CN109502846A - 一种脱碳塔及脱碳方法 - Google Patents

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田宇鸣
吴建华
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禹路
安庆
章星异
孙震
文保宁
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Abstract

本发明提供了一种脱碳塔，其能进行脱碳而且不会带入杂质进而不会影响出水水质而且相对于传统工艺完全采用洁净气体成本更低，为此本发明还提供了一种脱碳方法。其技术方案是这样的：一种脱碳塔，其包括罐体，所述罐体由上往下依次为进水分散区、填料区以及蓄水区，所述进水分散区内安装有进水分散装置，所述填料区安装有超声波发生装置，用于分解碳酸以及溢出二氧化碳；所述填料区底部通入洁净气体，用于将溢出的二氧化碳排出罐体。一种脱碳方法，其包括以下步骤：步骤一，通过进水分散装置将水分散至填料中；其还包括以下步骤：步骤二，通过超声波发生装置将水中的碳酸分解并使二氧化碳溢出；步骤三，通入洁净气体将溢出的二氧化碳吹出。

Description

一种脱碳塔及脱碳方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体为一种脱碳塔及脱碳方法。
背景技术
在工业水处理系统中脱碳塔是一个较为常用的工艺设备，传统的脱碳塔具体脱碳步骤为水从脱碳塔上部进入，经进水分散装置淋下，通过填料层后，从下部排入水箱，而风机的提供的风向是逆向的，即从下向上进行吹脱，通过填料层后，由顶部排出，风机吹入的大量空气和含有过饱和的二氧化碳的水在脱碳塔中充分接触，水中的二氧化碳通过扩散的方式进入到空气中并随着风机吹入的空气一起排出到脱碳塔体外，进而实现脱碳。通常经过脱碳塔处理后的水中的二氧化碳含量可以达到5ppm以下，达到去除水中绝大多数二氧化碳的目的。
但是在这一过程中有一个缺陷，由于空气中会存在各种各样的物质，其中包括TOC、盐分、颗粒物等。所以在传统的脱碳塔运行过程中虽然可以去除水中的二氧化碳，但同时也会将空气中的盐分以及TOC、颗粒物等物质带入水中，而且由于传统脱碳塔在运行过程中鼓入的空气流量巨大，因此带入水中的各类杂质的量也相对较大。实际操作过程中也常会发生由于空气质量异常变化，在脱碳塔运行过程中带入空气中的杂质而影响整套水处理系统出水水质的情况，但是如果采用洁净气体来代替空气，由于传统工艺空气吹扫量巨大，所以就需要大量的洁净气体，就会导致成本巨大，因此传统方法中不能将空气替换为洁净气体。
发明内容
针对传统脱碳塔采用的脱碳方式会将杂质带入水中的问题，本发明提供了一种脱碳塔，其能进行脱碳而且不会带入杂质进而不会影响出水水质而且相对于传统工艺完全采用洁净气体成本更低，为此本发明还提供了一种脱碳方法。
其技术方案是这样的：一种脱碳塔，其包括罐体，所述罐体由上往下依次为进水分散区、填料区以及蓄水区，所述进水分散区内安装有进水分散装置，其特征在于：所述填料区安装有超声波发生装置，用于分解碳酸以及溢出二氧化碳；所述填料区底部通入洁净气体，用于将溢出的二氧化碳排出罐体。
其进一步特征在于：
所述罐体顶部设有排气口，所述排气口连接有排气风机，所述排气风机的排气速度大于洁净气体吹入速度和水中二氧化碳脱除速度的总和，以形成负压；
所述进水分散区设有进水口，所述进水分散装置与所述进水口连接；所述蓄水区设有洁净气体进气口，所述洁净气体进气口安装有调节装置；所述蓄水区还设有溢流口，所述溢流口与水弯连接；所述蓄水区还设有排水口，所述排水口连接有排水阀；所述蓄水区还设有气压检测口和液压检测口，并通过液位计对蓄水区内的液位进行检测；所述蓄水区底部还设有出水口；
所述液位计为差压式液位计，位于脱碳塔罐体蓄水区底部侧面，和所述液压检测口相连，所述液位计的气压补偿口和位于脱碳塔罐体蓄水区上部侧面的所述气压检测口相连；
所述进水分散区以及所述填料区是由玻璃钢、不锈钢或碳钢衬胶材质所制作成的圆柱形筒体，且可以耐受一定的负压；
