一種適用于厭氧工藝中的污水脫氧方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適用于厭氧工藝中的污水脫氧方法與裝置。該方法包括如下步驟：在旋流脫氧裝置中通過污水自身的流動(dòng)形成的離心場(chǎng)與壓力梯度場(chǎng)對(duì)污水中溶解的氧氣進(jìn)行分離，脫氧后的污水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)處理；分離出來的富氧氣相則可排放到好氧區(qū)進(jìn)行利用；好氧區(qū)產(chǎn)生的高濃度溶氧硝酸鹽混合液也可通過旋流離心脫氧對(duì)污水中溶解的氧氣進(jìn)行分離，脫去溶解氧的硝酸鹽液相進(jìn)入缺氧區(qū)進(jìn)行硝化反應(yīng)，氧氣相收集回好氧區(qū)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)溶氧污水中微小氣泡及溶解氧氣進(jìn)行有效去除，操作簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，有效地提高了厭氧工藝中的污水處理效率、降低了污水處理過程的能耗。
【專利說明】—種適用于厭氧工藝中的污水脫氧方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于厭氧工藝的富有機(jī)物污水脫氧的方法及裝置，尤其對(duì)進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)前的污水和對(duì)好氧區(qū)產(chǎn)生的高濃度溶氧硝酸鹽混合液的高效脫氧技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，水資源匱乏是世界各國(guó)普遍面臨的急需解決的問題之一。在水資源日益緊張的情況下，人們對(duì)石油化工、制藥、化肥廠等企業(yè)在排放工業(yè)污水方面的關(guān)注度日益提聞。富有機(jī)物污水是以聞濃度有機(jī)污染物為主的污水，易于造成周圍環(huán)境的水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化，危害較大。厭氧工藝處理富有機(jī)物污水方法是工業(yè)廢水和生活污水中普遍采用的一項(xiàng)常用技術(shù)。厭氧生物處理污水工藝主要是生物脫氮工藝(A/0)、生物脫氮除磷工藝(A2/0)。其中，A2/0生物脫氮除磷工藝主要是通 過硝化和反硝化兩個(gè)生化過程完成的。硝化過程的污水中含氮化合物經(jīng)異養(yǎng)型氨化細(xì)菌作用分解成NH/-N，然后在好氧條件下，通過亞硝酸菌和硝酸菌的作用將氨氮氧化成亞硝酸氮(Ν02_-Ν)和硝酸氮(no3_-n)。反硝化過程在缺氧條件下，兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用下，在氫供給體充分的條件下，將Ν02_-Ν和NCV-N還原成N2排入空氣。期間，在其他好氧生物的作用下降解水中的有機(jī)物。廢水進(jìn)入好氧區(qū)，聚磷菌再吸收，利用污水中殘剩的可生物降解有機(jī)物的同時(shí)，主要通過分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHB (聚β羥基丁酸)釋放能量來維持自生生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)過量攝取回用環(huán)境中的溶解磷，最終完成脫氮除磷和去除有機(jī)物的功能厭氧工藝的污水處理方法及裝置的設(shè)備能耗低，占地少，厭氧反應(yīng)器容積能耗遠(yuǎn)低于好氧法，單位反應(yīng)器容積的有機(jī)物去除量高。厭氧工藝污水處理方法備受關(guān)注，所應(yīng)用行業(yè)越來越廣。
