TWI465403B - Wastewater treatment systems and wastewater treatment methods - Google Patents
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Description
本發明涉及一種不會增大廢水處理設備整體的地面鋪設面積及槽軀體的維護負荷，且可以抑制曝氣處理時産生的臭氣氣體(SO2
)向大氣中的排放的廢水處理系統，例如，可適用於用海水法排煙脫硫設備吸收從火力發電站排出的煙道氣體中的SO2
時所生成之吸收有SO2
的吸收液(以下稱爲“廢水”)的廢水處理中。
在廢水處理的技術領域，已知有一種在將煙道氣體與海水混合的同時進行曝氣的廢水處理。但是，在採用這種方式的廢水處理的情況下，在低pH區域(pH<5.0左右)會向大氣中放出臭氣氣體，因而存在産生異臭的缺點。
而且，爲了防止臭氣氣體的産生，一直以來實施的是pH恢復處理方法，該方法分成兩階段進行處理，一個階段是在混合槽混合海水和廢水的工序，另一個階段是之後通過曝氣槽進行曝氣的工序。
專利文獻1：日本特開2001-129352號公報
專利文獻2：日本特開2006-55779號公報
但是，在這樣的抑制SO2
氣體向大氣中的排放來防止臭氣氣體的産生、且將處理工序分成兩階段的上述pH恢復處理方法中，由於需要用於接收廢水的接收井及混合槽，所以存在的缺點是廢水處理設備整體的地面鋪設面積變大，另外，由於需要用於接收廢水的接收井、混合槽的空間，所以還具有槽軀體的維護負荷變大的缺點。
本發明正是考慮上述事實，其目的在於提供一種不會增大廢水處理設備整體的地面鋪設面積及槽軀體的維護負荷，且能夠抑制曝氣處理時産生臭氣氣體向大氣中的排放的廢水處理系統及廢水處理方法。
技術方案1所述的廢水處理系統的特徵在於，其具有：一曝氣槽，其前段部的頂部受覆蓋；一廢水供應部件，其設置在曝氣槽的底部附近，且可使廢水分散並供應至曝氣槽；一溶液供應管線，用以將鹼性溶液送入曝氣槽；一曝氣裝置，其設置在廢水供應部件的上方，且將空氣送入曝氣槽內而使曝氣槽內的廢水與鹼性溶液混合以進行曝氣；以及一氣體送還部件，其用以從曝氣槽的前段部將曝氣槽氣相部的氣體取出並送還到別處。
在以下說明技術方案1涉及的廢水處理系統的作用。
在本技術方案中，在前段部的頂部受覆蓋的曝氣槽的底部附近，係設置有廢水供應部件，該廢水供應部件使廢水分散並供應到曝氣槽，並且溶液供應管線將鹼性溶液送入曝氣槽。另外，設置在廢水供應部件上方的曝氣裝置向曝氣槽內送入空氣而使曝氣槽內的廢水曝氣。然後，廢氣送還部件自曝氣槽的前段部取出滯留在曝氣槽上部的曝氣槽氣相部的氣體並將該氣體送還到廢水處理系統內。
因此，根據本技術方案，在與鹼性溶液即海水進行混合的同時進行曝氣的廢水處理，可以去掉接收井和混合槽，不僅廢水處理設備整體的地面鋪設面積不會變大，而且可以實現工藝的簡化，減輕建設工程負荷、槽軀體的維護負荷等。
進而，本技術方案涉及的廢水處理系統具有氣體送還部件，該氣體送還部件由於從曝氣槽的前段部取出曝氣槽氣相部的氣體並將其送還到廢水處理系統內，因此在曝氣處理時産生的臭氣氣體將在廢水處理系統內被處理，因此可以抑制該臭氣氣體排向大氣。另外，從曝氣槽的底部供應廢水，並在其上方設置曝氣裝置，由此，廢水通過曝氣裝置曝氣之前能夠與海水接觸，可以減少臭氣氣體的産生量。
在以下說明技術方案2涉及的廢水處理系統的作用。