所述洁净气体进气口所吹入的气体为洁净的压缩空气或氮气。
一种脱碳方法，其包括以下步骤：
步骤一，通过进水分散装置将水分散至填料中；
其特征在于：其还包括以下步骤：
步骤二，通过超声波发生装置将水中的碳酸分解并使二氧化碳溢出；
步骤三，通入洁净气体将溢出的二氧化碳吹出。
其进一步特征在于：
步骤三中，通过排气风机进行抽吸，所述排气风机的排气速度大于洁净气体吹入速度和水中二氧化碳脱除速度的总和，从而形成负压降低二氧化碳的溶解度。
采用了上述的结构和方法后，水通过进水分散装置分散至填料中，由于水和空气的接触面积增大，经过超声波震荡作用，超声波在水中会产生空泡效应，而脱碳塔进水的二氧化碳基本都是过饱和的，空泡效应产生出的气泡不能再次溶解回到水中，而直接溢出，从而将碳酸分解并将二氧化碳溢出，此时只需要通入少量的洁净气体，始终保证脱碳塔中特别是填料区的下部有一个低二氧化碳浓度的环境，从而确保二氧化碳顺利溢出，因此相对现有技术来说，带入的杂质减少，保证了出水水质，降低后续处理系统的运行负荷而且相对于传统工艺完全采用洁净气体成本更低；另外，通过安装排气风机进行抽吸，可以进一步减少洁净气体的使用。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的一种脱碳塔，其包括罐体1，罐体1由上往下依次为进水分散区101、填料区102以及蓄水区103，进水分散区101设有进水口2，进水分散装置201与进水口2连接，填料区102内设有填料，填料区102中部通过超声波接入口8安装有超声波发生装置801，用于分解碳酸以及溢出二氧化碳；填料区102底部通入洁净气体，用于将溢出的二氧化碳排出罐体1，蓄水区103设有洁净气体进气口9，洁净气体进气口9安装有调节装置901；蓄水区103还设有溢流口7，溢流口7与水弯701连接；蓄水区103还设有排水口6，排水口6连接有排水阀601；蓄水区103还设有气压检测口502和液压检测口501，并通过液位计5对蓄水区103内的液位进行检测；蓄水区103底部还设有出水口3。
进一步的罐体1顶部设有排气口4，排气口4连接有排气风机401，排气风机401的排气量应大于洁净气体吹入量和水中二氧化碳脱除量的总和。
一种脱碳方法，其包括以下步骤：
步骤一，通过进水分散装置201将水分散至填料中；
步骤二，通过超声波将水中的碳酸分解并使二氧化碳溢出；
步骤三，通入洁净气体将溢出的二氧化碳吹出。
其进一步特征在于：
步骤三中，通过排气风机401进行抽吸，排气风机401的排气速度应大于洁净气体吹入速度和水中二氧化碳脱除速度的总和，从而形成负压降低二氧化碳的溶解度，另外，在将脱碳塔内运行负压计算进去的基础上再考虑一定的安全余量。
采用了上述的结构和方法后，由于超声波在水中会产生空泡效应，而脱碳塔进水的二氧化碳基本都是过饱和的，空泡效应产生出的气泡不能再次溶解回到水中，而直接溢出，从而将碳酸分解并将二氧化碳溢出，此时只需要通入少量的洁净气体，将溢出的二氧化碳吹出即可，因此减少带入杂质保证了出水水质；另外，通过安装排气风机进行抽吸，可以进一步减少洁净气体的使用；而通过使排气风机401的排气速度应大于洁净气体吹入速度和水中二氧化碳脱除速度的总和，可以形成负压降低二氧化碳溶解度进而进一步提高脱碳效果，而且由于采用超声波对碳酸分解并将二氧化碳溢出，不需要通入大量的空气吹扫，也不需要过大功率的风机，从而可以减少风机产生的噪音。
液位计5为差压式液位计，位于脱碳塔罐体1蓄水区103底部侧面，和液压检测口501相连，同时液位计5的气压补偿口和位于脱碳塔罐体1蓄水区103上部侧面的气压检测口502相连。
进水分散区101以及填料区102是由玻璃钢、不锈钢或碳钢衬胶材质所制作成的圆柱形筒体，且可以耐受一定的负压，建议设计压力为+20~-30mbar；其中的蓄水区103可以是和进水分散区101以及填料区102由相同材质和直径制成的一个整体，也可以是由和进水分散区101以及填料区102相同或不同材质制成的不同尺寸或形状的水箱或水池。
进水分散区101以及填料区102的设计直径是由脱碳塔的设计处理水量和脱碳塔内直径决定的。正常的设计处理水流速应控制在30~60m/Hr之间。
