甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備及其方法。本發(fā)明的設(shè)備是由內(nèi)部安裝有多個氣體膜組件的氣體膜分離區(qū)、用于容置硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌附著的填料的下向流式好氧區(qū)、用于容置含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液的升流式厭氧區(qū)、滲透氣導(dǎo)流區(qū)和滲余氣導(dǎo)流區(qū)構(gòu)成。氣體膜分離區(qū)通過滲透氣導(dǎo)流區(qū)與下向流式好氧區(qū)連通，并通過滲余氣導(dǎo)流區(qū)與升流式厭氧區(qū)連通。氣體膜組件的分離作用，使惡臭物質(zhì)和氧氣進(jìn)入下向流式好氧區(qū)，甲烷進(jìn)入升流式厭氧區(qū)，下向流式好氧區(qū)中的惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物輸入升流式厭氧區(qū)為甲烷的氧化提供氧化劑，實(shí)現(xiàn)甲烷與惡臭物質(zhì)在兩個生化反應(yīng)區(qū)協(xié)同有效地處理。本發(fā)明的設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、能耗低、操作簡單。
【專利說明】甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于利用生物反應(yīng)器處理廢氣的設(shè)備，特別涉及一種甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在污水厭氧處理、污泥濃縮與消化、以及垃圾處置過程中，有大量的揮發(fā)性有機(jī)物和惡臭物質(zhì)產(chǎn)生。由于帶來感官上的不悅和對人體健康及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重危害，惡臭污染問題已經(jīng)引起越來越多的關(guān)注。許多發(fā)達(dá)國家制定了相關(guān)的法律法規(guī)，嚴(yán)格控制惡臭物質(zhì)的排放。我國于20世紀(jì)90年代也制定了惡臭污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14554 — 93)。目前處理惡臭物質(zhì)的方法有物理法、化學(xué)法和生物法。與其它物理化學(xué)方法相比，生物除臭法因投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、不產(chǎn)生二次污染等特點(diǎn)而得到廣泛的研究和應(yīng)用。
[0003]惡臭物質(zhì)和揮發(fā)性有機(jī)物的組分主要是硫化氫、氨、甲烷、硫醇、揮發(fā)性有機(jī)酸等。其中硫化氫和氨是兩種主要的惡臭物質(zhì)。在生物反應(yīng)器中，臭味氣體中的氨(NH3)溶于水生成NH4+ ;在好氧條件下，被氨氧化菌、硝化菌氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽；然后在厭氧條件下，亞硝酸鹽和硝酸鹽通過反硝化轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。臭味氣體中的硫化氫的生物降解則是在好氧條件下被硫氧化菌氧化為硫酸鹽。在污水厭氧處理、污泥濃縮與消化以及垃圾填埋過程中，伴隨惡臭物質(zhì)產(chǎn)生的同時，還有大量的甲烷生成。然而，無論是物化法還是生物法，目前主要是去除惡臭氣體中的硫化氫、氨和揮發(fā)性有機(jī)酸等污染物質(zhì)，對甲烷的去除效果甚微。惡臭氣體中的甲烷濃度通常不高，作為能源回收利用在經(jīng)濟(jì)上不合算，通常是將處理后的仍含甲烷的氣體通過空氣稀釋高空排放。
[0004]但是，甲烷屬于溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的26倍。而且甲烷還是危險氣體，其在空氣中的濃度為5%-15%時極易發(fā)生爆炸。因此，研究經(jīng)濟(jì)有效的甲烷與惡臭物質(zhì)的協(xié)同控制技術(shù)，對于消除安全隱患、保護(hù)大氣環(huán)境具有重要的意義。