[0003]目前厭氧工藝污水處理主要是工業(yè)污水稍作脫氧處理或直接進(jìn)入?yún)捬醭?，進(jìn)行處理。在好氧區(qū)生成的硝酸鹽混合液，也未能在脫氧的情況下進(jìn)入缺氧或厭氧池，未能合理利用好污水處理產(chǎn)物的資源(管位農(nóng)，朱曉玫，潘新明.厭氧生物技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用[J].甘肅科技，2004，20(11):29.33)。其中，厭氧反應(yīng)器主要采用上流失厭氧污泥床(UASB)0 UASB上流失厭氧污泥床在反應(yīng)底部濃度很高且沉降性能良好的顆粒污泥形成的，反應(yīng)器進(jìn)水應(yīng)與污泥保持良好的接觸。污水從反應(yīng)器的底部通過配水系統(tǒng)輸配到反應(yīng)器內(nèi)部。反應(yīng)器內(nèi)污泥在高速攪拌器的作用下，和有機(jī)物發(fā)酵。但是，由于厭氧區(qū)中的污泥沉重，需要不停的攪動(dòng)，耗能明顯增加。并且，攪拌沉重的污泥，不可避免使大部分的污泥落入?yún)捬鯀^(qū)底部，無法及時(shí)高效處理溶氧污水(管錫，鄭西來.現(xiàn)行UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)問題及改良的可行性[J].環(huán)境工程，2004，20(2): 17-19)。目前在厭氧工藝污水處理方面應(yīng)用較廣泛的是一種預(yù)脫氧-厭氧-缺氧-多級(jí)好氧/缺氧設(shè)備。中國(guó)發(fā)明專利CN101723510A中介紹了一種預(yù)脫氧-厭氧-缺氧-多級(jí)好氧/缺氧生物脫氮除磷的方法(趙衛(wèi)兵，馬殿旗，李云飛，耿天甲，姜楠.預(yù)脫氧-厭氧-缺氧-多級(jí)好氧/缺氧生物脫氮除磷的方法和裝置[P].中國(guó):CN101723510A，2008)，但該工藝的裝置每一節(jié)都需要內(nèi)置潛水?dāng)嚢杵鬟M(jìn)行不間斷的攪拌，增加了能耗和維修難度，且在處理脫氧方面的性能也有待提高，操作復(fù)雜，不利于后期維修。目前污水通過底部墻壁的孔洞流經(jīng)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，其流體流量難以控制，非常不利于厭氧工藝中物質(zhì)間的有效接觸，即降低了厭氧反應(yīng)的效率。因此需采用便于控制反應(yīng)需要的流量、且使反應(yīng)充分混合的旋流脫氧技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更高效、節(jié)能、便于維修更換的厭氧工藝污水脫氧處理一體化技術(shù)的處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了提高上述現(xiàn)有技術(shù)的處理效率，本發(fā)明提供了一種適用于厭氧工藝中的污水脫氧方法與裝置，對(duì)溶氧污水中的微小氣泡及氧氣進(jìn)行有效去除，操作簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，有效地提高了厭氧工藝的污水處理效率、降低了污水處理過程的能耗。
[0005]具體的技術(shù)方案為:[0006]一種適用于厭氧工藝中的污水脫氧方法，包括以下步驟:
[0007](I)利用污水自身流動(dòng)形成的壓力梯度場(chǎng)和離心場(chǎng)，在5~45°C下于旋流脫氧裝置中對(duì)所述污水進(jìn)行脫氧處理；脫氧后得到液相污水和富氧氣相，所述液相污水流入?yún)捬鯀^(qū)，所述富氧氣相排入好氧區(qū)形成高濃度溶氧硝酸鹽混合液；
[0008]所述污水的進(jìn)口壓力為0.05~0.8MPa，所述壓力梯度場(chǎng)的最低進(jìn)口壓力為-0.05~0.4MPa，所述液相污水的溶氧量DO效果為0.1~0.2mg/L ;出水COD < 55mg/L、氨氮 < 0.2mg/L ；
[0009](2)在5~45°C下于所述旋流脫氧裝置中對(duì)所述高濃度溶氧硝酸鹽混合液進(jìn)行脫氧處理(脫除溶解的氧氣及微小氣泡)，得到氧氣富集氣相和硝酸鹽混合液液相，所述硝酸鹽混合液液相流入缺氧區(qū)，所述氧氣富集氣相排回好氧區(qū)；
