公布日：2023.12.29
申请日：2023.10.31
分类号：C02F9/00(2023.01)I;B01D53/78(2006.01)I;C02F1/24(2023.01)N;C02F1/40(2023.01)N;C02F1/20(2023.01)N;C02F5/00(2023.01)N
摘要
本发明公开了一种污水负压气提除油脱二氧化碳的系统及工艺，涉及污水处理技术领域，包括除油装置、脱碳装置与二氧化碳吸收装置。本发明的目的在于提供一种降低污水中的含油量、含二氧化碳量的负压气提除油脱二氧化碳的工艺及系统，有效防止二氧化碳直接排放到环境，并对净化后的气提气进行循环利用，达到环保节能的作用，实现二氧化碳零排放，本发明通过气浮除油-负压气提脱碳-碱液固碳的工艺，具有体积小、能耗低、处理效率高等优点。
权利要求书
1.一种污水负压气提除油脱二氧化碳系统，其特征在于，包括除油装置(1)、脱碳装置(2)与二氧化碳吸收装置(3)；所述除油装置(1)下部的进液口与污水输入管道相连，所述除油装置(1)下部的进气口与气提气进气管道相连，所述除油装置(1)上部的出液口与脱碳装置(2)上部的进液口相连，所述除油装置(1)上部还设有排油口，所述除油装置(1)底部的排污口与污水外排泵(7)相连，所述除油装置(1)顶部的出气口与引风机(6)的吸风口相连；所述脱碳装置(2)下部的进气口与气提气进气管道相连，所述脱碳装置(2)底部的排污口与污水外排泵(7)相连，所述污水外排泵(7)通过回流管道与脱碳装置(2)上部的回流口相连，所述脱碳装置(2)顶部的出气口与引风机(6)的吸风口相连；所述二氧化碳吸收装置(3)下部的进气口与引风机(6)的出风口相连，所述二氧化碳吸收装置(3)上部与底部分别设有循环进液口、循环出液口，循环进液口与循环出液口之间设有循环泵(8)，所述二氧化碳吸收装置(3)顶部的出气口通过气提气回流管道与气提气进气管道相连，形成循环回路；所述除油装置(1)内下部设有与气提气进气管道相连通的第一曝气组件(12)，所述脱碳装置(2)内下部设有与气提气进气管道相连通的第二曝气组件(13)，所述二氧化碳吸收装置(3)内下部设有与进气口相连通的第三曝气组件(14)；所述脱碳装置(2)内上部设有与进液口相连通的喷淋组件(16)，所述喷淋组件(16)的另一端与回流口相连通，所述喷淋组件(16)内中部的一侧设有旋转挡板组件(17)，所述喷淋组件(16)内设有若干个引流筋条(18)；所述除油装置(1)、脱碳装置(2)以及二氧化碳吸收装置(3)内顶部均设有除雾器(15)。
2.根据权利要求1所述的污水负压气提除油脱二氧化碳系统，其特征在于，气提气通过鼓风机(5)进入气提气的进气管道，所述气提气回流管道通过鼓风机(5)与气提气进气管道相连，通过鼓风机(5)与引风机(6)的转速调节，使得除油装置(1)与脱碳装置(2)内形成负压值，负压值保持在(-15KPa)～(-5KPa)。
3.根据权利要求1所述的污水负压气提除油脱二氧化碳系统，其特征在于，污水的输入管道上设有管道混合器(4)，所述管道混合器(4)的进液口还与破乳剂加注装置(9)相连，所述管道混合器(4)的出液口与除油装置(1)下部的进液口相连。
4.根据权利要求1所述的污水负压气提除油脱二氧化碳系统，其特征在于，所述第一曝气组件(12)包括与气提气进气管道相连通的第一曝气管(121)，所述第一曝气管(121)的顶部设有若干个喷头(122)，所述喷头(122)内转动安装有第一螺旋叶片(123)，所述喷头(122)顶部开设有若干个第一微孔(124)。
