CN117771893A - 一种污水处理厂减少温室气体排放的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污水处理厂减少温室气体排放的系统及方法，包括与污水处理厂排放尾气依次相连通的集气装置、气体燃烧装置、冷却装置和二氧化碳吸收装置，所述集气装置通过负压形式收集各类温室气体，所述集气装置上设置外部环境气体吸收口，所述集气装置内部设置有用以混合外部环境气体与各类温室气体的气体汇集口，所述气体汇集口与所述气体燃烧装置相连通，所述气体燃烧装置与所述冷却装置连通，所述冷却装置连通所述二氧化碳吸收装置的底部。本发明能够有效的将污水处理厂各反应池中的二氧化碳、甲烷等温室气体进行去除，从而实现减少污水处理厂温室气体排放的目的。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理减排领域，特别是涉及一种污水处理厂减少温室气体排放的系统及方法。
背景技术
当二氧化碳分子受到红外线的撞击时，它会吸收红外线，并使分子内部发生振动。这种振动会导致分子内部电荷的分布发生变化，产生电场。电场会使二氧化碳分子对红外线更加敏感，并继续吸收和释放红外线，从而导致温室效应，因此为了减缓全球气候变暖，二氧化碳等温室气体的排放量必须减少，从而缓解人类的气候危机。
当前污水处理厂大多采用生化法为主的污水处理工艺，生化法污水处理的基本原理是通过微生物将有机污染物转化为无机物质或生物质实现水质的净化，在这个过程中，有机污染物中的碳原子在缺氧环境下会产生甲烷气体，而在好氧环境下会转化为二氧化碳，从而逸散到大气环境中。按照主要发达国家的统计，城镇污水处理作为人类社会活动之一的小行业，其碳排放量却占全社会碳排放总量的2％，位居前十大碳排放行业之列，因此减少污水处理厂碳排放量对碳减排的贡献不容忽视。
发明内容
本发明的目的是针对现有污水处理厂存在的上述问题，提出了一种能够减少污水处理厂碳排放量的污水处理厂减少温室气体排放的系统及方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种污水处理厂减少温室气体排放的系统，包括与污水处理厂排放尾气依次相连通的集气装置、气体燃烧装置、冷却装置和二氧化碳吸收装置，所述集气装置通过负压形式收集各类温室气体，所述集气装置上设置外部环境气体吸收口，所述集气装置内部设置有用以混合外部环境气体与各类温室气体的气体汇集口，所述气体汇集口与所述气体燃烧装置相连通，所述气体燃烧装置与所述冷却装置连通，所述冷却装置连通所述二氧化碳吸收装置的底部；所述二氧化碳吸收装置内部包括自上而下依次设置的气体排放口、脱液器、喷淋头、填料层、液相溶液汇集区、液相溶液回收口，所述二氧化碳吸收溶液通过喷淋头均匀的喷洒在填料层的复杂表面上，所述液相溶液汇集区低于所述二氧化碳吸收装置底部与所述气体通道的连通口，所述液相溶液回收口设置在所述液相溶液汇集区底部，用以回收液相溶液。
需要说明的是，对于传统的开放式无除臭工艺的污水处理厂，本系统还包括对污水处理厂内的各类产生温室气体的反应池加设反应池密封装置。
优选地，所述反应池密封装置为密封盖板。
优选地，所述密封盖板设置一个或多个出口连接至集气装置。
优选地，气体燃烧装置采用加热点火或催化燃烧等方式，使混合气体充分燃烧，使得混合气体中的甲烷等有机气体完全转化为二氧化碳，并输送至冷却装置。
优选地，冷却装置采用管式换热器，将燃烧后的混合气体进行降温，所述冷却装置上还设置有换热介质入口和换热介质出口，所述冷却装置内部包括换热介质通道和气体通道，所述气体通道一侧与所述气体燃烧装置相连通，所述气体通道另一侧与所述二氧化碳吸收装置的底部相连通。
优选地，混合气体通过所述冷却装置降温后，换热介质被加热后进行热量利用，用于厂区供热、污泥干化等工艺。
优选地，所述二氧化碳吸收装置为吸收塔设备，可设置一级或多级填料层及喷淋头。
优选地，所述二氧化碳吸收溶液为碱性溶液(如氢氧化钠、氢氧化钙等)或有机胺溶液。
本发明的另一目的在于一种污水处理厂减少温室气体排放的方法，包括如下步骤：
A、根据污水治理厂是否有除臭工艺的客观条件，确定减少温室气体排放系统是否需要安装反应池密封装置，确定好后构建减少温室气体排放系统；
B、当减少温室气体排放系统运行时，首先将经过除臭工艺排出的气体以负压的形式收集至集气装置中，在气体汇集口处将气体与外部环境中含氧气的气体混合，统一输送至气体燃烧装置内；
