利用洗滌塔及膜離生物反應器的廢氣處理設備及方法
2023-05-31 18:28:31 1
專利名稱：利用洗滌塔及膜離生物反應器的廢氣處理設備及方法
技術領域：
本發明是關於一種可節省洗滌塔洗滌液用量的廢氣處理技術，尤其有關一種利用並流噴射塔(jet co-flow packing tray column)及膜離生物反應器的廢氣處理技術。
背景技術：
半導體等高科技產業所排放的有機廢氣的處理包括以焚化技術及以溼式洗滌技術進行處理，前者有高能源消耗、溫室氣體排放與安全性問題。安全性較高的溼式洗滌技術，則有洗滌液用量大，且廢洗滌液後續淨化處理費用高昂等缺點。
臺灣專利公告第457120號揭示一種降低排放廢氣中揮發性有機物的方法，該方法包含將注入臭氧至該洗滌塔之中，並使該臭氧與該洗滌液充分混合的步驟，藉助臭氧與廢氣中揮發性有機物反應，而降低該廢氣與該洗滌液中的該揮發性有機物的含量。該臭氧來源可為化學氣相沉積(CVD，chemicalvapor deposition)製程反應中所產生者。
臺灣專利公告第546159號揭示一種洗滌塔廢氣處理方法，包括將一藥劑加入至該洗滌塔內以調整該洗滌液的酸鹼值大於pH 10.5以上。
以上兩篇臺灣專利所使用的洗滌塔可為填充塔、泡罩塔(bubble-capcolumn)、噴霧塔或文式塔。雖然它們對降低排放廢氣中揮發性有機物的方法提出了不同的解決方案，但是並沒有對洗滌液用量大，且廢洗滌液後續淨化處理費用高昂等缺點提出解決方案。
美國專利6808628B2號(平行的中國專利公開第1426973A號)揭示一種浸入式膜離生物反應器(submerged membrane bioreactor)，包含一內含微生物混合液的槽；及一浸入於該混合液的過濾模塊，其具有一穿透側，而且該混合液僅透過該過濾模塊與該穿透側呈流體相通。該過濾模塊包含一多孔性支撐材，其具有一形成該穿透側的第一表面及相對於該第一表面的第二表面；及一覆蓋於該第二表面的無紡布膜，該無紡布膜具有一介於0.1～2mm之間的厚度及介於0.2～100μm之間的孔隙。
中國專利公開第1493531 A號揭示於一種浸入式膜離生物反應器進行廢水/水處理的方法，該反應器包含一內含微生物混合液的槽；於該混合液的複數個多孔性載體；及一浸入於該混合液的過濾模塊，其具有一穿透側，而且該混合液僅透過該過濾模塊與該穿透側呈流體相通。該方法包括將一進流水導入該槽中的混合液；將一負壓來源施用於該穿透側，使得該槽中的液體透過該過濾模塊從該穿透側流出該槽；及藉助對該混合液曝氣的方式使該複數個多孔性載體與該過濾模塊接觸，於是降低該過濾模塊上的積垢。
以上所提及的專利的內容藉助參考方式被併入本案。
發明內容
本發明的一主要目的在提供一種可節省洗滌塔的洗滌液用量的廢氣處理技術。
本發明的另一目的在提供一種利用洗滌塔及膜離生物反應器的廢氣處理技術，其可節省廢洗滌液後續淨化處理的用地需求(降低固定成本)。
本發明所揭示的一種廢氣處理設備，包含一洗滌塔，包含位於該塔內部的一吸收區，一用於向該吸收區導入廢氣的廢氣入口，一用於向該吸收區導入洗滌液的洗滌液入口，一用於從該吸收區排出該廢氣與該洗滌液在該區內接觸所產生的被洗滌氣的排氣口，及一用於從該吸收區排出因為該接觸而吸收有該廢氣所含的有機物或臭味物質的廢洗滌液出口；一膜離生物反應器，包含一內含微生物混合液的槽；及一浸入於該混合液的過濾模塊，該過濾模塊具有一穿透側而且該混合液僅透過該過濾模塊與該穿透側呈流體相通；一第一管路，其連接該洗滌塔的廢洗滌液出口及該膜離生物反應器的槽，以將該廢洗滌液導入該膜離生物反應器的槽內；及一第二管路，其連接該膜離生物反應器的過濾模塊的穿透側，用於將至少一部份由該穿透側流出的出流水作為該洗滌液導入該洗滌塔的洗滌液入口。
較佳的，該洗滌塔為填充塔、泡罩塔、並流噴射塔、噴霧塔或文式塔(Venturi)，以並流噴射塔為更佳。