本技術方案具有與技術方案1相同的機構，起到相同的作用。但在本技術方案中，所述廢水處理系統具有使含硫磺氧化物氣體與海水接觸而進行反應的一吸收塔，該反應後的海水從吸收塔被送入曝氣槽，而氣體送還部件係將曝氣槽氣相部的氣體從曝氣槽的前段部送還到吸收塔來進行處理。
即，在本技術方案中，係具有使含硫磺氧化物氣體與海水接觸來進行反應的吸收塔，且反應後的海水從吸收塔被送入曝氣槽中。然後，由於將曝氣槽氣相部的氣體從曝氣槽的前段部送還到該吸收塔來進行處理，所以能夠有效地處理技術方案1的曝氣處理時産生的臭氣氣體。
在以下說明技術方案3涉及的廢水處理系統的作用。
本技術方案具有與技術方案1相同的機構，起到相同的作用。但在本技術方案中，前述用以將鹼性溶液送入曝氣槽的溶液供應管線，係為一將海水送入曝氣槽的海水管線，該海水管線的一部分形成曝氣槽的前段部。
即，在本技術方案中，前述鹼性溶液送入曝氣槽的溶液供應管線，係為一將海水送入曝氣槽的海水管線，該海水管線的一部分形成曝氣槽的前段部，由此，能夠使曝氣槽小型化，其結果是，不僅能夠進一步減小廢水處理設備整體的地面鋪設面積，而且能夠進一步實現工藝的簡化，進一步減輕建設工程負荷、槽軀體的維護負荷等。
在以下說明技術方案4涉及的廢水處理系統的作用。
本技術方案具有與技術方案1相同的機構，起到相同的作用。但在本技術方案中，氣體送還部件係將曝氣槽氣相部的氣體從曝氣槽的前段部送還到曝氣槽的後段部來進行處理。
即，在本技術方案中，將曝氣槽氣相部的氣體從曝氣槽的前段部送還到pH值爲5.0以上的曝氣槽的後段部來進行處理，由此，可以不必設置新裝置，以更小空間有效地處理技術方案1的曝氣處理時産生的臭氣氣體。
技術方案5涉及的廢水處理方法，其特徵在於，溶液供應管線將鹼性溶液送入曝氣槽，同時在前段部的頂部受覆蓋的曝氣槽的底部附近，利用廢水供應部件使廢水分散同時進行供應，並且在由廢水供應部件供應的廢水的上方，利用曝氣裝置送入空氣並使曝氣槽內的廢水與鹼性溶液混合而曝氣；由氣體送還部件從曝氣槽的前段部取出曝氣槽氣相部的氣體，並送還向曝氣槽的後段部。
在以下說明技術方案5涉及的廢水處理方法的作用。
在本技術方案中，溶液供應管線將鹼性溶液送入曝氣槽，同時在前段部的頂部受覆蓋的曝氣槽的底部附近，利用廢水供應部件使廢水分散同時供應到曝氣槽，並且曝氣槽內的供應廢水的部位的上方，利用曝氣裝置送入空氣並使曝氣槽內的廢水與鹼性溶液混合而曝氣。並且由氣體送還部件從曝氣槽的前段部取出曝氣槽氣相部的氣體，並將該氣體送還向曝氣槽的後段部。
因此，根據本技術方案，能夠得到與技術方案4同樣的效果。
如以上說明，根據本發明的上述結構，所具有的優越效果是能夠提供一種不會增大廢水處理設備整體的地面鋪設面積及槽軀體的維護負荷，且能夠抑制曝氣處理時産生臭氣氣體向大氣中排放的廢水處理系統及廢水處理方法。進而例如可以適用於以海水法排煙脫硫設備吸收從火力發電站排出的煙道氣體中的SO2
時所産生的廢水的廢水處理。
參考附圖說明本發明的最佳方式涉及的廢水處理系統以及廢水處理方法。
首先，第一圖表示本發明的最佳方式涉及的廢水處理系統的第一實施例，基於該圖說明本實施例。
如第一圖所示，本實施方式的廢水處理系統(10)具有一吸收塔(12)，其中注入海水(SW)，並且送入例如從火力發電站排出的煙道氣體等含硫磺氧化物氣體(FG)，使它們暫時駐留，同時使海水與含硫磺氧化物氣體(FG)接觸，産生化學反應，從而使海水變成廢水。然後，從該吸收塔(12)的上部放出在吸收塔(12)進行處理後的處理氣體(TG)。
另外，還配置有一曝氣槽(14)，從吸收塔(12)向曝氣槽(14)供應廢水，並且向該廢水中送入空氣來執行曝氣處理。在該曝氣槽(14)的底部(14C)附近設有廢水供應部件(22)，廢水供應部件(22)通過送水配管(20)，雖未圖示，但從吸收塔(12)沿水平方向使廢水分散，同時將其送入供應到該曝氣槽(14)的底部(14C)附近。
