CN117602728A - 一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置及方法，属于污水处理领域。本发明通过结合空气与微纳米气泡曝气技术对亚硫酸盐进行处理，降低废水中的COD，降低后续系统负荷，同时通过加热脱酸处理，将废水中的酸性气体排出，不仅减少对后续管道设备的腐蚀，同时不产生新的污染物，实现清洁高效处理。
Description
技术领域
本发明属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置及方法。
背景技术
随着全球经济高速发展，化石燃料消耗逐渐增多，工业生产过程中产生的SO2的排放量不断增加，从而导致酸雨等一系列环境问题。据统计，现有的SO2控制方法已超过200种，其中大多数选择采用燃烧后烟气脱硫工艺。现如今，烟气脱硫以湿式石灰石/石膏法脱硫工艺作为主流。在湿法烟气脱硫系统中，碱性物质与烟道气在喷雾塔中相遇。烟道气中二氧化硫溶解在水中，形成一种稀酸溶液，然后与溶解在水中的碱性物质发生中和反应。反应生成的亚硫酸盐和硫酸盐从水溶液中析出，析出情况取决于溶液中存在的不同盐的相对溶解性，但可确定的是，会有一部分亚硫酸盐与硫酸盐溶于水中，增加水中COD的浓度；同时湿法脱硫的反应会产生一定量的酸性气体，主要为二氧化碳和携带的少量未完全反应的二氧化硫，这部分酸性气体会对后续处理设备、管道等造成腐蚀，减少使用时间，增加了维护维修的成本。
如今树脂工艺已经广泛地应用到石化废水的处理之中，树脂的性能则是影响废水处理的一大因素，然而根据实际工程经验与相关中试小试实验得到的结果来看，废水的COD浓度较高就会在一定程度上对树脂产生影响，使脱附后的树脂性能下降。COD会对树脂吸附产生竞争，因此降低COD浓度可以有效的维护树脂脱附系统的性能。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有脱硫产生的亚硫酸盐致使废水COD明显上升，影响后续树脂吸附等工艺的正常运，本发明提供一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置及方法。本发明通过结合空气与微纳米气泡曝气技术对亚硫酸盐进行处理，降低废水中的COD，降低后续系统负荷，同时通过加热脱酸处理，将废水中的酸性气体排出，不仅减少对后续管道设备的腐蚀，同时不产生新的污染物，实现清洁高效处理。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，包括塔体，所述塔体上部设置有进水口，塔体下部设置有出水口，并且塔体内设置有曝气单元和脱酸单元；
所述曝气单元包括进气口、曝气主管和曝气支管，进气口设置于进水口与出水口之间，曝气主管与进气口相连接，曝气支管与曝气主管与相连接，用于对废水进行空气微纳米气泡曝气；
所述脱酸单元包括加热管、塔盘、填料层和出气口，用于对废水进行加热脱酸，加热管设置于塔体底部，塔盘交错设置于上部塔体内，填料层设置在塔体顶部，出气口设置在塔体顶端，填料层与出气口相连通。
优选地，所述塔盘的个数为5～15，塔盘之间的间距为50～150cm。
优选地，所述塔盘的一端固定于塔体内壁，塔盘的另一端不接触塔体内壁，在塔盘不接触塔体内壁的一端处设置有挡板。
优选地，所述填料层的高度为20～100cm，填料结构为矩形、圆形、三角形中的一种或多种。
优选地，填料为304、316、PP、或ABS材料。
优选地，所述出气口上设置有泡沫毁灭器。
优选地，所述塔体顶部设置有清洗水进口，用于对塔体内部进行清洗。
优选地，所述塔体顶部设置有温度表和压力表。
优选地，所述曝气单元还包括位于塔体外部的鼓风机和气压调节阀，进气口通过管道与鼓风机相连接，在进气口与鼓风机相连接的管道上设置有气压调节阀。
更优选地，本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，还包括在线监测单元和凝结水回收单元，所述在线监测单元包括温度探头和控制系统，所述温度探头位于所述塔体内部，温度探头与所述控制系统连接；所述凝结水回收单元位于所述塔体的外部，凝结水回收单元与出气口相连。
优选地，当本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置位于北方冬季低温地区时，还应包括保温装置，所述保温装置位于塔体与管道的外围。
优选地，所述在线监测单元还包括DO探头，用于检测废水中的溶解氧。
本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，包括废水从进水口进入塔体，经过塔盘流至曝气单元，开启进气口，对废水进行空气微纳米气泡曝气，同时开启加热回水进水口，通过加热管对废水进行加热，利用脱酸单元脱酸，协同去除废水中的亚硫酸盐与酸性气体，酸性气体从塔体顶部的出气口排出，处理后的废水从出水口排出。
优选地，对废水同时进行空气微纳米气泡曝气和加热脱酸的处理时间为30～90min。
优选地，空气微纳米气泡曝气的气泡直径为10nm～10μm，加热温度为80℃～140℃。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，通过设置曝气单元和脱酸单元，将曝气除盐与脱酸结合起来，采用空气微纳米气泡曝气技术，借助微纳米气泡与空气的协同作用高效处理废水，降低废水中的COD，同时借助简化的加热脱酸结构，将废水中的酸性气体去除；
(2)本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，采用凝结水回收单元收集蒸汽凝结水回用，实现资源再利用，减少运行投入与资源消耗；
