專利名稱：一種對氧氣進行回收利用的方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及氧氣的回收利用，具體地說，是涉及對臭氧系統產生的尾氣中的氧氣進行回收利用的方法及系統。
背景技術：
目前，臭氧廣泛應用于工業化自來水處理、化工氧化、污廢水處理及除臭、去色與消毒等領域。以在飲用水處理、污水處理、工業廢水處理等水處理工程中的應用為例，臭氧發生器會將輸入的原料氣源氧氣部分轉化成臭氧，生成的臭氧氣流中臭氧濃度大約10%，其中大部分氣體仍為氧氣。富含氧氣的臭氧氣流經管路運輸至臭氧投加點進行投加。臭氧在投加點內經過一系列的反應，最終大部分又被分解為氧氣，并最終在反應裝置的出氣口匯聚成尾氣排出。尾氣中包括氧氣、臭氧及小部分的水蒸氣、氮氣等其他氣體，經尾氣破壞系統對殘余臭氧進行分解，最終將形成不含臭氧或臭氧含量低于標準值的氧氣流。現有技術對尾氣破壞系統排出的氧氣流的處理主要采用兩種方式，這兩種方式及其缺點分析如下
第一種處理方式是將氧氣流通過管路直接排放至大氣中，其缺點是浪費了大量的氧氣，由于臭氧發生器需要氧氣作為原料氣體，因此造成氧氣綜合利用率低，設備運行成本
尚ο第二種處理方式較為經濟，是將反應裝置排出的尾氣經回收、提純、干燥、增壓等工藝處理后，再回送至臭氧發生器的進氣口，作為臭氧發生器的原料氣體使用，從而實現氧氣的回收及循環重復利用。這種處理方式雖然可以提高氧氣的利用率、降低系統的設備運行成本，但是，存在下述缺點首先，氧氣回收利用系統中的某些部位還需要耐潮濕、耐臭氧腐蝕的材料，對設備材料要求較高；其次，為了避免微量有機物逐步積累在干燥裝置的干燥塔內吸附劑上，尾氣還要經過噴淋或洗滌的提純工藝，提純之后還需要進行干燥、過濾處理，以滿足臭氧發生器對氣源質量的需求，工藝過程復雜；再次，回用的氣體為防止氨氣和二氧化碳含量的逐步富集而造成的臭氧產量下降，還要往系統中補充5-10%左右的新鮮氧氣。上述缺點都使得尾氣回收至臭氧設備進行循環使用的系統設備及工藝復雜性大大提尚ο

發明內容
本發明的目的之一在于提供一種對氧氣進行回收利用的方法，利用該方法對氧氣進行回收利用，可以提高氧氣綜合利用率、簡化工藝過程。為實現上述發明目的，本發明采用下述技術方案予以實現
一種對氧氣進行回收利用的方法，所述氧氣包含在將臭氧發生器產生的臭氧投入至耗臭氧裝置中反應后排出的尾氣中，所述方法包括下述步驟
將尾氣進行分解，將其中的臭氧分解為氧氣，然后輸出分解后的氣體；
將上述分解后的氣體進行增壓，增壓后的氣體投放到臭氧發生器之外的耗氧裝置中。
如上所述的方法，為實現氧氣流量的平衡，所述增壓后的氣體投放到耗氧裝置之前，先檢測氧氣的流量和濃度，并根據檢測結果計算實際氧氣量，然后將實際氧氣量與耗氧裝置的氧氣需求量進行比較；若實際氧氣量大于氧氣需求量，增壓后的氣體先排放，然后再投放到耗氧裝置，若實際氧氣量小于氧氣需求量，先用氧氣源對增壓后的氣體進行補充，補充至氧氣需求量后再投入至耗氧裝置。如上所述的方法，為進一步簡化處理過程，所述氧氣源是為所述臭氧發生器提供氧氣原料的氧氣源。如上所述的方法，所述方法還包括下述步驟
