:亥空 氣依序通過第―、第二及第三過渡床，該第—與第三過滤 床各含有生物惰性過濾介質，而第二過濾床含有生物活性 過濾介質，（b)收集從第一及第二過濾床流出之水，（〇將 於步驟（b)收集得之水補充入至少一個第一及第二過L床 ，（:d)收集從第三過濾床流出之水，及（e)將於步驟（^)收 集得之水補充至該第三過濾床。 1278436 ::::發明之第三方面’係提供—種用於處理充滿著 一軍’“生有機化合物之空氣的過濾'裝置，該裝置包含界定第 二=三過滤室之第一壁面機構、用以容許空氣進 二:二Γ空氣…用以將空氣從第-過滤 厶：之弟〜氣出口、與該第-空氣出口相連結且用以 開該第一過遽室之空氣進入該第二過濾室之第二空 =、用以將空氣從第二過滤室排出之第二空氣出口、 H氣出π連接且用以容許離開該第二過遽室之空 氣進入該第三過濾室 箆 = 愿至之苐一工軋入口、及用以將空氣從第 室排出之第三空氣出σ、存在第一過濾室十之生物 月’過^介質、存在第二過滤室中之生物活性過滤介質、 及存在第三過濾室中之生物惰性過濾介質、用於將水補充 至該第-及第二過遽室至少_者之上方區域的第一水供給 方式：界定用於接收來自該第一及第二過滤室至少一者之 2域的第一集水槽之第二壁面機構、用於將來自第一 集R之水進料至該第一水供給機構的第一再循環機 :於將㈣充至該第三過渡室之上方區域的第二水供給機 疋用於接收來自該第三過濾室下方區域的第二隼水 —二土面機構、及用於將來自第二集水槽之水進料至 第水供給機構的第二再循環機構。 【實施方式】 圖式中戶斤 - 不之過濾器包含兩個滴流式過濾、單元1 0、 1 〇，及一個峰从、 勿過濾單元1 2。如下文特別指出者所預期， 1278436 該滴流式過濾單元ίο’基本上與滴流式過據單元1〇相同而 因此毋需再詳細描述滴流式過濾單元10，之結禮。 、口0 無力口摘^ 符號之參考數字係用於標示滴流式過渡單元丨0之j # 而相對應之加撇符號參考數字係用於標 10’之相對元件。 示滴流式過濾單元 滴流式過濾單元10 (或洗滌器單元）包括架設於地面^ 6 上之外殼（housing) 14。該外殼14具有通入開口 18及* 氣供給輸迗管20使含有充滿有VOCs之空氣的場所連接至 該通入開口 1 8。該外殼14具有與輸送管24連接之排出開 口 22。 該外殼14含有位於該通入開σ 18上方之支撐鐵拇（ 未特別示出）。由交又流動過濾介質所組成之生物惰性過 濾床26架設於該支撐鐵柵上。該交又流動過濾介質係= 合成型聚合材料之波形板製成。該等波形板以面_面相對 而交互板之凹槽彼此互相傾斜約6〇。之方式結合在一起。 一種適用之材料形式可於市售購自布藍特伍得工業股份有 限公司（瑞汀，賓州）。該交又流動過濾介質之位向通常 與層板垂直，以使凹槽向上於過濾床26内通過並與垂直 線傾斜約3 0。。 生物過濾單元12包括架設於地面16上且具有高度大 約與外殼14之通入開口 18等高的通入開口 3〇之外殼28 二輸送管24連接至通入開口 3〇。該外殼28具有藉由輸送 官36連接至外殼14’之通入開口 18，的排出開口以。外殼 14之排出開口 22,連接至鼓風機38之抽氣面。 1278436 該外殼28具有位於該通入開口 3〇上方之支撐鐵栅（ 未特別示出）且有一組過濾床32架設於該支撐鐵柵上。 過濾床32為一種包括由生物惰性交叉流動介質組成之下 層床32A及由生物活性過濾介質組成之上層床32β的複合 式床。較佳地，該生物活性過濾介質係由以同在申請中之 專利申請案第09/938，466號（申請日2001年8月23曰 ’其完整揭示併入本文做為參考文獻）中所述方法製得之 混合球所組成。 外殼14之通入開口 is及外殼28之通入開口 3〇係放 置於地面16上方之明顯高度上。外殼14係藉由僅稍微高 出地面1 6且位於通入開口 18及30相當下方之連結管線 4〇而與外殼28連結。於是，洗滌器單元1〇之外殼14提 供一個位於通入開口 1 8下方用以收集從過濾床26排出之 水的洗滌器集水槽，而生物過濾單元1 2之外殼28提供一 個位於通入開口 30下方用以收集從過濾床32排出之水的 過濾器集水槽’該二個集水槽係藉由連結管線4〇連結。 洗滌器集水槽具有熱恆定—控制型電阻加熱器42以供加熱 存在該集水槽中的水。 喷管46裝設於外殼14中位於過濾床26上方並具有噴 嘴48以供將水喷灑於過濾床26上。同樣地，喷管52置 於外殼28中位於過濾床32上方並具有喷嘴54以供將水 噴灑於過濾床32上。水泵58之吸氣側與洗滌器集水槽相 連而其加壓側以比例閥60之方式（其分配由喷管4β與52 之間的泵所提供的流動）與噴管46及52連結。