CN210367066U - 一种新型脱碳酸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型脱碳酸装置，属于工业水处理技术领域。所述装置包括池体、进水管、进水口、出水口、排气口、曝气单元和超声单元，所述超声单元通过对水体发出超声以促进含碳酸的水体中的碳酸分解和扩散，所述曝气单元通过曝气进气管路向水体中通入气体，并且通过设置在池体内部的池内曝气主管用于使池体内水体产生曝气。本实用新型的装置利用超声曝气协同处理含碳酸的水，相比传统脱碳酸塔的脱碳酸装置，本实用新型避免了将空气中的物质带入到水中而产生二次污染，同时本实用新型相比于传统脱碳酸装置对空间高度要求更低。

Description

一种新型脱碳酸装置

技术领域

本实用新型属于工业水处理技术领域，更具体地说，涉及一种新型脱碳酸装置。

背景技术

在工业水处理***中脱碳酸装置是一种较为常用的工艺设备，传统的脱碳酸装置是通过鼓风机吹入的大量空气和含有二氧化碳的水在脱碳酸装置中充分接触，水中的二氧化碳通过扩散的方式进入到空气中并随着鼓风机吹入的空气一起排出到脱碳酸装置体外。通常经过脱碳酸装置处理后的水中的二氧化碳含量可以达到5ppm以下，达到去除水中绝大多数二氧化碳的目的。

经检索，现有技术中已经公布了相关的申请案，如中国专利申请号201710554648.7，公开日期为2018年8月28日的申请案公开了一种脱碳塔，该塔包括塔体，所述塔体内设置有塔板和升气管，在与所述升气管相邻的上层的所述塔板的物料下降口处设置有一挡板，所述挡板位于所述物料下降口的内侧并与所述物料下降口具有一定的间隙，所述升气管为多个，每个所述升气管内均设置有泡沫网。该申请案的装置通过设置挡板和泡沫网，增加气相与液相接触的时间，增大两者间的接触面积，使得气相与液相能够进行充分接触，从而提高脱碳效果。虽然设置挡板对脱氮效率具有一定的提高作用，然而仅通过设置挡板的提高效果还有待改善。而且这一过程中空气中会存在各种各样的物质，其中包括TOC、盐分、颗粒物等，因此在传统的脱碳酸装置运行过程中虽然可以去除水中的二氧化碳，但同时也会将空气中的盐分以及TOC、颗粒物等物质带入水中，而且由于传统脱碳酸装置在运行过充中鼓入的空气流量巨大，因此带入水中的各类杂质的量也相对较大。

中国专利申请号201410655816.8，公开日期为2015年2月18日的申请案公开了一种二氧化碳脱气塔结构，包括脱气塔塔体，所述脱气塔从上至下分为第一塔腔、第二塔腔、第三塔腔和第四塔腔，所述脱气塔顶部设有排气口，所述脱气塔上部设有通至第一塔腔的进水管，所述进水管的出口处设有莲蓬头，所述第三塔腔内设有陶瓷环，所述第四塔腔壁上设有进风口，所述脱气塔底部设有出水口，上述装置的工作原理为：从鼓风机处吹来的风从塔底进风口进入，通过塔内的陶瓷环，与从塔顶莲蓬头中喷淋而下带有二氧化碳气体的酸性水接触，二氧化碳气体从水中溢出被鼓风机的风带走，从塔顶的排气口排出，除去二氧化碳的水从塔底部的出水口排出进入中间水池。该申请案的装置虽然在一定程度上提高了脱碳效率，然而处理时仍不可避免的将TOC、盐分、颗粒物等杂质带入水中，增加后续处理的负担。

