CN105036294A - 一种提高气体利用效率的新型填料塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高气体利用效率的新型填料塔，属于废水处理装置领域。所述的填料塔包括塔体、布水滤头、气体曝气头、填料层和鱼骨式收水器等。在处理废水时，废水经进水口进入塔体后，由塔体底部布水滤头进行布水，气体由进气口进入后，由底部曝气头进行曝气，形成气水混合高效反应区。废水和气体在塔体填料层进行充分反应后由塔体顶部鱼骨式收水器进行出水收集，处理后的废水中含有的残留气体通过收水器尾部的排气口排出，处理后的废水由出水口排出。本发明可以有效提高顺流式填料塔气体利用效率，降低填料层高度，减少设备制造投资成本，同时有效减少运行过程中出现的阻力上升和堵塞等现象，提高填料塔的运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于废水处理装置领域，具体地说，涉及一种提高气体利用效率的新型填料塔。
背景技术
在废水处理中，经常涉及到气水异相反应处理单元，例如：臭氧氧化有机化工废水、二氧化氯氧化含氰废水等。工程中，通常采用顺流式填料塔作为气水两相反应的装置。
传统填料塔通常采用塔内底部的穿孔穹顶或穿孔布水管进行一次布水布气，然后通过单一填料层下方的垫层及填料本身进行气水二次分配。整个系统和布气的紊流程度低，效果差，对气泡几乎没有切割能力。在污水处理中，通常采用臭氧、二氧化氯和氯气等气体进行氧化处理，当废水中污染物浓度高，需要气液接触反应迅速且充分进行。但是，传统填料塔中由于布水布气不均匀导致产生的气泡粒径大，比表面积小，上升速度快，进而使得整个系统中气体的有效利用率很低，运行投资成本增加。同时，在塔的收水装置中，传统填料塔通常采用穿孔管收水或者采用出水法兰直接出水的方式，容易造成穿孔管堵塞，出水阻力上升，法兰侧的塔体容易短流，导致整个塔体运行不稳定。
目前，国内外对填料塔的改进主要集中在填料的研发上，例如使用规整填料代替不规整填料、空隙率高的填料代替传统拉西环等。中国专利“板波纹规整填料塔”，专利号：CN200954446，公开了一种装填有一定斜度的多层斜板型波纹规整填料的填料塔，提高了气液接触反应效率，但是在布水布气和收水装置的改进研究上却鲜见报道。
因此，如何改进布水布气和收水方式，提高填料塔的气水反应效率，降低废水和废气处理过程中投资和运营成本，减少运行过程中的不稳定性等，是目前填料塔应用过程中迫切需要解决的问题。
发明内容
要解决的技术问题
针对传统填料塔处理废水废气过程中存在的布水布气不均匀，气体利用率低，运行过程不稳定等问题，本发明提供了一种提高气体利用效率的新型填料塔。它可以实现提高气体利用效率，降低填料塔投资和运行成本，增加填料塔运行的稳定性。
技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明提供一种提高气体利用率的新型填料塔，如图1所示，所述的填料塔包括塔体1、进水口10、布水滤头12、进气口9、曝气头11、填料层7、鱼骨式收水器3、排气口5和出水口6，在处理废水时，废水经进水口10进入塔体1后，由塔体底部布水滤头12进行布水，气体由进气口9进入后，由底部曝气头11进行曝气，气水在塔体填料层7进行充分反应后由塔体顶部鱼骨式收水器3进行出水收集，处理后的废水中含有的气体通过收水器尾部的排气口5排除，处理后的废水由出水口6排出。
上述新型填料塔，采用布水滤头和曝气头代替传统填料塔的穹顶15或穿孔管16布水布气，采用鱼骨式收水器代替法兰直接出水。与穹顶或穿孔管相比，使用布水滤头和曝气头进行布水布气能使气水两相分布均匀且充分解除，从而使气水异相反应更充分。与直接使用出水法兰或出水穿孔管14相比，鱼骨式收水器不易被堵塞，从而避免了因出水阻力增大造成的填料塔短流。这样，通过布水滤头、曝气头和鱼骨式收水器联合应用，能够有效提高填料塔内气体利用效率，增加填料塔运行的稳定性。