[0005]在厭氧條件下，甲烷氧化菌可以利用硫酸鹽、亞硝酸鹽和硝酸鹽將甲烷氧化為二氧化碳。惡臭物質(zhì)硫化氫和氨的生物降解產(chǎn)物分別為硫酸鹽、亞硝酸鹽和硝酸鹽，均可以作為甲烷氧化的氧化劑。將硫化氫氧化、氨硝化與甲烷厭氧氧化相結(jié)合，將甲烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳，氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，硫化氫轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，硫化氫氧化和氨硝化的產(chǎn)物可以為甲烷的氧化提供氧化劑，而被循環(huán)利用。這樣，可以實(shí)現(xiàn)甲烷與惡臭物質(zhì)的協(xié)同去除。
[0006]但是,硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌氧化硫化氫和氨需要好氧環(huán)境,利用硫酸鹽、亞硝酸鹽和硝酸鹽氧化甲烷的甲烷氧化菌則需要厭氧環(huán)境。在實(shí)際中，混有甲烷和惡臭物質(zhì)的氣體中還有大量的氧氣，氧氣雖然可以被硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌利用，但是，卻不能保持甲烷氧化的厭氧環(huán)境，引起在降解硫化氫、氨等惡臭物質(zhì)的同時不能處理甲烷的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于解決甲烷與惡臭物質(zhì)不能同時生物處理的問題，利用氣體膜組件的分離作用，將氣體中的惡臭物質(zhì)和氧氣與甲烷分離，使惡臭物質(zhì)和氧氣進(jìn)入好氧區(qū)，甲烷進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，通過循環(huán)泵將好氧區(qū)中的惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物輸入到厭氧區(qū)，為甲烷的氧化提供氧化劑，從而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡便，能耗較低，不僅能夠高效利用氣體中的氧氣氧化惡臭物質(zhì)，而且不需要額外添加氧化劑，利用惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物有效氧化甲烷，實(shí)現(xiàn)甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理，減少投資和運(yùn)行費(fèi)用的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備。
[0008]本發(fā)明的另一目的是提供利用甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備進(jìn)行甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的方法。
[0009]本發(fā)明的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備，包括氣體膜分離區(qū)、下向流式好氧區(qū)、升流式厭氧區(qū)、滲透氣導(dǎo)流區(qū)和滲余氣導(dǎo)流區(qū)；
[0010]所述的氣體膜分離區(qū)由第一容器構(gòu)成，所述的下向流式好氧區(qū)由第二容器構(gòu)成，所述的升流式厭氧區(qū)由第三容器構(gòu)成；
[0011]在所述的第一容器與所述的第二容器之間有一構(gòu)成所述的滲透氣導(dǎo)流區(qū)的第四容器，在所述的第一容器與所述的第三容器之間有一構(gòu)成所述的滲余氣導(dǎo)流區(qū)的第五容器；
[0012]所述的第一容器的底部開有一進(jìn)氣口，在所述的第一容器的內(nèi)部安裝有多個氣體膜組件，所述的多個氣體膜組件之間通過管道相連通，且所述的多個氣體膜組件的每一個氣體膜組件的頂部通過各自的管道與一總管道相連通；所述的總管道通過所述的第一容器的一側(cè)壁的上部與所述的第四容器的下部相接處設(shè)置的第二氣體導(dǎo)流孔，與所述的第四容器相連通；所述的多個氣體膜組件中的一端的氣體膜組件的底部設(shè)有的進(jìn)氣口與所述的第一容器的底部的進(jìn)氣口相連通；所述的多個氣體膜組件中的另一端的氣體膜組件通過管道與所述的第一容器的另一側(cè)壁上設(shè)置的第一氣體導(dǎo)流孔與所述的第五容器相連通；