進而，該曝氣槽(14)的構造如第一圖中所示，係前段部(14A)和後段部(14B)左右相鄰配置而分別存在，在其前段部(14A)的頂部，以覆蓋氣相部的方式設有由板狀的蓋件等所形成的蓋體(16)。另外，其前端部(14A)較佳可形成為比後段部(14B)還要深一部分。而且，在所述前段部(14A)和後段部(14B)之間的靠上的部位，設有用於防止曝氣槽氣相部的氣體分散的隔壁(18)。
另外，在廢水供應部件(22)的上方部分，從曝氣槽(14)的前段部(14A)到後段部(14B)沿水平方向設有供應管(26)，該供應管(26)以等間隔的方式具有噴嘴孔(26A)，與該供應管(26)相連的送氣管(27)的一端連接於通氣送風機(28)。因此，爲了將空氣送入曝氣槽(14)內的廢水供應部件(22)的上方部分，從通氣送風機(28)向供應管26內輸送空氣。
另一方面，曝氣槽(14)的前段部(14A)與作爲溶液供應管線的海水管線(30)連接，海水管線(30)由埋設水路或配管構成，並將海水(SW)送入曝氣槽(14)。通過形成爲這種結構，供應給曝氣槽(14)的廢水在曝氣槽(14)的底部(14C)附近與海水混合，之後，利用從設置於上方的供應管(26)供應的空氣進行曝氣。通過曝氣産生的臭氣氣體以及曝氣用空氣滯留在由曝氣槽(14)、蓋體(16)以及隔壁(18)所圍成的空間(氣相部)中。
此外，供應的液體並不限於海水，只要是鹼性(較佳爲弱鹼性)的液體，可以採用公知的液體。
在本實施例中，所述供應管(26)、送氣管(27)以及通氣送風機(28)構成曝氣裝置(24)。此時，爲了減少低pH的廢水與該送入空氣的接觸，較佳是在比曝氣槽(14)的入口側(即前段部(14A))更靠出口側(即後段部(14B))形成使曝氣量增加的構造。即，在本實施例中，能夠在pH<5.0的區域的前段部(14A)中通過儘量減少曝氣量來降低臭氣氣體的産生量。
利用海水管線(30)將pH爲(8.0)左右的海水(SW)送入曝氣槽(14)內，調整曝氣槽(14)內的曝氣負荷，使得曝氣槽(14)的入口側即前段部(14A)成爲pH<5.0的區域，使得另一處即後段部(14B)成爲pH＞5.0的區域，從而進行與處理負荷量對應的曝氣操作。
另外，這樣的廢水處理的結果是，處理結束且通常pH＞6.0的廢水從曝氣槽(14)的後段部(14B)如箭頭D所示那樣被排出向大海。另外，根據pH和亞硫酸離子種類之間的關係，蓋體(16)可以僅設置在曝氣槽(14)內的pH<5.0的區域即曝氣槽(14)的前段部(14A)。
設置於曝氣槽(14)的前段部(14A)上的該蓋體(16)連接於送還配管(34)的一端，送還配管(34)的另一端側與吸收塔(12)連接，另外，在該送還配管(34)的中途部分配置有通風扇(36)。而且，利用該通風扇(36)從曝氣槽(14)的前段部(14A)強制性取出曝氣槽氣相部的氣體並使其送還到吸收塔。即，利用所述通風扇(36)以及送還配管(34)構成氣體送還部件(32)，氣體送還部件(32)將曝氣後的臭氣氣體從曝氣槽(14)的前段部(14A)強制性送還到吸收塔(12)。
接下來，說明本實施例的廢水處理系統(10)以及廢水處理方法的作用。
在本實施例中，在吸收塔(12)中使氣體與海水(SW)接觸而反應，將該反應後的海水即廢水從吸收塔(12)經送水配管(20)送入到曝氣槽(14)。另外，在前段部(14A)的頂部受蓋體(16)覆蓋的曝氣槽(14)的底部(14C)附近設有廢水供應部件(22)，該廢水供應部件(22)使廢水分散同時供應到曝氣槽(14)，在廢水供應部件(22)的上方設置的曝氣裝置(24)向曝氣槽(14)內送入空氣。