5.根据权利要求1所述的污水负压气提除油脱二氧化碳系统，其特征在于，所述第二曝气组件(13)与第三曝气组件(14)的结构相同，所述第二曝气组件(13)包括与与气提气进气管道相连通的第二曝气管(131)，所述第二曝气管(131)的顶部设有若干个分流柱(132)，所述分流柱(132)的侧壁上均匀分布有若干个第二微孔(133)。
6.根据权利要求1所述的污水负压气提除油脱二氧化碳系统，其特征在于，所述喷淋组件(16)包括喷淋主管(161)，所述喷淋主管(161)的一端与脱碳装置(2)的进液口相连通，所述喷淋主管(161)的另一端与脱碳装置(2)的回流口相连通，所述喷淋主管(161)两侧设有对称设置的喷淋支管(162)，所述喷淋支管(162)设有多个，且喷淋支管(162)一端与喷淋主管(161)相连通，另一端与脱碳装置(2)内壁连接，所述喷淋主管(161)与喷淋支管(162)底部设有若干个喷头(163)，所述喷淋主管(161)与喷淋支管(162)内设有若干个旋流器(164)，所述旋流器(164)底部与喷头(163)顶部相连通，所述喷淋主管(161)与喷淋支管(162)内均设有若干个引流筋条(18)。
7.根据权利要求6所述的污水负压气提除油脱二氧化碳系统，其特征在于，所述喷头(163)包括与旋流器(164)底部相连通的连接管(1631)，所述连接管(1631)底部与半球头(1632)相连通，所述连接管(1631)的内壁上设有螺纹槽(1633)，所述连接管(1631)与半球头(1632)上均匀分布有若干个第三微孔(1634)，且第三微孔(1634)由上到下从水平设置逐渐到竖直设置。
8.根据权利要求7所述的污水负压气提除油脱二氧化碳系统，其特征在于，所述旋流器(164)包括与喷头(163)顶部相连通的内孔(1641)，所述旋流器(164)的侧壁上均匀分布有若干个旋流腔(1642)，所述旋流腔(1642)与内孔(1641)相连通，两两所述旋流腔(1642)之间构成旋流叶片(1643)。
9.根据权利要求8所述的污水负压气提除油脱二氧化碳系统，其特征在于，所述旋转挡板组件(17)位于喷淋主管(161)中部与喷淋支管(162)连接处的一侧，所述旋转挡板组件(17)包括安装在喷淋主管(161)内的连接杆(171)，所述连接杆(171)上转动设有第一挡板(172)以及第二挡板(173)，所述第一挡板(172)与第二挡板(173)均呈半圆形，且第一挡板(172)与第二挡板(173)能够构成圆形，所述第一挡板(172)与连接杆(171)之间连接有套设于连接杆(171)外表面的第一扭簧(174)，所述第二挡板(173)与连接杆(171)之间连接有套设于连接杆(171)外表面的第二扭簧(175)，所述连接杆(171)的一侧设有挡块(176)，且挡块(176)能够与第一挡板(172)和第二挡板(173)的侧面相接触，所述第一挡板(172)与第二挡板(173)的弧形边上安装有密封条(177)。
10.一种污水负压气提除油脱二氧化碳的工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)除油：将含油含二氧化碳污水通过泵的增压作用进入管道混合器(4)中，通过破乳剂加注装置(9)将破乳剂添加入管道混合器(4)中，和含油含二氧化碳污水一起进入除油装置(1)，气提气通过鼓风机(5)进入除油装置(1)的第一曝气管(121)中，气提气从喷头(122)的第一微孔(124)中喷出对污水进行曝气破乳，气浮除油，污水中的油经过破乳后随气提气带到污水的上层，从排油口处进行排出，同时气提气携带出污水中溶解的部分二氧化碳，经过除油装置(1)顶部的除雾器(15)后，通过引风机(6)的负压抽吸从除油装置(1)顶部排出；2)脱碳：从除油装置(1)溢流出来的污水进入脱碳装置(2)中的喷淋主管(161)，然后进入喷淋支管(162