为了防止曝气头和布水滤头堵塞，在上述技术方案基础上，还可以在塔体底部和中部设置冲洗口13和排水口8，通过定期反冲洗保证填料塔的正常运行。
所述新型填料塔还可以在顶部设置塔顶呼吸阀2和塔顶除雾器4。
在上述技术方案中，使用曝气头11进行布气来解决布气不均匀的问题，但是，在布气时，其均匀度与曝气头11的孔径有很大关系，较小的曝气头孔径其产生气泡的直径也较小，气泡的比表面积也较大。
在优选的技术方案中，选用的曝气头11的孔径为1-10um，产生气泡直径范围为1-10um，气泡比表面积为105m2/m3，例如，江苏南大环保科技有限公司生产的自冲洗曝气头NDBQ-ZC-2013，江苏宜兴高塍玻璃钢化工设备厂的YMB-I型微孔曝气头和江苏宜兴诺庞环保有限公司的KKI型微孔曝气头等。
一般，传统的填料塔产生的气泡直径范围为10-50mm，气泡比表面积102/m3，由此可见，本发明所述的新型填料塔为气液接触反应营造了更加良好的反应环境。
在上述技术方案中，所述的布水滤头12可以为江苏南大环保科技有限公司生产的自排污滤头NDLT-ZP-2014，北京春秋鼎盛环保科技有限公司的LMT系列塔形滤头和江苏净宇水处理设备有限公司的YQSC长柄滤头中的一种。
在上述技术方案中，所述的鱼骨式收水器3采用鱼骨式结构对称分布，如图3和图4所示，进水口采用中心线内凹式平顶堰17收集出水，堰口采用矩形切割加工。所述鱼骨式收水器3可以为江苏南大环保科技有限公司生产的NDSS-ZX-2014型鱼骨式收水器。
这种结构的鱼骨式收水器，可以有效降低出水的表面张力，降低出水阻力；同时，出水末端安排排气管5，可以排出水中夹带的气体，进一步降低出水阻力，避免塔内液位的不正常抬升，保证填料塔运行的稳定性。
这样，在使用本发明所述的新型填料塔处理废水时，当废水经过布水滤头后，被滤头间隙切割成较小粒径，并在滤头周围形成气水混合高效反应区；气体经过双层专用气体曝气头后，形成微米级气泡，进一步提高气水混合接触效果；气水经过填料层反应后，在塔体顶部设置鱼骨式收水器，利用内凹式平顶堰收集出水，末端通过排气管排出水中夹带的气体。
本发明所述的新型填料塔适用于采用氧化性气体对废水进行处理的气液接触反应，其中氧化性气体包括臭氧、二氧化氯和氯气等。使用本发明所述的新型填料塔处理废水后，所使用的气体中有效成分利用率较传统填料塔提高10-30％。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
1、解决了布水布气不均匀的问题，提高了填料塔内气体的有效成分利用效率，使得反应过程中的运营成本降低10-30％；
2、能够有效减少填料层的高度，降低填料塔的压降和压力损失，使得整个设备和填料的投资成本降低20％左右；
3、有效地解决了传统填料塔运行过程中出现的填料板结、散气区易堵塞、出水阻力上升等问题，提高了填料塔运行的稳定性。
附图说明
图1为新型填料塔装置示意图；
图2为传统填料塔示意图；
图3为NDSS-ZX-2014型鱼骨式收水器俯视图；
图4为NDSS-ZX-2014型鱼骨式收水器出水堰示意图。
附图标记：
1-塔体，2-塔顶呼吸阀，3-鱼骨式收水器，4-塔顶除雾器，5-排气口，6-排水口，7-填料层，8-排水口，9-进气口，10-进水口，11-曝气头，12-布水滤头，13-冲洗口，14-出水穿孔管，15-穿孔穹顶，16-穿孔管，17-内凹式平顶堰。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例1