並且，曝氣槽(14)的前段部(14A)與將海水(SW)送入曝氣槽(14)的海水管線(30)連接。而且，氣體送還部件(32)的通風扇(36)從曝氣槽(14)的前段部(14A)取出曝氣後的臭氣氣體並強制性送還到吸收塔(12)，由此，可以在吸收塔(12)內處理該臭氣氣體。
因此，根據本實施例，在與海水(SW)混合的同時進行曝氣的廢水處理，可以不要接收井和混合槽，不僅廢水處理設備整體的地面鋪設面積不會變大，而且實現了工藝的簡化，減輕了建設工程負荷、槽軀體的維護負荷等。
進而，由於本實施例的廢水處理系統(10)具有氣體送還部件(32)，該氣體送還部件(32)從曝氣槽(14)的前段部(14A)取出曝氣後的臭氣氣體並送還到吸收塔(12)內，由此在吸收塔(12)內對在曝氣處理時産生的臭氣氣體進行處理，也可以抑制該臭氣氣體向大氣中的排放。
下面，說明本實施例的第一變形例。即，在第一變形例中，取代將送還配管(34)的另一端側連接於吸收塔(12)這一結構，而形成爲如下結構：將通風扇(36)的下游側、由虛線表示的送還配管(34A)的另一端側，連接於曝氣槽(14)的後段部(14B)。如此，通過將由通風扇(36)從曝氣槽(14)的前段部(14A)取出的氣體送還到pH值變高的曝氣槽(14)的後段部(14B)，因此，含有臭氣成分的氣體係在廢水處理系統(10)內進行處理。
另外，在本實施例的第二變形例中，取代將送還配管(34)的另一端側連接於吸收塔(12)這一結構，而形成爲如下結構：將通風扇(36)的下游側、由虛線表示的送還配管(34B)的另一端側，連接於向曝氣槽(14)送入海水(SW)的海水管線(30)上。如此，通過將由通風扇(36)從曝氣槽(14)的前段部(14A)取出的氣體送還到海水管線(30)，與上述同樣，含有臭氣成分的氣體係在廢水處理系統(10)內進行處理。
即，根據本實施例的第一變形例以及第二變形例，通過將産生的臭氣氣體送還給pH值在5以上的曝氣槽(14)的後段部(14B)、或者pH值一般在8左右的海水管線(30)，由此，可以使SO2
成爲離子而在水中再固定化。
進而，在本實施例的第三變形例中，取代將送還配管(34)的另一端側連接於吸收塔(12)這一結構，而形成爲如下結構：將通風扇(36)的下游側、由虛線表示的送還配管(34C)的另一端側，連接於含硫磺氧化物氣體(FG)通向吸收塔(12)的氣體供應風扇的吸入管線(圖中未示)上。如此，通過將由通風扇(36)從曝氣槽(14)的前段部(14A)取出的氣體送還到含硫磺氧化物氣體(FG)的吸入管線，與上述同樣在廢水處理系統(10)內對含有臭氣成分的氣體進行處理。
接下來，第二圖表示本發明的最佳方式涉及的廢水處理系統以及廢水處理方法的第二實施例，基於該圖說明本實施例。其中，對於和在第一實施例說明了的部件相同的部件標注相同的符號，省略重復說明。
如第二圖所示，本實施例的廢水處理系統(10)的結構與第一實施例的廢水處理系統(10)大致相同，但是，曝氣槽(14)的前段部不是水槽，而形成爲埋設水路或作爲配管的構造。即，將海水(SW)送入曝氣槽(14)的海水管線(30)，即為所述埋設水路或配管，該埋設水路或配管的一部分，即其終端部，係作爲曝氣槽(14)的前段部。
