CN210559612U - 污水处理设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种污水处理设备，其好氧处理区包括：搅拌装置，包括在好氧处理区底部附近的搅拌轮，驱动搅拌轮的驱动马达，以及连接在驱动马达和搅拌轮之间的连接杆；臭氧尾气回收装置，用于回收臭氧尾气，并将其中的臭氧转变为氧气；和曝气装置，包括射流器和增压装置，射流器包括液体吸入端、气体吸入端和气液混合液出口端口，液体吸入端与增压装置连接，气体吸入端与臭氧尾气回收装置连接，气液混合液出口端口经由导管伸入好氧处理区液体内。该污水处理设备结合纯氧曝气生物反应装置、臭氧回收装置及搅拌装置，可提供优良的悬浮和均化效果，同时可提供充足的溶解氧，显著降低用电成本和占地面积，能够合理利用臭氧尾气，有利于环境保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理设备，更具体地，涉及能够降低能耗、提高污水处理效率的污水处理设备。
背景技术
随着我国社会经济的不断发展，工业废水的排放量逐渐增多，国家对工业废水的排放指标的要求也更加严格，传统的污水处理技术已经无法满足其需求。
臭氧高级氧化技术以其氧化能力强，反应速度快，不产生污泥和二次污染，能够提高原水的可生化性等优点，近年来得到了飞速的发展。臭氧发生器利用高压电离(或化学、光化学反应)或电解水解的方法，使氧气分解聚合为臭氧，是氧的同素异形转变过程。臭氧发生器的原料气是纯氧，通常情况下，仅有10％的纯氧可以转变为臭氧，其余的90％的纯氧最终被浪费掉，运行成本是臭氧工艺在污水处理中应用的一个瓶颈，如果能对这部分尾气予以利用，将其资源化，则可以在很大程度上提高臭氧工艺在水处理行业中的应用，提高该工艺的竞争力。
此外，我国目前的生物滤池中，绝大多数污水处理厂采用的是使用空气进行曝气的方法，空气中氧气的含量为21％左右，传统的空气曝气法为满足生物滤池中微生物对氧气的需求，通常需要安装大量的曝气装置，电费消耗非常高，运行成本高，并且产生的污泥产量较大，污泥处理成本高。并且传统的空气曝气法占地面积大，对于预留占地面积小的污水厂的升级改造提出了很大的挑战，甚至已经无法适用。
有研究表明纯氧曝气具有以下优点：氧传递速率快，活性污泥浓度高，因此可提高有机物去除率，使曝气池容积大大缩小；剩余污泥量少，污泥具有良好沉降性，不易发生污泥膨胀；曝气池中能保持高浓度的溶解氧，有更好的耐冲击负荷能力，同时硝化反应速率大为增加；生化池产生的臭气量仅为空气曝气条件下的1/4，全厂臭气处理规模大为减小。在传统的纯氧曝气中，通常采用工业级纯氧进行曝气，运行费用高，难以实现大规模的应用。我国至今使用纯氧曝气的污水处理工艺非常稀少。
因此需要能够进一步降低成本、减少占地面积、提高污水处理效率的污水处理设备。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种污水处理设备，其能够缓解或满足上述要求。
本实用新型提供一种污水处理设备，包括入口和出口以及在入口和出口之间的多个水处理区，污水从入口依次流经各个水处理区后，并经由出口排出，所述多个水处理区包括好氧处理区，其特征在于，好氧处理区包括：
搅拌装置，包括在好氧处理区底部附近的搅拌轮，驱动搅拌轮的驱动马达，以及连接在驱动马达和搅拌轮之间的连接杆；
臭氧尾气回收装置，用于回收臭氧尾气，并将其中的臭氧转变为氧气；和
曝气装置，包括射流器和增压装置，射流器包括液体吸入端、气体吸入端和气液混合液出口端口，液体吸入端与增压装置连接，气体吸入端与臭氧尾气回收装置连接，气液混合液出口端口经由导管伸入好氧处理区液体内。
优选地，所述污水处理设备还包括一组或多组曝气输出管，设置在好氧处理区底部，搅拌轮下方，所述曝气输出管上设置有曝气出口。
优选地，所述曝气输出管为环形管，环形管的外形直径与搅拌轮外边缘相对应。
优选地，所述水处理设备还包括纯氧或空气供给设备，所述曝气输出管为至少两组，所述纯氧或空气供给设备连接到所述至少两组曝气输出管中的除用于臭氧尾气回收装置的曝气输出管之外的相应组，所述至少两组曝气输出管上下设置。