填料区102填料的设计高度是由脱碳塔的设计处理水流速和脱碳塔设计进出水二氧化碳浓度所决定的。详细可以参照常规的脱碳塔计算，通常填料的设计高度为1~4米之间。
超声波接入口8的数量为1个或多个，当设计为多个时，应均匀分布在填料区102的外壁上。其具体数量和超声波转换器的单台功率以及整套脱碳塔的总超声波设计功率有关；脱碳塔的超声波设计功率越大脱碳效果越好，但考虑到使用的经济性，建议的超声波设计功率为0.1~1KW/m3填料，即根据脱碳塔内部填料的体积来决定超声波的总设计功率；所使用的超声波应为20~40kHz的低频超声波换能器作为超声负压脱碳酸塔的超声波声源。
洁净气体进气口9所吹入的气体应为洁净的压缩空气或氮气。吹扫气量越大脱碳塔的脱碳效果越好，但考虑到使用的经济性，建议的吹扫气量为10~100m3/m2/Hr。
以下是针对一套处理流量为100m3/Hr的脱碳塔，进水二氧化碳浓度为150ppm，设计温度为20℃。
采用传统方式设计出的脱碳塔参数：
脱碳塔直径1.6m，脱碳塔设计运行压力0~+20mbar，填料装填高度2m，滤料体积4m3，鼓风机流量2400m3/Hr，风机风压10mbar，风机功率1.5KW。
采用本发明设计出的脱碳塔参数：
脱碳塔直径1.6m，脱碳塔设计运行压力-30~+20mbar，填料装填高度2m，滤料体积4m3，超声波总功率720W，单位体积填料超声波功率180W，超声波换能器功率数量12只，单只超声波换能器功率60W，超声波换能器频率28kHz，洁净气体类型洁净压缩空气，洁净气体流量40m3/Hr，排气风机流量60m3/Hr，排气风机排气压力-10mbar，排气风机功率0.2KW。
对比上述数据，可以看出洁净气体流量相对于传统空气流量是很小的，所以不会导致成本过高，另外风机功率也减少，风机更小，从而可以减少噪声。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种脱碳塔，其包括罐体，所述罐体由上往下依次为进水分散区、填料区以及蓄水区，所述进水分散区内安装有进水分散装置，其特征在于：所述填料区安装有超声波发生装置，用于分解碳酸以及溢出二氧化碳；所述填料区底部通入洁净气体，用于将溢出的二氧化碳排出罐体。
2.根据权利要求1所述的一种脱碳塔，其特征在于：所述罐体顶部设有排气口，所述排气口连接有排气风机，所述排气风机的排气速度大于洁净气体吹入速度和水中二氧化碳脱除速度的总和，以形成负压。
3.根据权利要求1所述的一种脱碳塔，其特征在于：所述进水分散区设有进水口，所述进水分散装置与所述进水口连接；所述蓄水区设有洁净气体进气口，所述洁净气体进气口安装有调节装置；所述蓄水区还设有溢流口，所述溢流口与水弯连接；所述蓄水区还设有排水口，所述排水口连接有排水阀；所述蓄水区还设有气压检测口和液压检测口，并通过液位计对蓄水区内的液位进行检测；所述蓄水区底部还设有出水口。
4.根据权利要求3所述的一种脱碳塔，其特征在于：所述液位计为差压式液位计，位于脱碳塔罐体蓄水区底部侧面，和所述液压检测口相连，所述液位计的气压补偿口和位于脱碳塔罐体蓄水区上部侧面的所述气压检测口相连。
5.根据权利要求1所述的一种脱碳塔，其特征在于：所述进水分散区以及所述填料区是由玻璃钢、不锈钢或碳钢衬胶材质所制作成的圆柱形筒体，且可以耐受一定的负压。
6.根据权利要求3所述的一种脱碳塔，其特征在于：所述洁净气体进气口所吹入的气体为洁净的压缩空气或氮气。
7.一种脱碳方法，其包括以下步骤：
步骤一，通过进水分散装置将水分散至填料中；
其特征在于：其还包括以下步骤：
步骤二，通过超声波发生装置将水中的碳酸分解并使二氧化碳溢出；
步骤三，通入洁净气体将溢出的二氧化碳吹出。
8.根据权利要求7所述的一种脱碳方法，其特征在于：步骤三中，通过排气风机进行抽吸，所述排气风机的排气速度大于洁净气体吹入速度和水中二氧化碳脱除速度的总和，从而形成负压降低二氧化碳的溶解度。
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