一种污水处理厂生化反应池废气回收装置的制作方法

本技术涉及污水处理厂生化反应池废气处理，具体而言，涉及一种废气中二氧化碳、氮气和氧气的联合回收装置及方法。

背景技术：

1、全球变暖是目前世界上主要的环境问题之一，在导致气候变化的各种温室气体中，二氧化碳(co2)对地球升温影响最大，控制co2排放已成为应对气候变暖的重要技术路线之一。污水处理厂中co2排放具有浓度低、稳定、集中和量大等特点，是大规模减排co2的最佳领域之一。同时，废气中还包含大量浓度在75.13％左右的氮气(n2)和浓度在7.09％的氧气(o2)，浓度低于空气中氮气和氧气的浓度，因此难以利用。

2、高纯度的co2是一种重要的工业气体，分离捕集的co2不仅可以注入石油和天然气田，提高油气采收率，也可以广泛用于合成有机化合物、制造碳酸饮料等，实现资源化利用。废气中的co2分离捕集技术应用前景广阔，具有显著的环保效益、经济效益和社会效益。因此，分离捕集co2技术是关系到污水处理厂温室气体减排的重要技术。

3、目前co2的捕集回收方法中，膜分离法是较为有效的方法之一。膜分离法的主要原理是两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异。其中渗透速率相对快的气体，如二氧化碳、水蒸气、氢气、氦气、硫化氢等能够优先通过渗透膜而被富集；而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳等气体则在膜的滞留侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。与其他方法相比，膜分离捕集co2具有无化学反应、不会产生污染物，设备结构紧凑、占地面积小，开动灵活、维护及运行方便等优点。然而，由于废气中的氮气和氧气含量较高，而且氧气和氮气在膜中的相对渗透速率差异较小，导致了膜分离法处理废气时仍旧存在残留的co2多的问题，这也导致了co2富集程度低，且氮气和氧气难分离、资源浪费多的问题。

4、目前co2的捕集回收方法中，化学吸收法是较为常用的方法之一。化学吸收法的原理是使二氧化碳气体与化学溶剂发生化学反应而被吸收，吸收二氧化碳达到平衡的化学溶剂变成富液，富液进入再生塔加热分解出二氧化碳气体，从而达到分离回收二氧化碳的目的。较常见的化学溶剂是乙醇胺类的水溶液，工业上通常采用醇胺溶液在吸收塔和再生塔中脱除和回收二氧化碳，吸收塔采用填料结构，该方法虽然具有较大的醇胺溶液与二氧化碳的有效接触面积，但是反应物中的杂质成分容易造成吸收塔内的填料层堵塞，导致吸收塔无法正常工作。同时，由于填料层的结构复杂，使得设备运行和检修比较困难。该方法只适合于烟气成份简单、烟气流量不大的场合。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于提供一种污水处理厂生化反应池废气回收系统，能够综合运用膜分离和化学吸收，获得高纯度的co2及分离获得氮气和氧气，又能解决化学吸收容易出现的填料层堵塞问题，降低污水处理厂的运行成本，提高运行效率。

2、为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种污水处理厂生化反应池废气回收系统，其特征在于，包括膜处理联合回收装置和高纯度co2吸收装置；其中膜处理联合回收装置包括第一co2膜分离单元、n2变压吸附分离单元，第二co2膜分离单元；

4、第一co2膜分离单元设置有废气进口、第一二氧化碳富集气出口及第一高压非渗透气出口；n2变压吸附分离单元设置有第一高压非渗透气进口、氮气富集气出口和氮气脱除气出口，第一高压非渗透气进口与第一高压非渗透气出口相连，氮气脱除气出口为需要回收的n2的出口；第二co2膜分离单元设置有氮气脱除气进口、第二二氧化碳富集气出口及氧气富集气出口，氮气脱除气进口与氮气脱除气出口相连，氧气富集气出口为需要回收的氧气出口；

