一体化喷淋-内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器有机废气处理装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及有机废气净化领域，尤其涉及有机废气的处理装置及其处理工艺。

背景技术

目前，印刷行业在使用水性油墨或有机溶剂过程中会产生含有丙烯酸、乙醇、乙酸乙酯等挥发性有机物的废气，采用喷淋工艺处理能够有效吸附去除有机废气，但喷淋液在使用一段时间后会出现浑浊、沉淀现象，由于吸收有机废气后产生的沉淀物无统一的收集，导致提升泵所抽的喷淋液含有大量的沉淀物，含有大量沉淀物的喷淋液回流至喷淋塔中时，会造成喷头堵塞、喷淋不均，导致有机废气净化不达标，造成空气污染等现象。传统的喷淋工艺需要停机定期更换喷淋液，这就导致增加了废气治理及喷淋液更换配制的成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种工艺简单、占地面积小、喷淋液无需更换、对有机废气的净化效率高的一体化喷淋-内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器有机废气处理装置及其处理方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案之一是：

一种一体化喷淋-内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器有机废气处理装置，包括上下布置且相互连通的喷淋塔和反应室；所述喷淋塔包括喷淋塔塔身、喷头、连接管和提升泵；所述喷淋塔塔身的顶端设有排气口；所述喷淋塔塔身的内部由上到下地设有所述喷头、分流板(设有若干均匀分布的通气孔的板)和填料层；所述填料层底部连通有机废气进气口；所述反应室内设有膜生物反应器(MBR，Membrane Bio-Reactor)、曝气器和搅拌器；所述反应室内还有颗粒活性炭；所述连接管连通所述反应室和所述喷头，所述提升泵设在所述连接管且可将所述反应室内的液体通过所述连接管输送至所述喷头，实现喷淋液回流。

进一步地，所述喷淋塔塔身呈圆柱形或者立方体形设置。

进一步地，所述填料层内填充有球形滤料，球形滤料为纤维型，填充比(填充比＝填料所占容积/填料层有效容积)为20％～35％。

进一步地，所述的膜生物反应器的膜材质为涤纶、锦纶、或尼龙等有机聚合物材质滤布滤膜。

进一步地，所述反应室中投加的颗粒活性炭的体积分数(即颗粒活性炭的体积占反应室有效容积的比例)为5％～15％，颗粒活性炭的粒径为2～3mm。

进一步地，所述曝气器包括相互连接的曝气管和曝气风机。

进一步地，所述曝气管上安装有流量调节计，用于控制反应室中的曝气程度。

进一步地，所述搅拌器为螺旋搅拌机。

进一步地，所述反应室内还设有用于安装所述膜生物反应器的支架。

本发明采用的技术方案之二是：

一种利用一体化喷淋-内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器有机废气处理装置的有机废气处理方法：

将滤布滤膜作为膜基材的膜组件放入反应室中的安装支架上，通过曝气风机向曝气管内鼓入空气，同时开启螺旋搅拌机充分搅拌整个反应室中的混合液，曝气风机前设有调节流量计用来控制反应室中的曝气程度；

所述喷头向下喷洒喷淋液；所述有机废气由下至上穿过填料层并被喷淋液吸收净化后由所述排气口排出喷淋塔塔身；吸收了有机废气的喷淋液向下流入反应室，通过曝气作用以及螺旋搅拌机的搅拌混动使反应室中颗粒活性炭与喷淋液混合均匀；并在曝气条件下通过所述颗粒活性炭与所述膜生物反应器净化喷淋液；反应室中净化后的喷淋液通过提升泵由连接管引入喷淋塔上部的喷头进行喷洒，形成喷淋液的回流循环，从而实现内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器有机废气处理工艺。

进一步地，所述反应室内水力停留时间(水力停留时间＝反应器有效容积/进水流量)为4～8h。

本发明所涉及的设备、试剂、工艺、参数等，除有特别说明外，均为常规设备、试剂、工艺、参数等，不再作实施例。

本发明所列举的所有范围包括该范围内的所有点值。

相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

1、本发明在反应室中投加颗粒活性炭，颗粒活性炭在反应室中具有冲刷膜表面的作用，可以有效的缓解膜污染，提高反应器的运行周期，清洗容易，反冲洗膜通量恢复良好，膜通量基本维持在35～40L·m

2、本发明在喷头下方设置分流板，在喷头向下喷洒吸收有机废气的喷淋液时，喷淋液沿分流板不断沉积，使分流板下方有机废气通过气孔直接与大量喷淋液充分接触，提高有机废气与喷淋液的接触时长和接触面积，从而提高对有机废气的吸收效果，避免有机废气直接进入塔身内部后气体上升流速过快，有机废气与喷淋液接触不充分，造成喷淋塔的净化效果差。

3、本发明的反应室内填充的颗粒活性炭采用先进工艺精制加工而成，外观呈黑色不定型颗粒，具有发达的孔隙结构、良好的吸附性能、机械强度高、易反复再生、造价低等特点，颗粒活性炭易于微生物附着生长，能够起到冲刷膜表面、固定微生物和吸附污染物的作用。

4、本发明的反应室中通过曝气和搅拌器搅拌混动作用下，有利于颗粒活性炭与喷淋液的充分接触，进而提高对污染物的吸附和膜的冲洗。

5、本发明中，工艺简单，装置占地面积小，反应器中的内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器能够有效净化有机废气。

附图说明

图1为本发明实施例的一体化喷淋-内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器有机废气处理装置的结构示意图。