优选地，所述臭氧尾气回收装置包括臭氧破坏装置，回收的臭氧尾气中的臭氧经过臭氧破坏装置处理后转变为氧气，所述臭氧尾气回收装置回收污水处理设备自身的臭氧尾气或其他臭氧尾气。
优选地，所述搅拌装置和曝气装置可独立于彼此运行。
优选地，所述好氧处理区包括活性污泥，活性污泥中的微生物利用氧进行好氧生物降解。
优选地，驱动马达位于好氧处理区液面上方，所述射流装置的液体吸入端连接到从水处理设备的出口排出的处理水。
优选地，所述叶轮外边缘设置有剪切部件，用于将曝气以微气泡方式扩散。
优选地，所述增压装置为液环压缩机。
根据本实用新型，提供结合纯氧曝气生物反应装置、臭氧回收装置及搅拌装置的污水处理设备，其可提供完美的悬浮和均化效果，同时可提供溶解氧。该设备能够大大提高单位时间的通氧率以及混合均匀度，由此可将现有技术中通过空气曝气装置进行曝气的时间大大缩短，显著降低用电成本，而且无需使用靠增大接触面积来提高液体中氧浓度的曝气装置，显著缩小好氧处理区的占地面积，能够合理利用臭氧处理区的臭氧发生器的尾气，有利于环境保护。
附图说明
图1是根据本实用新型的一个实施方式的流程图；
图2是图1中所示实施方式的示意性视图；
图3是根据本示意性想的另一个实施方式的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本实用新型的优选实施例，说明书中所涉及的方向为附图中所示方向，该方向仅用于描述方位而非限制。
工业废水的深度处理通常需要使用多种处理方法综合处理，考虑到环保的问题，工业废水的生物处理得到了广泛的发展。
图1是根据本实用新型的一个实施方式的流程图，本实施例采用生物处理，由箭头表示的工业废水原水301首先通入前置处理区11中，进行前置反硝化处理，该前置处理区11也称为缺氧区，在该前置处理区11中，充分利用原水中可被快速吸收的有机碳源，发生反硝化反应，将硝酸盐还原为气态氮，有机碳源被氧化，由此去除部分有机物和硝酸盐形态的氮。
从前置处理区11流出的出水然后进入好氧处理区12中，好氧处理区包括好氧微生物，好氧微生物利用好氧处理区中的氧将污水中的污染物进行好氧微生物降解，将污染物转变为水、二氧化碳，由此去除污染物中的碳，同时将氨氧化为硝酸盐。
从好氧处理区12流出的出水还将进入后置处理区13中，在后置处理中，通过外加碳源，发生反硝化反应，将污水中的硝酸盐还原为气态氮，进一步去除污水中的氮。
从后置处理区13流出的出水然后流入臭氧处理区14中，进行进一步的深度处理，利用臭氧将难降解的有机物氧化为能够生物降解的有机物。
从臭氧处理区14流出的出水然后进入清水收集区15，用于排放或加以回收利用。
好氧处理区12通常需要进行曝气，以给好氧处理区12中的微生物提供足够的氧浓度，从而提高生物活性，进而提高污水处理效率。因此好氧处理区12需要设置曝气装置，如果采用空气曝气，则需要大的占地面积、大量的鼓风机及曝气头来提供足够的氧，这样需要耗费较高的电费，并且需要大的占地面积。
由于本实用新型的该实施例中采用了臭氧处理，而臭氧发生器的原料气为纯氧，通常情况下，仅有10％的纯氧转变为臭氧，其余的90％的纯氧最终形成臭氧发生器的尾气，实际上臭氧处理的尾气中还包含有未反应的臭氧，在臭氧发生器的尾气用于本实用新型之前，这部分臭氧需要通过臭氧破坏器转变为氧气，因此用于本实用新型的臭氧尾气应为经过臭氧破坏器后的尾气。为了能够合理利用臭氧尾气，本实用新型该实施例将该部分臭氧尾气用作曝气原料，因此本实用新型的该实施方式相当于采用纯氧曝气。
从图1中可看出，臭氧处理区14的发生器的尾气302通入射流器16中，射流器16通过增压装置从清水收集区15抽吸液体进入射流器16中，与臭氧发生器的尾气混合为气液混合液304，该气液混合液通入好氧处理区12中进行曝气，为好氧处理区12增氧。