如图1所示，一种提高气体利用效率的新型填料塔，包括塔体1、进水口10、布水滤头12、进气口9、曝气头11、填料层7、鱼骨式收水器3、排气口5和出水口6。在处理废水时，废水经进水口10进入塔体1后，由塔体底部布水滤头12进行布水，气体由进气口9进入后，由底部曝气头11进行曝气，废水和气体在塔体填料层7进行充分反应后由塔体顶部鱼骨式收水器3进行出水收集，处理后的废水中含有的残留气体通过收水器尾部的排气口5排出，处理后的废水由出水口6排出。同时，塔体底部和中部分别设置有反冲洗用的冲洗口13和排水口8。
其中，所述的塔体底部设有布水滤头12和曝气头11分别为江苏南大环保科技有限公司生产的NDLT-ZP-2014型滤头和NDBQ-ZC-2013型曝气头；塔体中间部位设置填料层7；塔体顶部设置为江苏南大环保科技有限公司生产的NDSS-ZX-2014型鱼骨式收水器3。
将传统填料塔(如图2所示)和新型填料塔分别应用在臭氧氧化高浓度农药生产废水中，其中进水水质COD为10000mg/L、水量80m3/d，臭氧进气量为10m3/h，进气浓度为80mg/L。采用传统填料塔反应后，末端尾气中臭氧浓度为30mg/L，臭氧利用率为62.5％；采用新型填料塔进行处理，反应后末端尾气中臭氧浓度为6mg/L，臭氧利用率为92.5％，较传统填料塔臭氧利用效率提高30％。
实施例2
本实施例中所用的填料塔与实施例1基本相同，唯一不同之处在于所使用的布水滤头为北京春秋鼎盛环保科技有限公司的LMT-0.5B型布水滤头，所使用的曝气头为江苏宜兴诺庞环保有限公司的KKI型微孔曝气头。
采用本实施例中的新型填料塔对实施例1中的废水进行处理后，反应后末端尾气中臭氧浓度为22mg/L，臭氧利用率为72.5％，较传统填料塔臭氧利用率提高10％。
实施例3
本实施例中所用的填料塔与实施例1基本相同，唯一不同之处在于所使用的布水滤头为江苏净宇水处理设备有限公司的YQSC长柄滤头，所使用的曝气头为江苏宜兴高塍玻璃钢化工设备厂的YMB-I型微孔曝气头。
采用本实施例中的新型填料塔对实施例1中的废水进行处理后，反应后末端尾气中臭氧浓度为15mg/L，臭氧利用率为81.25％，较传统填料塔臭氧利用率提高18.75％。
实施例4
本实施例中所用的填料塔与实施例1相同，唯一不同之处在于将传统填料塔和新型填料塔应用于二氧化氯处理含氰废水，其中氰根的含量为100mg/L、水量为200m3/d，二氧化氯进气量为15m3/h，进气浓度为60mg/L。采用传统填料塔反应后，末端尾气中二氧化氯浓度为19mg/L，二氧化氯利用率为68.3％；采用新型填料塔进行处理，反应后末端尾气中二氧化氯浓度为2.5mg/L，二氧化氯利用率为95.8％，较传统填料塔二氧化氯利用效率提高27.5％。
实施例5
本实施例中所用的填料塔与实施例4基本相同，唯一不同之处在于所使用的布水滤头为江苏净宇水处理设备有限公司的YQSC长柄滤头，所使用的曝气头为江苏南大环保科技有限公司的NDBQ-ZC-2013型曝气头。
采用本实施例中的新型填料塔对实施例4中的废水进行处理后，反应后末端尾气中二氧化氯浓度为7mg/L，二氧化氯利用率为93.3％，较传统填料塔二氧化氯利用率提高20％。
实施例6
本实施例中所用的填料塔与实施例4基本相同，唯一不同之处在于所使用的布水滤头为北京春秋鼎盛环保科技有限公司的LMT-0.5D型布水滤头，所使用的曝气头为江苏宜兴诺庞环保有限公司的KKI型微孔曝气头。
采用本实施例中的新型填料塔对实施例4中的废水进行处理后，反应后末端尾气中二氧化氯浓度为13mg/L，二氧化氯利用率为78.3％，较传统填料塔二氧化氯利用率提高10％。
实施例7
