CN103420476A - 一种臭氧氧化工艺尾气回收利用系统及其回收利用方法 - Google Patents

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金彪
金�敦
范大龙
李海波
王蓉
刘东旭
张东生
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Abstract

本发明涉及一种臭氧氧化工艺尾气回收利用的方法，其特征在于将利用尾气回收利用装置对臭氧氧化工艺后产生的尾气回收后用于生物反应池供氧。本发明的优点在于将臭氧氧化后产生的尾气——氧气，予以回收利用，用于生物反应池的供氧，即发挥了臭氧氧化工艺的效用，又降低了臭氧氧化工艺的处理成本。

Description

一种臭氧氧化工艺尾气回收利用系统及其回收利用方法
技术领域
本发明涉及污水处理行业的技术领域，具体涉及一种臭氧氧化工艺尾气回收利用系统及其回收利用方法。
背景技术
在污水处理行业中，臭氧氧化工艺因其处理成本较高，较多应用于工业废水的处理，市政污水处理应用较少，但随着国家对水域生态保护的日益重视，各地污水处理后水质标准日益提高，臭氧氧化工艺在市政污水处理的应用也逐步增多。在市政污水处理中，常利用臭氧的强氧化性脱色、去除CODcr（尤其是可溶性不可降解CODcr，亦称nbsCODcr）、消毒等。大多数情况下，经臭氧氧化后产生的尾气——氧气都白白排出，按臭氧浓度10wt％计，用于制备臭氧的90％氧气最终将浪费，如果能对这部分氧气予以利用，将极大降低臭氧氧化工艺的处理成本，充分发挥臭氧工艺在市政污水处理行业的作用，提升该工艺的竞争力。
发明内容
本发明的一个目的是提供过一种臭氧氧化工艺尾气回收利用装置，将臭氧氧化后产生的尾气——氧气，予以回收利用，用于生物反应池的供氧。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种臭氧氧化工艺尾气回收利用系统，该系统包括生物反应池、臭氧接触池、和生物反应池连接的氧气站，氧气站通过臭氧发生器与臭氧接触池连接，其特征在于臭氧接触池和生物反应池之间设有尾气回收利用装置，所述尾气回收利用装置和生物反应池之间设有第一阀架，氧气站和生物反应池之间设有第二阀架。所述尾气回收利用系统包括控制单元，所述生物反应池内设有溶氧检测单元，所述溶氧检测单元、第一阀架、第二阀架均与控制单元连接。所述尾气回收利用装置包括与臭氧接触池连接的尾气收集单元，该尾气收集单元与增压单元连接，增压单元通过输送单元与生物反应池连接。其中尾气收集单元包括设在臭氧接触池的臭氧接触室的出口的臭氧收集管道，该臭氧收集管道与尾气破坏器的输入端连接，尾气破坏器的输出端通过氧气收集管道与增压单元连接。
本发明的另一目的是提供一种臭氧氧化工艺尾气回收利用的方法，将臭氧氧化后产生的尾气——氧气，予以回收利用，用于生物反应池的供氧。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种臭氧氧化工艺尾气回收利用的方法，其特征在于将臭氧氧化工艺后产生的尾气回收利用于生物反应池供氧。根据本发明的具体实施例，该方法包括以下步骤：A、通过臭氧收集管道将臭氧接触池接触氧化后未溶解的臭氧气体收集起来；B、将收集起来的臭氧气体送入尾气破坏器，尾气破坏器进行尾气破坏排出后的氧气再通过氧气收集管道收集后输送至增压单元；C、经增压后的氧气通过输送单元送至生物反应池供氧。根据本发明的优选实施例，由生物反应池内的溶氧检测单元检测生物反应池内的溶氧信号，如果溶氧信号是小于溶氧设定值，则逐步加大尾气回收利用装置的供氧量，若尾气回收利用装置的供氧量加到最大，溶氧信号还是小于溶氧设定值，则由氧气站补充供氧，并逐步加大氧气站的供氧量；如果溶氧信号是大于溶氧设定值，则逐步减少氧气站补充供氧，若氧气站停止供氧，溶氧信号还是大于溶氧设定值，则逐步减少尾气回收利用装置的供氧量。
本发明的优点在于将臭氧氧化后产生的尾气——氧气，予以回收利用，用于生物反应池的供氧，即发挥了臭氧氧化工艺的效用，又降低了臭氧氧化工艺的处理成本。本发明成果将降低臭氧氧化工艺的运行成本，提升臭氧氧化工艺在污水处理行业的竞争力。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
具体实施方式
一种臭氧氧化工艺尾气回收利用系统，该系统包括生物反应池11、臭氧接触池10、和生物反应池11连接的氧气站12，氧气站12通过臭氧发生器9与臭氧接触池10连接，其特征在于臭氧接触池10和生物反应池11之间设有尾气回收利用装置，所述尾气回收利用装置和生物反应池11之间设有第一阀架7，氧气站12和生物反应池11之间设有第二阀架8。
根据本发明的具体实施例，臭氧发生器产生的臭氧经臭氧接触池接触氧化，未溶解的臭氧气体经收集后通过尾气破坏器将其转化为氧气，氧气再通过增压系统增压，最后由输送系统送至生物反应池。
1.    系统组成
臭氧氧化工艺尾气回收利用系统由尾气收集单元、增压单元、输送单元及控制单元组成。
（1）                 尾气收集单元