[0013]所述的第四容器的上部通過第一氣體導(dǎo)流口與所述的第二容器的上部相連通；所述的第五容器通過其底端與所述的第三容器的下部相接處設(shè)置的第二氣體導(dǎo)流口，與所述的第三容器相連通；
[0014]所述的第二容器的內(nèi)部安裝有承托填料的帶有多個孔的氣體分布板，一側(cè)壁的下部開有排氣口，底部開有排水口 ；所述的排氣口低于所述的氣體分布板，且高于所述的排水口 ；所述的第二容器的一側(cè)壁的上部設(shè)有進(jìn)水口，在該進(jìn)水口的內(nèi)端安裝有帶有多個噴淋頭的噴淋管；另一側(cè)壁的上部設(shè)有第一氣體導(dǎo)流口，所述的第二容器通過該第一氣體導(dǎo)流口與所述的第四容器的上部相連通；
[0015]所述的第三容器的底部設(shè)有排水口，頂部設(shè)有排氣口，一側(cè)壁的上部設(shè)有進(jìn)水口，在該進(jìn)水口的內(nèi)端安裝有帶有多個噴淋頭的噴淋管；所述的噴淋管通過管道與循環(huán)泵和所述的第二容器的底部的排水口相連通。
[0016]所述的第一氣體導(dǎo)流孔高于所述的第二氣體導(dǎo)流口。
[0017]所述的氣體分布板上的孔的孔徑為3?50mm。
[0018]所述的第二氣體導(dǎo)流口處安裝有閥門。
[0019]在本發(fā)明的設(shè)備中，作為氣體分離區(qū)的第一容器(氣體膜分離區(qū))中的氣體膜組件，可以將氣體中的惡臭物質(zhì)和氧氣與甲烷有效分離，其中惡臭物質(zhì)和氧氣作為滲透氣經(jīng)過滲透氣導(dǎo)流區(qū)的導(dǎo)流進(jìn)入作為生化反應(yīng)區(qū)的第二容器(下向流式好氧區(qū))，甲烷作為滲余氣經(jīng)過滲余氣導(dǎo)流區(qū)的導(dǎo)流進(jìn)入也作為生化反應(yīng)區(qū)的第三容器(升流式厭氧區(qū))，從而實(shí)現(xiàn)甲烷的厭氧氧化與惡臭物質(zhì)的好氧氧化協(xié)同進(jìn)行，簡化操作，降低運(yùn)行能耗。
[0020]從第二容器(下向流式好氧區(qū))的排水口排出的噴淋液和惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物，用循環(huán)泵經(jīng)第三容器(升流式厭氧區(qū))的進(jìn)水口流入第三容器(升流式厭氧區(qū))中，一方面利用惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物氧化甲烷，另一方面為第三容器(升流式厭氧區(qū))中的微生物提供營養(yǎng)。將惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物作為氧化甲烷的氧化劑，不需要額外添加氧化劑，減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。
[0021 ] 第一容器(氣體膜分離區(qū))通過滲余氣導(dǎo)流區(qū)與第三容器(升流式厭氧區(qū))連通，滲余氣導(dǎo)流區(qū)在有效疏導(dǎo)未透過氣體膜的滲余氣體的同時，還可以有效防止第三容器(升流式厭氧區(qū))的液體流入第一容器，保護(hù)第一容器內(nèi)的氣體膜組件。
[0022]本發(fā)明的利用甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備進(jìn)行甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的方法:在由第二容器構(gòu)成的下向流式好氧區(qū)的內(nèi)部安裝的承托填料的帶有多個孔的氣體分布板上裝有填料，且硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌附著在所述的填料上；在由第三容器構(gòu)成的升流式厭氧區(qū)內(nèi)裝載有含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液；甲烷與惡臭物質(zhì)從由第一容器構(gòu)成的氣體膜分離區(qū)的進(jìn)氣