(3)本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，选择空气进行曝气，空气的氧化性强，对COD有很好的去除能力，具有在处理过程中效率高且不会产生三卤甲烷等致癌物质的优势，对后续处理无负担，是很好的清洁药剂，具有节能、低耗、环保等优点。
附图说明
图1为本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置的结构示意图；
图中：
100、塔体；101、进水口；102、出水口；103、清洗水进口；
104、活动塔门；210、进气口；220、曝气主管；230、曝气支管；
310、加热管；320、塔盘；330、填料层；340、出气口；
350、挡板；360、泡沫毁灭器；370、温度表；380、压力表。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
如图1所示，本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，包括塔体100，所述塔体100上部设置有进水口101，塔体100下部设置有出水口102，并且塔体100内设置有曝气单元和脱酸单元；
所述曝气单元包括进气口210、曝气主管220和曝气支管230，进气口210设置于进水口101与出水口102之间，进气口210与曝气主管220平行，并且曝气主管220与进气口210相连接，曝气支管230与曝气主管220垂直设置，并且曝气支管230与曝气主管220相连接，用于对废水进行空气微纳米气泡曝气；需要说明的是，本发明采用空气曝气与微纳米气泡技术相结合，空气微纳米气泡直径为10nm～10μm，高效处理废水，降低废水中的COD。
所述脱酸单元包括加热管310、塔盘320、填料层330和出气口340，用于对废水进行加热脱酸。其中加热管310设置于塔体100底部，通过加热回水进口向加热管310输送加热回水，对塔体100内的废水在曝气的同时进行加热。
需要说明的是，多个塔盘320交错设置于上部塔体100内，每个塔盘320的一端固定于塔体100内壁，塔盘320的另一端不接触塔体100内壁，在塔盘320不接触塔体100内壁的一端处设置有挡板350，这种结构设置不仅起到废水向下导流至塔体100底部的作用，而且可以充当气液分离器，使脱酸去除的酸性气体引导至塔体100顶部的出气口340排出。塔盘320个数优选为5～15，塔盘320之间的间距为50～150cm。
填料层330设置在塔体100顶部，出气口340设置在塔体100顶端，填料层330与出气口340相连通。所述填料层330的高度为20～100cm，填料结构为矩形、圆形、三角形中的一种或多种，填料为304、316、PP、或ABS材料，并且出气口340上设置有泡沫毁灭器360，用于使脱除的酸性气体携带上来的泡沫破灭。
此外，所述塔体100顶部设置还有清洗水进口103，用于对塔体内部进行清洗，有助于延长设备的使用寿命；以及塔体100顶部设置有温度表370和压力表380，塔体100底部设置有活动塔门104，用于停机时对曝气单元进行定期检查与维护。
在另外的优选实施方案中，本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，还包括在线监测单元和凝结水回收单元，所述在线监测单元包括温度探头和控制系统，所述温度探头位于所述塔体100内部，温度探头与所述控制系统连接；所述凝结水回收单元位于所述塔体100的外部，凝结水回收单元与出气口340相连。当本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置位于北方冬季低温地区时，还应包括保温装置，所述保温装置位于塔体与管道的外围。
本发明的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，具体步骤为：
待处理的废水经过提升泵从进水口101进入塔体100，在塔盘320上短暂停留后流至曝气单元，开启进气口210，空气进入曝气主管220，通过曝气支管230上的曝气孔，喷出空气微纳米气泡，对废水进行空气微纳米气泡曝气。由于纳米空气具有氧化性，亚硫酸盐被氧化成硫酸盐，使废水中的亚硫酸盐大量去除，水体的COD出现明显下降；同时开启加热回水进水口，通过加热管310对废水进行加热，废水中的酸性气体从水体排出，利用脱酸单元脱酸协同去除废水中的亚硫酸盐与酸性气体，酸性气体从塔体100顶部的出气口340排出，处理后的废水从出水口102排出。需要说明的是，对废水同时进行空气微纳米气泡曝气和加热脱酸的处理时间为30～90min；空气微纳米气泡曝气的气泡直径为10nm～10μm，加热温度为80℃～140℃。
实施例1
本实施例的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，具体步骤包括：
废水从进水口连续进入塔体，在曝气单元的曝气下将废水中COD去除，其中微纳米气泡直径为10nm，温度为80℃，停留时间30min，其中酸性气体上升至脱酸单元，水体则向下流至出水口外排，含酸性气体的水蒸气经过塔盘进行分离，塔盘数量为5个，塔盘间距为50cm，处理后酸性气体经过泡沫毁灭器除沫后由出气口外排。经过本实施例的方法处理后，废水中的COD降低了50％，酸性气体去除率为90％。
实施例2