[0010]所述高濃度溶氧硝酸鹽混合液的壓力為0.1~0.4MPa。
[0011]所述污水是富有機(jī)物的污水。
[0012]一種實(shí)現(xiàn)前述厭氧工藝脫氧方法的污水脫氧裝置，所述污水脫氧裝置是旋流脫氧裝置，所述旋流脫氧裝置包括腔體和設(shè)置于所述腔體內(nèi)的旋流脫氧管；
[0013]所述腔體的頂部具有氣相出口、底部具有液相出口，所述腔體的下半部設(shè)置有污水進(jìn)口，并且，在所述腔體的上半部和下半部各設(shè)有一個(gè)液位計(jì)；
[0014]所述旋流脫氧管包括由脫氧管腔和位于所述脫氧管腔上部的脫氧管外溢流管腔組成的封閉腔體，所述脫氧管腔的上部具有脫氧管液氣兩相切向進(jìn)口、下部具有脫氧管液相出口，所述脫氧管腔的底部?jī)?nèi)表面上設(shè)有脫氧管內(nèi)椎體；所述脫氧管外溢流管腔的頂部具有脫氧管氣相出口、下半部具有脫氧管二次液出口。
[0015]所述脫氧管液氣兩相切向進(jìn)口從所述脫氧管腔的上表面中心以切向方向插入所述脫氧管腔的內(nèi)部，所述脫氧管液相出口從所述脫氧管腔的下表面以切向方向伸出所述脫
氧管腔。
[0016]所述脫氧管氣相出口的上方依次連接著脫氧管第一溢流管腔、脫氧管環(huán)形槽和脫氧管第二溢流管腔，所述脫氧管氣相出口的兩端設(shè)置有脫氧管溢流管倒錐。
[0017]所述脫氧管內(nèi)椎體的底部直徑大于所述脫氧管內(nèi)椎體的頂部直徑，并且，所述脫氧管內(nèi)椎體的底部直徑略小于所述脫氧管腔的底部直徑。
[0018]所述旋流脫氧管并聯(lián)設(shè)置。
[0019]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用旋流脫氧的方法利用溶氧污水自身的流動(dòng)形成的離心場(chǎng)與壓力梯度場(chǎng)對(duì)溶氧富有機(jī)物污水進(jìn)行脫氧處理，該壓力下的溶解于污水的氧氣和微小氣泡依靠徑向截面自外向內(nèi)壓力逐漸降低的壓力梯度場(chǎng)和內(nèi)置內(nèi)錐對(duì)氧氣氣相及微小氣泡向上的作用力被有效的去除。
[0020]本發(fā)明所述方法中，如工藝中富有機(jī)物污水依靠流體自身的流動(dòng)旋流形成離心場(chǎng)脫氧，這樣可減少厭氧工藝中設(shè)備需要的能耗。如污水在進(jìn)厭氧池之前先旋流分離脫氧、后在好氧區(qū)產(chǎn)生的高濃度硝酸鹽混合液經(jīng)過旋流脫氧流回缺氧區(qū)，這樣既可以提高整個(gè)厭氧污水處理的效率，又可以回收利用工藝流程中的氧氣資源。
[0021]本發(fā)明采用的設(shè)備具有操作簡(jiǎn)單、占地面積小、脫氣效率高、便于后期維修更換、厭氧工藝集成化等優(yōu)點(diǎn)，避免了目前富有機(jī)物污水進(jìn)入好氧區(qū)或厭氧區(qū)前攪動(dòng)產(chǎn)生的耗能高、厭氧區(qū)污水處理反應(yīng)不充分使得BOD、COD沒有明顯下降的問題，可廣泛應(yīng)用于石油化工過程、制藥過程、制紙過程的厭氧工藝污水處理過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是利用本發(fā)明的污水脫氧裝置進(jìn)行脫氧處理的工藝流程圖；
[0023]圖2是實(shí)施例1的污水脫氧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3是實(shí)施例中旋流脫氧管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4是旋流脫氧管的截面的壓力云圖。
[0026]符號(hào)說明:
[0027]I腔體；11氣相出口 ；12污水脫氧裝置上腔；13旋流脫氧管；14液相出口 ；
[0028]20脫氧管腔；21脫氧管外溢流管腔；22脫氧管液氣兩相切向進(jìn)口 ；
