CN112791560A - 一种带压气体再生装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带压气体再生装置及方法，其技术方案为：包括气体溶解罐和多个水处理填料罐，且多个水处理填料罐之间串联；所述气体溶解罐一端与水处理填料罐之间安装阀门和用于监测运行压力的压力计，所述气体溶解罐一端与水处理填料罐之间安装阀门和过压保护装置；所述气体溶解罐内部具有布气装置，布气装置下方设有用于承载体积调控填料的滤网。本发明用气体水溶液通过水处理材料进行生产、改性、再生过程，能够提高气体溶解效率与溶解速度，使罐内气体溶解迅速达到平衡。

Description

一种带压气体再生装置及方法
技术领域
本发明涉及自来水处理技术领域，尤其涉及一种带压气体再生装置及方法。
背景技术
随着水资源短缺的状况日益加剧，水质条件不断恶化，以及人们对健康与饮用水安全的需求不断提高，我国对水处理技术的需求日益提高。目前而言，国内的水资源问题主要存在于两个方面：饮用水的安全问题与污水/废水的处理问题。
其中，饮用水处理的问题主要有：(1)水体硬度偏高；(2)水体的pH偏酸性；(3)水体重金属超标；(4)痕量污染物超标，如砷、氟等；(5)水体富营养化，总氮总磷超标；(6)水体含盐量超标。目前的饮用水处理技术中尚缺乏针对以上问题进行综合处理的技术，而膜技术(超滤、纳滤、反渗透)成为目前市场上唯一的处理解决方案。膜工艺运行复杂，需要繁琐的预处理工艺，运行能耗大、成本高，抗污染能力弱，并且产水率非常低(50-75％)，初建费用高，占地面积广，管理维护难度很大。
在海水淡化方面，膜技术拥有得天独厚的优势，但是对于自来水或饮用水处理，其应用情况并不理想。对于特定污染物的处理与去除，吸附与离子交换等选择性强，操作、运行简单的处理工艺则较为理想。而对于该种技术，如果合理使用气体溶液作为再生剂，可以大大减少化学药品的投加量，降低生产成本，减少排污浓度与排污总量，减少二次污染。并且与膜工艺相比，吸附与离子交换能够定向去除水体中低浓度的污染物，而保留对人体有益的微量元素，使得口感得到提升，并且保证饮水健康。该工艺的初建成本较膜技术大大降低，并且运行成本保持相当，减少了用药量，杜绝二次污染。
污水处理存在的问题主要有：(1)色度处理不完全；(2)盐度偏高；(3)重金属；(4)痕量污染物。随着水资源的日益匮乏，污水回用将是一个必然的趋势。但是目前污水回用技术非常有限，膜处理技术几乎成为唯一的污水回用工艺，其存在以下几方面缺陷：(1)达到一级A标准的排放污水仍然含有少量的COD和氨氮，容易对膜造成污染；(2)污水中的硬度离子，例如但不限于钙、镁，会在膜表面结垢，造成污染；(3)污水中如果存在结垢型阴离子，例如但不限于硫酸根离子，会在膜表面结垢，造成污染；(4)膜工艺的产水效率平均在60％左右，即40％的污水会变为废水浪费掉；(5)膜工艺处理需要消耗大量能源；(6)产水为纯水，往往超过用水需求。吸附法或离子交换法处理污水并回用可以达到90％以上的产水效率，并且整套***不容易污染，不需要复杂繁琐的预处理过程，其运行过程中不需要消耗大量能量，并且出水水质可以进行一定程度的调控。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供了一种带压气体再生装置及方法。
本发明解决其技术问题采取的技术方案是：
一种带压气体再生装置，包括气体溶解罐和多个水处理填料罐，且多个水处理填料罐之间串联；
所述气体溶解罐一端与水处理填料罐之间安装阀门和用于监测运行压力的压力计，所述气体溶解罐一端与水处理填料罐之间安装阀门和过压保护装置；
所述气体溶解罐内部具有布气装置，布气装置下方设有用于承载体积调控填料的滤网。
进一步的，所述布气装置连接用于向气体溶解罐内部供气的气瓶，所述气瓶与气体溶解罐之间的管路上设有气体压力计。
进一步的，所述布气装置为棒状或盘状的曝气头。
进一步的，所述过压保护装置为皮质软管，所述皮质软管上可安装循环水泵。
进一步的，所述水处理填料罐底部设有用于承载填料的滤网。
