CN202415212U

CN202415212U - 一种降膜法高效脱氮器

Info

Publication number: CN202415212U
Application number: CN2011205240060U
Authority: CN
Inventors: 汪亮亮; 汪洋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-12-15

Abstract

一种降膜法高效脱氮器，包括筒体、进出液口和进气口，筒体内自上而下分布收水器、布水装置、液膜分散器和集液斗；所述的布水装置包括旋转布水管，由驱动装置驱动绕筒体中心轴旋转，旋转布水管连接进水口并设置一组雾化喷头；液膜分散器包括隔板和隔板下方的一组沿筒体轴向均匀分布的列管，隔板平面上每一根列管的上方设置锥形物料斗，列管内壁的上端依次分布环形设置的螺纹匀水槽和毛细气囊；布水装置和液膜分散器之间为缓冲腔。本实用新型的降膜法高效脱氮器，通过二次布水及液膜控制，能够实现废水在列管内壁上的均匀分布和液膜厚度控制，减轻列管表面结垢，达到高效脱氮的效果。

Description

一种降膜法高效脱氮器

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，涉及一种脱氮用降膜接触塔，具体涉及一种降膜法高效脱氮器。

背景技术

我国环境保护虽然取得积极进展，但环境形势依然严峻，根据相关统计，截止2010年12月，我国污水处理设施已投产总数为1521 座，全国污水处理厂总处理能力达到8643 万吨/日，城镇生活污水对环境的污染状况得到很大改善，工业污染逐步成为环境污染的主要因素。

工业废水虽然总量比生活污水量小，但具有污染物浓度高、处理难度大、毒性强等特点，因此工业废水对环境的影响程度不容忽视。

近年来，我国煤化工、盐化工、医药、石化等行业非常活跃，产能大幅上升，随之产生的废水量也急速增加。这些行业产生的废水氨氮含量基本在300-500mg/L，一般采取以强制生化为主的工艺流程。

根据项目运行情况，采取强制生化的工艺方案处理高氨氮废水，需要投加大量的碳源和纯碱，综合运行成本高达9-17元/吨水，同时氨氮的去除效果不稳定。为了改善高氨氮废水的治理效果，降低运行成本，部分项目采用吹脱塔预脱氮，但容易造成填料堵塞，维护管理不便，且普通吹脱塔脱氮效率仅60%左右。

因此，采取经济可行的预处理措施，提高氨氮去除效率，降低生化脱氮的负荷，可望很好的改善高氨氮废水的处理效果。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种降膜法高效脱氮器，能够克服吹脱塔填料易堵塞，维护管理不便，脱氮效率低的缺陷，实现液膜厚度控制和减轻填料表面结垢，达到高效脱氮的技术效果。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种降膜法高效脱氮器，包括上端开口的筒体（1）和筒体上部的进水口（3）、底部的进风口（10）和出液口（12），其特征在于，所述的筒体（1）内，自上而下分布收水器（2）、布水装置、液膜分散器（9）和集液斗（11），集液斗（11）连接出液口（12），进风口（10）在液膜分散器（9）和集液斗（11）之间；所述的布水装置包括沿筒体（1）径向设置的旋转布水管（5），由驱动装置（4）驱动绕筒体（1）中心轴旋转，旋转布水管（5）连接进水口（3）并设置一组雾化喷头（6）；液膜分散器（9）包括隔板和隔板下方的一组沿筒体轴向均匀分布的列管，隔板平面上每一根列管的上方设置锥形物料斗（8），列管内壁的上端依次分布环形设置的螺纹匀水槽（13）和毛细气囊（14）；布水装置和液膜分散器（9）之间为缓冲腔（7）。

所述的收水器为波形折板，捕捉随气流上升的雾化液体。

所述的雾化喷头孔径2~4mm，流量系数12.3~19.5。通过雾化喷头和缓冲腔的设置，可使废水物料均布，同时使其粒径细化和预先液膜化。

所述的锥形物料斗与列管同轴设置，锥底直径与列管内径相同。

所述的螺纹匀水槽为列管内壁上的一组环形毛细凹槽，高度约30-40mm。螺纹匀水槽对沿锥形物料斗下降的物料进行二次分配，使物料沿液膜分散器列管内壁的圆周均布，确保物料不会顺毛细气囊成线性下降。

