CN101962213A - 节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备。该设备包括无油空压机、双塔式分子筛干燥器和主反应器；所述的无油空压机出气口连接双塔式分子筛干燥器进气口，双塔式分子筛干燥器出气口通过进气干管与主反应器进气口相通；空气经干燥后分成若干个支路由主反应器进气口进入主反应器内的石英玻璃套管，受到紫外辐射，产生微臭氧浓度空气后由石英套管导出，汇集到导出干管后，再从微臭氧空气导入口进入微孔钛曝气头，利用微孔钛曝气头使之与进水均匀混合，氧化水中有机污染物，产生的尾气从尾气排放口排出。本发明利用紫外光辐射产生微臭氧，省却了专门的臭氧发生器，节约一次性投资和运行成本，采用多管设计，突破了以往单管设计对设备处理水量的限制，实现强度叠加和多次利用，提高了紫外光利用率。

Description

节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备

技术领域

本发明属于环境保护的技术领域，涉及环境工程和市政工程学科中水处理技术设备，具体涉及一种节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，适用于水质深度处理和饮用水净化。

背景技术

水环境保护由于与公众健康、社会稳定联系密切，一直以来受到社会各界的广泛关注。特别是近年来，随着我国工、农业的迅速发展和人民生活水平的不断提高，水环境问题日益突出，大量未经有效处理的工业、农业废水和生活污水排放进入自然水体，导致我国绝大部分江河、湖泊受到不同程度的污染。水中的难降解有机污染物往往具有致癌、致畸、致突变作用，且在目前饮用水处理工艺中不能得到有效去除，从而成为饮用水安全和公众身体健康的潜在威胁。因此，在地表水水质逐步恶化的形势下，研发合理的水处理工艺以去除水中难降解、对人体有害的杂质是当前水处理行业面临的重要任务。经过多年的研究，科学工作者提出了臭氧氧化、生物滤池预处理、膜技术和活性炭吸附等多种方法，但是这些方法对有机物的降解能力有限或尚存在技术问题有待解决，未能取得良好的应用效果。20世纪70年代左右，国外专家开始研究光化学激发氧化技术，并逐步引入饮用水领域，该技术显示出了令人满意的有机物降解能力，但是高成本使之难以实现大规模工程应用。科研人员在此基础上进行改进，提出了紫外-微臭氧工艺并完成工艺装置研发工作，一定程度上降低了光化学激发氧化工艺的成本。然而，该工艺装置的设计方法决定了其不能向中、大规模发展，尤其是紫外灯的单管设计使紫外-微臭氧工艺进一步应用受到了严重地限制。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，以使其具有高效降解水中微量有机污染物能力，从而能够满足水质深度处理要求。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，包括无油空压机、双塔式分子筛干燥器和主反应器；所述的无油空压机出气口连接双塔式分子筛干燥器进气口，双塔式分子筛干燥器出气口通过进气干管与主反应器进气口相通；空气经干燥后分成若干个支路由主反应器进气口进入主反应器内的石英玻璃套管，受到紫外辐射后导出反应器，汇集到导出干管后，再从微臭氧空气导入口进入微孔钛曝气头，利用微孔钛曝气头使之与进水均匀混合，氧化水质，产生的尾气从尾气排放口排出。

所述的主反应器包括不锈钢外壁、设置在不锈钢外壁内的若干条石英玻璃管和微孔钛曝气头；在每条石英玻璃管内均设置有紫外灯管，在每条石英玻璃管的上下端分别设置有进气口和出气口；所有石英玻璃管进气口通过管路汇集于进气干管，所有石英玻璃管出气口通过管路汇集于微臭氧空气导出干管、微臭氧空气导出干管与微孔钛曝气头相通；在不锈钢外壁上还设置有进水口、出水口、放空管和尾气排放口组成。

所述的石英玻璃管穿过不锈钢盖，在石英玻璃管上设置硅胶垫片，用压紧片压紧硅胶垫片，通过螺栓固定后将石英玻璃管固定。

所述的不锈钢盖、压紧片的预留孔孔径大于石英玻璃套管直径，硅胶片预留孔孔径与石英管相同。

所述的微臭氧空气导出干管为聚四氟乙烯管或硅胶管，设置成倒U型，顶端高于主反应器内最高液位。

主反应器内最高水位与不锈钢顶盖之间留有5cm空间。

节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，还包括进水泵。

本发明节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，是将空气经双塔式分子筛干燥器处理后通入石英玻璃管接受紫外光辐射，使之产生一定浓度的臭氧，该部分臭氧与水体混合，继续受到紫外光照射可产生氧化能力极强的羟自由基，进水中难降解有机物经过紫外光激发后在羟自由基、臭氧以及紫外光的协同作用下得到有效降解，从而达到净化水质的目的。