口進(jìn)入所述的第一容器中安裝的氣體膜組件內(nèi)，易于透過氣體膜組件的氣體分離膜的包含硫化氫、氨等的惡臭物質(zhì)以及氧氣作為滲透氣透過所述的氣體分離膜，通過連通由第四容器構(gòu)成的滲透氣導(dǎo)流區(qū)的第二氣體導(dǎo)流孔進(jìn)入所述的第四容器中并向上流動，通過所述的第四容器連通所述的第二容器的第一氣體導(dǎo)流口進(jìn)入所述的第二容器中并向下流動，穿過所述的填料，附著在所述的填料上的硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌利用滲透氣中的氧氣氧化滲透氣中包含硫化氫、氨等的惡臭物質(zhì)，凈化后的氣體從所述的第二容器的下部的排氣口排出；難于透過氣體分離膜的甲烷作為滲余氣，通過連通由第五容器構(gòu)成的滲余氣導(dǎo)流區(qū)的第一氣體導(dǎo)流孔進(jìn)入第五容器中并向下流動，通過連通所述的第三容器的第二氣體導(dǎo)流口進(jìn)入所述的第三容器中，并被所述的懸浮液中的甲烷氧化菌所氧化，凈化后的氣體從所述的第三容器頂部的排氣口排出。
[0023]所述的第二容器，通過其頂部的進(jìn)水口以及安裝的帶有多個液體噴淋頭的噴淋管，定期向所述的填料噴灑營養(yǎng)液，過量的營養(yǎng)液及包含硫化氫、氨等的惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物經(jīng)氣體分布板流到所述的第二容器的底部，并從第二容器的底部的排水口排出，用循環(huán)泵經(jīng)所述的第三容器的進(jìn)水口流入所述的第三容器中，為第三容器的甲烷氧化反應(yīng)提供氧化劑，并且為第三容器中的微生物提供營養(yǎng)，多余的液體經(jīng)第三容器的排水口排出。
[0024]所述的第三容器中裝載的含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液，其中的甲烷氧化菌利用第二容器提供的氧化劑將甲烷氧化，同時第三容器中的反硝化菌將氧化劑還原。
[0025]所述的氣體膜組件中的氣體分離膜為卷式膜、中空纖維膜或平板膜；膜材料為聚酰亞胺、聚砜或聚二甲基硅氧烷。
[0026]所述的含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液中的甲烷氧化菌的含量為IXlO6 ?lX1012cell/ml，反硝化菌的含量為 IXlO7 ?I X 1012cell/ml。
[0027]所述的填料為輕質(zhì)多孔的天然材料或合成材料；如無機(jī)填料是礫石、陶?；蚧钚蕴康?；或有機(jī)填料是樹皮、木片、堆肥或樹脂等。
[0028]本發(fā)明的設(shè)備具有如下優(yōu)點(diǎn):[0029]本發(fā)明的設(shè)備將氣體膜分離區(qū)、兩個生物反應(yīng)區(qū)及兩個氣體導(dǎo)流區(qū)結(jié)合，結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡潔，運(yùn)行操作與維護(hù)簡單。
[0030]1.氣體膜分離區(qū)中的氣體膜組件，將氣體中的惡臭物質(zhì)和氧氣與甲烷有效分離，其中惡臭物質(zhì)和氧氣作為滲透氣經(jīng)過滲透氣導(dǎo)流區(qū)的導(dǎo)流進(jìn)入下向流式好氧區(qū)；甲烷作為滲余氣經(jīng)過滲余氣導(dǎo)流區(qū)的導(dǎo)流進(jìn)入升流式厭氧區(qū)；既滿足了惡臭物質(zhì)氧化需要的好氧條件，又滿足了甲烷氧化需要的厭氧條件，實(shí)現(xiàn)了甲烷與惡臭物質(zhì)的協(xié)同處理，簡化操作，降低運(yùn)行能耗。
[0031]2.氣體膜分離區(qū)中的氣體膜組件不僅具有分離氣體的作用，在分離氣體的同時，還可以將氣體濃縮。滲余氣中的氧氣經(jīng)過濃縮后，可以為下向流式好氧區(qū)的硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌進(jìn)行氧化硫化氫、氨等惡臭物質(zhì)提供充足的氧。
[0032]3.將惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物連同從下向流式好氧區(qū)的排水口排出的噴淋液一起，用循環(huán)泵輸入升流式厭氧區(qū)中，一方面為升流式厭氧區(qū)中的微生物提供營養(yǎng)，另一方面將惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物作為甲烷氧化反應(yīng)的氧化劑，不需要額外添加氧化劑，減少投資和運(yùn)行費(fèi)用。