並且，取代覆蓋曝氣槽(14)的前段部(14A)的頂部的蓋體(16)，該埋設水路或配管的上側管壁係與送還配管(34)的一段連接，送還配管(34)的另一端側與吸收塔(12)連接，另外，在該送還配管(34)的中途部分配置通風扇(36)。而且，利用該通風扇(36)從曝氣槽(14)的前段部即海水管線(30)的部分將曝氣後的臭氣氣體取出並強制性送還到吸收塔(12)來進行處理。
綜上，在本實施例中，具有將海水(SW)送入曝氣槽(14)的海水管線(30)，該海水管線(30)的一部分形成曝氣槽(14)的前段部，由此可以使曝氣槽(14)小型化。其結果是，根據本實施例，能夠進一步減小廢水處理設備整體的地面鋪設面積，而且還能夠進一步實現工藝的簡化，能夠進一步減輕建設工程負荷、槽軀體的維護負荷等。而且在本實施例中，具有與第一實施例同樣的第一變形例到第三變形例，起到與這些變形例相同的作用效果。
下面，第三圖表示本發明的最佳方式涉及的廢水處理系統以及廢水處理方法的第三實施例，基於該圖說明本實施例。其中，對於和在第一實施例說明了的部件相同的部件標注相同的符號，省略重復說明。
如第三圖所示，本實施例的廢水處理系統(10)的結構與第一實施例的廢水處理系統(10)大致相同，但是，在吸收塔(12)上的處理氣體(TG)的氣體出口側配置引導風扇(42)，通過該引導風扇(42)使吸收塔(12)內在負壓下進行運轉。據此，通向吸收塔(12)的氣體送還設備也可以僅是作爲管路的送還配管(34)，在送還配管(34)的中途部分可不配置通風扇(36)。
接著，以下說明在上述各實施例中進行的廢水處理的化學反應。
(1)SO2
氣體和海水的化學反應
關於吸收塔12內的化學反應的式子
SO2
(氣體)＋H2
O→HSO3 -
＋H+
…式1：SO2
氣體向海水中溶解(pH下降)
關於曝氣槽14內的化學反應的式子
HSO3 -
＋1/2O2
→SO4 2-
＋H+
…式2：HSO3 -
(COD成分)的氧化(pH下降)
由於COD成分係制定有其排出限制值，所以上述式2的操作必不可少。
(2)在曝氣槽14內的pH恢復反應
通過式1和式2的反應而産生的H+
被海水中的M鹼成分(主要是HCO3 -
)中和，此時産生的CO2
通過進行曝氣而被散放到大氣中。
關於曝氣槽14內的反應的式子
2H+
＋2HCO3 -
→曝氣→H2
O＋CO2
(氣體)↑…式3
通過進行曝氣，式3的反應向右發展，H+
變化爲H2
O，pH值上升。
由於pH值也制訂有排出限制值，所以式3的操作必不可少。
(3)SO2
氣體(臭氣成分)的産生
當在pH值低(按照理論計算，大約不到5.0)的情況下進行曝氣操作時，在與上述式2、式3的反應同時，如下所述的SO2
氣體向大氣中散放。
曝氣槽14內產生SO2
氣體的式子
H2
SO3
(=SO2
(aq))→曝氣→H2
O＋SO2
(氣體)↑…式4
若pH值爲5.0以上，則大部分SO2
以HSO3 -
或SO3 2-
的形式存在，因此，如第四圖所示，向大氣中散放的顧慮極少。
另外，在現有技術中，在曝氣槽的前方設置混合槽是爲了在曝氣前使pH值恢復，不發生式4的反應。另外，圖4所示的HSO3 -
雖然遍及存在於pH的全部區域，但H2
SO3
(游離態SO2
)以pH值大約從1.0到大約小於5.0的形式存在，SO3 2-
以pH值大約在5.0以上的形式存在。
一方面，在上述實施例中，雖然在曝氣槽的底部附近沿水平方向以能夠使廢水分散供應的方式而設置了供應廢水的廢水供應部件，但也可以沿垂直方向使廢水分散來供應。此時，廢水的供應部位可以不是多處而是1處。
另一方面，在上述實施例中，利用通風扇將含有SO2