基于现有技术的缺陷，亟需发明一种污染小、对安装空间要求不高且脱碳效果好的脱碳酸装置。

发明内容

1.要解决的问题

针对传统脱碳酸装置在运行过程中由于鼓入大量的空气因而将空气中各类杂质带入水中所产生的污染问题、以及脱碳塔对安装空间要求较高的问题，本实用新型提供了一种超声曝气脱碳酸装置，本实用新型的装置利用超声和曝气协同处理提高脱碳效果，带来的污染较小，且运行过程中水体流动方向为水平方向，对安装的空间要求不高。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型提供了一种新型脱碳酸装置，所述装置包括池体、进水管、进水口、出水口、排气口，还包括曝气单元和超声单元，所述超声单元通过对水体发出超声以促进含碳酸水体中的碳酸分解和扩散，所述曝气单元通过曝气进气管路向水体中通入气体，并且通过设置在池体部的曝气主管用于使池体内水体产生曝气。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的超声单元包括超声接入口、超声波转换器和超声波发生装置，所述的超声接入口设置在所述碳酸分解溢出区的侧壁或底部，所述超声波转换器通过超声接入口与池体相连，所述超声波发生装置和超声波转换器相连通，所述超声波转换器用于将超声波发生装置产生的信号转换成超声波，再将超声波直接作用于碳酸分解溢出区的水体中。

具体转换原理为：所述超声波发生装置可以将将市电转化成高频交流电信号，所述的超声波转换器再将高频交流电信号(脉冲电流)转换成超声波。

作为本实用新型更进一步的改进，所述池体内设置溢流部件，所述溢流部件将池体分为碳酸分解溢出区和产水收集区，所述曝气单元和超声单元均设置在碳酸分解溢出区，所述进水口设置于碳酸分解溢出区，出水口设置于产水收集区，所述碳酸分解溢出区用于进行水体中碳酸脱除处理，所述产水收集区用于收集处理后的出水。

作为本实用新型更进一步的改进，所述溢流部件包括溢流堰，所述溢流部件的顶部呈锯齿状。

作为本实用新型更进一步的改进，所述曝气进气管路与池内曝气主管相连通，所述池内曝气主管沿水平方向设置在碳酸分解溢出区底部，所述池内曝气主管沿长度方向均匀设置微孔曝气头。

作为本实用新型更进一步的改进，所述装置还包括池内曝气主管连接管，所述的曝气进气管路与池内曝气主管连接管相连通，所述池内曝气主管包括多个，多个所述池内曝气主管分别与池内曝气主管连接管相连通，多个所述池内曝气主管均匀分布在在碳酸分解溢出区的宽度方向，所述的池内曝气主管连接管用于将进气管路中的气体分接至多个池内曝气主管中。

作为本实用新型更进一步的改进，还包括进水分散装置，所述进水分散装置与进水管相连通，用于将进水均匀分散到池体的进水端。

作为本实用新型更进一步的改进，所述曝气单元的曝气量为1～20m³/m²/Hr/碳酸分解溢出区的底面积，所述超声单元中采用超声波的功率为0.05～1KW/m³/碳酸分解溢出区的容积。

作为本实用新型更进一步的改进，所述通入的气体包括洁净压缩空气或氮气。

作为本实用新型更进一步的改进，所述的微孔曝气头中设置曝气膜片，所述曝气膜片的孔径为10～1000μm。

作为本实用新型更进一步的改进，所述曝气膜片的孔径为50～100μm。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的新型脱碳酸的装置，利用超声单元与曝气单元结合的方式处理含碳酸的水体，利用超声波的震荡作用促进含碳酸水体中的碳酸分解和扩散，利用曝气单元向水体通入氮气或压缩空气使水体曝出的微小气泡；超声作用产生的许多微小气泡一部分自行聚集成大气泡浮出水面，另一部分和曝气单元所曝出的微小气泡聚集到一起，随着曝气单元所曝出的氮气或压缩空气的气泡一起浮出水面，还有一部分的二氧化碳气体通过扩散作用扩散到曝气装置所曝出的气泡中，超声在该过程中同时起到加快扩散速度的作用。该过程中涉及超声空化、化学分解、分子扩散等一系列过程，在该处理过程中超声和曝气产生了协同作用，大幅度提高水体的处理效率，缩短处理时间。

(2)本实用新型的新型脱碳酸的装置，采用向水体中通入洁净压缩空气或氮气进行曝气，同时结合超声的方式处理水体，避免了现有技术中因采用鼓风机鼓入空气处理时不可避免的将TOC、盐分、颗粒物等杂质带入水中，造成水体杂质增多的问题，使用本实用新型装置处理后的水体中杂质含量较少。

(3)本实用新型的新型脱碳酸的装置，在处理过程中水体流动方向为水平方向，气体逸出方向为由下至上，水体流动方向与气体逸出方向不同，可以通过横向的距离调整进一步增加液相与气相的接触时间，提高二氧化碳的脱除效果，现有技术中的脱碳塔水体的流动方向和气体逸出的方向均为竖直方向，为了增加液相与气相的接触时间需要叠加设置脱碳塔，对空间要求较高。