)中，污水通过旋流器(164)进入喷头(163)，从第三微孔(1634)中喷出，气提气从脱碳装置(2)下部的进气口进入脱碳装置(2)的第二曝气管(131)中，气提气从分流柱(132)上的第二微孔(133)中排出，使得气提气与污水气液逆流接触，气提气带走污水表面的二氧化碳，含二氧化碳气的气提气经过脱碳装置(2)顶部的除雾器(15)后，通过引风机(6)的负压抽吸从脱碳装置(2)顶部排出；3)循环吸收：将含二氧化碳的气提气通过引风机(6)进入二氧化碳吸收装置(3)中，二氧化碳吸收装置(3)中有碱液，利用碱液对含二氧化碳气提气的吸收性，将二氧化碳固定，使得气提气得到净化，通过鼓风机(5)将净化后的气提气从气提气回流管道重新输入气提气进气管道，形成循环回路。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种污水负压气提除油脱二氧化碳的系统及工艺。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种污水负压气提除油脱二氧化碳系统，包括除油装置、脱碳装置与二氧化碳吸收装置，所述除油装置下部的进液口与污水输入管道相连，所述除油装置下部的进气口与气提气进气管道相连，所述除油装置上部的出液口与脱碳装置上部的进液口相连，所述除油装置上部还设有排油口，所述除油装置底部的排污口与污水外排泵相连，所述除油装置顶部的出气口与引风机的吸风口相连，所述脱碳装置下部的进气口与气提气进气管道相连，所述脱碳装置底部的排污口与污水外排泵相连，所述污水外排泵通过回流管道与脱碳装置上部的回流口相连，所述脱碳装置顶部的出气口与引风机的吸风口相连，所述二氧化碳吸收装置下部的进气口与引风机的出风口相连，所述二氧化碳吸收装置上部与底部分别设有循环进液口、循环出液口，循环进液口与循环出液口之间设有循环泵，所述二氧化碳吸收装置顶部的出气口通过气提气回流管道与气提气进气管道相连，形成循环回路，所述除油装置内下部设有与气提气进气管道相连通的第一曝气组件，所述脱碳装置内下部设有与气提气进气管道相连通的第二曝气组件，所述二氧化碳吸收装置内下部设有与进气口相连通的第三曝气组件，所述脱碳装置内上部设有与进液口相连通的喷淋组件，所述喷淋组件的另一端与回流口相连通，所述喷淋组件内中部的一侧设有旋转挡板组件，所述喷淋组件内设有若干个引流筋条，所述除油装置、脱碳装置以及二氧化碳吸收装置内顶部均设有除雾器。
进一步地，气提气通过鼓风机进入气提气的进气管道，所述气提气回流管道通过鼓风机与气提气进气管道相连，通过鼓风机与引风机的转速调节，使得除油装置与脱碳装置内形成负压值，负压值保持在(-15KPa)～(-5KPa)。
进一步地，污水的输入管道上设有管道混合器，所述管道混合器的进液口还与破乳剂加注装置相连，所述管道混合器的出液口与除油装置下部的进液口相连。
进一步地，所述第一曝气组件包括与气提气进气管道相连通的第一曝气管，所述第一曝气管的顶部设有若干个喷头，所述喷头内转动安装有第一螺旋叶片，所述喷头顶部开设有若干个第一微孔。
进一步地，所述第二曝气组件与第三曝气组件的结构相同，所述第二曝气组件包括与与气提气进气管道相连通的第二曝气管，所述第二曝气管的顶部设有若干个分流柱，所述分流柱的侧壁上均匀分布有若干个第二微孔。
进一步地，所述喷淋组件包括喷淋主管，所述喷淋主管的一端与脱碳装置的进液口相连通，所述喷淋主管的另一端与脱碳装置的回流口相连通，所述喷淋主管两侧设有对称设置的喷淋支管，所述喷淋支管设有多个，且喷淋支管一端与喷淋主管相连通，另一端与脱碳装置内壁连接，所述喷淋主管与喷淋支管底部设有若干个喷头，所述喷淋主管与喷淋支管内设有若干个旋流器，所述旋流器底部与喷头顶部相连通，所述喷淋主管与喷淋支管内均设有若干个引流筋条。