檢測所述分解后的氣體中的臭氧濃度，若臭氧濃度值大于設定值，則進行報警，同時啟用備用尾氣分解裝置分解臭氧，以實現對氧氣中臭氧的有效去除。如上所述的方法，所述耗氧裝置與所述臭氧發生器包含在同一套工程設備中，也即該方法適用于既包含臭氧發生器又包含耗氧裝置的工程。如上所述的方法，所述工程設備為水處理所用的工程設備。本發明的目的之二在于提供一種對氧氣進行回收利用的系統，該系統可從臭氧發生器及耗臭氧裝置產生的尾氣中回收氧氣并進行直接利用，提高了氧氣綜合利用率，其工藝過程簡單，對裝置要求低。為實現上述發明目的，本發明采用下述技術方案予以實現 一種對氧氣進行回收利用的系統，所述系統包括
臭氧發生器，連接耗臭氧裝置，用于產生耗臭氧裝置所需的臭氧，并將含臭氧的氣體傳輸至耗臭氧裝置；
耗臭氧裝置，連接臭氧發生器，利用臭氧進行反應，并輸出反應后的尾氣； 尾氣分解裝置，連接耗臭氧裝置，用于分解尾氣中的臭氧并輸出； 增壓裝置，用于對尾氣分解裝置輸出的氣體進行增壓； 耗氧裝置，增壓裝置輸出的增壓后的氧氣傳輸至耗氧裝置中。如上所述的系統，所述系統還包括
增壓氧氣流量檢測裝置，連接在所述增壓裝置與所述耗氧裝置之間的氣路上，用于檢測增壓裝置輸出的氧氣流量；
增壓氧氣排放裝置，連接在增壓裝置與耗氧裝置之間的氣路上，用于排放增壓裝置輸出的氧氣；
補氧裝置，連接在增壓裝置與耗氧裝置之間的氣路上，用于補充進入耗氧裝置中的氧氣流量；以及
流量平衡控制裝置，一方面用于接收所述臭氧發生器、耗氧裝置及增壓氧氣流量檢測裝置的信號，另一方面控制增壓裝置的增壓能力、增壓氧氣排放裝置的排放量及補氧裝置
的補氧量。如上所述的系統，所述系統還包括有連接在所述尾氣分解裝置及所述增壓裝置之間的氣路上的尾氣濃度檢測裝置，用于檢測尾氣分解裝置輸出的氣體中的臭氧濃度。如上所述的系統，所述補氧裝置的氧氣輸入端連接為所述臭氧發生器提供氧氣原料的氧氣源；所述耗氧裝置與所述臭氧發生器包含在同一套工程設備中。與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是1、利用本發明的方法及系統，可以將臭氧使用完成后分解形成的以及未轉化為臭氧而混合在臭氧內的氧氣進行回收和處理，并將處理后的氧氣直接投加到其他耗氧裝置中重新使用，不僅提高了氧氣的利用率，而且回收處理工藝簡單，對裝置的材料及結構要求低，便于在工業工程中使用。2、將本發明的方法及系統應用到同時包含有臭氧發生器、耗臭氧裝置及耗氧裝置的工程設備中，可將回收的氧氣直接進行投放，從而提高了整個工程設備的氧氣綜合利用率，降低了工程設備的運行成本。3、在本發明的方法及系統中，采用流量平衡控制裝置對氧氣流量進行補充或排放的控制，實現需求量與供應量的整體平衡，確保系統平穩運行。結合附圖閱讀本發明的具體實施方式
后，本發明的其他特點和優點將變得更加清林疋。


圖1是本發明對氧氣進行回收利用的系統一個實施例的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的技術方案作進一步詳細的說明。首先，簡要說明本發明對氧氣進行回收利用的方法的思路在需要臭氧的工業工程如污水處理、自來水處理等水處理工程中，臭氧發生器產生的含氧氣的臭氧氣流投入到耗臭氧裝置反應后產生尾氣，尾氣的主要成分為氧氣，若將該氧氣進行回收，然后投入到其他需要氧氣的耗氧裝置中，則可以提高氧氣的利用率，而且，耗氧裝置對氧氣的要求不像臭氧發生器要求的嚴格，可以簡化工藝流程。