进一步的，所述水处理填料罐包括水处理填料罐I、水处理填料罐II，水处理填料罐I的入口端分别与气体溶解罐、水处理填料罐II的入口端通过管路相连，且水处理填料罐I与气体溶解罐之间安装阀门VIII、水处理填料罐I与水处理填料罐II之间安装阀门VII；
水处理填料罐II的出口端与水处理填料罐I的入口端通过安装有阀门IV的管路相连，且阀门IV一侧的管路通过三通连接阀门X。
进一步的，所述气体溶解罐的入口端通过三通连接带有阀门IX的管路，气体溶解罐的出口端通过三通连接分别带有阀门I、阀门II的管路。
一种带压气体再生装置的操作方法，包括以下步骤：
将水处理填料罐I、水处理填料罐II中装入所需填料，再将体积调控填料装入气体溶解罐中，关闭阀门II、阀门VIII；
由与阀门I相连的管路向气体溶解罐中注水，直至与阀门IX连接管路处满水溢出；打开阀门阀门II、阀门IV、阀门VII、阀门VIII，并开动循环水泵，使气体溶解罐中的水流入并充满水处理填料罐I、水处理填料罐II及二者之间循环管路；
运行一段时间后关闭阀门阀门II、阀门VIII，开启阀门I、阀门IX继续向气体溶解罐中注水，直至水再次从阀门IX管路处溢出，此时为满水状态；
根据需要开启阀门阀门II、阀门IV、阀门VII、阀门VIII进行水处理填料罐I、水处理填料罐II串联再生，或开启阀门阀门II、阀门VIII，对水处理填料罐I进行单独再生；
当再生完成后，打开阀门阀门III、阀门IV、阀门VI对水处理填料罐I、水处理填料罐II中的填料进行排水和润洗，之后水处理填料罐I、水处理填料罐II可进入水处理运行阶段；
进一步的，当进行循环处理、改性、再生时，通过循环水泵控制循环流速；当进行单次处理、改性、再生时，将循环水泵移除，通过控制出水阀门控制流速，而通过气瓶所提供的压力提供水流动力。
进一步的，当气体溶液再生不完全时，可通过再生药剂对水处理填料罐I、水处理填料罐II分别进行深度再生，其中再生水处理填料罐I时使用阀门III、阀门X，再生水处理填料罐II时使用阀门V、阀门VI。
本发明的有益效果是：
(1)本发明用气体水溶液通过水处理材料进行生产、改性、再生过程，整套设备压力可通过连接气瓶或泵进行恒压运行，压力控制自常压到三十个大气压之间调节，以控制酸碱性气体在水体中的溶解度。
(2)本发明通过布气装置与循环水泵提高气体溶解效率与溶解速度，使罐内气体溶解迅速达到平衡，且采用下出水方式杜绝气泡进入填料罐；
(3)本发明可实现内部循环生产、改性、再生过程，也可通过阀门控制实现单次流动生产、改性、再生过程。
(4)本发明内根据实际运行压力设置过压保护装置，当压力过载时***自动阻断。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1、气体溶解罐，2、水处理填料罐I，3、水处理填料罐II，4、三通I，5、三通II，6、三通III，7、三通IV，8、三通V，9、三通VI，10、三通VII，11、阀门I，12、阀门II，13、阀门III，14、阀门IV，15、阀门V，16、阀门VI，17、阀门VII，18、阀门VIII，19、阀门IX，20、布气装置，21、压力计，22、过压保护装置，23、体积调控填料，24、滤网I，25、滤网II，26、滤网III，27、循环水泵，28、气体压力计，29、三通VIII，30、阀门X，31、气瓶。
具体实施方式
参照说明书附图1对本发明的一种带压气体再生装置，作以下详细地说明。
一种带压气体再生装置，包括气体溶解罐1和多个水处理填料罐，且多个水处理填料罐之间串联。
本实施方式以两个水处理填料罐为示例，即水处理填料罐I2和水处理填料罐II3。
气体溶解罐1的入口端(图中的上端)通过三通VII10连接管路，三通VII10一端连接安装阀门IX19的管路，三通VII10另一端连接安装阀门VIII13的管路，气体溶解罐1通过此管路连接水处理填料罐I2的入口端，且此管路上设置压力计21。
气体溶解罐1的出口端通过三通I4连接管路，三通I4一端连接安装有阀门I11的管路，三通I4另一端连接安装有阀门II12的管路，气体溶解罐1通过此管路连接水处理填料罐I2的出口端，且气体溶解罐1出口端与水处理填料罐I2出口端之间的管路上连接有过压保护装置22，过压保护装置22用于压力过载时紧急断开***。