氣體的曝氣槽氣相部的氣體送還到吸收塔、曝氣槽、海水管線、通向吸收塔的氣體供給風扇的吸入管線之中的任一者，但是，也可以採用煙囪的自然通風、向大氣中釋放以及以除臭裝置處理等手段。
(10)．．．廢水處理系統
(12)．．．吸收塔
(14)．．．曝氣槽
(14A)．．．前段部
(16)．．．蓋體
(22)．．．廢水供應部件
(24)．．．曝氣裝置
(30)．．．海水管線(溶液供應管線)
(32)．．．氣體送還部件
(34)．．．送還配管
(36)．．．通風扇
(FG)．．．含硫磺氧化物氣體
第一圖是表示本發明的第一實施例的廢水處理系統的概念圖。
第二圖是表示本發明的第二實施例的廢水處理系統的概念圖。
第三圖是表示本發明的第三實施例的廢水處理系統的概念圖。
第四圖是表示以本發明的實施例的廢水處理系統進行的廢水處理時所伴隨的化學反應的相關圖表。
(10)．．．廢水處理系統
(12)．．．吸收塔
(14)．．．曝氣槽
(14A)．．．前段部
(14B)．．．後段部
(14C)．．．底部
(16)．．．蓋體
(18)．．．隔壁
(20)．．．送水配管
(22)．．．廢水供應部件
(24)．．．曝氣裝置
(26)．．．供應管
(26A)．．．噴嘴孔
(27)．．．送氣管
(28)．．．通氣送風機
(30)．．．海水管線(溶液供應管線)
(32)．．．氣體送還部件
(34)(34A)(34B)(34C)．．．送還配管
(36)．．．通風扇
(TG)．．．處理氣體
(SW)．．．海水
(FG)．．．含硫磺氧化物氣體
Claims (5)
- 一種廢水處理系統，其特徵在於具有：一吸收塔，其用於將含硫磺氧化物氣體與海水接觸而進行反應；一曝氣槽，其前段部的頂部受覆蓋；一廢水供應部件，其設置在曝氣槽的底部附近，且可使從吸收塔排出的廢水分散並供應至曝氣槽；一溶液供應管線，用以將鹼性溶液送入曝氣槽；一曝氣裝置，其設置在廢水供應部件的上方，且將空氣送入曝氣槽內而使曝氣槽內的廢水與鹼性溶液混合以進行曝氣的；以及一氣體送還部件，其從曝氣槽的前段部將曝氣槽氣相部的氣體取出並送還到吸收塔。
- 一種廢水處理系統，其特徵在於具有：一吸收塔，其用於將含硫磺氧化物氣體與海水接觸而進行反應；一曝氣槽，其前段部的頂部受覆蓋；一廢水供應部件，其設置在曝氣槽的底部附近，且可使從吸收塔排出的廢水分散並供應至曝氣槽；一溶液供應管線，用以將鹼性溶液送入曝氣槽；一曝氣裝置，其設置在廢水供應部件的上方，且將空氣送入曝氣槽內而使曝氣槽內的廢水與鹼性溶液混合以進行曝氣的；以及一氣體送還部件，其從曝氣槽的前段部將曝氣槽氣相部的氣體取出並送還到曝氣槽的後段部。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之廢水處理系統，其特徵在於：所述將鹼性溶液送入曝氣槽的溶液供應管線係將海水送入曝氣槽的一海水管線，該海水管線的一部分形成曝氣槽的前段部。
- 如申請專利範圍第1項所述之廢水處理系統，其特徵在於：所述氣體送還部件將曝氣槽氣相部的氣體從曝氣槽的前段部送還到曝氣槽的後段部來進行處理。
- 一種廢水處理方法，其特徵在於，在吸收塔中使含硫磺氧化物氣體與海水接觸進行反應而產生廢水，溶液供應管線將鹼性溶液送入曝氣槽，同時在前段部的頂部受覆蓋的曝氣槽的底部附近，利用廢水供應部件使從吸收塔排出的廢水分散並同時進行供應廢水，並且在由廢水供應部件供應的廢水的上方，利用曝氣裝置送入空氣並使曝氣槽內的廢水與鹼性溶液混合而曝氣；從曝氣槽的前段部由氣體送還部件取出曝氣槽氣相部的氣體，並送還向吸收塔。
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