本实用新型的降膜法高效脱氮器在列管内设置液膜控制装置，即为毛细气囊。所述的毛细气囊采用薄不锈钢片制作，沿列管内壁成环形布置，下部固定在列管内壁上，上端插入列管内壁上的滑槽密封。毛细气囊内设有进气管，空气通过进气管进入毛细气囊。毛细气囊内的相对压强控制在5~10kPa。调整毛细气囊内的气压将改变毛细气囊的高度和倾斜角度，进而影响物料与毛细气囊粘附力，控制液膜厚度。

采用所述的高效脱氮装置脱除废水中氨氮的方法，是将废水和空气在所述的高效脱氮装置中逆流接触，经布水装置和液膜分散器，使废水在液膜分散器的列管表面形成薄膜，在气液接触过程中实现氨氮脱除，包括以下步骤：

1）、废水由进水口（3）进入降膜法高效脱氮器，通过转动的旋转布水管（5）上的雾化喷头（6）向下喷射，使废水在筒体（1）截面上均匀分配；

2）、废水通过雾化喷头（6）后，成雾化状态进入缓冲腔（7），均匀附着在液膜分散器（9）上端的锥形物料斗（8）内；

3）、进入锥形物料斗（8）的废水沿液膜分散器（9）上部的螺纹匀水槽（13）进行二次布料；

4)、二次布料后的废水沿毛细气囊（14）下降，在列管内壁形成液膜，调整毛细气囊（14）内的气压，改变废水形成的液膜厚度；

5)、空气从进风口（10）通入筒体（1）内，在液膜分散器（9）列管内与液膜逆流接触，在气液接触过程中脱除氨氮。

通过调整废水的水温、pH、风量和液膜厚度的参数组合，可以达到理想的去除率。

所述的废水在进入降膜法高效脱氮器前可先进行沉淀和PH调节等预处理。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的降膜法高效脱氮器，通过二次布水及液膜控制，能够实现废水在列管内壁上的均匀分布和液膜厚度控制，并减轻列管表面结垢，达到高效脱氮的效果，同时液膜分散器为中空结构，便于定期清理污垢。采用本实用新型的装置脱除废水氨氮，NH₃-N去除率可达到92-97%，能够有效降低动力消耗、药剂成本和维护检修得难度。具体包括：

①使用本实用新型的装置进行氨氮脱除，气水比由20-40:1降低到8-12:1，调节pH值的石灰消耗量降低7g/m³左右，电能消耗降低0.14-0.3kW.h/吨水。

②布水装置与液膜分散器两次布水，废水成膜时在列管内壁分布均匀，并通过毛细气囊实现液膜厚度控制。

③由于气液接触面大幅提高， NH₃-N去除率可提高20-35%，NH₃-N去除率可达到92-97%。

④液膜分散器采用中空结构，解决了传统吹脱塔填料堵塞的问题，不存在填料堵塞现象，方便维护管理。

⑤单个液膜分散器为独立结构，可逐个清洗和更换。

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细描述。本实用新型的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

附图说明

图1 是本实用新型的降膜法高效脱氮器的结构示意图。

图中：1、筒体，2、收水器，3、进水口，4、驱动装置，5、旋转布水管，6、雾化喷头，7、缓冲腔，8、锥形物料斗，9、液膜分散器，10、进风口，11、集液斗，12、出液口。

图2 是液膜分散器列管上端的结构示意图。

图中：13、螺纹匀水槽，14、毛细气囊，16、紫铜进气管。

图3 是图2中A部分的局部放大图。

图中：14、毛细气囊，15、滑槽密封，16、紫铜进气管，17、固定密封。

具体实施方式

本实用新型的降膜法高效脱氮器，属于一种降膜接触塔，具体结构参见图1。

所述的降膜法高效脱氮器，包括上端敞口的圆柱形筒体1，筒体1上部设置进水口3，下部设置进风口10，底部为出液口12，在筒体1内，自上而下分布收水器2、布水装置、液膜分散器9和集液斗11，集液斗11连接出液口12，进风口10在液膜分散器9和集液斗11之间。

