[发明专利]一种利用有机废水获取氮气的方法及其所用的脱氧反应器

说明书

技术领域

本发明属于废水利用技术领域，具体涉及一种利用有机废水获取氮气的方法，还涉及一种用于有机废水获取氮气的脱氧反应器及利用有机废水获取氮气的系统。

背景技术

氮气是重要的工业原料，虽然空气中78%的成分为氮气，但空气中还含有21%的氧气，由于氧的化学性质较氮气更为活跃，直接使用空气作氮气源时往往是氧气优先参与反应，同时在一些化学反应中由于氧的存在往往导致反应催化剂的活性降低甚至催化剂中毒，限制了空气中氮气的直接使用。

目前氮气的获取主要有化学法和物理分离法，化学法主要是利用一些含氮化学品的化学分解反应制取纯度较高的氮气，该方法成本较高，多用作实验室小用量生产。物理方法获取氮气主要是以空气为原料通过空气深冷分离、分子筛变压吸附和膜分离技术等方法，主要利用空气中氮气和氧气液化压力、对特定材料吸附、解析速率不同和对特殊材料透过能力不同的物理差别将空气中的氮气和氧气分离，从而获得较高纯度的氮气，这是当前工业获取氮气的主要方法。但过程较为复杂，成本较高。

有机废水是当前水体污染的主要来源，其对水体的污染主要表现为所含有机质在降解过程消耗大量的氧气而导致水体缺氧引起水生动物的死亡，同时大量失氧后的水体尤其是深层水体因缺氧而进入微好氧或厌氧代谢，加剧水质恶化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用有机废水获取氮气的方法，还涉及一种用于有机废水获取氮气的脱氧反应器及利用有机废水获取氮气的系统。

本发明采用以下技术方案：

一种利用有机废水获取氮气的方法，包括以下步骤：（1）将COD为4000-6000mg/L的有机废水送入容器内；（2）向容器内加入有机废水质量1/15-1/20的好氧活性污泥；（3）由容器底部通入空气，空气在容器内自下至上流动过程中氧气参与反应被消耗，排出容器的气体去除二氧化碳后干燥得氮气产品。

一种用于有机废水获取氮气的脱氧反应器，包括壳体，壳体底部设有曝气器，曝气器的进口与空气进气管连接，曝气器上方的壳体内壁竖向间隔交错设有向下倾斜和向上倾斜的折流板，折流板的远端与相对壳体内壁之间留有空隙；壳体顶部设有喷淋器，喷淋器的进口通过循环管与壳体底部连接，循环管的进口处设有循环泵，壳体顶部设有出气管，壳体上部设有进水管，壳体底部为倾斜状，壳体底面设有排污口。

壳体上设有溢流管；进水管设于由上至下第二块折流板与第三块折流板之间。

一种利用有机废水获取氮气的系统，包括脱氧反应器，所述脱氧反应器包括壳体，壳体底部设有曝气器，曝气器的进口与空气进气管连接，曝气器上方的壳体内壁竖向间隔交错设有向下倾斜和向上倾斜的折流板，折流板的远端与相对壳体内壁之间留有空隙；壳体顶部设有喷淋器，喷淋器的进口通过循环管与壳体底部连接，循环管的进口处设有循环泵，壳体顶部设有出气管，壳体上部设有进水管，壳体底部为倾斜状，壳体底面设有排污口；脱氧反应器的空气进气管与储气罐连接，出气管与碱性吸收箱连接，碱性吸收箱的气体出口与脱水箱连接。

壳体上设有溢流管；进水管设于由上至下第二块折流板与第三块折流板之间。

本发明利用有机废水获取氮气，其原理是空气作为有机废水有机质降解的氧源，有机质降解代谢过程对氧进行消耗从而消除空气中的氧气，最后经过脱除二氧化碳和水，从而获得具有较高浓度的的氮气产品。

本发明所采用的有机废水COD需要进行控制，这是因为当有机废水COD过低时则不能完全消除空气中含有的氧气，而当有机废水COD过高时则有大量的CO₂、CO等新杂质气体生成，不仅增加吸收碱液的消耗量也影响获得氮气的纯度。控制COD使得有机废水的降解代谢停留在好氧和微好氧层次，避免有机质在厌氧状态下更多杂气的生成。

本发明的方法工艺简单、能耗低，在获取氮气的同时对有机废水还有一定的净化作用，利用本发明方法获取的气体中氮气浓度（体积百分比）可达到95%左右，产气中还含有少量浓度的氧气和一氧化碳气体，可作为获取高纯氮气的前驱气体。

本发明中的脱氧反应器结构设计简单，布局合理，设置折流板，能够使空气在反应器内实现充分自下至上的折流，保证空气中的氧气最大程度地被有机质降解代谢消耗掉。

附图说明

图1为本发明中脱氧反应器的结构示意图；

图2为本发明中利用有机废水获取氮气的系统的结构示意图。

具体实施方式