純氧曝氣系統及方法與流程
2023-11-04 09:57:37
本發明屬於汙水處理領域，更具體地，涉及一種純氧曝氣系統及方法。
背景技術：
曝氣是廢水中好氧生物處理工藝的基本過程，也是動力消耗的主要環節，約佔動力成本的45％～75％。曝氣的主要目的之一是為微生物去除汙染物並提供溶解氧，因此，提高曝氣中的氧傳質速率對於降低曝氣動力消耗具有重要意義。
目前常用的曝氣形式為鼓風曝氣，其存在氧氣利用率低和噪聲大等缺點。穿孔曝氣的氧利用率不到7％，而微孔曝氣的氧利用率也不過才20％～30％，也並不高；且由於鼓風機運行時噪聲大，需要專門建設隔音較好的空壓機房。
針對目前汙水處理的曝氣過程能耗大，氧氣利用率低，噪聲大等缺點，迫切需要開發一種低耗高效、低噪音的汙水曝氣系統。
技術實現要素：
基於以上問題，本發明的主要目的在於提供一種純氧曝氣系統及方法，用於解決以上技術問題的至少之一。
為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，本發明提出一種純氧曝氣系統，包括制氧機、溶氧罐、抽液泵和反應池，其中：
制氧機與溶氧罐之間通過第一氣管連接，以將制氧機產生的純氧傳輸至溶氧罐溶解；
溶氧罐連接有第一液管，用於導入溶解純氧的溶解液；
溶氧罐、抽液泵及反應池依次通過第二液管連接，以將溶解有純氧的溶解液導入反應池。
在本發明的一些實施例中，上述溶氧罐中放置有球形填料，以增大純氧與溶解液的接觸面積；優選地，球型填料為多孔懸浮球填料。
在本發明的一些實施例中，上述球形填料佔所述溶氧罐體積的1/4～1/2。
在本發明的一些實施例中，上述第一氣管與溶氧罐的連接接口處具有釋放器，用於對制氧機產生的純氧進行降壓消能，並將純氧轉換為均勻的微小氣泡傳輸至溶氧罐溶解。
在本發明的一些實施例中，上述溶氧罐還連接有第二氣管，用於排出多餘的氧氣。
在本發明的一些實施例中，上述第一氣管通過進氣閥/雙向氣閥與溶氧罐連接；第二氣管通過放氣閥/雙向氣閥與溶氧罐連接；優選地，進氣閥、放氣閥和雙向氣閥均為自動閥。
在本發明的一些實施例中，上述第一液管通過進液閥/雙向液閥與溶氧罐連接；第二液管通過出液閥/雙向液閥與溶氧罐連接；優選地，進液閥、出液閥和雙向液閥均為自動閥。
在本發明的一些實施例中，上述純氧曝氣系統還包括控制單元，用於控制與第一氣管連接的進氣閥/雙向氣閥、與第二氣管連接的放氣閥/雙向氣閥、與第一液管連接的進液閥/雙向液閥和與第二液管連接的出液閥/雙向液閥。
在本發明的一些實施例中，上述反應池內底鋪設有穿孔管，該穿孔管與第二液管連接。
在本發明的一些實施例中，上述溶氧罐為不鏽鋼材質；溶解液為非腐蝕性溶液；該非腐蝕性溶液包括生活汙水、工業汙水或清水；優選為生活汙水或工業汙水。
為了實現上述目的，作為本發明的另一個方面，本發明提出一種純氧曝氣方法，採用上述的純氧曝氣系統，包括以下步驟：
步驟1、通過第一液管向溶氧罐中充滿溶解液；
步驟2、啟動制氧機產生純氧，並通過第一氣管將所述純氧傳輸至溶氧罐溶解；
步驟3、待溶解完成後，打開抽液泵，將溶解有純氧的所述溶解液導入反應池，完成純氧曝氣。
本發明提出的純氧曝氣系統及方法，具有以下有益效果：
1、本發明採用純氧替代傳統曝氣中的空氣，並在引入反應池之前先將純氧導入溶氧罐對純氧進行溶解，與單純的直接將純氧引入反應池相比，提高了氧氣的利用率，降低了能耗；
2、溶氧罐中放置球形填料，尤其選用多孔懸浮球填料，可極大的增加純氧與溶解液的接觸面積，從而提高純氧的溶解率，進一步提高氧氣的利用率，降低能耗；