而若耗氧裝置與耗臭氧裝置包含在同一套工程設備中，則可以節省氧氣源的供應，提高氧氣的綜合利用率。圖1示出了本發明對氧氣進行回收利用的系統一個實施例的結構示意圖。下面結合圖1詳細介紹該系統的結構以及對氧氣進行回收利用的方法。該實施例以污水處理工業工程為例，進行污水處理的工程設備中既包括有耗臭氧裝置105、109，如接觸池、氧化塔等，也包括有耗氧裝置117、118，如氧氣曝氣池、反應塔等， 此外，還需要為耗臭氧裝置提供臭氧的臭氧發生器104。臭氧發生器所需要的氧氣原料通過氣源系統提供，而在污水處理工程中一般使用經濟、可控的液氧作為氣源。因此，在該實施例中，液氧儲罐101、氣化器102及調壓閥組103構成液氧源系統。儲存在液氧儲罐101內的液態氧經氣化器102換熱氣化為氧氣，經調壓閥組103調壓后進入臭氧發生器104的進氣管道，為臭氧發生器104提供原料氧氣。流經臭氧發生器104的氧氣流通過介質阻擋放電，部分氧氣會轉化形成臭氧，轉化的臭氧的質量濃度大約為10%。臭氧發生器104輸出的、 大部分為氧氣的臭氧化氣流經過管路運輸后投加到若干個耗臭氧裝置105、109等中。臭氧在耗臭氧裝置105、109內通過一系列反應，大部分又分解為氧氣，最終，從耗臭氧裝置105、 109的出氣口排出尾氣，尾氣中大部分為氧氣，還包含有少量的臭氧及水蒸氣、氮氣等其他氣體。為對尾氣進行回收，耗臭氧裝置105連接有尾氣分解裝置106及增壓裝置107，耗臭氧裝置109連接有尾氣分解裝置110及增壓裝置112。以其中一路為例，連接耗臭氧裝置105的尾氣分解裝置106輸出的尾氣進行分解，主要是將尾氣中的臭氧分解為氧氣。通過選擇合適的尾氣分解裝置，可將尾氣中的臭氧完全分解。分解后的氣體輸入至增壓裝置 107中進行增壓，以便于往耗氧裝置中投放。增壓裝置107可以采用引風機來實現，用來對氣體進行加壓，壓力以能夠滿足后續的氧氣投加需求即可。同樣的，尾氣分解裝置110及增壓裝置112的作用及選擇可參考上述描述。經若干個增壓裝置增壓后的氧氣流匯集到一條氣路中，然后再連接到若干個耗氧裝置上，為耗氧裝置投加所需的氧氣。經增壓裝置增壓后的氧氣可以直接投加到耗氧裝置117、118中，在該實施例中， 為實現流量的平衡控制，在增壓裝置與耗氧裝置之間的氣路上還設置有增壓氧氣流量檢測裝置113及增壓氧氣濃度檢測裝置114，連接在所述增壓裝置與所述耗氧裝置之間的氣路上，用于檢測增壓裝置輸出的增壓后的氧氣流量及濃度，根據氧氣的流量和濃度可以計算出回收的實際氧氣量。在增壓裝置與耗氧裝置之間的氣路上還設置有增壓氧氣排放裝置 116，以及由流量檢測裝置120和流量調節裝置121組成的補氧裝置，且流量檢測裝置120 經調壓裝置119連接為臭氧發生器104提供氧氣原料的氣化器102上。這樣，可以與臭氧發生器104共用一個氧氣源，減少了系統中裝置的數量，簡化了處理過程，降低了系統成本。此外，在該實施例的系統中設置有流量平衡控制裝置115，一方面用于接收增壓氧氣流量檢測裝置113及增壓氧氣濃度檢測裝置114輸出的流量及濃度信號，另一方面還接收臭氧發生器104及耗氧裝置117、118輸出的信號。流量平衡控制裝置115將增壓氧氣檢測裝置113檢測到的氧氣流量及增壓氧氣濃度檢測裝置114檢測到的氧氣濃度換算為管路中回收的實際氧氣量，并將實際氧氣量與接收的耗氧裝置的氧氣需求量進行比較。