[0029]23脫氧管液相出口 ；24脫氧管內(nèi)椎體；25脫氧管氣相出口 ；26脫氧管二次液出Π ；
[0030]27脫氧管第一溢流管腔；28脫氧管環(huán)形槽；29脫氧管第二溢流管腔；
[0031]30脫氧管溢流管倒錐。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]實(shí)施例1
[0034]如圖1所示，厭氧工藝中，溶氧富有機(jī)物污水在進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)之前，先在旋流離心脫氣裝置中通過污水自身的流動(dòng)形成的離心場(chǎng)與壓力梯度場(chǎng)對(duì)其中溶解的氧氣進(jìn)行分離，依靠旋流離心脫氣裝置的壓力梯度及離心力場(chǎng)的加速污水沉降和強(qiáng)化液氣分離過程，溶解于富有機(jī)物污水的氧氣由于壓力梯度場(chǎng)分壓的降低而實(shí)現(xiàn)脫除，脫氧后的污水進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)進(jìn)行硝化反應(yīng)過程，而分離出來的富氧氣相則可排放到好氧區(qū)進(jìn)行利用；好氧區(qū)產(chǎn)生的高濃度溶氧硝酸鹽混合液流入旋流離心脫氣裝置通過自身的流動(dòng)形成的離心場(chǎng)與壓力梯度場(chǎng)對(duì)污水中溶解的氧氣進(jìn)行分離，脫氧后的硝酸鹽混合液進(jìn)入缺氧區(qū)為反硝化菌的反硝化處理提供硝酸鹽和污水中可生物降解的有機(jī)物為主的碳源，達(dá)到同時(shí)降低有機(jī)物與脫氮的目的，氧氣氣相收集回好氧區(qū)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)溶氧富有機(jī)物污水中的氧氣及微小氣泡進(jìn)行有效去除，達(dá)到同時(shí)降低有機(jī)物與脫氮除磷、提高資源利用率和厭氧工藝污水處理效率的目的。[0035]如圖2和圖3所示，作為污水脫氧裝置的旋流脫氧裝置，包括腔體I和設(shè)置于腔體內(nèi)的旋流脫氧管13 ;腔體I的頂部具有氣相出口 11、底部具有液相出口 14，腔體I的下半部設(shè)置有污水進(jìn)口，并且，在腔體I的上半部和下半部各設(shè)有一個(gè)液位計(jì)。氣相出口 11在污水脫氧裝置上腔12的上面。
[0036]旋流脫氧管13包括由脫氧管腔20和位于脫氧管腔20上部的脫氧管外溢流管腔21組成的封閉腔體，脫氧管腔20的上部具有脫氧管液氣兩相切向進(jìn)口 22、下部具有脫氧管液相出口 23，脫氧管腔20的底部?jī)?nèi)表面上設(shè)有脫氧管內(nèi)椎體24 ;脫氧管外溢流管腔21的頂部具有脫氧管氣相出口 25、下半部具有脫氧管二次液出口 26，脫氧管二次液出口 26使得脫氧管溢流口氣相中的微小液滴因重力分離更有效地排出脫氧管。
[0037]脫氧管內(nèi)椎體24的底部直徑大于脫氧管內(nèi)椎體24的頂部直徑，并且，脫氧管內(nèi)椎體24的底部直徑略小于脫氧管腔20的底部直徑。脫氧管內(nèi)椎體24的頂部是一較小直徑的圓臺(tái)，為旋流脫氧管13中心軸低壓處的氧氣提供向上的作用力，有利于污水中氧氣氣相的脫除。
[0038]脫氧管液氣兩相切向進(jìn)口 22從脫氧管腔20的上表面中心以切向方向插入脫氧管腔20的內(nèi)部，脫氧管液相出口 23從脫氧管腔20的下表面以切向方向伸出脫氧管腔20。
[0039]脫氧管氣相出口 25的上方依次連接著脫氧管第一溢流管腔27、脫氧管環(huán)形槽28和脫氧管第二溢流管腔29，脫氧管氣相出口 25的兩端設(shè)置有脫氧管溢流管倒錐30，流體依靠自身的流動(dòng)形成離心場(chǎng)產(chǎn)生壓力梯度，造成腔體內(nèi)中心軸處壓力明顯偏低，便于析出污水中的氧氣。旋流脫氧管13可由多個(gè)進(jìn)行并聯(lián)設(shè)置。
[0040]為了便于觀察，其余附圖中的旋流離心脫氣脫氧管不再作細(xì)節(jié)標(biāo)識(shí)。