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，具体步骤包括：废水从进水口连续进入塔体，在曝气单元的曝气下将废水中COD去除，其中微纳米气泡直径为100nm，温度为90℃，停留时间40min，其中的酸性气体上升至脱酸单元，水体则向下流至出水口外排，含酸性气体的水蒸气经过塔盘进行分离，塔盘数量为6个，塔盘间距为60cm，处理后酸性气体经过泡沫毁灭器除沫后由出气口外排。经过本实施例的方法处理后，废水中的COD降低了60％，酸性气体去除率为92％。
实施例3
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，具体步骤包括：废水从进水口连续进入塔体，在曝气单元的曝气下将废水中COD去除，其中微纳米气泡直径为1000nm，温度为100℃，停留时间60min，其中的酸性气体上升至脱酸单元，水体则向下流至出水口外排，含酸性气体的水蒸气经过塔盘进行分离，塔盘数量为10个，塔盘间距为100cm，处理后酸性气体经过泡沫毁灭器除沫后由出气口外排。经过本实施例的方法处理后，废水中的COD降低了65％，酸性气体去除率为93％。
实施例4
本实施例的基本内容同实施例1，不同之处在于：本实施例的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，具体步骤包括：废水从进水口连续进入塔体，在曝气单元的曝气下将废水中COD去除，其中微纳米气泡直径为10μm，温度为140℃，停留时间90min，其中的酸性气体上升至脱酸单元，水体则向下流至出水口外排，含酸性气体的水蒸气经过塔盘进行分离，塔盘数量为15个，塔盘间距为150cm，处理后酸性气体经过泡沫毁灭器除沫后由出气口外排。经过本实施例的方法处理后，废水中的COD降低了75％，酸性气体去除率为95％。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，所用的数据也只是本发明的实施方式之一，实际的数据组合并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出于该技术方案相似的实施方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，其特征在于：包括塔体(100)，所述塔体(100)上部设置有进水口(101)，塔体(100)下部设置有出水口(102)，并且塔体(100)内设置有曝气单元和脱酸单元；
所述曝气单元包括进气口(210)、曝气主管(220)和曝气支管(230)，进气口(210)设置于进水口(101)与出水口(102)之间，曝气主管(220)与进气口(210)相连接，曝气支管(230)与曝气主管(220)与相连接，用于对废水进行空气微纳米气泡曝气；
所述脱酸单元包括加热管(310)、塔盘(320)、填料层(330)和出气口(340)，用于对废水进行加热脱酸，加热管(310)设置于塔体(100)底部，塔盘(320)交错设置于上部塔体(100)内，填料层(330)设置在塔体(100)顶部，出气口(340)设置在塔体(100)顶端，填料层(330)与出气口(340)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，其特征在于：所述塔盘(320)的个数为5～15，塔盘(320)之间的间距为50～150cm。
3.根据权利要求1所述的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，其特征在于：所述塔盘(320)的一端固定于塔体(100)内壁，塔盘(320)的另一端不接触塔体(100)内壁，在塔盘(320)不接触塔体(100)内壁的一端处设置有挡板(350)。
4.根据权利要求1所述的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，其特征在于：所述填料层(330)的高度为20～100cm，填料结构为矩形、圆形、三角形中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，其特征在于：所述出气口(340)上设置有泡沫毁灭器(360)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，其特征在于：所述塔体(100)顶部设置有清洗水进口(103)，用于对塔体内部进行清洗。
7.根据权利要求6所述的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的装置，其特征在于：所述塔体(100)顶部设置有温度表(370)和压力表(380)。
8.一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，其特征在于：包括废水从进水口(101)进入塔体(100)，经过塔盘(320)流至曝气单元，开启进气口(210)，对废水进行空气微纳米气泡曝气，同时开启加热回水进水口，通过加热管(310)对废水进行加热，利用脱酸单元脱酸，协同去除废水中的亚硫酸盐与酸性气体，酸性气体从塔体(100)顶部的出气口(340)排出，处理后的废水从出水口(102)排出。
9.根据权利要求8所述的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，其特征在于：对废水同时进行空气微纳米气泡曝气和加热脱酸的处理时间为30～90min。
10.根据权利要求8所述的一种协同处理废水中亚硫酸盐与酸性气体的方法，其特征在于：空气微纳米气泡曝气的气泡直径为10nm～10μm，加热温度为80℃～140℃。
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