所述的收水器2为波形折板，用以捕捉随气流上升的雾化液体。

所述的布水装置包括沿筒体1径向设置的旋转布水管5，由驱动装置4驱动绕筒体1中心轴旋转，旋转布水管5连接进水口3，进水从旋转轴正下方进入旋转布水管5中心。旋转布水管5设置一组雾化喷头6，雾化喷头6的孔径2~4mm，流量系数12.3~19.5。

液膜分散器9包括隔板和隔板下方的一组沿筒体轴向均匀分布的列管。隔板平面上每一根列管的上方同轴设置锥形物料斗8，锥底直径与列管内径相同。布水装置和液膜分散器9之间为缓冲腔7。

如图2所示，列管内壁的上端依次分布环形设置的螺纹匀水槽13和毛细气囊14。螺纹匀水槽13为列管内壁上的一组平行的环形毛细凹槽，总高度约30-40mm。

本实用新型的降膜法高效脱氮器在列管内设置毛细气囊14，形成液膜控制装置。如图2、3所示，所述的毛细气囊14采用0.1mm厚的不锈钢片制作，沿列管内壁成环形布置，下部由固定密封17固定在列管内壁上，上端插入列管内壁的滑槽密封15内，在滑槽密封15内橡胶垫片的作用下保持毛细气囊14内的气压相对恒定。毛细气囊内的气体可来源于仪用空气，减压后通过列管上的紫铜进气管16进入毛细气囊14。毛细气囊14内的相对压强控制在5~10kPa。

采用上述高效脱氮装置脱除废水中氨氮的方法，废水和空气在所述的高效脱氮装置中逆流接触，在气液接触过程中实现氨氮脱除，包括以下步骤：

1) 混凝沉淀

通过混凝沉淀去除废水中的悬浮物等杂质，避免液膜分散器堵塞，出水浊度控制在20NTU以下。

2) 调节废水温度、pH值

混凝沉淀后的出水调节温度和pH值，温度控制在30~35℃，pH控制在10~11。

3) 物料均布

调节温度和pH值后的废水由水泵提升，经过布置在旋转布水管上的雾化喷头向缓冲腔布水，喷头孔径2~4mm，流量系数12.3~19.5，雾化废水的体积中位数直径（VMD）为3400-4300um；中度雾化的废水在缓冲腔调节后均匀分布在液膜分散器的隔板上，收集在液膜分散器上端的锥形物料斗内，并沿液膜分散器上端的螺纹匀水槽进行二次分配，使废水在通过毛细气囊时，沿液膜分散器列管圆周的物料分配更加均匀。

4) 液膜厚度控制

二次布料后的废水沿毛细气囊下降，在列管内壁形成液膜，根据水量和脱氮效率，调节毛细气囊的进气压力，通过调节毛细气囊的膨胀程度，进而实现液膜厚度的调整，毛细气囊的相对压强控制在5~10kPa，液膜厚度控制在0.3~0.4mm。

5) 风量调整

空气从进风口通入筒体内，根据水量和脱氮效率，调节风量，气水比控制在8~12：1。

6）氨氮脱除

空气在液膜分散器列管内与液膜逆流接触，在气液接触过程中脱除氨氮。脱除氨氮后的废水由集液斗收集后，从出液口流出。

实施例1

设计2m³/h处理能力的降膜法高效脱氮器（降膜接触塔）1台，其结构参见图1。安装于煤化工渣水处理装置的混凝沉淀池后，降膜接触塔出水进调节池，与地面冲洗水、生活污水、硫回收废水等混合后进行生化处理。

降膜接触塔筒身直径1.6m，筒身总高3.8m，列管直径10mm，计算液膜厚度0.48mm，鼓风机风量0.3m³/min，气水比为9：1，进降膜接触塔时pH为10.3-10.6，水温控制在30~35℃。