C、混合气体经过气体燃烧装置，通过加热点火或催化燃烧等方式充分燃烧，使得混合气体中的甲烷等有机气体完全转化为二氧化碳，并输送至冷却装置内；
D、混合气体经过冷却装置降温后输送至二氧化碳吸收装置，冷却装置内被加热的换热介质进行热量利用用于厂区供热、污泥干化等工艺；
E、混合气体由二氧化碳吸收装置底部进入，向上流动，通过多级填料层，喷淋，与二氧化碳吸收溶液两相交换实现二氧化碳的吸收，经过处理后的气体经过脱液器脱液后由气体排放口排入大气中，液相溶液进行回收。
基于上述技术方案，本发明的污水处理厂减少温室气体排放的系统至少具有以下优点：
(1)有效的将污水处理厂各反应池中的二氧化碳、甲烷等温室气体进行去除，从而实现减少污水处理厂温室气体排放的目的。
(2)对实现碳达峰碳中和的目标起着重要作用。
(3)系统中产生的热量可进行热量利用，用于厂区供热、污泥干化等工艺。
(4)二氧化碳与二氧化碳吸收溶液接触形成的液相溶液可进行回收。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为有除臭工艺的污水处理厂减少温室气体排放系统；
图2为无除臭工艺的污水处理厂减少温室气体排放系统；
图3为二氧化碳吸收装置截面示意图。
附图标记
反应池1、反应池密封装置11；
集气装置2、外部环境气体吸收口21、气体汇集口22；
气体燃烧装置3；
冷却装置4、换热介质入口41、换热介质出口42；
二氧化碳吸收装置5、二氧化碳吸收溶液51、喷淋头52、填料层53、液相溶液汇集区54、液相溶液回收口55、气体排放口56、脱液器57。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
本发明提供了一种污水处理厂减少温室气体排放的系统，如图1所示，其中示出了本发明的一种优选实施方式。对于传统的开放式无除臭工艺的污水处理厂，本发明针对污水处理厂内的各类产生温室气体设有反应池加设盖板进行密封，防止产生的二氧化碳、甲烷等温室气体直接逸散至大气环境中。
具体地，污水处理厂减少温室气体排放系统包括与污水处理厂排放尾气依次相连通的集气装置2、气体燃烧装置3、冷却装置4和二氧化碳吸收装置5，所述集气装置通过负压形式收集各类温室气体，所述集气装置上设置外部环境气体吸收口21，所述集气装置内部设置有用以混合外部环境气体与各类温室气体的气体汇集口22，所述气体汇集口22与所述气体燃烧装置3相连通，所述气体燃烧装置3与所述冷却装置4连通，所述冷却装置4连通所述二氧化碳吸收装置5的底部；所述二氧化碳吸收装置5内部包括自上而下依次设置的气体排放口56、脱液器57、喷淋头52、填料层53、液相溶液汇集区54、液相溶液回收口55，所述二氧化碳吸收溶液51通过喷淋头52均匀的喷洒在填料层53的复杂表面上，所述液相溶液汇集区54低于所述二氧化碳吸收装置5底部与所述气体通道的连通口，所述液相溶液回收口55设置在所述液相溶液汇集区54底部，用以回收液相溶液。
需要说明的是，对于传统的开放式无除臭工艺的污水处理厂，本系统还包括对污水处理厂内的各类产生温室气体的反应池1加设反应池密封装置11。
优选地，所述反应池密封装置11为密封盖板。
优选地，所述密封盖板设置一个或多个出口连接至集气装置2。
优选地，气体燃烧装置3采用加热点火或催化燃烧等方式，使混合气体充分燃烧，使得混合气体中的甲烷等有机气体完全转化为二氧化碳，并输送至冷却装置4。
优选地，冷却装置4采用管式换热器，将燃烧后的混合气体进行降温，所述冷却装置4上还设置有换热介质入口41和换热介质出口42，所述冷却装置4内部包括换热介质通道和气体通道，所述气体通道一侧与所述气体燃烧装置3相连通，所述气体通道另一侧与所述二氧化碳吸收装置5的底部相连通。
经过所述气体燃烧装置3燃烧的混合气体经过所述气体通道与所述换热介质通道接触，进行热量传递，换热介质由所述换热介质入口41进入所述换热介质通道，通过所述换热介质通道后被加热，由所述换热介质出口42排出。
优选地，混合气体通过所述冷却装置4降温后，换热介质被加热后进行热量利用，用于厂区供热、污泥干化等工艺。
所述二氧化碳吸收装置5为吸收塔设备，可设置一级或多级填料层53及喷淋头52。通过淋洗法气液两相交换吸收实现二氧化碳的吸收，其中气相为从所述冷却装置4通入的混合气体，液相为二氧化碳吸收溶液51，充分将混合气体中的二氧化碳吸收后，混合气体尾气排放至大气环境中，液相溶液进行回收。