水位偵測 10 1278436 6 4偵測該洗條器集水槽中之液體自由表面是否低於正 常最高水位，並於壓力下控制閥66使水源與該洗滌器集 水槽相連。 第二滴流式過濾單元10,為一種高純化單元（p〇lisher unit)且該高純化單元之外殼14，提供一個位於通入開口 18下方之咼純化集水槽（p〇iisher sump)以供收集從過淚 床26’排出之水。水泵58,之吸氣側與高純化集水槽相連而 其加壓側與喷管46,連結。 於操作圖1所示之裝置時，鼓風機38將充滿著y〇Cs 之空氣流引導經過輸送管2〇、外殼14、輸送管Μ、外殼 28、輸送管36及外殼14，，泵58從洗滌器集水槽吸取溫 水並將水噴淋於該二個過濾床26及32上，且泵58,從高 純化集水槽吸取水並將水噴淋於該過濾床26，上。向下噴 淋通過過濾床26之水對向上流經過濾床26之空氣進行洗 滌。此作用係藉由將上升空氣流溫熱及溼潤而加以調整。 而且，水溶性VOCs (例如某些醇類及酮類）可溶解於水中 並藉此從該空氣流中移除。有些喷灑於過濾床26之水仍 殘留在交又流動介質縐褶兩側内之低窪處或凹洞内。存在 該水中之VOCs則被存在該交叉流動介質中的接種物代謝 〇 經由排出開口 22離開外殼14之經改善空氣通過傳導 管24並經由通入開口 3〇進入外殼28。空氣向上流過較低 層過濾床32A，其作用在於將氣流布滿外殼28之截面積上 ，然後該空氣再向上流過較上層過濾床32B。存在過濾床 1278436 32B中之微生物捕捉並消耗存在進入過濾床32B之空氣中 的生物可分解性VOCs，並將彼等轉化成無毒形式，代表性 地為二氧化碳及水。於是，生物過濾單元1 2將生物可分 解性VOCs從進料空氣中移除，並供給一種具有實質上較 進料空氣流低濃度之生物可分解性VOCs的輸出氣流。 藉由從喷管46喷灑於過濾床32B上之溫水，而將該過 處床3 2 B維持於適於微生物族群之較佳狀況。 泵58以大於從個別過濾床之蒸發速率的速度將水喷灑 於過滤床26及過濾床32上，以使水可從過濾床26及32 排出而分別進入洗滌器集水槽與過濾器集水槽中。因為該 等集水槽係藉由連結管線40連結，故當水從洗滌器集水 槽排出時’替補水即從過濾器集水槽流入洗滌器集水槽中 重要證據顯示於正常操作生物過濾器以從空氣流中4 ’于、X不溶性v〇Cs之下，生物過濾器會將水溶性v〇cs釋系 到w亥空氣流中。因此，雖然生物過濾單元1 2之操作可私 空=流去除水不溶性V0Cs，其事實上可能增加該空氣流今 水洛性VOCs的濃度。滴流式過料& 1()，係用於將水溶相 V〇Cs從離開生物過渡單元12之空氣流中去除。 t浴性V0C於水中之溶解度取決於該水溶性慨於^ :::度。因為累積於洗滌器集水槽中之水含有從流入3 ;;夕出之水/合性vocs，故可希望地不將補充至噴管46 °至噴官46,）與洗滌器集水槽相連而消 12 1278436 循環於過濾器單元10,之水有效率地與循環於單元1〇及a 之水隔離。 即使循環於滴流式過遽單元10,之水有效率地與循環 於過滤單S 10及12之水隔離，存在空氣流中從_單元义 12轉移之微生物，以及存在周圍空氣中之微生物，可提供 該過濾單元10,中足夠之微生物族群以供有效進行水性 VOCs之生物分解。 彳 於正常操作如圖式所示之過濾器期間，進料至過濾單 元12之空氣流中可溶性v〇Cs之濃度相當低，而因此存在 過濾床32中之微生物族群變得習於去除水不可溶性仰k 。於水溶性VOCs之濃度遽增之事件中，從過濾12流出之 空氣流將含有濃度增加之水溶性v〇Cs，且此等過量之水溶 性VOCs會經由過濾單元1〇,移除。 因為過濾單元10’之目的係為去除未被過濾單元1〇移 除之過量水溶性VOCs及任何於操作過濾單元12時所產生 之水溶性VOCs，故過濾單元！ 〇，可較過濾單元1 〇小。 於同在申請之申請個案中，過濾床26及32B可安裝於 一般外殼中。雖然原則上可將過濾床26，安裝於與過濾器 床26及32B相同之外殼中，以使空氣流向上通過外殼内 並依序貫穿戎二個過濾床，以及在水落於過濾床3之前 收集從過濾床2 6流出之水，但較佳地係將過濾床2 6，安裝 於與過濾床26及32B分開之外殼中。 圖式例示滴流式過濾單元1 〇，其經連結至輸送管2〇、 24以使進料空氣流向上流經過濾床26 (面對向下滴流通 13 1278436 過該過濾床之水）。反向流動之空氣與水流促使空氣流被 有 >文屋]化事貫上由空氣流所吸收並攜帶轉移至該過渡 單元12之水量可能會將生物過濾介質飽和並減弱過濾單 :12之操作。為防堵此項可能性發生’可較佳地將輸送 管20、24與該滴流式過濾單元1〇相連以使進料空氣流能 向下流經過濾床26。 ，應瞭解本發日以受限於以上所述之特殊具體實施態』