本实施例中所用的填料塔与实施例1相同，唯一不同之处在于将传统填料塔和新型填料塔应用于臭氧处理煤化工废水，其中COD的含量为500mg/L、水量为800m3/d，臭氧进气量为10m3/h，进气浓度为50mg/L。采用传统填料塔反应后，末端尾气中臭氧浓度为15mg/L，臭氧利用率为70％；采用新型填料塔进行处理，反应后末端尾气中臭氧浓度为8mg/L，臭氧利用率为84％，较传统填料塔臭氧利用效率提高14％。
实施例8
本实施例中所用的填料塔与实施例1相同，唯一不同之处在于将传统填料塔和新型填料塔应用于臭氧处理印染废水，其中COD的含量为1000mg/L、水量为800m3/d，臭氧进气量为10m3/h，进气浓度为30mg/L。采用传统填料塔反应后，末端尾气中臭氧浓度为12mg/L，臭氧利用率为60％；采用新型填料塔进行处理，反应后末端尾气中臭氧浓度为5mg/L，臭氧利用率为83.3％，较传统填料塔臭氧利用效率提高23.3％。
实施例9
本实施例中所用的填料塔与实施例1相同，唯一不同之处在于将传统填料塔和新型填料塔应用于氯气处理含氰废水，其中氰根的含量为80mg/L、水量为100m3/d，氯气进气量为10m3/h，进气浓度为70mg/L。采用传统填料塔反应后，末端尾气中氯气浓度为31mg/L，氯气利用率为55.7％；采用新型填料塔进行处理，反应后末端尾气中氯气浓度为11mg/L，氯气利用率为84.3％，较传统填料塔氯气利用效率提高28.6％。
实施例10
本实施例中所用的填料塔与实施例1基本相同，唯一不同之处在于所使用的布水滤头为北京春秋鼎盛环保科技有限公司的LMT-0.5D型布水滤头，所使用的曝气头为江苏宜兴诺庞环保有限公司的KKI型微孔曝气头。
采用本实施例中的新型填料塔对实施例9中的废水进行处理后，反应后末端尾气中氯气浓度为19mg/L，氯气利用率为72.9％，较传统填料塔氯气利用率提高17.2％。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。
Claims (6)
1.一种提高气体利用效率的新型填料塔，其特征在于：所述的填料塔包括塔体(1)、进水口(10)、布水滤头(12)、进气口(9)、曝气头(11)、填料层(7)、鱼骨式收水器(3)、排气口(5)和出水口(6)，在处理废水时，废水经进水口(10)进入塔体(1)后，由塔体底部布水滤头(12)进行布水，气体由进气口(9)进入后，由底部曝气头(11)进行曝气，废水和气体在塔体填料层(7)进行充分反应后由塔体顶部鱼骨式收水器(3)进行出水收集，处理后的废水中含有的残留气体通过收水器尾部的排气口(5)排出，处理后的废水由出水口(6)排出。
2.根据权利要求1所述的新型填料塔，其特征在于，所述塔体(1)的底部和中部设有冲洗口(13)和排水口(8)。
3.根据权利要求1所述的新型填料塔，其特征在于，所述的曝气头(11)的孔径为1-10um，产生气泡直径范围为1-10um，气泡比表面积为105m2/m3。
4.根据权利要求1所述的新型填料塔，其特征在于：所述的鱼骨式收水器(3)采用鱼骨式结构对称分布，其进水口采用中心线内凹式平顶堰(17)收集出水，堰口采用矩形切割加工。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的新型填料塔，其特征在于：所述新型填料塔适用于采用氧化性气体对废水进行处理的气液接触反应，所述的氧化性气体包括臭氧、二氧化氯或氯气。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的新型填料塔，其特征在于：采用所述新型填料塔处理废水后，所使用的气体中有效成分利用率较传统填料塔提高10-30％。
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