較佳的，本發明的廢氣處理設備進一步包含一連接於該穿透側的負壓來源，以抽取該槽內的液體透過該過濾模塊而進入該穿透側內。
本發明亦揭示一種廢氣處理方法，其包含下列步驟a)將廢氣與一洗滌液在一洗滌塔內接觸，於是該廢氣所含的有機物或臭味物質的至少一部份為該洗滌液所吸收；b)從該洗滌塔排出一有機物或臭味物質含量較該廢氣少的被洗滌氣；c)將吸收有該廢氣所含的有機物或臭味物質的廢洗滌液從該洗滌塔導入一膜離生物反應器的一個槽內，該槽內具有一內含微生物的混合液，及浸入於該混合液的過濾模塊，其中該過濾模塊具有一穿透側，而且該混合液僅透過該過濾模塊與該穿透側相通，其中該廢洗滌液所含的有機物或臭味物質的至少一部份於該槽內為該微生物所分解；d)施用一負壓於該穿透側，使該槽內的液體透過該過濾模塊而進入該穿透側；及e)將該穿透側內的穿透液的至少一部份作為該洗滌液導入該洗滌塔內。
本發明利用膜離生物反應器來回收再循環使用廢洗滌液，膜離生物反應器具有高汙泥濃度，不但可以增加微生物的多樣性，以分解特殊汙染物，而且淨化後的處理水含有低的懸浮固體含量，可直接回收再循環至洗滌塔使用，降低洗滌液汰換量，節省水資源。膜離生物反應器同時亦具有高體積效益及低汙泥產率之優點。
實施方式依本發明的一較佳具體實施例所完成的廢氣處理設備，如圖1所示，主要包括一併流噴射塔10及一膜離生物反應器20。
洗滌液以泵浦40經由管路32由一入口13自並流噴射塔10的頂部淋入。使用一鼓風機41將空氣打入管路33的一端。該管路33的另一端被連接於並流噴射塔10底部的一廢氣入口12。含有機物與臭味物質的廢氣被連接於該管路33的一中間位置，於是該廢氣被載流於高速空氣由該廢氣入口12進入該並流噴射塔10的底部，其中經一氣體流量計34手動控制空氣的流量。
如圖1及1a所示，並流噴射塔10的內部是設有複數個噴射單元11所構成的一吸收區。廢氣自並流噴射塔10底部往上流經每層塔板上的噴射單元11；而洗滌液則是自並流噴射塔10頂部往下流，進入到每一層塔板。在廢氣通過噴射單元11的過程中，因氣速增加，導致該空間產生局部噴射負壓現象，將流經塔板上的洗滌液吸入於其內。氣體與液體於噴射單元11中並流接觸，產生劇烈氣液質傳效果，接觸後的氣液由噴射單元11的頂部兩側以水平方向噴出，氣體往上進到上一層塔板的噴射單元11，液體自然落下到原塔板層，重複地被吸入噴射單元11中，因此氣相中汙染物可被高效率吸收至洗滌液內，且洗滌液也因重複循環使用，可使最少的洗滌液發揮最大的有機物或臭味物質吸收能力。有機物吸收完成後的洗滌液則由並流噴射塔10底部的一出口15通過一管路31被導入膜離生物反應器20處理。被洗滌過的廢氣自並流噴射塔10頂部的排氣口14排出。經過膜離生物反應器20淨化處理後的洗滌液，再以泵浦40經由管路32被導回並流噴射塔10頂部循環使用，其中管路32上被設有一液體流量計35及被連接一回流管路36及閥37來控制再循環的洗滌液的流量。
如圖2所示，吸收有有機物或臭味物質的洗滌液從管路31進入膜離生物反應器的反應槽21內。槽內裝置有一過濾模塊22，透過鼓風機23打入空氣或氧氣至反應槽21底部的曝氣設備24以提供微生物處理所需的氧氣。空氣或氧氣也可為用於無氧微生物系統的氮氣或二氧化碳，或者為用於厭氣微生物系統的氮氣、甲烷或沼氣。濾液(permeate)即出流水透過泵浦40抽出。在泵浦40之前於管路32上裝置一真空壓力計38來控制抽取出流水的負壓。
以上廢氣處理設備可使廢氣與洗滌液於並流噴射塔10內進行高效率氣液質傳，氣相中有機物或臭味物質因此被洗滌液吸收去除；並流噴射塔10流出含有機物或臭味物質的洗滌液被送至膜離生物反應器進行微生物處理，由過濾模塊抽出低懸浮固體含量的淨化過的洗滌液再導回並流噴射塔10循環使用。