进一步地，所述喷头包括与旋流器底部相连通的连接管，所述连接管底部与半球头相连通，所述连接管的内壁上设有螺纹槽，所述连接管与半球头上均匀分布有若干个第三微孔，且第三微孔由上到下从水平设置逐渐到竖直设置。
进一步地，所述旋流器包括与喷头顶部相连通的内孔，所述旋流器的侧壁上均匀分布有若干个旋流腔，所述旋流腔与内孔相连通，两两所述旋流腔之间构成旋流叶片。
进一步地，所述旋转挡板组件位于喷淋主管中部与喷淋支管连接处的一侧，所述旋转挡板组件包括安装在喷淋主管内的连接杆，所述连接杆上转动设有第一挡板以及第二挡板，所述第一挡板与第二挡板均呈半圆形，且第一挡板与第二挡板能够构成圆形，所述第一挡板与连接杆之间连接有套设于连接杆外表面的第一扭簧，所述第二挡板与连接杆之间连接有套设于连接杆外表面的第二扭簧，所述连接杆的一侧设有挡块，且挡块能够与第一挡板和第二挡板的侧面相接触，所述第一挡板与第二挡板的弧形边上安装有密封条。
一种污水负压气提除油脱二氧化碳的工艺，包括如下步骤：
1)除油：将含油含二氧化碳污水(含油量为50mg/L左右，PH在5.0左右)通过泵的增压作用进入管道混合器中，通过破乳剂加注装置将破乳剂添加入管道混合器中，和含油含二氧化碳污水一起进入运行压力为(-15KPa)～(-5KPa)除油装置，气提气通过鼓风机进入除油装置的第一曝气管中，气提气从喷头的第一微孔中喷出对污水进行曝气破乳，气浮除油，污水中的油经过破乳后随气提气带到污水的上层，从排油口处进行排出，使得污水中的含油量由50mg/L下降至2.0mg/L左右，同时气提气携带出污水中溶解的部分二氧化碳，经过除油装置顶部的除雾器后，通过引风机的负压抽吸从除油装置顶部排出；
2)脱碳：从除油装置溢流出来的污水进入运行压力为(-15KPa)～(-5KPa)脱碳装置中的喷淋主管，然后进入喷淋支管中，污水通过旋流器进入喷头，从第三微孔中喷出，气提气从脱碳装置下部的进气口进入脱碳装置的第二曝气管中，气提气从分流柱上的第二微孔中排出，在填料层上使得气提气与污水气液逆流接触，延长气提气与污水的接触时间，气提气带走污水表面的二氧化碳，使得污水的PH值由5.0左右升高至6.5左右，通过回流管道持续对污水进行循环脱二氧化碳，以达到污水排放标准，含二氧化碳气的气提气经过脱碳装置顶部的除雾器后，通过引风机的负压抽吸从脱碳装置顶部排出；
3)循环吸收：将含二氧化碳的气提气通过引风机进入二氧化碳吸收装置中，二氧化碳吸收装置中有碱液，利用碱液对含二氧化碳气提气的吸收性，将二氧化碳固定，使得气提气得到净化，通过鼓风机将净化后的气提气从气提气回流管道重新输入气提气进气管道，形成循环回路，碱液饱和后可外输到污水处理的下游产业进行污水除硬等利用，达到环保的要求，同时往二氧化碳吸收装置中补充新的碱液。
与现有技术相比，本发明提供了一种污水负压气提除油脱二氧化碳的系统及工艺，具备以下有益效果：
1、本发明通过设置除油装置和脱碳装置，通过在除油装置内气浮除油，大大地降低了污水中的含油量，通过在脱碳装置内负压脱除二氧化碳，大大地降低了酸性污水对设备、管道的腐蚀性，在除油装置和脱碳装置的顶部通过引风机将含二氧化碳的气提气输送至二氧化碳吸收装置中，通过碱液对二氧化碳进行吸收固碳，有效防止二氧化碳直接排放到环境，吸收的二氧化碳也可进一步得到利用，有利于环保，净化后的气提气进行循环利用，有利于节能，通过污水外排泵将污水通过回流管道与脱碳装置上部的回流口相连，使得污水合格后再进行排出，保护环境，对除油装置和脱碳装置采用负压气提，打破含二氧化碳污水的气液平衡，提高了二氧化碳的脱除率，节约了碱液的用量，本发明实现了二氧化碳零排放，装置的集成化通过气浮除油、负压脱碳、碱液固碳的能力，具有体积小、能耗低、处理效率高等优点；
