CN217895264U - 一种废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，包括；反应器本体，包括间隔布置的一级反应区和二级反应区，一级反应区连接有进水管，二级反应区连接有出水管，一级反应区上方设有第一浮动式顶盖，二级反应区上方设有第二浮动式顶盖，一级反应区上部出水自流至二级反应区；充氧装置，用于往一级反应区内通入纯氧；一级废气收集装置，用于收集一级反应区产生的尾气；及二级废气收集装置，用于收集二级反应区产生的尾气。本实用新型提供的捕集装置，可提高氧利用率，同时补集二氧化碳废气，起到减污降碳的双重效果。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，特别涉及一种废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置。
背景技术
污水处理分为物理化学和生物处理，生物处理分为厌氧和好氧。好氧生物处理每去除1公斤COD需要1公斤左右的氧气，传统的供氧方式氧气来源为空气，用曝气风机进行供氧，氧气利用率15％左右，每鼓入100m3空气，只有3m3氧气被微生物吸收，会产生约97m3废气。以每天处理10000m 3生活污水为例，每天需要空气量约55500m3，产生废气53800m3，曝气风机运行功率55kW，废气处理装置运行功率约10kW(药剂和电耗综合折算)，曝气和废气日运行电耗1560kW.h，排放二氧化碳约1500kgCO2(每消耗1 度电相当于排放了0.96千克的二氧化碳)。氧化后产生的废气中约含750kg (微生物氧化1kgCOD约产生0.3kg CO2)，两项总计2250kgCO2。
采用传统的空气作为氧气来源进行曝气，氧气利用率低，排放的废气量大，直接排入大气的二氧化碳量大，未进行碳捕集，增加大气中二氧化碳浓度。曝气和废气处理运行能耗高，二氧化碳排放量大(约0.225kgCO2/m3废水)。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，利用液氧作为氧气源，氧气利用率高，同时可补集二氧化碳废气。
基于上述问题，本实用新型提供的技术方案是：
一种废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，包括；
反应器本体，包括间隔布置的一级反应区和二级反应区，所述一级反应区连接有进水管，所述二级反应区连接有出水管，所述一级反应区上方设有第一浮动式顶盖，所述二级反应区上方设有第二浮动式顶盖，所述一级反应区上部出水自流至所述二级反应区；
充氧装置，其包括液氧储罐、连接至所述液氧储罐的气化器、及设置在所述一级反应区内的第一曝气装置，所述第一曝气装置经充氧管道连接至所述气化器；
一级废气收集装置，包括设置在所述二级反应区内的废气收集部件、连接至所述废气收集部件的第二曝气装置、及第一废气收集管道，所述第一废气收集管道一端连接所述废气收集部件且另一端延伸至所述一级反应区上方；及
二级废气收集装置，包括二氧化碳储罐、连接至所述二氧化碳储罐的压缩机、及第二废气收集管道，所述第二废气收集管道一端连接至所述压缩机且另一端延伸至所述二级反应区上方。
在其中的一些实施方式中，还包括循环装置，所述循环装置包括循环管、设置在所述循环管上的循环泵、设置所述一级反应区底部的第一布水器、及设置在所述二级反应区底部的第二布水器，所述循环管一端连接至所述一级反应区上部，所述循环管另一端连接至所述第一布水器、第二布水器。
在其中的一些实施方式中，所述废气收集部件为射流泵，所述第二曝气装置为射流曝气器。
在其中的一些实施方式中，所述一级反应区上部的内侧壁设有第一液槽，所述第一浮动式顶盖置于所述第一液槽内。
在其中的一些实施方式中，所述二级反应区上部的内侧壁设有第二液槽，所述第二浮动式顶盖置于所述第二液槽内，第二液槽连通至第一液槽。
在其中的一些实施方式中，所述第二液槽连接有向下延伸至所述二级反应区底部的多个布水管。
在其中的一些实施方式中，所述一级反应区的液面高于所述二级反应区 300～700mm。
在其中的一些实施方式中，所述反应器本体高度为20～30m。
在其中的一些实施方式中，所述二级反应区设置在所述反应器本体的中部，所述一级反应区围绕所述二级反应区周向设置。
在其中的一些实施方式中，所述一级反应区与所述二级反应区体积比例约3∶1～4∶1。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
1、采用液氧作为氧气来源，氧气浓度梯度大，采用两级反应，水流紊流程度高，水深20m～30m，氧分压大，氧气利用率可达80～90％，氧利用率高，是空气源曝气产生废气量的1/120；
2、有机物富氧氧化率90％医生，氧化过程中产生的二氧化碳捕集后作为化工产品生产的原料，具有减污降碳双重效果，富氧氧化1kgCOD产生约 1.0kgCO2，经过浮动顶盖100％加以捕集，碳捕集效益高；
3、利用液氧气化既有的压力，节省曝气风机，减少废水处理电耗，两者可减少二氧化碳排放约0.225kgCO2/m3废水，具有显著的碳减排效益；