[0033]4.氣體膜分離區(qū)通過滲余氣導(dǎo)流區(qū)與升流式厭氧區(qū)連通，滲余氣導(dǎo)流區(qū)在有效疏導(dǎo)未透過氣體膜組件的滲余氣體的同時，還可以有效防止升流式厭氧區(qū)的液體流入氣體膜分離區(qū)，保護(hù)氣體膜分離區(qū)內(nèi)的氣體膜組件，延長氣體膜組件的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1.本發(fā)明的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備的示意圖。
[0035]圖2.現(xiàn)有氣膜-生物反應(yīng)器廢氣處理設(shè)備的示意圖。
[0036]附圖標(biāo)記
[0037]1.下向流式好氧區(qū)2.滲透氣導(dǎo)流區(qū) 3.氣體膜分離區(qū)
[0038]4.滲余氣導(dǎo)流區(qū) 5.升流式厭氧區(qū) 6.填料
[0039]7.排水口8.排水口9.排氣口
[0040]10.排氣口11.進(jìn)氣口12.第一氣體導(dǎo)流口
[0041]13.第二氣體導(dǎo)流口 14.第一氣體導(dǎo)流孔15.氣體膜組件
[0042]16.氣體分布板 17.噴淋頭18.循環(huán)泵
[0043]19.第二氣體導(dǎo)流孔20.噴淋管21.進(jìn)水口
[0044]22.噴淋管23.進(jìn)水口
[0045]24.甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備
[0046]25.穿孔管26.濃氣體回流管27.氣體分離器
[0047]28.干燥器29.出氣管30.生物反應(yīng)器
【具體實(shí)施方式】
[0048]實(shí)施例1.[0049]請參見圖1。塑料板制成的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備24，其長、寬、高分別為0.80m、0.50m、l.50m ;其包括氣體膜分離區(qū)3、用于容置硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌附著的填料的下向流式好氧區(qū)1、用于容置含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液的升流式厭氧區(qū)5、滲透氣導(dǎo)流區(qū)2和滲余氣導(dǎo)流區(qū)4。
[0050]所述的氣體膜分離區(qū)3由第一容器構(gòu)成，所述的下向流式好氧區(qū)I由第二容器構(gòu)成，所述的升流式厭氧區(qū)5由第三容器構(gòu)成。
[0051]在所述的第一容器與所述的第二容器之間有一構(gòu)成所述的滲透氣導(dǎo)流區(qū)2的第四容器，在所述的第一容器與所述的第三容器之間有一構(gòu)成所述的滲余氣導(dǎo)流區(qū)4的第五容器。
[0052]所述的第一容器的底部開有一進(jìn)氣口 11，在所述的第一容器的內(nèi)部安裝有多個氣體膜組件15，所述的多個氣體膜組件15之間通過管道相連通，且所述的多個氣體膜組件15的每一個氣體膜組件的頂部通過各自的管道與一總管道相連通；所述的總管道通過所述的第一容器的一側(cè)壁的上部與所述的第四容器的下部相接處設(shè)置的第二氣體導(dǎo)流孔19，與所述的第四容器相連通；所述的多個氣體膜組件15中的一端的氣體膜組件15的底部設(shè)有的進(jìn)氣口與所述的第一容器的底部的進(jìn)氣口 11相連通；所述的多個氣體膜組件15中的另一端的氣體膜組件15通過管道與所述的第一容器的另一側(cè)壁上設(shè)置的第一氣體導(dǎo)流孔14與所述的第五容器相連通。
[0053]所述的第四容器的上部通過第一氣體導(dǎo)流口 12與所述的第二容器的上部相連通；所述的第五容器通過其底端與所述的第三容器的下部相接處設(shè)置的第二氣體導(dǎo)流口13，與所述的第三容器相連通；所述的第一氣體導(dǎo)流孔14高于所述的第二氣體導(dǎo)流口 13。