若實際氧氣量大于氧氣需求量，流量平衡控制裝置115發出控制信號，控制增壓氧氣排放裝置116 排放多余的氧氣，直至符合后續耗氧裝置的需求。若實際氧氣量小于氧氣需求量，流量平衡控制裝置115發出控制信號，通過控制調壓裝置119及流量調節裝置121，從氣化器102中輸出氧氣對增壓后的氧氣進行補充，直至補充至氧氣需求量后再投入至耗氧裝置內。流量平衡控制裝置115可以采用PLC來實現，也可以采用單片機等微處理器來實現。而且，流量平衡控制裝置115可以作為獨立的控制裝置，也可以與整個工程設備的總控系統或者設備中其他的子控制系統集成在一起。在該實施例中，尾氣分解裝置106及增壓裝置107之間的氣路上設置有尾氣濃度檢測裝置108，同樣在尾氣分解裝置110及增壓裝置112之間的氣路上設置有尾氣濃度檢測裝置111，尾氣濃度檢測裝置108及111分別檢測所在氣路中從尾氣分解裝置輸出的氣體中的臭氧濃度，而且，在臭氧濃度超出設定值時進行報警，同時啟動備用的尾氣分解裝置，實現對臭氧的有效去除。該實施例以耗臭氧裝置105所在的氣路為例，在尾氣分解裝置106 上設置有作為旁路的備用尾氣分解裝置122，若尾氣濃度檢測裝置108檢測到該氣路中臭氧濃度超出設定值，一般是因為尾氣分解裝置106出現了故障，此時，系統的主控制單元將控制尾氣分解裝置106關閉、打開備用尾氣分解裝置122，從耗臭氧裝置105輸出的氣體直接進入備用尾氣分解裝置122中進行分解，分解后的氣體再進入主氣路，進而進入增壓裝置107中進行后續處理。該實施例僅以在耗臭氧裝置105所在氣路上設置了備用尾氣分解裝置122為例進行了說明，實際使用過程中，備用尾氣分解裝置作為主管路中尾氣分解裝置的旁路系統，可以是每套耗氧裝置相應的尾氣管路中均對應一個，也可以是多套耗氧裝置相應的尾氣管路共用一個，該實施例對此不作限定。在該實施例中，每一個耗臭氧裝置均對應著一套尾氣分解裝置和增壓裝置。在采用引風機作為增壓時，每個增壓裝置中可以包含有多個規格不同的引風機，流量平衡控制裝置315可以通過控制每個引風機的電機頻率對引風機的氧氣處理量進行精確控制，也可以通過啟動/關閉合適數量和規格的引風機對引風機的總氧氣處理量進行粗略調節，以滿足系統氧氣流量的需求。上述實施例以同時包含有臭氧發生器、耗臭氧裝置及耗氧裝置的污水處理工程設備為例介紹了本發明對氧氣進行回收利用的系統及方法，但不局限于此。本發明的系統及方法也可以應用在其他既包含臭氧發生器、又包含耗氧裝置的工程中。當然，也可以是臭氧發生器與耗氧裝置分開的系統中，這樣，只是處理后的氧氣需經過較長的管路輸送至耗氧裝置中，但并不影響本發明所請求保護的氧氣回收利用的方法及系統的應用。以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種對氧氣進行回收利用的方法，其特征在于，所述氧氣包含在將臭氧發生器產生的臭氧投入至耗臭氧裝置中反應后排出的尾氣中，所述方法包括下述步驟將尾氣進行分解，將其中的臭氧分解為氧氣，然后輸出分解后的氣體；將上述分解后的氣體進行增壓，增壓后的氣體投放到臭氧發生器之外的耗氧裝置中。