装置经过6天调试，正常连续运行30天，共处理废液1440m³，累计耗电92.8kWh，消耗石灰134.5kg（石灰纯度约60%），折算平均电耗约0.065kWh/吨水，石灰93.4g/吨水。

在进水NH₃-N介于700-800mg/L的情况下，降膜接触塔出水NH₃-N含量约42-56mg/L，NH₃-N去除率约94%。

液膜分散器内壁结垢厚度0.37mm，在3%浓度的HCl溶液中浸泡10min后以清水冲洗，内壁结垢现象完全消除。

实施例2

设计2m³/h处理能力的降膜法高效脱氮器（降膜接触塔）1台，其结构参见图1。安装于煤化工变换工段排水处理装置的混凝沉淀池后，降膜接触塔出水进调节池，与地面冲洗水、生活污水、硫回收废水等混合后进行生化处理。

降膜接触塔筒身直径1.6m，筒身总高3.8m，列管直径10mm，计算液膜厚度0.48mm，鼓风机风量0.37m³/min，气水比为11：1，进降膜接触塔时pH为10.5-11，水温控制在30~35℃。

装置经过5天调试，正常连续运行42天，共处理废液2016m³，累计耗电160.3kWh，消耗石灰135kg（石灰纯度约60%），折算平均电耗约0.080kWh/吨水，石灰66.96g/吨水。

在进水NH₃-N介于200-300mg/L的情况下，降膜接触塔出水NH₃-N含量约16-18mg/L，NH₃-N去除率约93%。

液膜分散器内壁结垢厚度0.44mm，在3%浓度的HCl溶液中浸泡10min后以清水冲洗，内壁结垢现象完全消除。

本实用新型的降膜法高效脱氮器在吹脱NH₃-N方面切实有效，去除率高达90%以上，能够解决传统吹脱法填料结垢堵塞、难清理的问题，有效的降低装置运行能耗，检修方便。本实用新型易于规模化推广使用，具有重要意义。

Claims

1.一种降膜法高效脱氮器，包括上端开口的筒体（1）和筒体上部的进水口（3）、底部的进风口（10）和出液口（12），其特征在于，所述的筒体（1）内，自上而下分布收水器（2）、布水装置、液膜分散器（9）和集液斗（11），集液斗（11）连接出液口（12），进风口（10）在液膜分散器（9）和集液斗（11）之间；所述的布水装置包括沿筒体（1）径向设置的旋转布水管（5），由驱动装置（4）驱动绕筒体（1）中心轴旋转，旋转布水管（5）连接进水口（3）并设置一组雾化喷头（6）；液膜分散器（9）包括隔板和隔板下方的一组沿筒体轴向均匀分布的列管，隔板平面上每一根列管的上方设置锥形物料斗（8），列管内壁的上端依次分布环形设置的螺纹匀水槽（13）和毛细气囊（14）；布水装置和液膜分散器（9）之间为缓冲腔（7）。

2.根据权利要求1所述的降膜法高效脱氮器，其特征在于，所述的收水器（2）为波形折板，捕捉随气流上升的雾化液体。

3.根据权利要求1所述的降膜法高效脱氮器，其特征在于，所述的雾化喷头（6）孔径2~4mm，流量系数12.3~19.5。

4.根据权利要求1所述的降膜法高效脱氮器，其特征在于，所述的锥形物料斗（8）与列管同轴设置，锥底直径与列管内径相同。

5.根据权利要求1所述的降膜法高效脱氮器，其特征在于，所述的螺纹匀水槽（13）为列管内壁上的一组环形毛细凹槽，高度30-40mm。

6.根据权利要求1所述的降膜法高效脱氮器，其特征在于，所述的毛细气囊（14）采用薄不锈钢片制作，沿列管内壁成环形布置，下部固定在列管内壁上，上端插入列管内壁上的滑槽密封（15）；毛细气囊（14）内设有进气管（16），毛细气囊（14）内的相对压强为5~10kPa。