尾气收集单元由臭氧收集管道1、尾气破坏器2、氧气收集管道3三部分组成。首先，将臭氧接触池10接触氧化后未溶解的臭氧气体在每一个臭氧接触室的出口通过臭氧收集管道1收集起来，出口收集管道应确保密闭以防臭外泄，然后通过尾气破坏器所带的风扇将臭氧尾气从接触池中抽出，尾气破坏器采用热触媒式破坏装置，通过尾气除湿、预加热等工序后，进入破坏器反应室反应，随后，尾气破坏排出后的气体——氧气再通过管道收集系统收集后输送至增压单元。其中尾气破坏器为市售产品，在此不再赘述。
（2）                 增压单元
经尾气破坏器2破坏后排出的氧气一般为常压，而生物反应池的增氧设备对进入其设备的氧气有一定的压力要求，因此氧气收集后需设置增压设备4以满足生物反应池增氧设备进气压力的要求。视设备进气要求压力的大小，增压设备4可采用引风机、氧压机等多种机械增压的形式，引风机可给尾气提供≤1.5m水柱的压力，若需提供更大的压力，可采用氧压机等增压。增压设备4数量根据工艺要求配置，按照设计要求，通过多台、大小规格、变频等设备配置，实现供氧量变化的调整。所述增压设备4均为现有技术，在此不再赘述。
增压设备4后需设置安全阀5，用于平衡臭氧接触池的压力、排放多余氧气。当臭氧尾气回用系统压力大于最大安全设定值时，设置在臭氧尾气破坏单元排放管上的安全阀自动打开，直到臭氧尾气回用系统压力等于安全设定值，安全阀自动关闭；当尾气回用系统压力小于最小安全设定值时，增压设备自动停止工作，直到尾气回用系统压力等于安全设定值，增压设备再自动开始工作。
（3）                 输送单元
输送单元6包括输送总管和若干输送干管，其总管及干管管内流速控制在5~15m/s。管道制作及安装有如下要求：
1)        管道采用SS316L不锈钢管，壁厚≥3mm；
2)        管道的连接可采用焊接或法兰连接。采用焊接，氩弧焊打底；采用法兰连接，则法兰采用凸面带颈平焊法兰，法兰垫片采用聚四氟乙烯垫片，螺栓采用8.8级六脚不锈钢螺栓，外涂环氧树脂，与法兰片无接触；
3)        管道采用丙酮脱脂，脱脂合格后的管道应及时封闭管口并宜充入干燥氮气；
4)        管道严禁采用折皱弯头，弯头的弯曲半径不应小于管外径；
5)        管道应有导出静电的接地装置。
（4）                 控制单元
鉴于实际运行中可能出现臭氧系统尾气流量与生物反应池的需氧量不相等的情况，对生物反应池采用2路系统供氧，通过控制系统加以控制与调节。
1)        尾气回收供氧系统
组成：电控部分，第一阀架7，增压系统；
原理：根据压力开关或压力变送器的信号，同设定值比较，PLC输出一个信号控制增压系统的运行，最终控制氧气注入到污水的量。
2)        液氧供氧系统
组成：电控部分，第二阀架8；
原理：溶氧仪将污水的溶氧信号送到电控箱，PLC对输入信号和溶氧设定值进行比较，控制第二阀架8的开关，达到控制氧气站12中氧气注入到污水的量。
3)        供氧系统工作原理
如果生物反应池溶氧信号小于溶氧设定值：
PLC输出的信号不断增大，增压单元运行风量增加，氧气流量增加，一直增加到PLC输出的最大值，即增压单元注入氧气的最大值，如果溶氧信号还是小于溶氧设定值，送一个信号到氧气站12（即液氧供氧系统），液氧供氧系统开始工作；
如果生物反应池溶氧信号大于溶氧设定值：
液氧供氧系统注入的氧气不断减少，直到关闭，如果溶氧信号还是大于溶氧设定值，PLC输出的信号不断减小，增压系统运行风量减少，氧气流量减小，一直减小到PLC输出的最小值。
2.    效益
将臭氧氧化工艺尾气回收利用，工程效益明显，以运行中的某污水处理厂为例：污水处理厂运行规模15万m3/d，处理后尾水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准的A标准排放，采用臭氧氧化工艺用于脱色、去除CODcr、消毒，日投加量12 mg/l，尾气回收后用于纯氧曝气反应池供氧，采用臭氧氧化工艺尾气回收利用系统可节约运行费用如下：
污水处理厂设计规模：15万m3/d；
臭氧投加量：12mg/l；
臭氧消耗量：15万m3/d × 12 mg/l = 1800kg/d；
臭氧浓度：10wt/%（一般为8wt/%~13wt/%）；
需氧量：1800kg/d ÷10wt/%= 18000kg/d；
回用系统氧气消耗：10%；
可回收氧气量：18000kg/d ×（1-10wt/%）×（1-10%）= 14580kg/d =14.58t/d；
液氧单价：按800元/t计；
可节省费用：14.58t/d ×800元/t =11664元/d≈425万元/y；
可节约m3水处理费用：11664元/d ÷15万m3/d=0.078元/ m3；
按污水处理厂日常处理费用约1.00元/m3计，可节约运行成本约8%。
3.    特点
本发明构成的污水处理工艺具有显著的技术特点：
其一，臭氧氧化工艺对色度高、nbsCODcr高的污水处理效果极佳，在污水处理中能发挥巨大作用；
其二，臭氧尾气回收利用，减少了臭氧工艺的运行成本，体现了污水处理中综合利用、节约能源的技术特点；
其三，通过臭氧尾气回收利用，将臭氧工艺与生物处理相结合，体现了现代污水处理工艺集约化的技术特点，增强了臭氧工艺与生物处理在各类污水处理厂中组合应用的适用能力。