图2是根据本实用新型的该实施方式中好氧处理区的示意性视图。好氧处理区包括污水池1以及设置在污水池1外部的曝气装置，曝气装置包括射流器2和增压装置(未示出)，射流器2包括液体吸入端26、气体吸入端25以及气液混合液出口端27，液体吸入端26与增压装置连接，气体吸入端25与臭氧尾气回收装置连接，气液混合液出口端27经由导管伸入好氧处理区液体内。臭氧处理区的臭氧尾气22通入射流器2的气体吸入端25，增压装置从清水收集区抽吸液体23通入射流器2的液体入口端26，射流器2利用文氏效应将气体吸入射流器2中的液体中形成气液混合液，该气液混合液21从射流器2的液体流出端27排出，并且通过导管通入好氧处理区的污水池1中。
污水池1中包括活性污泥，工业废水通入污水池1中，与活性污泥通过搅拌泵搅拌均匀。搅拌泵包括位于污水池1液面上方的驱动马达4，与驱动马达4连接的驱动杆3，以及与驱动杆3下端连接的叶轮5。该搅拌泵的作用除了将活性污泥与工业废水充分搅拌均匀，还可将由射流器2通入的气液混合液中溶解的纯氧均匀分布在污水池1中。
上面所述的纯氧曝气生物反应装置及搅拌一体化设置可提供优良的悬浮和均化效果，同时可提供充足的溶解氧。该设置能够大大提高单位时间的通氧率以及混合均匀度，由此可将现有技术中通过空气曝气装置进行曝气的时间大大缩短，显著降低用电成本，而且无需使用靠增大接触面积来提高液体中氧浓度的曝气装置，显著缩小好氧处理区的占地面积。
纯氧曝气生物反应装置及搅拌一体化设置可根据进水污染物负荷、曝气需求量情况选择曝气、搅拌两种运行工况，即在该实施方式中，搅拌泵和射流器2可独立于彼此运行。在搅拌工况下，运行能耗仅为曝气工况的四分之一，可进一步节约运行成本。
图2中所示的搅拌泵的驱动机构干式安装，轴垂直装配。所需气源可直接通入污水池1中，也可通过独立的喷射系统6从搅拌泵底部提供。该喷射系统6可为设置有出气口的环形管道，环形管道的外轮廓直径大致对应于搅拌泵的叶轮5的外径，安装在搅拌泵的叶轮5的下方。叶轮5的外缘上可设置剪切部件，用于将从出口气排出的气体以微气泡方式扩散，微气泡则随水流在池内扩散。微气泡能够更长时间地停留在污水池1中的液体内，并且能够与污水池中的液体更均匀混合。由于设置在搅拌泵的叶轮5下方，而且叶轮5的外缘设置有剪切部件。喷射系统6的出气口的开孔位置可位于管的下方，即使孔内有结垢现象发生也会在气体和重力的作用下，掉出管外，从而避免出气孔的堵塞。
根据本实用新型的该实施方式还可根据气源情况，可同时实现臭氧尾气、纯氧或空气曝气，仅需在叶轮5底部增设另外一套独立的气源喷射系统7即可实现，该气源喷射系统7可接收另外的纯氧源或空气源8。该设置也可解决臭氧处理区14中的臭氧尾气不足以供该污水处理设备使用的问题。
根据本实用新型的该实施例，由于采用射流方式的纯氧曝气，同时加以搅拌，能够在单位时间内高效率地提供污泥处理设备的有氧区所需的氧，由此显著缩短曝气时间以及所需曝气面积，同时，由于所用纯氧来自该污水处理设备自身的臭氧处理区中的臭氧尾气，因此大大降低成本及所需占地面积，合理利用尾气，有利于环境保护。
应注意的是，本实施例中的臭氧尾气不限于本实施例自身中使用臭氧处理后产生的尾气，而是可以包括水处理设备附近或所在园区内的任何可再利用的臭氧尾气。
图3是根据本实用新型的另一个实施方式的流程图。
苏伊士在万华化学乙烯污水处理项目的开发过程中，遇到以下的挑战：该项目的占地受限，传统的水处理工艺已经不能满足该项目的占地要求；运行成本是重要的评价指标。面对这些挑战，苏伊士提出了采用臭氧尾气回收和纯氧曝气组合的工艺方案。万华化学乙烯污水处理项目处理后的水质需要达到国内最严格的石化行业排放标准，臭氧尾气回收和纯氧曝气组合技术主要应用于该项目乙烯污水处理线的核心生化处理段，工艺流程如下：全厂的共有两处设置臭氧发生器，分别为：项目九浓盐水线以及三期设计的臭氧发生器。臭氧发生器制备的臭氧浓度均为8％，氧气浓度约为89％，在经过臭氧接触池后，臭氧被消耗，小部分氧气溶解于水中，绝大部分氧气等其他组分被收集于尾气中。尾气中可利用的氧气量总共约3400kg/h。设置液环压缩机系统将尾气加压输送至项目三三期纯氧曝气活性污泥工艺的第一级好氧池，通过曝气/搅拌一体机将尾气传输至污水中。其中，需要考虑曝气/搅拌一体机的传输效率55％～90％，气体标况与实际污水中的转换系数AOR/STOR＝0.75。
满负荷情况：全厂可利用的尾气中可以被传输到好氧池的氧气约1300kg/h，远大于满负荷时好氧池需氧量1020kg/h，系统设计安全，并留有余量。