(4)本实用新型的新型脱碳酸的装置，对空间高度的要求不高，从而解决了现有技术中的脱碳塔因空间高度增加导致的厂房建造成本较高的问题，本实用新型的装置设计简单合理，易于制造，成本低廉。

附图说明

图1为本实用新型装置的整体结构示意图；

图2为实施例2的溢流部件的结构示意图。

图中：1、池体；2、进水口；3、曝气进气口；4、排水口；5、排气口；6、超声接入口；7、溢流口；8、液位计口；9、出水口；101、溢流部件；102、碳酸分解溢出区；103、产水收集区；201、进水管；202、进水分散装置；301、曝气进气管路；302、进气流量计；303、池内曝气主管；304、微孔曝气头；501、排气管道；601、超声波发生装置；701、溢流管；801、液位计；901、出水阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种新型脱碳酸装置。如图1，所述装置包括池体1、进水管201、进水口2、出水口9、排气口5、曝气单元和超声单元，所述超声单元通过对水体发出超声以促进含碳酸水体中的碳酸分解和扩散，所述曝气单元通过曝气进气管路301向水体中通入气体，并且通过设置在池体1内部的曝气主管303用于使池体1内水体产生曝气。

本实施例的池体1为长方体，池体1由不锈钢制作，池体1的有效尺寸为长：0.6米，宽：0.4米，深0.4米。本实施例的装置池体1上设置排水口4，用于装置进行维修时水体的排放。

本实施例中向所述曝气进气管路301中通入的气体为空气，空气通过设置在池体1上的曝气进气口3进入池体1，曝气气量越大脱碳酸装置的脱碳效果越好，考虑到经济性，本实施例的曝气量设计为4m³/m²/Hr/碳酸分解溢出区102底面积，所述曝气进气管路301与池内曝气主管303相连通，所述池内曝气主管303沿长度方向均匀设置微孔曝气头304，所述的微孔曝气头304内部设置曝气膜片，所述曝气膜片的孔径为200μm。

如图1，所述的超声单元包括超声接入口6、超声波转换器602和超声波发生装置601，所述的超声接入口6设置在所述碳酸分解溢出区102的侧壁或底部，所述超声波转换器602通过超声接入口6与池体1相连，所述超声波发生装置601和超声波转换器602相连通，所述超声波转换器602用于将超声波发生装置601产生的信号转换成超声波，再将超声波直接作用于碳酸分解溢出区102的水体中，具体转换原理为：所述超声波发生装置601可以将将市电转化成高频交流电信号，所述的超声波转换器602再将高频交流电信号(脉冲电流)转换成超声波。本实施例的超声波发生装置601所使用的超声波声源为28kHz的低频超声波发生器。

使用本实施例的装置进行单独使用超声波处理、单独使用曝气处理以及同时使用超声波+曝气处理的试验对比。

待处理水体中初始二氧化碳的浓度为230ppm，目标二氧化碳含量<5ppm。实验过程中观察到的现象如下：

单独使用超声单元对水体进行处理：在被处理水中二氧化碳浓度较高时，水中产生大量气泡溢出；一小段时间后水中产生并溢出气泡变少；水中会有部分小的气泡悬浮在水中随着超声的震荡作用形状不停发生变化，但上升缓慢或几乎不会上升，部分气泡在上升到接近液面位置附近时又逐渐消失；经过一段较长时间后，肉眼观察不到水中有气泡产生。

单独使用曝气对被处理水进行处理时，仅能看到曝气装置曝出的气泡自水底上浮至水面，肉眼观察前、中、后期无明显变化。

使用超声+曝气对被处理水进行处理时，一开始时不仅能看到曝气装置曝出的气泡自水底上浮至水面，同时其它部位也会看到大量的气泡自行产生并溢出水面；一小段时间以后，其它部位逐渐停止自行产生气泡，仅能看到曝气装置曝出的气泡自水底上浮至水面。

不同的处理方法对比结果如表1所示。

表1不同的处理方法对比结果

通过以上实验数据可以得出以下结论：

1)当被处理水中二氧化碳浓度较高时，超声对水中的二氧化碳的脱除效率较高，但随着水中二氧化碳浓度下降，超声对水中二氧化碳的去除效率逐渐降低。单独使用超声处理，很难使水中的二氧化碳含量达标又或需要很长时间；