5、高纯度co2吸收装置包括吸收塔和再生塔；第一二氧化碳富集气出口与第二二氧化碳富集气出口与吸收塔的底部进气口通过管路连接；

6、所述吸收塔的底部形成富液槽，容纳富二氧化碳吸收液，所述吸收塔在富液槽的上方自下至上设置有第一级吸收区和第二级吸收区，每级吸收区的顶部设置二氧化碳吸收液喷淋机构，其中，第一级吸收区顶部的喷淋机构通过循环机构和富液槽连接；富液槽底部设置富二氧化碳吸收液解吸出口；

7、所述再生塔用于解吸富二氧化碳吸收液中的二氧化碳和再生二氧化碳吸收液，所述再生塔的底部形成再生吸收液槽，在再生吸收液槽的上方自下至上设置再生区和激冷区，再生塔塔顶设置出气口，再生区和激冷区的顶部分别设置富二氧化碳吸收液喷淋机构，均通过管路连接，接受来自富二氧化碳吸收液解吸出口的富二氧化碳吸收液，在再生区中设置加热装置；再生吸收液槽设置再生吸收液出口；

8、所述第二级吸收区顶部的喷淋机构通过管路连接，接受来自再生吸收液出口的再生化学吸收液，并通过换热结构与输入再生区顶部的富二氧化碳吸收液换热。

9、进一步地，再生塔的塔顶在出气口前设置除雾器，出气口连接再生气分离系统。

10、进一步地，第二解吸区的高度略高于第二解吸区的高度。

11、进一步地，所述吸收塔的顶部设置放空安全阀。

12、进一步地，所述系统还包括第一压缩单元，所述第一压缩单元设置在所述废气进口所在的进气管路上，用于对废气进行压缩；在第一压缩单元和废气进口之间设置第一废气处理单元，用于去除压缩后的废气中的固体杂质和液体杂质。

13、进一步地，在n2变压吸附分离单元和第二co2膜分离单元之间设置第二废气处理单元，第二废气处理单元用于去除气体中的水分。

14、由于采用本实用新型的技术方案，利用上述系统处理废气，能够分离废气中的氮气和氧气，提取高纯度co2，实现废气中氮气、氧气和二氧化碳的资源化回收利用。收集o2可作为污水处理厂中好氧发生器的原料，降低了污水处理厂的运行成本。同时，通过对污水处理厂生化反应池废气进行回收，可以降低污水处理厂废气中有毒有害气体亦对工作人员健康的潜在风险。本实用新型可作为污水处理厂的减污降碳、协同增效的资源化利用方案。

技术特征：

1.一种污水处理厂生化反应池废气回收装置，其特征在于，包括膜处理联合回收装置和高纯度co2吸收装置；其中膜处理联合回收装置包括第一co2膜分离单元、n2变压吸附分离单元，第二co2膜分离单元；

2.根据权利要求1所述的一种污水处理厂生化反应池废气回收装置，其特征在于，再生塔 (90) 的塔顶在出气口前设置除雾器 (94)，出气口连接再生气分离系统。

3.根据权利要求1所述的一种污水处理厂生化反应池废气回收装置，其特征在于，第二解吸区的高度略高于第二解吸区的高度。

4.根据权利要求1所述的一种污水处理厂生化反应池废气回收装置，其特征在于，所述吸收塔的顶部设置放空安全阀。

技术总结
本技术提供了一种污水处理厂生化反应池废气回收装置。该系统包括膜处理联合回收装置、高纯度CO<subgt;2</subgt;吸收装置。高纯度CO<subgt;2</subgt;吸收装置包括吸收塔和再生塔。利用本技术的系统处理废气，二氧化碳的富集程度较高，且能同时分离废气中的氮气和氧气，实现废气中二氧化碳、氮气和氧气的资源化回收。

技术研发人员：吴立俊,韩生生,严桥,方海峰,屈泽龙
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：20230208
技术公布日：2024/1/15