优选地，所述过压保护装置22为耐压为所需压力稍高的皮质软管，当气瓶31或气体压力计28出现异常时，过压保护装置22会断裂，从而保护整套***不会由于压力过高产生危险。
所述过压保护装置22上可安装循环水泵27，用于***内水体循环，当使用单次再生时，循环水泵27可移除。
水处理填料罐I2的出口端通过三通II5与过压保护装置22所在管路相连，且还通过三通II5连接带有阀门III的管路。
水处理填料罐I2的入口端通过三通V与气体溶解罐1、水处理填料罐II3的入口端相连，且水处理填料罐I2、水处理填料罐II3之间安装阀门VII17；阀门VII17所在管路连接至水处理填料罐II3入口端的三通IV7一端，三通IV7另一端连接安装有阀门VI16的管路。
水处理填料罐II3的出口端通过三通III6连接管路，三通III6一端连接设有阀门V的管路，三通III6的另一端通过安装有阀门IV14的管路连接至水处理填料罐I2的入口端，使水处理填料罐II3与水处理填料罐I2之间形成串联的循环管路。
所述水处理填料罐I2入口端与水处理填料罐II3之间的管路还通过三通VIII29连接带有阀门X30的管路。
所述气体溶解罐1内部中间靠下位置安装有布气装置20，所述布气装置20连接用于向气体溶解罐内部供气的气瓶31，气瓶31与气体溶解罐1之间的管路上安装气体压力计28，气体压力计28用于控制气瓶31对整套***提供的恒定压力。
优选地，所述布气装置20为棒状或盘状的曝气头，用于使气体快速分散并溶解在气体溶解罐1中。
气体溶解罐1靠近底部位置安装有用于承载体积调控填料23的防腐蚀滤网I24，防止填料漏出。
所述体积调控填料23为耐腐蚀且体积不随溶液浸泡而发生变化的固体颗粒，例如：玻璃珠，石英砂，不锈钢珠，但不限于上述固体颗粒。将测量好体积的体积调控填料23装入气体溶解罐1进而调整***内总液体量。
所述水处理填料罐I2、水处理填料罐II3靠近底部位置分别设有用于承载填料的滤网II25、滤网III26。
滤网I24、滤网II25、滤网III26为孔径小于填料粒度的防腐蚀网状垫片，其材料可以为但不限于玻璃棉，玻璃纤维，不锈钢，滤布等。
本实施方式的操作方法，包括以下步骤：
首先，将水处理填料罐I2、水处理填料罐II3中装入所需填料，再将体积调控填料23装入气体溶解罐1中，关闭阀门II12、阀门VIII18。
由与阀门I11相连的管路向气体溶解罐1中注水，直至与阀门IX19连接管路处满水溢出；打开阀门阀门II12、阀门IV14、阀门VII17、阀门VIII18，并开动循环水泵27，使气体溶解罐1中的水流入并充满水处理填料罐I2、水处理填料罐II3及二者之间循环管路。
运行一段时间后关闭阀门阀门II12、阀门VIII18，开启阀门I11、阀门IX19继续向气体溶解罐1中注水，直至水再次从阀门IX19管路处溢出，此时为满水状态。
随后根据需要开启阀门阀门II12、阀门IV14、阀门VII17、阀门VIII18进行水处理填料罐I2、水处理填料罐II3串联再生，或开启阀门阀门II12、阀门VIII18，对水处理填料罐I2进行单独再生。
当进行循环处理、改性、再生时，通过循环水泵27控制循环流速；当进行单次处理、改性、再生时，将循环水泵27移除，通过控制出水阀门控制流速，而通过气瓶31所提供的压力提供水流动力。
当再生完成后，打开阀门阀门III13、阀门IV14、阀门VI16对水处理填料罐I2、水处理填料罐II3中的填料进行排水和润洗，之后水处理填料罐I2、水处理填料罐II3可进入水处理运行阶段。
当气体溶液再生不完全时，可通过再生药剂对水处理填料罐I2、水处理填料罐II3分别进行深度再生，其中再生水处理填料罐I2时使用阀门III13、阀门X20，再生水处理填料罐II3时使用阀门V15、阀门VI16。
本申请用气体水溶液通过水处理材料但不限于吸附剂、离子交换剂进行生产、改性、再生过程，整套设备压力可通过连接气瓶或泵进行恒压运行，压力控制自常压到三十个大气压之间调节，以控制酸碱性气体但不限于二氧化碳、二氧化硫、氨气、氮气、氧气等在水体中的溶解度。