本發明將藉助以下實施例被進一步了解，該實施例僅作為說明之用，而非用於限制本發明範圍。
圖1顯示依本發明的一較佳具體實施例所完成的廢氣處理設備的示意圖。
圖1a顯示圖1中的噴射單元11的示意圖。
圖2顯示圖1中膜離生物反應器20的示意圖。
圖3顯示於本發明實施例1中連續13日處理濃度200ppmv異丙醇有機氣體的結果。
附圖標記10..並流噴射塔11..噴射單元 12..廢氣入口13..入口 14..排氣口15..出口20..膜離生物反應器21..反應槽22..過濾模塊23、41..鼓風機24..曝氣設備 31、32、33、36..管路34..氣體流量計35..液體流量計37..閥38..真空壓力計40..泵浦具體實施方式
實施例1異丙醇濃度200ppmv的有機氣體，以圖1及2所示的本發明設備進行處理，其中噴射單元規格如表1所示，膜離生物反應器的規格如表2所示，在氣液比710～830條件下，進行連續13日的測試。結果如圖3所示，氣體中異丙醇去除效率可達93％以上。
表1噴射單元規格
表2膜離生物反應器規格
權利要求
1.一種廢氣處理設備，包含一洗滌塔，包含位於該塔內部的一吸收區，一用於向該吸收區導入廢氣的廢氣入口，一用於向該吸收區導入洗滌液的洗滌液入口，一用於從該吸收區排出該廢氣與該洗滌液在該區內接觸所產生的被洗滌氣的排氣口，及一用於從該吸收區排出因為該接觸而吸收有該廢氣所含的有機物或臭味物質的廢洗滌液的出口；一膜離生物反應器，包含一內含微生物混合液的槽；及一浸入於該混合液的過濾模塊，該過濾模塊具有一穿透側而且該混合液僅透過該過濾模塊與該穿透側呈流體相通；一第一管路，其連接該洗滌塔的廢洗滌液出口及該膜離生物反應器的槽，以將該廢洗滌液導入該膜離生物反應器的槽內；及一第二管路，其連接該膜離生物反應器的過濾模塊的穿透側，用於將至少一部份由該穿透側流出的出流水作為該洗滌液導入該洗滌塔的洗滌液入口。
2.如權利要求1所述的廢氣處理設備，其中的洗滌塔為填充塔、泡罩塔、並流噴射塔、噴霧塔或文式塔。
3.如權利要求1所述的廢氣處理設備，其中的洗滌塔為並流噴射塔。
4.如權利要求1所述的廢氣處理設備，其進一步包含一連接於該穿透側的負壓來源，以抽取該槽內的液體透過該過濾模塊而進入該穿透側內。
5.一種廢氣處理方法，包含下列步驟a)將廢氣與一洗滌液在一洗滌塔內接觸，於是該廢氣所含的有機物或臭味物質的至少一部份為該洗滌液所吸收；b)從該洗滌塔排出一有機物或臭味物質含量較該廢氣少的被洗滌氣；c)將吸收有該廢氣所含的有機物或臭味物質的廢洗滌液從該洗滌塔導入一膜離生物反應器的一個槽內，該槽內具有一內含微生物的混合液，及浸入於該混合液的過濾模塊，其中該過濾模塊具有一穿透側，而且該混合液僅透過該過濾模塊與該穿透側相通，其中該廢洗滌液所含的有機物或臭味物質的至少一部份於該槽內為該微生物所分解；d)施用一負壓於該穿透側，使該槽內的液體透過該過濾模塊而進入該穿透側；及e)將該穿透側內的穿透液的至少一部份作為該洗滌液導入該洗滌塔內。
6.如權利要求5所述的方法，其中的洗滌塔為填充塔、泡罩塔、並流噴射塔、噴霧塔或文式塔。
7.如權利要求6所述的方法，其中的洗滌塔為並流噴射塔。
全文摘要
本發明揭示一種含有機物與臭味物質的廢氣的節水處理技術，其利用了洗滌塔及膜離生物反應器，以去除廢氣中的有機物與臭味物質。廢氣與洗滌液於洗滌塔內進行接觸，氣相中有機物與臭味物質被洗滌液吸收去除，而通過洗滌塔的廢洗滌液則被導入膜離生物反應器進行處理。處理後含有低懸浮固體(SS)含量的淨化水再循環至洗滌塔使用。
文檔編號B01D61/00GK1864810SQ200510071109
公開日2006年11月22日 申請日期2005年5月20日 優先權日2005年5月20日
發明者徐樹剛, 何宗仁, 劉文宗, 張瑞玉 申請人:財團法人工業技術研究院