，且可在不偏離本發明由所附屬申請專利範圍及其同等伞 所界定之範圍下進行變異。除非内文 ，所引述元件實例之號數（必須引述—個或；= 只例）至少f要該元件實例所指定之號數H音 ^ :利範圍排除具有該元件超出所指定之更多實二結構:: 万法。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 何以相同方法達到同等功 ，個別的單一圖為本發明 圖0 效，遂 具體實 更佳了解本發明並顯示如 (例舉）引述所附之圖式 施過濾器態樣之簡要切面 (二）元件代表符號 10、1 〇 ’ ：滴流式過濾單元 12 :生物過濾單元 14、14’ ：外殼 16 ·地面 W、18’ ：通入開口 14 1278436 20 :空氣供給輸送管 22、22’ ：排出開口 24 :輸送管 26、26’ ：生物惰性過濾床 28 :外殼 30 :通入開口 3 2 :過濾、床

32A :由生物惰性交叉流動介質組成之下層床 32B:由生物活性過濾介質組成之上層床 34 :排出開口 36 :輸送管 38 :鼓風機 4 0 :連結管線 42、42’ ：熱恆定-控制型電阻加熱器 46、46’ ：喷管

48 ' 48’ ：噴嘴 52:喷管 58、58’ ：水泵 60 :閥 64、64’ ：水位偵測器 6 6 :閥 15

Claims (1)

1. Η 外 專利範圍： 1 ·種用於處理充滿著揮發性有機化合物之空氣的過 濾裝置，該裝置包含： 斤界定第㉙慮室並具有以容許空氣進人該第—過慮室 之第工轧入口及用以將空氣從第一過濾室排出之第一空 氣出口的第一過遽器單元、 外界定第—過;f至並具有以容許空氣進人該第二過慮室 T第一工氣入口及用以將空氣從第二過濾室排出之第二空 氣出口的第二過遽器單元、 々界定第三過濾室並具有以容許空氣進入該第三過濾室 之第一工氣入口及用以將空氣從第三過濾室排出之第三空 氣出口的第三過清3|显- 、應杰早7L，該第三入口係連接至第二空氣 出口、 存在於第一過濾室中之生物惰性過濾介質、 存在於第二過濾室中之生物活性過濾介質、 存在於弟二過濾室中之生物惰性過濾介質，藉此通過 :置之工氟依序通過第—生物惰性過濾介質、生物活性 介質與第二生物惰性過it介質，以及其中 該第二過滅5|罝；田 ^ 慮早凡界定一個用於接受來自該第二過濾 ―:低區域之水的第-集水槽，且該第三過遽器單元界定 固用於接受來自該第三㈣室較低區域之水的第二集水 且該裝置包含用於將來自第一集水槽之水進料到至少 自第：慮至之較上方區域的第-再循環機構，及用於將來 二集水槽之水進料到該第三過濾室較上方區域的第二 16 1278436 再循環機構，以及一籀田μ 用於將水供應到第二過濾室之較上 万^域之水供應機構。 2. 一種用於處理充滿著生物可分解之 物之空氣的方法，該方法包含： 域化口 (a) 將該空氣依序通過第 一 一 卜卜一 ^ ^ 弟一及第二過濾床，該第 -與第三過濾床各含有生物惰性過濾介質，而第二重過濾 床含有生物活性過濾介質， /… (b) 收集從第一及第二過濾床流出之水， (c) 將於步驟（b)中所收集得之水供應入至少第一過濾 床及將水供應到第二過濾床中， 、 (d) 收集從第三過濾床流出之水，及 (e) 將於步驟（d)中所收集得之水供應至該第三過遽床 拾壹、圖式： 如次頁 17 1278436 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二） 本代表圖之元件代表符號簡單說明: 1 0、1 0 ’ ：滴流式過濾單元 1 2 :生物過濾單元 14、14’ ：淨化室 1 6 :地面

   1 8、1 8 ’ ：通入開口 20 :空氣供給輸送管 22、22’ ：排出開口 24 :輸送管 26、26’ ：生物惰性過濾床 2 8 :淨化室 30 :通入開口 32 :過濾床 32A :由生物惰性交叉流動介質組成之下層床

   3 2 B :由生物活性過濾介質組成之上層床 34 :排出開口 36 :輸送管 3 8 :鼓風機 40 :連結管線 42、42’ ：熱恆定-控制型電阻加熱器 46、46’ ：喷管 48、48’ ：喷嘴 52:喷管 4 1278436 58、58’ ：水泵 60 :閥 64、64’ ：水位偵測器 66 :閥 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式