臭氧发生器的设计是有一定安全余量的，通常状况不会全部开启，因此尾气产生量随之变化。方案设计校核不同污染物负荷及相应的不同尾气产量情况下，尾气量与需气量的供需平衡。经过模拟计算，本项目不需要额外补充气源。从应急安全的角度，设计来自厂内的外加纯氧气源，作为应急备用。
通过该组合工艺：提高生化反应段的污泥浓度，比传统工艺节约近40％的占地，能够满足该项目占地需求；与传统空气曝气技术比较，可以降低90％曝气量，从而减少了曝气风机和曝气设备的投资与相应的运行成本；通过对本项目臭氧单元产生的尾气中纯氧的回收，避免了常规纯氧曝气技术中对工业级的纯氧产品的需求，从而大幅降低运行成本；与MBR,MBBR等潜在的竞争工艺比较，该组合工艺的投资和运行成本均处于优势。
应可理解，所示的实施方式仅是示例性的，不应认为是对本实用新型的限制，本实用新型的范围仅由所附权利要求限定。可对所示的实施方式做出多种变形形式和改进形式而不偏离本实用新型的范围。
Claims (10)
1.一种污水处理设备，包括入口和出口以及在入口和出口之间的多个水处理区，污水从入口依次流经各个水处理区后，经由出口排出，所述多个水处理区包括好氧处理区，其特征在于，好氧处理区包括：
搅拌装置，包括在好氧处理区底部附近的搅拌轮，驱动搅拌轮的驱动马达，以及连接在驱动马达和搅拌轮之间的连接杆；
臭氧尾气回收装置，用于回收臭氧尾气，并将其中的臭氧转变为氧气；和
曝气装置，包括射流器和增压装置，射流器包括液体吸入端、气体吸入端和气液混合液出口端口，液体吸入端与增压装置连接，气体吸入端与臭氧尾气回收装置连接，气液混合液出口端口经由导管伸入好氧处理区液体内。
2.根据权利要求1所述的污水处理设备，其特征在于，还包括一组或多组曝气输出管，设置在好氧处理区底部，搅拌轮下方，所述曝气输出管上设置有曝气出口。
3.根据权利要求2所述的污水处理设备，其特征在于，所述曝气输出管为环形管，环形管的外形直径与搅拌轮外边缘相对应。
4.根据权利要求3所述的污水处理设备，其特征在于，所述水处理设备还包括纯氧或空气供给设备，所述曝气输出管为至少两组，所述纯氧或空气供给设备连接到所述至少两组曝气输出管中的除用于臭氧尾气回收装置的曝气输出管之外的相应组，所述至少两组曝气输出管上下设置。
5.根据权利要求4所述的污水处理设备，其特征在于，所述臭氧尾气回收装置包括臭氧破坏装置，回收的臭氧尾气中的臭氧经过臭氧破坏装置处理后转变为氧气，所述臭氧尾气回收装置回收污水处理设备自身的臭氧尾气。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的污水处理设备，其特征在于，所述搅拌装置和曝气装置可独立于彼此运行。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的污水处理设备，其特征在于，所述好氧处理区包括活性污泥，活性污泥中的微生物利用氧进行好氧生物降解。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的污水处理设备，其特征在于，驱动马达位于好氧处理区液面上方，所述射流器的液体吸入端连接到从水处理设备的出口排出的处理水。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的污水处理设备，其特征在于，所述搅拌轮外边缘设置有剪切部件，用于将曝气以微气泡方式扩散。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的污水处理设备，其特征在于，所述增压装置为液环压缩机。
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| CN115465939A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-13 | 安徽军明机械制造有限公司 | 一种污水处理装置 |
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