优选地，所述二氧化碳吸收溶液51为碱性溶液(如氢氧化钠、氢氧化钙等)或有机胺溶液。
所述二氧化碳吸收溶液51通过喷淋头52均匀的喷洒在填料层53的复杂表面上，从所述冷却装置4通入的混合气体从所述二氧化碳吸收装置5底部自下而上穿过所述填料层53，使得所述混合气体与所述二氧化碳吸收溶液51充分接触，循环吸收，所述填料层53用于增加两相接触面积。
所述液相溶液沿所述填料层53向下流动进所述液相溶液汇集区54，由所述液相溶液回收口55进行回收，经过处理后的气体经过脱液器57脱液后由所述气体排放口56排入大气中。
本发明的技术原理如下：
本发明通过对温室气体补充氧气，对混合后的气体充分燃烧、降温后，利用吸收塔设备，通过淋洗法气液两相交换吸收实现二氧化碳的吸收，有效的将污水处理厂各反应池中的二氧化碳、甲烷等温室气体进行去除，从而实现减少污水处理厂温室气体排放的目的。此外冷却装置中的换热介质被加热后，可进行厂区供热、污泥干化等工艺进行热量利用。通过淋洗法产生的液相溶液可进行回收。在经过污水处理厂减少温室气体排放系统后，混合气体达到排放标准并重新排入大气中，完成温室气体的减排处理。
实施例2
本发明的还提供了污水处理厂减少温室气体排放的方法，包括如下步骤：
A、根据污水治理厂是否有除臭工艺的客观条件，确定减少温室气体排放系统是否需要安装反应池密封装置1，确定好后构建减少温室气体排放系统；
B、当减少温室气体排放系统运行时，首先将经过除臭工艺排出的气体以负压的形式收集至集气装置2中，在气体汇集口22处将气体与外部环境中含氧气的气体混合，统一输送至气体燃烧装置3内；
C、混合气体经过气体燃烧装置3，通过加热点火或催化燃烧等方式充分燃烧，使得混合气体中的甲烷等有机气体完全转化为二氧化碳，并输送至冷却装置4内；
D、混合气体经过冷却装置4降温后输送至二氧化碳吸收装置，冷却装置4内被加热的换热介质进行热量利用用于厂区供热、污泥干化等工艺；
E、混合气体由二氧化碳吸收装置5底部进入，向上流动，通过多级填料层53，喷淋，与二氧化碳吸收溶液51两相交换实现二氧化碳的吸收，经过处理后的气体经过脱液器57脱液后排入大气中，液相溶液进行回收。
为进一步说明本发明的减少温室气体排放的方法，下面以治理某污水处理厂为例进行说明：
现场确定。根据污水治理厂有除臭工艺的客观条件，确定减少温室气体排放系统不需要安装反应池密封装置1，确定好后构建减少温室气体排放系统。
构建减少温室气体排放系统。按设计要求依次连接集气装置2、气体燃烧装置3、冷却装置4和二氧化碳吸收装置5，将集气装置2的入口连通至经过除臭工艺的气体出口。
当减少温室气体排放系统运行时，首先将经过除臭工艺排出的气体以负压的形式收集至集气装置2中，在气体汇集口22处将气体与外部环境中含氧气的气体混合，统一输送至气体燃烧装置3内；混合气体经过气体燃烧装置3，采用点火燃烧的方式进行充分燃烧，使得混合气体中的甲烷等有机气体完全转化为二氧化碳，并输送至冷却装置4内；混合气体经过冷却装置4降温后输送至二氧化碳吸收装置，冷却装置4内被加热的换热介质进行热量利用用于厂区供热、污泥干化等工艺；混合气体由二氧化碳吸收装置5底部进入，向上流动，通过多级填料层53，喷淋，采用碱性溶液(如氢氧化钠、氢氧化钙等)或有机胺溶液作为二氧化碳吸收溶剂，与混合气体两相交换实现二氧化碳的吸收，经过处理后的气体经过脱液器57脱液后由气体排放口56排入大气中，液相溶液进行回收。
经过测量，该污水处理厂在集气装置2内的二氧化碳浓度约480ppm，经该减少温室气体排放系统处理后，在二氧化碳吸收装置排放口处，二氧化碳浓度降低至90ppm，二氧化碳减排效果显著。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种污水处理厂减少温室气体排放的系统，其特征在于：包括与污水处理厂排放尾气依次相连通的集气装置(2)、气体燃烧装置(3)、冷却装置(4)和二氧化碳吸收装置(5)；
所述集气装置通过负压形式收集各类温室气体，所述集气装置上设置外部环境气体吸收口(21)，所述集气装置内部设置有用以混合外部环境气体与各类温室气体的气体汇集口(22)，所述气体汇集口(22)与所述气体燃烧装置(3)相连通，所述气体燃烧装置(3)与所述冷却装置(4)连通，所述冷却装置(4)连通所述二氧化碳吸收装置(5)的底部；