4、反应器高度可达30m，是常规钢砼池体总占地面积的1/5～1/6。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置实施例的结构示意图；
其中：
1、反应器本体；1-1、一级反应区；1-2、二级反应区；1-3、第一液槽； 1-4、第二液槽；
2、第一浮动式顶盖；
3、第二浮动式顶盖；
4、液氧储罐；
5、气化器；
6、充氧管道；
7、第一曝气装置；
8、废气收集部件；
9、第二曝气装置；
10、第一废气收集管道；
11、布水管；
12、第二废气收集管道；
13、二氧化碳储罐；
14、压缩机；
15、循环管；
16、循环泵；
17、第一布水器；
18、第二布水器。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本实用新型而不限于限制本实用新型的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
参见图1，为本实用新型实施例的结构示意图，提供一种废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，包括反应器本体1、充氧装置、一级废气收集装置、及二级废气收集装置。
反应器本体1包括间隔布置的一级反应区1-1和二级反应区1-2，一级反应区1-1底部连接有进水管，二级反应区1-2顶部连接有出水管，在一级反应区1-1上方设有第一浮动式顶盖2，在二级反应区1-2上方设有第二浮动式顶盖3，一级反应区1-1上部出水自流至二级反应区1-2。
具体的，将一级反应区1-1的出水口的标高设置为高于二级反应区1-2 的出水口，优选的，一级反应区1-1的液面高于二级反应区300～700mm。反应器本体1的高度可设置为20～30m，直径3m～20m，材质为碳钢防腐，地上式结构，占地面积小，施工周期短，成本低，后续撤场土地修复成本低。
本例中，二级反应区1-2设置在反应器本体1的中部，一级反应区1-1 围绕二级反应区1-2周向设置，一级反应区1-1与二级反应区1-2体积比例约3∶1～4∶1。
在一级反应区1-1上部的内侧壁设有第一液槽1-3，第一浮动式顶盖2 置于第一液槽1-3内，二级反应区1-2上部的内侧壁设有第二液槽1-4，第二浮动式顶盖3置于第二液槽1-4内，第二液槽1-4连通至第一液槽1-3。设置浮动顶盖，以便于收集微生物氧化后产生的废气，浮动顶盖采用SS304 不锈钢钢材质，厚度2mm～3mm。
在第二液槽1-4底部连接有向下延伸至二级反应区1-2底部的多个布水管11，以将一级反应区1-1处理废水引入二级反应区1-2内，布水管11延伸至二级反应区1-2的底部。
充氧装置包括液氧储罐4、连接至液氧储罐4的气化器5、及设置在一级反应区1-1内的第一曝气装置7，第一曝气装置7经充氧管道6连接至气化器5，液氧储罐4用于存储液态氧，气化器5用于将液态氧转化为气态氧，第一曝气装置7采用现有技术中常用的曝气器，通过曝气器将99.5％以上纯度的氧气充入一级反应区1-1内，微生物利用纯氧，将有机物进行富氧氧化，转化为二氧化碳、水。
一级废气收集装置包括设置在二级反应区1-2内的废气收集部件8、连接废气收集部件8的第二曝气装置9、及第一废气收集管道10，第一废气收集管道10一端连接至废气收集部件8且另一端延伸至一级反应区1-1上方，优选的，废气收集部件8采用射流泵，第二曝气装置9采用射流曝气器，一级反应区1-1尾气经射流曝气器进入二级反应区1-2底部，氧气继续扩散到废水中，微生物将剩余有机物进一步氧化，将剩余可降解有机物氧化为二氧化碳和水。
二级废气收集装置包括二氧化碳储罐13、连接至二氧化碳储罐13的压缩机14、及第二废气收集管道12，第二废气收集管道12一端连接至压缩机 14且另一端延伸至二级反应区1-2上方，二级反应区1-2的尾气经压缩机 14压缩至一定压力后储存至二氧化碳储罐13内。
为了进一步优化本实用新型的实施效果，还设有循环装置，该循环装置包括循环管15、设置在循环管15上的循环泵16、设置一级反应区1-1底部的第一布水器17、及设置在二级反应区1-2底部的第二布水器18，循环管 15一端连接至一级反应区1-1上部，循环管15另一端连接至第一布水器17、第二布水器18，通过循环泵16将一级反应区1-1上部的废水输送至一级反应区1-1和二级反应区1-2的底部，通过布水器分配，进行底部和顶部液体循环，具有搅拌和脱除二氧化碳的双重功能。
上述反应器的工作原理为：
含有机物废水通过泵输送至一级反应区1-1底部，液氧储罐4内的液氧经过气化器5后，通过一级反应区1-1底部的第一曝气装置7扩散至废水中，微生物利用纯氧，将有机物进行富氧氧化，转化为二氧化碳、水。一级反应区1-1的尾气经过射流泵和射流曝气器进入二级反应区1-2底部，氧气继续扩散至废水中，微生物将剩余有机物进一步氧化，将剩余可降解有机物氧化为二氧化碳和水，一级反应区1-1出水通过布水管11自流至二级反应区1-2底部，循环泵16将一级反应区1-1上部水输送至一级反应区1-1和二级反应区1-2底部，通过布水器分配，进行底部和顶部液体循环，二级反应区1-2 出水从顶部自流至后续固液分离段处理。二级反应区1-2的尾气经压缩机14 压缩至一定压力储存至二氧化碳储罐13。