附图标记：

喷淋塔10，喷淋塔塔身11，喷头12，连接管13，提升泵14，排气口15，分流板16，填料层17，滤料18，有机废气进气口19；

反应室20，膜生物反应器21，支架22，曝气管23，曝气风机24，流量调节计25，螺旋搅拌机26，颗粒活性炭27，出液口28。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横”、“竖”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图中的立体图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，本实施例的一体化喷淋-内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器有机废气处理装置包括上下布置且相互连通的喷淋塔10和反应室20；

所述喷淋塔10包括喷淋塔塔身11、喷头12、连接管13和提升泵14；所述喷淋塔塔身11呈圆柱形设置，顶端设有排气口15；所述喷淋塔塔身11的内部由上到下地设有所述喷头12、分流板16和填料层17；所述填料层17下方的喷淋塔塔身11侧壁开设有机废气进气口19，填料层17底部连通该有机废气进气口19，填料层17填有纤维型球形滤料18，填充比为20％～35％；

所述反应室20位于填料层17下方，有机废气从填料层17与反应室20之间进入喷淋塔内；反应室20内一侧安装有支架22，该支架22内安装有膜生物反应器21，膜生物反应器21中膜组件的膜材质为涤纶滤布；反应室20底部安装有曝气器和搅拌器；曝气器包括曝气管23和曝气风机24，曝气管23与曝气风机24固连；曝气风机24之前的曝气管23上安装有流量调节计25；搅拌器为螺旋搅拌机26；反应室20内还填充有颗粒活性炭27，反应室20中投加的颗粒活性炭27体积占反应室20有效容积的体积分数为5％～15％，颗粒活性炭27的粒径为2～3mm；

所述反应室20的出液口28通过连接管13与喷头12连通，通过连接管13上设置的提升泵14实现喷淋液的循环回流，即通过提升泵14将所述反应室20内经过处理的喷淋液通过连接管13输送至喷头12重复用于吸收有机废气。

利用本实施例中的一体化喷淋-内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器有机废气处理装置处理有机废气的方法包括：

将工业涤纶滤布作为膜基材的膜组件放入反应室20中的安装支架22上，通过曝气风机24向曝气管23内鼓入空气，同时开启螺旋搅拌机26充分搅拌整个反应室20中的混合液。曝气风机24前设有流量调节计25用来控制反应室20中的曝气程度。在反应室20中投加粒径为2mm，体积分数为10％的颗粒活性炭27，通过曝气作用以及螺旋搅拌机26的搅拌混动使反应室20中颗粒活性炭27与喷淋液混合均匀，微生物粘附在膜组件的膜表面上形成动态膜。有机废气由喷淋塔塔身11侧壁开设的有机废气进气口19进入塔内，通过填料层17及其中的喷淋液吸附后，到达塔顶层喷头12过程中经过喷淋液有效吸收后，由顶端排气口15排出。吸收了有机废气后的喷淋液随重力作用落入喷淋塔10底部的反应室20内，喷淋液在膜生物反应器21中微生物作用下被降解，在颗粒活性炭27作用下被吸附。反应室20内水力停留时间保持在4～8h范围内。反应室20中净化后的喷淋液通过提升泵14由连接管13引入喷淋塔10上部的喷头12再次喷洒，形成喷淋液的回流循环，从而实现内循环颗粒活性炭-动态膜生物反应器有机废气治理工艺。

在反应室20中投加颗粒活性炭27，颗粒活性炭27在反应室20中具有冲刷膜表面的作用，可以有效的缓解膜污染，提高膜生物反应器21的运行周期，清洗容易，反冲洗膜通量恢复良好，膜通量基本维持在35～40L·m

喷头12下方设置分流板16，在喷头12向下喷洒吸收有机废气的喷淋液时，喷淋液沿分流板16不断沉积，使分流板16下方有机废气通过分流板16内的气孔直接与大量喷淋液充分接触，提高有机废气与喷淋液的接触时长和接触面积，从而提高对有机废气的吸收效果，避免有机废气直接进入塔身内部后气体上升流速过快，有机废气与喷淋液接触不充分，造成喷淋塔的净化效果差。

颗粒活性炭27采用先进工艺精制加工而成，外观呈黑色不定型颗粒，具有发达的孔隙结构、良好的吸附性能、机械强度高、易反复再生、造价低等特点，颗粒活性炭27在反应室20中有三个作用：一是冲刷膜表面，减小动态膜阻力，从而缓解膜组件的膜污染；二是固定化微生物作用，提高膜生物反应器21对污染物的去除效率；三是吸附污染物的作用，进一步提高装置的处理能力。颗粒活性炭27在反应室20中性质稳定，在整个运行过程中使用时间超过30d。

本发明中，工艺简单，装置占地面积小，反应器中的内循环颗粒活性炭/动态膜生物反应器能够有效净化有机废气，能够实现对喷淋液的循环利用。

为了使本发明的工艺装置、有益效果更加清晰明白，以下结合具体案例对本发明做进一步说明。

在本案例中，喷淋塔及反应室呈圆柱体设置，喷淋塔直径为0.5m，填料层高为0.25m；反应室直径为1m，有效容积为15L。所述填料层采用纤维型球形填料，填充比为30％，该填充比使气液两相充分接触，同时尽可能避免填料的堵塞。反应室活性炭采用粒径为2mm的颗粒活性炭，相较于粉末活性炭，颗粒活性炭可再生使用，有效节约费用。反应室内水力停留时间设定为7h，在此条件下，反应室喷淋液中的污染物既能充分被颗粒活性炭吸附去除，又可以被颗粒活性炭上附着的微生物高效分解。经过吸附处理后，反应室中喷淋液COD的去除效率达到91.5％，说明喷淋液净化效果显著，能够有效的回收利用。

具体地，进气的有机废气主要以非甲烷总烃为主，进气口进气量约3000m

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。