3、在第一氣管與溶氧罐的連接接口處安裝釋放器，可以對制氧機產生的純氧進行降壓消能，從而減小制氧機產生的純氧直接進入溶氧罐時產生的噪聲；同時將純氧轉換為均勻的微小氣泡形式，來實現與溶解液的高效結合，提高氧氣的利用率，降低能耗；
4、溶解液優選為非腐蝕性的生活汙水和工業汙水，因此能夠與純氧高效結合形成富氧水，提高了汙水中汙水的活性，同時能夠看作一個小反應池，來有效減少反應池的佔地面積；
5、本發明的純氧曝氣系統與傳統的曝氣系統相比，不需動力來提升氧氣/空氣進入生化處理系統的效率，也不通過風機或表面曝氣機曝氣，而是將汙水動力和氧氣曝氣動力合二為一，大大降低能耗，而且有效降低了曝氣產生的噪音；可以廣泛應用於各類汙水處理和河道水體修復等工程的曝氣。
附圖說明
圖1是本發明一實施例提出的純氧曝氣系統的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
本發明提出一種純氧曝氣系統，包括制氧機、溶氧罐、抽液泵和反應池，其中：
制氧機與溶氧罐之間通過第一氣管連接，以將制氧機產生的純氧傳輸至溶氧罐溶解；
溶氧罐連接有第一液管，用於導入溶解純氧的溶解液；
溶氧罐、抽液泵及反應池依次通過第二液管連接，以將溶解有純氧的溶解液導入反應池。
因此，本發明採用純氧替代傳統曝氣中的空氣，並在引入反應池之前先將純氧導入溶氧罐對純氧進行溶解，與單純的直接將純氧引入反應池相比，提高了氧氣的利用率，降低了能耗。
在本發明的一些實施例中，上述溶氧罐中放置有球形填料，以增大純氧與溶解液的接觸面積；優選地，球型填料為多孔懸浮球填料，極大的增加純氧與溶解液的接觸面積，從而提高純氧的溶解率，進一步提高氧氣的利用率，降低能耗。
在本發明的一些實施例中，上述球形填料佔所述溶氧罐體積的1/4～1/2。
在本發明的一些實施例中，上述第一氣管與溶氧罐的連接接口處具有釋放器，用於對制氧機產生的純氧進行降壓消能，從而減小制氧機產生的純氧直接進入溶氧罐時產生的噪聲；同時並將純氧轉換為均勻的微小氣泡傳輸至溶氧罐溶解，來實現與溶解液的高效結合，提高氧氣的利用率，降低能耗。
在本發明的一些實施例中，上述溶氧罐還連接有第二氣管，用於排出多餘的氧氣。
在本發明的一些實施例中，上述第一氣管通過進氣閥/雙向氣閥與溶氧罐連接；第二氣管通過放氣閥/雙向氣閥與溶氧罐連接；優選地，進氣閥、放氣閥和雙向氣閥均為自動閥。
在本發明的一些實施例中，上述第一液管通過進液閥/雙向液閥與溶氧罐連接；第二液管通過出液閥/雙向液閥與溶氧罐連接；優選地，進液閥、出液閥和雙向液閥均為自動閥。
在本發明的一些實施例中，上述純氧曝氣系統還包括控制單元，用於控制與第一氣管連接的進氣閥/雙向氣閥、與第二氣管連接的放氣閥/雙向氣閥、與第一液管連接的進液閥/雙向液閥和與第二液管連接的出液閥/雙向液閥。
在本發明的一些實施例中，上述反應池內底鋪設有穿孔管，該穿孔管與第二液管連接。
在本發明的一些實施例中，上述溶氧罐為不鏽鋼材質；溶解液為非腐蝕性溶液；該非腐蝕性溶液包括生活汙水、工業汙水或清水；優選為生活汙水或工業汙水，從而與純氧高效結合後形成富氧水，提高了汙水中汙水的活性，同時能夠看作一個小反應池，來有效減少反應池的佔地面積。
為了實現上述目的，作為本發明的另一個方面，本發明提出一種純氧曝氣方法，採用上述的純氧曝氣系統，包括以下步驟：
步驟1、通過第一液管向溶氧罐中充滿溶解液；
步驟2、啟動制氧機產生純氧，並通過第一氣管將所述純氧傳輸至溶氧罐溶解；