所述二氧化碳吸收装置(5)内部包括自上而下依次设置的气体排放口(56)、脱液器(57)、喷淋头(52)、填料层(53)、液相溶液汇集区(54)、液相溶液回收口(55)；
所述二氧化碳吸收溶液(51)通过喷淋头(52)均匀的喷洒在填料层(53)的表面上，所述液相溶液汇集区(54)低于所述二氧化碳吸收装置(5)底部与所述冷却装置(4)的连通口，所述液相溶液回收口(55)设置在所述液相溶液汇集区(54)底部。
2.根据权利要求1所述的污水处理厂减少温室气体排放系统，其特征在于：所述系统还包括对无除臭工艺的污水处理厂内的各类产生温室气体的反应池(1)加设反应池密封装置(11)。
3.根据权利要求2所述的污水处理厂减少温室气体排放系统，其特征在于：所述密封装置(11)为密封盖板，所述密封盖板设置一个或多个出口连接至集气装置(2)。
4.根据权利要求1所述的污水处理厂减少温室气体排放系统，其特征在于：气体燃烧装置(3)采用加热点火的方式，使混合气体充分燃烧，使得混合气体中的甲烷等有机气体完全转化为二氧化碳。
5.根据权利要求1所述的污水处理厂减少温室气体排放系统，其特征在于：气体燃烧装置(3)采用催化燃烧的方式，使混合气体充分燃烧，使得混合气体中的甲烷等有机气体完全转化为二氧化碳。
6.根据权利要求1所述的污水处理厂减少温室气体排放系统，其特征在于：冷却装置(4)采用管式换热器，将燃烧后的混合气体进行降温；
所述冷却装置(4)上还设置有换热介质入口(41)和换热介质出口(42)，所述冷却装置(4)内部包括换热介质通道和气体通道，所述气体通道一侧与所述气体燃烧装置(3)相连通，所述气体通道另一侧与所述二氧化碳吸收装置(5)的底部相连通。
7.根据权利要求6所述的污水处理厂减少温室气体排放系统，其特征在于：
换热介质通过所述冷却装置(4)被加热后进行热量利用，用于厂区供热、污泥干化等工艺。
8.根据权利要求1所述的污水处理厂减少温室气体排放系统，其特征在于：
所述二氧化碳吸收装置(5)为吸收塔设备，可设置一级或多级填料层(53)及喷淋头(52)。
9.根据权利要求8所述的污水处理厂减少温室气体排放系统，其特征在于：所述二氧化碳吸收溶液(51)为碱性溶液或有机胺溶液。
10.一种污水处理厂减少温室气体排放的方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、根据污水治理厂是否有除臭工艺的客观条件，确定减少温室气体排放系统是否需要安装反应池密封装置(1)，确定好后构建上述权利要求1～9中任一项中所述减少温室气体排放系统；
B、当减少温室气体排放系统运行时，首先将经过除臭工艺排出的气体以负压的形式收集至集气装置(2)中，在气体汇集口(22)处将气体与外部环境中含氧气的气体混合，统一输送至气体燃烧装置(3)内；
C、混合气体经过气体燃烧装置(3)充分燃烧，使得混合气体中的甲烷等有机气体完全转化为二氧化碳，并输送至冷却装置(4)内；
D、混合气体经过冷却装置(4)降温后输送至二氧化碳吸收装置(5)，冷却装置(4)内被加热的换热介质进行热量利用用于厂区供热、污泥干化等工艺；
E、混合气体由二氧化碳吸收装置(5)底部进入，向上流动，通过多级填料层(53)，喷淋，与二氧化碳吸收溶液(51)两相交换实现二氧化碳的吸收，经过处理后的气体经过脱液器(57)脱液后由气体排放口(56)排入大气中，液相溶液进行回收。
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| CN202311840233.8A Pending CN117771893A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种污水处理厂减少温室气体排放的系统及方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN117771893A (zh) |
-
2023
- 2023-12-29 CN CN202311840233.8A patent/CN117771893A/zh active Pending
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