2)单独使用曝气工艺也可以使得水中的二氧化碳含量达标，但需要的时间相对较长；

3)使用超声+曝气的工艺可以使得***脱气效率更高或在相同的时间内***脱气效果更好。由于超声单元与曝气单元结合的方式处理含碳酸的水体，可以利用超声波的震荡作用使含碳酸的水体分解出来产生许多微小气泡，利用曝气单元向水体通入氮气或压缩空气使水体曝出的微小气泡；超声作用产生的许多微小气泡一部分自行聚集成大气泡浮出水面，另一部分和曝气单元所曝出的微小气泡聚集到一起，随着曝气单元所曝出的氮气或压缩空气的气泡一起浮出水面，还有一部分的二氧化碳气体通过扩散作用扩散到曝气装置所曝出的气泡当中，超声在这一过程中也起着加快扩散速度的作用。该过程中涉及超声空化、化学分解、分子扩散等一系列过程，在该处理过程中超声和曝气产生了协同作用，大幅度提高水体的处理效率，缩短处理时间。

实施例2

本实施例的新型脱碳酸的装置基本同实施例1，所述装置包括池体1、进水管201、进水口2、出水口9、排气口5、曝气单元和超声单元，所述超声单元通过设置在池体1内部的超声部件对水体超声，用于使水体发出超声以促进含碳酸水体中的碳酸分解和扩散，所述曝气单元通过曝气进气管路301向水体中通入气体，并且通过设置在池体1内部的曝气主管303用于使池体1内水体产生曝气。

所述池体1内设置溢流部件101，所述溢流部件101将池体1分为碳酸分解溢出区102和产水收集区103，所述曝气单元和超声单元均设置在碳酸分解溢出区102，所述进水口2设置于碳酸分解溢出区102，出水口9设置于产水收集区103，所述出水口9处连接有出水阀901，所述碳酸分解溢出区102用于进行水体中碳酸脱除处理，所述产水收集区103用于收集处理后的出水，在产水收集区103侧壁上部设置溢流口7，所述溢流口7连接有溢流管701，所述溢流口7和溢流管701在池体破坏情况下，水体失控时起到有效保护作用。

在所述出水口9上部的池体1外壁上设置液位计口8，在液位计口8连接有液位计801，所述的液位计801用于控制产水收集区103的排水。

本实施例中碳酸分解溢出区102和产水收集区103底面的长度比为3.5：1，池体1形状为长方体，由混凝土衬FRP制作，池体1的有效尺寸为长：4.5米，宽：2米，深3.5米。所述溢流部件101为溢流板，所述溢流板与池体1的底面垂直设置，所述的碳酸分解溢出区102和产水收集区103均为长方体。

利用本实施例的装置处理步骤如下：

1)将被处理水不断的从进水口2引入，被处理水首先进入碳酸分解溢出区102，同时启动超声单元和曝气单元对被处理水进行处理，排气口5与排气管道501相连通，脱除的气泡由排气口5通过排气管道501不断排出，该处理过程中，超声波和曝气协同处理；

由于通过通入洁净压缩空气和超声处理方式，避免了现有技术中因采用鼓风机鼓入空气处理时不可避免的将TOC、盐分、颗粒物等杂质带入水中，造成水体杂质增多的问题，使用本实用新型装置处理后的水体中杂质含量较少。

2)按照图1所示，在处理过程中待处理水从左向右流动，经过溢流部件101时水体受到一定的阻挡作用，水流从溢流部件101上方进入产水收集区103，再通过设置在产水收集区103的出水口9排出，产水收集区103的排水受液位计801控制。

该处理过程中水体流动方向为水平从左向右方向，气体逸出方向为由下至上，水体流动方向与气体逸出方向垂直，可以通过横向的距离调整进一步增加液相与气相的接触时间，提高二氧化碳的脱除效果，现有技术中的脱碳塔水体的流动方向和气体逸出的方向均为竖直方向，为了增加液相与气相的接触时间需要叠加设置脱碳塔，对空间要求较高。