2、本发明通过在除油装置内下部设有第一曝气组件，通过鼓风机的加压，使得第一螺旋叶片在喷头中旋转，加速气体的流动，增加气泡的数量，与污水实现均匀的接触，提高对污水和破乳剂的混合作用，气提气以高度分散的微小气泡形式附着在油滴上，形成密度远小于水的状态，从而浮出水面、聚集，实现油水分离，可以去除大部分浮油，进而提高了油水分离的效率，并且气泡还能携带更多的二氧化碳，提高了二氧化碳的脱除率；
3、本发明通过在脱碳装置内下部设有第二曝气组件，气提气进入第二曝气管中，从而进入到分流柱中，并从第二微孔中排出，使得气提气分布均匀，并分布在填料层上缓慢上升，与污水逆流接触，延长了气提气与污水的接触时间，提高了二氧化碳的脱除率；
4、本发明通过在二氧化碳吸收装置内下部设有第三曝气组件，含二氧化碳的气提气进入第二曝气管中，从而进入到分流柱中，并从第二微孔中排出，使得含二氧化碳的气提气分布均匀，并缓慢上升，延长了含二氧化碳的气提气与碱液的接触时间，提高了对气提气的净化效果，去除掉大部分的CO2；
5、本发明通过在脱碳装置内上部设有喷淋组件，从除油装置溢流出来的污水进入喷淋主管以及喷淋支管中，由于污水是溢流，缺少压力，因此，当污水通过引流筋条以及旋流器上的旋流腔的配合进入内孔时，会形成旋流，提高流速，增加水压，污水通过连接管的螺纹槽时，会进一步增加旋转速度，旋流的污水从第三微孔中排出，由于第三微孔由上到下从水平设置逐渐到竖直设置，使得污水向四周喷洒，均匀分布，使得污水能够更快的均匀分布在填料层上与向上流动的气提气接触，提高了二氧化碳的脱除率；
6、本发明通过在喷淋主管中部与喷淋支管连接处的一侧设有旋转挡板组件，当溢流的污水通过喷淋主管流经第一挡板与第二挡板时，溢流的污水会带动第一挡板与第二挡板旋转，使得溢流的污水流动到喷淋主管的另一端，从而进入另一端的喷淋支管中，使得溢流的污水能够在喷淋主管和所有的喷淋支管上的喷头中流出；当污水外排泵将污水通过回流管道重新输入喷淋主管中时，此时回流污水的水压比溢流污水的水压更大，因此，回流污水带动第一挡板与第二挡板反向旋转，且在第一扭簧与第二扭簧的作用下，使得第一挡板与第二挡板能够快速反向旋转并回到初始位置，由于挡块对第一挡板与第二挡板形成阻挡，当第一挡板与第二挡板回到初始位置时就不再旋转，通过第一挡板与第二挡板的密封条对喷淋主管形成紧密密封，将喷淋主管分成两部分，一部分流通溢流污水，另一部分流通回流污水，使得回流污水回流喷洒时，不会与溢流污水形成冲撞，且不会对溢流污水造成扰流，影响溢流污水的喷洒，且避免了回流污水水压过大通过脱碳装置的进液口回流到除油装置中，影响整体装置的运行。
7、本发明通过在喷淋主管与喷淋支管内均设有若干个引流筋条，引流筋条两端的纵截面积小于引流筋条中部的纵截面积，以增强引流和加压提速效果，溢流污水在喷淋主管与喷淋支管内流动的过程中，溢流污水会先从引流筋条的一端流至引流筋条的中部，再从引流筋条的中部流至引流筋条的另一端，在此过程中，引流筋条先将溢流污水分隔成两部分，再使两部分溢流污水汇聚到一起，以提高溢流污水的流速，使得溢流污水到达第一挡板与第二挡板时，能够克服第一扭簧与第二扭簧的作用力，将第一挡板与第二挡板带动旋转，能够提高溢流污水在喷淋主管与喷淋支管内的流速，且使得溢流污水在进入旋流腔进行加速前，已经具有一定的流速，通过旋流腔会进一步提高流速，加速溢流污水的喷洒，提高脱碳装置的处理效率；当污水外排泵将污水通过回流管道重新输入喷淋主管中时，回流污水在引流筋条的作用下，也会进一步提高流速，加速回流污水的喷洒，提高脱碳装置的处理效率。
（发明人：韩志刚;杨明军;蒲飞;奉刚;唐文国）