本实用新型的反应器用于富氧氧化有机物，处理对象为生活污水、工业废水、有机废液或者浓缩池生化污泥。氧化有机物消耗氧气量约 1.0kgCOD/kgO2。生活污水在反应器内停留时间14h～18h，工业废水 (COD1000～2000mg/L时)根据有机物浓度而定，一般36h～72h，有机废液、生化污泥视有机物浓度不同，停留时间不同。有机物氧化率80％～95％，具体视有机物的成分而定。
富氧氧化1kgCOD可产生约0.3kgCO2，10000m3/d的生活污水经过该反应器将COD由300mg/L富氧氧化至50mg/L，每天可捕集微生物氧化有机物产生的CO2约750kg。
液氧气化后压力约0.5MPa，温度约25℃。
一级反应区氧气利用率70％～80％，有机物氧化率85％以上。循环泵功率约20～30W/m3，具有搅拌和脱除二氧化碳双重功能。二级反应区氧气利用率50％左右，有机物氧化率50％左右。
一级反应区顶部第一浮动式顶盖呈微负压。二级反应区顶部的第二浮动式顶盖可提供5000Pa压力，当浮动顶盖内压力超过5000Pa时，自动卸压。
二级反应区可投加一定量的羟基自由基等强氧化物质，增加氧化效率，使得二级反应区出水有机物浓度更低。
二级反应区尾气中氧气含量10％～15％，二氧化碳85％～90％，在5000Pa 压力下经压缩机压缩至1.0MPa左右储存至二氧化碳储罐，作为制取甲醇等化工产品的原料或藻类光合作用的碳源。
上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于，包括；
反应器本体，包括间隔布置的一级反应区和二级反应区，所述一级反应区连接有进水管，所述二级反应区连接有出水管，所述一级反应区上方设有第一浮动式顶盖，所述二级反应区上方设有第二浮动式顶盖，所述一级反应区上部出水自流至所述二级反应区；
充氧装置，其包括液氧储罐、连接至所述液氧储罐的气化器、及设置在所述一级反应区内的第一曝气装置，所述第一曝气装置经充氧管道连接至所述气化器；
一级废气收集装置，包括设置在所述二级反应区内的废气收集部件、连接至所述废气收集部件的第二曝气装置、及第一废气收集管道，所述第一废气收集管道一端连接所述废气收集部件且另一端延伸至所述一级反应区上方；及
二级废气收集装置，包括二氧化碳储罐、连接至所述二氧化碳储罐的压缩机、及第二废气收集管道，所述第二废气收集管道一端连接至所述压缩机且另一端延伸至所述二级反应区上方。
2.根据权利要求1所述的废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于：还包括循环装置，所述循环装置包括循环管、设置在所述循环管上的循环泵、设置所述一级反应区底部的第一布水器、及设置在所述二级反应区底部的第二布水器，所述循环管一端连接至所述一级反应区上部，所述循环管另一端连接至所述第一布水器、第二布水器。
3.根据权利要求1所述的废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述废气收集部件为射流泵，所述第二曝气装置为射流曝气器。
4.根据权利要求1所述的废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述一级反应区上部的内侧壁设有第一液槽，所述第一浮动式顶盖置于所述第一液槽内。
5.根据权利要求4所述的废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述二级反应区上部的内侧壁设有第二液槽，所述第二浮动式顶盖置于所述第二液槽内，所述第二液槽连通至所述第一液槽。
6.根据权利要求5所述的废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述第二液槽连接有向下延伸至所述二级反应区底部的多个布水管。
7.根据权利要求1所述的废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述一级反应区的液面高于所述二级反应区300～700mm。
8.根据权利要求1所述的废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述反应器本体高度为20～30m。
9.根据权利要求1所述的废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述二级反应区设置在所述反应器本体的中部，所述一级反应区围绕所述二级反应区周向设置。
10.根据权利要求9所述的废水有机污染物富氧氧化、二氧化碳捕集装置，其特征在于：所述一级反应区与所述二级反应区体积比例为3：1～4：1。
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