Claims (7)

1.一种臭氧氧化工艺尾气回收利用系统，该系统包括生物反应池、臭氧接触池、和生物反应池连接的氧气站，其特征在于臭氧接触池和生物反应池之间设有尾气回收利用装置，所述尾气回收利用装置和生物反应池之间设有第一阀架，氧气站和生物反应池之间设有第二阀架。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述尾气回收利用系统包括控制单元，所述生物反应池内设有溶氧检测单元，所述溶氧检测单元、第一阀架、第二阀架均与控制单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述尾气回收利用装置包括与臭氧接触池连接的尾气收集单元，该尾气收集单元与增压单元连接，增压单元通过输送单元与生物反应池连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于尾气收集单元包括设在臭氧接触池的臭氧接触室的出口的臭氧收集管道，该臭氧收集管道与尾气破坏器的输入端连接，尾气破坏器的输出端通过氧气收集管道与增压单元连接。
5.一种臭氧氧化工艺尾气回收利用的方法，其特征在于将利用尾气回收利用装置对臭氧氧化工艺后产生的尾气回收后用于生物反应池供氧。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、通过臭氧收集管道将臭氧接触池接触氧化后未溶解的臭氧气体收集起来；B、将收集起来的臭氧气体送入尾气破坏器，尾气破坏器进行尾气破坏排出后的氧气再通过氧气收集管道收集后输送至增压单元；C、经增压后的氧气通过输送单元送至生物反应池供氧。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于由生物反应池内的溶氧检测单元检测生物反应池内的溶氧信号，如果溶氧信号是小于溶氧设定值，则逐步加大尾气回收利用装置的供氧量，若尾气回收利用装置的供氧量加到最大，溶氧信号还是小于溶氧设定值，则由氧气站补充供氧，并逐步加大氧气站的供氧量；如果溶氧信号是大于溶氧设定值，则逐步减少氧气站补充供氧，若氧气站停止供氧，溶氧信号还是大于溶氧设定值，则逐步减少尾气回收利用装置的供氧量。
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