[0054]所述的第二容器的內(nèi)部安裝有承托填料6的帶有多個孔(孔徑為3?50_)的氣體分布板16，一側(cè)壁的下部開有排氣口 10，底部開有排水口 8 ;所述的排氣口低于所述的氣體分布板，且高于所述的排水口 ；所述的第二容器的一側(cè)壁的上部設(shè)有進(jìn)水口 21，在該進(jìn)水口的內(nèi)端安裝有帶有多個噴淋頭17的噴淋管20 ;另一側(cè)壁的上部設(shè)有第一氣體導(dǎo)流口12，所述的第二容器通過該第一氣體導(dǎo)流口與所述的第四容器的上部相連通；
[0055]所述的第三容器的底部設(shè)有排水口 7，頂部設(shè)有排氣口 9，一側(cè)壁的上部設(shè)有進(jìn)水口 23，在該進(jìn)水口的內(nèi)端安裝有帶有多個噴淋頭17的噴淋管22 ;所述的噴淋管通過管道與循環(huán)泵18和所述的第二容器的底部的排水口 8相連通。
[0056]室溫條件下，利用上述甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備進(jìn)行甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理。在由第二容器構(gòu)成的下向流式好氧區(qū)I的內(nèi)部安裝的承托填料的帶有多個孔的氣體分布板16上裝有填料6 (無機(jī)填料是礫石、陶?；蚧钚蕴?；或有機(jī)填料是樹皮、木片、堆肥或樹脂)，且硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌附著在所述的填料上；在由第三容器構(gòu)成的升流式厭氧區(qū)5內(nèi)裝載有含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液，其中:甲烷氧化菌的含量為 1.0\106?1.0父10120611/1111，反硝化菌的含量為 1.0X IO7 ?1.0X 1012cell/ml ；濃度為168.lmg/m3的硫化氫，103.0mg/m3的氨和14.7g/m3的甲燒混合氣體,從由第一容器構(gòu)成的氣體膜分離區(qū)3的進(jìn)氣口 11進(jìn)入所述的第一容器中安裝的氣體膜組件15內(nèi)，易于透過氣體膜組件的氣體分離膜(為卷式膜、中空纖維膜或平板膜，膜材料為聚酰亞胺、聚砜或聚二甲基硅氧烷)的包含硫化氫、氨等的惡臭物質(zhì)以及氧氣作為滲透氣透過所述的氣體分離膜，通過連通由第四容器構(gòu)成的滲透氣導(dǎo)流區(qū)2的第二氣體導(dǎo)流孔19進(jìn)入所述的第四容器中并向上流動，通過所述的第四容器連通所述的第二容器的第一氣體導(dǎo)流口 12進(jìn)入所述的第二容器中并向下流動，穿過所述的填料6，附著在所述的填料上的硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌利用滲透氣中的氧氣氧化滲透氣中的硫化氫和氨，凈化后的氣體從所述的第二容器的下部的排氣口 10排出；難于透過氣體分離膜的甲烷作為滲余氣，通過連通由第五容器構(gòu)成的滲余氣導(dǎo)流區(qū)4的第一氣體導(dǎo)流孔14進(jìn)入第五容器中并向下流動，通過連通所述的第三容器的第二氣體導(dǎo)流口 13進(jìn)入所述的第三容器中，并被所述的懸浮液中的甲烷氧化菌所氧化，凈化后的氣體從所述的第三容器頂部的排氣口 9排出。
[0057]所述的第二容器，通過其頂部的進(jìn)水口以及安裝的帶有多個液體噴淋頭17的噴淋管，定期向所述的填料噴灑營養(yǎng)液，過量的營養(yǎng)液及包含硫化氫、氨等的惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物經(jīng)氣體分布板流到所述的第二容器的底部，并從第二容器的底部的排水口 8排出，用循環(huán)泵18經(jīng)所述的第三容器的進(jìn)水口 23流入所述的第三容器中，為第三容器的甲烷氧化反應(yīng)提供氧化劑，并且為第三容器中的微生物提供營養(yǎng)，多余的液體經(jīng)第三容器的排水口 7排出。在第三容器中，甲烷氧化菌利用第二容器提供的氧化劑將甲烷氧化，同時第三容器中的反硝化菌將氧化劑還原。
[0058]排氣口 10的硫化氫和氨的濃度分別為0.3lmg/m3和3.9mg/m3,達(dá)到國家制定的惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，去除率分別達(dá)到99.8%和96.2%。排氣口 9的甲烷的濃度為2.93mg/m3,去除率達(dá)到80.1%。