步驟3、待溶解完成後，將溶解有純氧的所述溶解液導入反應池，完成純氧曝氣。
在本發明的一些實施例中，提出一種高效加壓純氧曝氣系統，其主要結構包括：小型工業制氧機，釋放器，溶氧罐，閥門，球型填料，進氣管，出水管，出水泵、反應池，穿孔管及自動控制系統。其中，小型工業制氧機、釋放器和出水泵為市場上售賣的普通制氧機、釋放器和出水泵。釋放器安裝於溶氧罐內進氣管端，實現氣體降壓消能，並提供均勻的微小氣泡，可使氧氣溶加速於水中。溶氧罐為不鏽鋼材質，罐內放置球形填料，填料佔罐體積1/3左右，提高氧氣與水的接觸面積，加速氧氣溶於水中。球型填料為多孔懸浮球填料。閥門包括進水閥、進氣閥、放氣閥和出水閥，且均為自動閥門，反應池底鋪設穿孔曝氣管。
該純氧曝氣系統的具體操作為：首先打開溶氧罐進水閥和放氣閥向罐內充水，可以是清水也可以是汙水；充滿水後關閉進水閥及放氣閥，打開進氣閥並啟動制氧機，使產生的高純度的氧經釋放器消能後進入溶氧罐，充氧一定時間後關閉進氣閥和制氧機並打開出水閥，使溶氧罐內的富氧水通過穿孔管進入反應池。
該系統以純氧代替傳統的空氣進行曝氣，通過加壓實現純氧在水中溶解度的提高，氣泡更小更為均勻，與汙水的高效結合形成的富氧水，不僅提高了氧氣利用率，提高了汙水中微生物的活性，有效減少了汙水池的佔地面積；與一般的純氧曝氣系統相比，本實施例的汙水處理系統不需動力來提升進入生化處理系統的汙水，也不通過風機或表面曝氣機曝氣，而是將汙水動力和氧氣曝氣動力合二為一，可大大降低能耗，而且能有效降低曝氣產生的噪音；可以廣泛應用於各類汙水處理和河道水體修復等工程的曝氣。
以下通過具體實施例，對本發明提出的純氧鈍化系統及方法進行詳細描述：
實施例
如圖1所示，本實施例提出了一種高效加壓純氧曝氣系統10，其主要結構包括：工業制氧機101，釋放器102，溶氧罐103，多孔懸浮球填料104，出水泵105、反應池106，穿孔曝氣管(圖中未示出)及自動控制系統(圖中未示出)；工業制氧機101、釋放器102和溶氧罐103依次通過第一氣管連接，溶氧罐103、出水泵105和反應池106依次通過第二液管連接，釋放器102安裝於溶氧罐103內的進氣管端，溶氧罐103中放置有多孔懸浮球填料，溶氧罐103還連接有第二氣管和第一液管，分別用於釋放多餘的氣體及導入溶解液。
該高效加壓純氧曝氣系統還包括閥門，主要包括安裝在第一液管中的進水閥107、第一氣管中的進氣閥108、第二氣管中的放氣閥109和第二液管中的出水閥110，該些閥門均為自動閥門，反應池底鋪設穿孔曝氣管。
其中工業制氧機的流量為2kg/h，功率為1.5kw；溶氧罐103的容積為7m3(除去多孔懸浮球填料104，實際容積為5m3)。溶氧罐103內充滿水後，打開工業制氧機向溶氧罐103內充氧5min，罐內溶解的氧濃度達到25mg/l；啟動出水閥110，使用富氧水(即溶解有高濃度氧氣的溶解液)向反應池106曝氣，出水泵的功率為0.55kw，工作時間為15min；反應池中50m3水的溶解氧濃度達到2mg/l，其氧氣利用率達到80％。
該系統的總能耗為0.005kw·h/m3，遠小於鼓風曝氣的0.09kw·h/m3和表面曝氣的0.12kw·h/m3。
可以看出，本實施例採用純氧替代傳統曝氣中的空氣，並在引入反應池106之前先將純氧導入溶氧罐103對純氧進行溶解，與單純的直接將純氧引入反應池106相比，提高了氧氣的利用率，降低了能耗。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。