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述增壓后的氣體投放到耗氧裝置之前， 先檢測氧氣的流量和濃度，并根據檢測結果計算實際氧氣量，然后將實際氧氣量與耗氧裝置的氧氣需求量進行比較；若實際氧氣量大于氧氣需求量，增壓后的氣體先排放，然后再投放到耗氧裝置，若實際氧氣量小于氧氣需求量，先用氧氣源對增壓后的氣體進行補充，補充至氧氣需求量后再投入至耗氧裝置。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述氧氣源是為所述臭氧發生器提供氧氣原料的氧氣源。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括下述步驟檢測所述分解后的氣體中的臭氧濃度，若臭氧濃度值大于設定值，則進行報警，并啟用備用尾氣分解裝置分解臭氧。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述耗氧裝置與所述臭氧發生器包含在同一套工程設備中。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述工程設備為水處理所用的工程設備。
7.一種對氧氣進行回收利用的系統，其特征在于，所述系統包括臭氧發生器，連接耗臭氧裝置，用于產生耗臭氧裝置所需的臭氧，并將含臭氧的氣體傳輸至耗臭氧裝置；耗臭氧裝置，連接臭氧發生器，利用臭氧進行反應，并輸出反應后的尾氣；尾氣分解裝置，連接耗臭氧裝置，用于分解尾氣中的臭氧并輸出；增壓裝置，用于對尾氣分解裝置輸出的氣體進行增壓；耗氧裝置，增壓裝置輸出的增壓后的氧氣傳輸至耗氧裝置中。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述系統還包括增壓氧氣流量檢測裝置，連接在所述增壓裝置與所述耗氧裝置之間的氣路上，用于檢測增壓裝置輸出的氧氣流量；增壓氧氣排放裝置，連接在增壓裝置與耗氧裝置之間的氣路上，用于排放增壓裝置輸出的氧氣；補氧裝置，連接在增壓裝置與耗氧裝置之間的氣路上，用于補充進入耗氧裝置中的氧氣流量；以及流量平衡控制裝置，一方面用于接收所述臭氧發生器、耗氧裝置及增壓氧氣流量檢測裝置的信號，另一方面控制增壓裝置的增壓能力、增壓氧氣排放裝置的排放量及補氧裝置的補氧量。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述系統還包括有連接在所述尾氣分解裝置及所述增壓裝置之間的氣路上的尾氣濃度檢測裝置，用于檢測尾氣分解裝置輸出的氣體中的臭氧濃度。
10.根據權利要求8或9所述的系統，其特征在于，所述補氧裝置的氧氣輸入端連接為所述臭氧發生器提供氧氣原料的氧氣源；所述耗氧裝置與所述臭氧發生器包含在同一套工程設備中。
全文摘要
本發明公開了一種對氧氣進行回收利用的方法及系統，所述氧氣包含在將臭氧發生器產生的臭氧投入至耗臭氧裝置中反應后排出的尾氣中，所述方法包括下述步驟將尾氣進行分解，將其中的臭氧分解為氧氣，然后輸出分解后的氣體；將上述分解后的氣體進行增壓，增壓后的氣體投放到臭氧發生器之外的耗氧裝置中。利用本發明的方法及系統對氧氣進行回收利用，可以提高氧氣綜合利用率、簡化工藝過程。
文檔編號C01B13/02GK102515110SQ20111036800
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者丁香鵬, 王承寶 申請人:青島國林實業股份有限公司