[0059]實(shí)施例2.[0060]請參見圖1。不銹鋼板制成的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備24，其長、寬、高分別為0.5m、0.3m、l.0m。設(shè)備結(jié)構(gòu)及對廢氣處理方法同實(shí)施例1。
[0061]室溫條件下，利用上述甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備24進(jìn)行廢氣體處理。第一容器中安裝有多個氣體膜組件15，氣體膜組件的氣體分離膜為卷式膜、中空纖維膜或平板膜，膜材料為聚酰亞胺 、聚砜或聚二甲基硅氧烷。第二容器中裝有附著在填料6上的硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌，填料6為無機(jī)填料是礫石、陶?；蚧钚蕴?；或有機(jī)填料是樹皮、木片、堆肥或樹脂，第三容器中裝載有含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液，其中:甲烷氧化菌的含量為1.0X IO6~1.0X1012cell/ml，反硝化菌的含量為1.0X IO7~
1.0X1012cell/ml。
[0062]含有硫化氫、硫醇、氨、甲烷的混合廢氣，從進(jìn)氣口 11進(jìn)入甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備24中。硫化氫、硫醇、氨和甲燒的進(jìn)氣濃度分別為:48.6mg/m3,0.22mg/m3,
12.5mg/m3 和 46.6mg/m3,出氣濃度分別為 0.3mg/m3,0.0mg/m3,0.0mg/m3 和 9.5mg/m3,去除率分別達(dá)到99.4%，100%, 100%和79.6%，排放的硫化氫、硫醇和氨的濃度低于國家制定的惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備，包括氣體膜分離區(qū)、下向流式好氧區(qū)、升流式厭氧區(qū)、滲透氣導(dǎo)流區(qū)和滲余氣導(dǎo)流區(qū)；其特征是: 所述的氣體膜分離區(qū)由第一容器構(gòu)成，所述的下向流式好氧區(qū)由第二容器構(gòu)成，所述的升流式厭氧區(qū)由第三容器構(gòu)成； 在所述的第一容器與所述的第二容器之間有一構(gòu)成所述的滲透氣導(dǎo)流區(qū)的第四容器，在所述的第一容器與所述的第三容器之間有一構(gòu)成所述的滲余氣導(dǎo)流區(qū)的第五容器； 所述的第一容器的底部開有一進(jìn)氣口，在所述的第一容器的內(nèi)部安裝有多個氣體膜組件，所述的多個氣體膜組件之間通過管道相連通，且所述的多個氣體膜組件的每一個氣體膜組件的頂部通過各自的管道與一總管道相連通；所述的總管道通過所述的第一容器的一側(cè)壁的上部與所 述的第四容器的下部相接處設(shè)置的第二氣體導(dǎo)流孔，與所述的第四容器相連通；所述的多個氣體膜組件中的一端的氣體膜組件的底部設(shè)有的進(jìn)氣口與所述的第一容器的底部的進(jìn)氣口相連通；所述的多個氣體膜組件中的另一端的氣體膜組件通過管道與所述的第一容器的另一側(cè)壁上設(shè)置的第一氣體導(dǎo)流孔與所述的第五容器相連通； 所述的第四容器的上部通過第一氣體導(dǎo)流口與所述的第二容器的上部相連通；所述的第五容器通過其底端與所述的第三容器的下部相接處設(shè)置的第二氣體導(dǎo)流口，與所述的第三容器相連通； 所述的第二容器的內(nèi)部安裝有承托填料的帶有多個孔的氣體分布板，一側(cè)壁的下部開有排氣口，底部開有排水口 ；所述的第二容器的一側(cè)壁的上部設(shè)有進(jìn)水口，在該進(jìn)水口的內(nèi)端安裝有帶有多個噴淋頭的噴淋管； 所述的第三容器的底部設(shè)有排水口，頂部設(shè)有排氣口，一側(cè)壁的上部設(shè)有進(jìn)水口，在該進(jìn)水口的內(nèi)端安裝有帶有多個噴淋頭的噴淋管；所述的噴淋管通過管道與循環(huán)泵和所述的第二容器的底部的排水口相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備，其特征是:所述的第一氣體導(dǎo)流孔高于所述的第二氣體導(dǎo)流口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備，其特征是:所述的第二氣體導(dǎo)流口處安裝有閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備，其特征是:所述的第二容器中的所述的排氣口低于所述的氣體分布板，且高于所述的排水口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備，其特征是:所述的氣體分布板上的孔的孔徑為3~50mm。