实施例3

本实施例的新型脱碳酸的装置基本同实施例2，不同之处在于：

本实施例装置的处理流量为100m³/Hr，曝气量为20m³/m²/Hr/碳酸分解溢出区102的底面积。

所述超声单元中超声波的功率为0.8KW/m³/碳酸分解溢出区102的容积，所使用的超声波声源为28kHz的低频超声波发生器。

实施例4

本实施例的新型脱碳酸的装置基本同实施例2，不同之处在于：

所述装置还包括进水分散装置202，所述进水分散装置202与进水管201相连，所述进水分散装置202用于将进水均匀分散到池体1的进水端，有利于水体集中在碳酸分解溢出区102进行处理。

所述的微孔曝气头304中曝气膜片孔径为1000μm，所述曝气单元的曝气量为20m³/m²/Hr/碳酸分解溢出区102的截面积。

实施例5

本实施例的新型脱碳酸的装置基本同实施例2，不同之处在于：所述的微孔曝气头304曝气膜片孔径为180μm，所述曝气单元的曝气量为15m³/m²/Hr/碳酸分解溢出区102的截面积。

实施例6

本实施例的新型脱碳酸的装置基本同实施例2，不同之处在于：所述进气管301上设置进气流量计302，用于根据需要调节进气流量。

本实施例中向进气管301中通入的气体为氮气，该情况下不仅对水体中的碳酸具有脱除效果，同时可以脱除水体中的溶解氧。

以上示意性地对本实用新型创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型脱碳酸装置，所述装置包括池体(1)、进水管(201)、进水口(2)、出水口(9)、排气口(5)，其特征在于：还包括曝气单元和超声单元，所述超声单元通过对水体发出超声以促进含碳酸的水体中的碳酸分解和扩散，所述曝气单元通过曝气进气管路(301)向水体中通入气体，并且通过设置在池体(1)内部的池内曝气主管(303)用于使池体(1)内水体产生曝气。

2.根据权利要求1所述的新型脱碳酸装置，其特征在于：所述池体(1)内设置溢流部件(101)，所述溢流部件(101)将池体(1)分为碳酸分解溢出区(102)和产水收集区(103)，所述曝气单元和超声单元均设置在碳酸分解溢出区(102)，所述进水口(2)设置于碳酸分解溢出区(102)，所述出水口(9)设置于产水收集区(103)，所述碳酸分解溢出区(102)用于水体中碳酸脱除处理，所述产水收集区(103)用于收集处理后的出水。

3.根据权利要求2所述的新型脱碳酸装置，其特征在于：所述的超声单元包括超声接入口(6)、超声波转换器(602)和超声波发生装置(601)，所述的超声接入口(6)设置在所述碳酸分解溢出区(102)的侧壁或底部，所述超声波转换器(602)通过超声接入口(6)与池体(1)相连，所述超声波发生装置(601)和超声波转换器(602)相连通，所述超声波转换器(602)用于将超声波发生装置(601)产生的信号转换成超声波，再将超声波直接作用于碳酸分解溢出区(102)的水体中。

4.根据权利要求2所述的新型脱碳酸装置，其特征在于：所述溢流部件(101)包括溢流堰，所述溢流部件(101)的顶部呈锯齿状。

5.根据权利要求4所述的新型脱碳酸装置，其特征在于：所述曝气进气管路(301)与池内曝气主管(303)相连通，所述池内曝气主管(303)沿水平方向在碳酸分解溢出区(102)底部分布，所述池内曝气主管(303)上均匀设置微孔曝气头(304)。

6.根据权利要求1或2所述的新型脱碳酸装置，其特征在于：还包括进水分散装置(202)，所述进水分散装置(202)与进水管(201)相连通，用于将进水均匀分散到池体(1)的进水端。

7.根据权利要求5所述的新型脱碳酸装置，其特征在于：所述曝气单元的曝气量为1～60m³/m²/Hr/碳酸分解溢出区(102)的底面积，所述超声单元中采用超声波的功率为0.05～1KW/m³/碳酸分解溢出区(102)的容积。

8.根据权利要求1或2所述的新型脱碳酸装置，其特征在于：所述通入的气体包括洁净压缩空气或氮气。

9.根据权利要求7所述的新型脱碳酸装置，其特征在于：所述的微孔曝气头(304)中设置曝气膜片，所述曝气膜片的孔径为10～1000μm。

Images