本申请通过布气装置与循环水泵提高气体溶解效率与溶解速度，使罐内气体溶解迅速达到平衡，采用下出水方式杜绝气泡进入填料罐。
本申请整套***可实现内部循环生产、改性、再生过程，也可通过阀门控制实现单次流动生产、改性、再生过程。***内根据实际运行压力设置过压保护装置，当压力过载时***自动阻断。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化，都应涵盖在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带压气体再生装置，其特征在于，包括气体溶解罐和多个水处理填料罐，且多个水处理填料罐之间串联；
所述气体溶解罐一端与水处理填料罐之间安装阀门和用于监测运行压力的压力计，所述气体溶解罐一端与水处理填料罐之间安装阀门和过压保护装置；
所述气体溶解罐内部具有布气装置，布气装置下方设有用于承载体积调控填料的滤网。
2.根据权利要求1所述的一种带压气体再生装置，其特征在于，所述布气装置连接用于向气体溶解罐内部供气的气瓶，所述气瓶与气体溶解罐之间的管路上设有气体压力计。
3.根据权利要求1或2所述的一种带压气体再生装置，其特征在于，所述布气装置为棒状或盘状的曝气头。
4.根据权利要求1所述的一种带压气体再生装置，其特征在于，所述过压保护装置为皮质软管，所述皮质软管上可安装循环水泵。
5.根据权利要求1所述的一种带压气体再生装置，其特征在于，所述水处理填料罐底部设有用于承载填料的滤网。
6.根据权利要求1所述的一种带压气体再生装置，其特征在于，所述水处理填料罐包括水处理填料罐I、水处理填料罐II，水处理填料罐I的入口端分别与气体溶解罐、水处理填料罐II的入口端通过管路相连，且水处理填料罐I与气体溶解罐之间安装阀门VIII、水处理填料罐I与水处理填料罐II之间安装阀门VII；
水处理填料罐II的出口端与水处理填料罐I的入口端通过安装有阀门IV的管路相连，且阀门IV一侧的管路通过三通连接阀门X。
7.根据权利要求6所述的一种带压气体再生装置，其特征在于，所述气体溶解罐的入口端通过三通连接带有阀门IX的管路，气体溶解罐的出口端通过三通连接分别带有阀门I、阀门II的管路。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种带压气体再生装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水处理填料罐I、水处理填料罐II中装入所需填料，再将体积调控填料装入气体溶解罐中，关闭阀门II、阀门VIII；
由与阀门I相连的管路向气体溶解罐中注水，直至与阀门IX连接管路处满水溢出；打开阀门阀门II、阀门IV、阀门VII、阀门VIII，并开动循环水泵，使气体溶解罐中的水流入并充满水处理填料罐I、水处理填料罐II及二者之间循环管路；
运行一段时间后关闭阀门阀门II、阀门VIII，开启阀门I、阀门IX继续向气体溶解罐中注水，直至水再次从阀门IX管路处溢出，此时为满水状态；
根据需要开启阀门阀门II、阀门IV、阀门VII、阀门VIII进行水处理填料罐I、水处理填料罐II串联再生，或开启阀门阀门II、阀门VIII，对水处理填料罐I进行单独再生；
当再生完成后，打开阀门阀门III、阀门IV、阀门VI对水处理填料罐I、水处理填料罐II中的填料进行排水和润洗，之后水处理填料罐I、水处理填料罐II可进入水处理运行阶段。
9.根据权利要求8所述的一种带压气体再生装置的操作方法，其特征在于，当进行循环处理、改性、再生时，通过循环水泵控制循环流速；当进行单次处理、改性、再生时，将循环水泵移除，通过控制出水阀门控制流速，而通过气瓶所提供的压力提供水流动力。
10.根据权利要求8所述的一种带压气体再生装置的操作方法，其特征在于，当气体溶液再生不完全时，可通过再生药剂对水处理填料罐I、水处理填料罐II分别进行深度再生，其中再生水处理填料罐I时使用阀门III、阀门X，再生水处理填料罐II时使用阀门V、阀门VI。
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