6.一種利用權(quán)利要求1~5任意一項所述的甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的一體化設(shè)備進(jìn)行甲烷與惡臭物質(zhì)協(xié)同處理的方法，其特征是:在由第二容器構(gòu)成的下向流式好氧區(qū)的內(nèi)部裝有填料，且硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌附著在所述的填料上；在由第三容器構(gòu)成的升流式厭氧區(qū)內(nèi)裝載有含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液；甲烷與惡臭物質(zhì)從由第一容器構(gòu)成的氣體膜分離區(qū)的進(jìn)氣口進(jìn)入所述的第一容器中安裝的氣體膜組件內(nèi)，易于透過氣體膜組件的氣體分離膜的包含硫化氫、氨的惡臭物質(zhì)以及氧氣作為滲透氣透過所述的氣體分離膜，通過連通由第四容器構(gòu)成的滲透氣導(dǎo)流區(qū)的第二氣體導(dǎo)流孔進(jìn)入所述的第四容器中并向上流動，通過所述的第四容器連通所述的第二容器的第一氣體導(dǎo)流口進(jìn)入所述的第二容器中并向下流動，穿過所述的填料，附著在所述的填料上的硫氧化菌、氨氧化菌和硝化菌利用滲透氣中的氧氣氧化滲透氣中包含硫化氫、氨的惡臭物質(zhì)，凈化后的氣體從所述的第二容器的下部的排氣口排出；難于透過所述的氣體分離膜的甲烷作為滲余氣，通過連通由第五容器構(gòu)成的滲余氣導(dǎo)流區(qū)的第一氣體導(dǎo)流孔進(jìn)入第五容器中并向下流動，通過連通所述的第三容器的第二氣體導(dǎo)流口進(jìn)入所述的第三容器中，并被所述的懸浮液中的甲烷氧化菌所氧化，凈化后的氣體從所述的第三容器頂部的排氣口排出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是:所述的第二容器，通過帶有多個液體噴淋頭的噴淋管，定期向所述的填料噴灑營養(yǎng)液，過量的營養(yǎng)液及包含硫化氫、氨的惡臭物質(zhì)的氧化產(chǎn)物經(jīng)氣體分布板流到所述的第二容器的底部，并從第二容器的底部的排水口排出，用循環(huán)泵經(jīng)所述的第三容器的進(jìn)水口流入所述的第三容器中，為第三容器的甲烷氧化反應(yīng)提供氧化劑，并且為第三容器中的微生物提供營養(yǎng)，多余的液體經(jīng)第三容器的排水口排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是:所述的第三容器中裝載的含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液，其中的甲烷氧化菌利用第二容器提供的氧化劑將甲烷氧化，同時第三容器中的反硝化菌將氧化劑還原。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法:其特征是:所述的氣體膜組件中的氣體分離膜為卷式膜、中空纖維膜或平板膜；膜材料為聚酰亞胺、聚砜或聚二甲基硅氧烷。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的方法:其特征是:所述的含有甲烷氧化菌和反硝化菌的懸浮水溶液中的甲烷氧化菌的含量為IX IO6~IX IO12ceIΙ/ml，反硝化菌的含量為IXlO7 ~lX1012ce ll/ml。
【文檔編號】B01D53/84GK103537188SQ201210238668
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月10日
【發(fā)明者】李琳, 劉俊新, 張夢竹 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心