[0041]厭氧污水處理工藝流程通常通過以下步驟實(shí)現(xiàn):溶氧富有機(jī)物污水未脫氧或未充分脫氧進(jìn)入?yún)捬醭亟?jīng)攪拌進(jìn)行攪拌反應(yīng)處理，分離出的液相進(jìn)一步通過缺氧區(qū)和好氧區(qū)。
[0042]表1為某石油化工廠厭氧工藝處理污水裝置中溶氧富有機(jī)物污水的性質(zhì)及操作參數(shù)。
[0043]表1
【權(quán)利要求】
1.一種適用于厭氧工藝中的污水脫氧方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)利用污水自身流動(dòng)形成的壓力梯度場(chǎng)和離心場(chǎng)，在5~45°C下于旋流脫氧裝置中對(duì)所述污水進(jìn)行脫氧處理；脫氧后得到液相污水和富氧氣相，所述液相污水流入?yún)捬鯀^(qū)，所述富氧氣相排入好氧區(qū)形成高濃度溶氧硝酸鹽混合液； 所述污水的進(jìn)口壓力為0.05~0.8MPa，所述壓力梯度場(chǎng)的最低進(jìn)口壓力為-0.05~0.4MPa，所述液相污水的溶氧量DO效果為0.1~0.2mg/L ； (2)在5~45°C下于所述旋流脫氧裝置中對(duì)所述高濃度溶氧硝酸鹽混合液進(jìn)行脫氧處理，得到氧氣富集氣相和硝酸鹽混合液液相，所述硝酸鹽混合液液相流入缺氧區(qū)，所述氧氣富集氣相排回好氧區(qū)； 所述高濃度溶氧硝酸鹽混合液的壓力為0.1~0.4MPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的污水脫氧方法，其特征在于，所述污水是富有機(jī)物的污水。
3.一種適用于厭氧工藝中的污水脫氧裝置，其特征在于，所述污水脫氧裝置是旋流脫氧裝置，所述旋流脫氧裝置包括腔體和設(shè)置于所述腔體內(nèi)的旋流脫氧管； 所述腔體的頂部具有氣相出口、底部具有液相出口，所述腔體的下半部設(shè)置有污水進(jìn)口，并且，在所述腔體的上半部和下半部各設(shè)有一個(gè)液位計(jì)； 所述旋流脫氧管包括由脫氧管腔和位于所述脫氧管腔上部的脫氧管外溢流管腔組成的封閉腔體，所述脫 氧管腔的上部具有脫氧管液氣兩相切向進(jìn)口、下部具有脫氧管液相出口，所述脫氧管腔的底部?jī)?nèi)表面上設(shè)有脫氧管內(nèi)椎體；所述脫氧管外溢流管腔的頂部具有脫氧管氣相出口、下半部具有脫氧管二次液出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污水脫氧裝置，其特征在于，所述脫氧管液氣兩相切向進(jìn)口從所述脫氧管腔的上表面中心以切向方向插入所述脫氧管腔的內(nèi)部，所述脫氧管液相出口從所述脫氧管腔的下表面以切向方向伸出所述脫氧管腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污水脫氧裝置，其特征在于，所述脫氧管氣相出口的上方依次連接著脫氧管第一溢流管腔、脫氧管環(huán)形槽和脫氧管第二溢流管腔，所述脫氧管氣相出口的兩端設(shè)置有脫氧管溢流管倒錐。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污水脫氧裝置，其特征在于，所述脫氧管內(nèi)椎體的底部直徑大于所述脫氧管內(nèi)椎體的頂部直徑，并且，所述脫氧管內(nèi)椎體的底部直徑略小于所述脫氧管腔的底部直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污水脫氧裝置，其特征在于，所述旋流脫氧管并聯(lián)設(shè)置。
【文檔編號(hào)】C02F1/20GK103833097SQ201410125602
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】王朝陽, 楊強(qiáng), 汪華林, 陳秀榮, 許蕭, 盧浩 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)