空气经无油空压机提供压力进入双塔式分子筛干燥器干燥、净化处理后分成多个支路分别通入石英玻璃套管，在紫外光辐射下产生一定浓度的臭氧，各个支管含有微量浓度臭氧的空气从出气管分别导出，汇总到微臭氧空气导出干管后再导入反应器，通过反应器底部设置的微孔钛曝气头与进水均匀混合。紫外光一方面可将水中目标有机物激活，使之易于氧化降解，另一方面臭氧在紫外光照射下形成具有极强氧化能力的羟自由基。在紫外光、臭氧和羟自由基的协同作用下，本设备可将水中常见的微量有机物有效矿化，达到水质净化的目的。

有益效果：与现有技术中的设备相比，本发明的节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备具有如下优点：

（1）较之传统的光化学激发氧化工艺，本发明模拟大气臭氧层紫外光辐射产生臭氧的原理，利用光化学激发源紫外灯管辐射空气产生臭氧，无需专门的臭氧发生器，因此可节约一次性投资和运行成本，属于节能型光化学激发氧化工艺设备。

（2）进气通过专门的干燥器处理，去除空气中大部分水分以及可能存在的污染物杂质，使之经过紫外辐射时能够大幅提高臭氧产生浓度，从而提高光化学激发氧化效果，而且能够有效防止处理过程中引入新的污染物。

（3）该设备采用多管设计，根据紫外穿透深度和臭氧量需求确定紫外灯管布置方式，突破了以往单管设计对设备处理水量的限制，使设备向中、大规模的发展成为可能。另外，多个紫外灯管从各个角度对目标有机物产生辐射，实现强度叠加和多次利用，大大提高了紫外光的利用率。

（4）石英玻璃管两端向外依次通过不锈钢盖、硅胶垫片和压紧片，不锈钢盖、压紧片的预留孔孔径稍大于石英玻璃管直径，硅胶片预留孔孔径与石英玻璃管相同，采用螺栓固定压紧片，从而保证石英玻璃管的固定和密封。

附图说明

图1是本发明节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备的结构示意图。

图2是图１的主反应器结构示意图。

图3是图2的Ａ－Ａ相视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的解释。

如图1所示，为本发明的节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备。该节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备包括无油空压机1、双塔式分子筛干燥器2和主反应器3。无油空压机1出气口连接双塔式分子筛干燥器2进气口，空气经干燥后分成多个支路分别由进气口41进入主反应器3内部的多支石英玻璃套管32，受到紫外辐射后经出气口42导出主反应器，汇集到微臭氧空气导出干管36后，进入微孔钛曝气头34，利用微孔钛曝气头34使之与进水均匀混合，尾气从尾气排放口39排出。石英玻璃管管径为40mm，从直径42mm的不锈钢顶盖预留孔穿出，向外依次为硅胶垫片和压紧片，硅胶垫片孔径40mm，压紧片孔径42mm，用螺栓固定。石英玻璃管两端与进气干管35、微臭氧空气导出干管36连接密封也均用硅胶垫片、压紧片和螺栓固定。微臭氧空气导出干管36采用聚四氟乙烯管或硅胶管，设置成倒U型，顶端高于主反应器内最高液位。进水与微臭氧空气同向进入，经过处理后从主反应器上端排出，主反应器内最高水位与不锈钢顶盖留有5cm空间。若水位满足主反应器要求，进水可直接进入主反应器而无需通过进水泵。若水位不能满足主反应器要求，该设备还需要进水泵4来进水，以使其满足主反应器要求。

如图2和图3所示，为本发明的节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备的主反应器。该主反应器由不锈钢外壁31、4条以上石英玻璃管32、紫外灯管33、微孔钛曝气头34、进气干管35、微臭氧空气导出干管36、放空管37、出水口38、尾气排出口39、进水口40、进气口41和出气口42组成。其中微孔钛曝气头直径30mm，长40mm，平均孔径为5μm，微孔钛曝气头下端距主反应器底部90mm。石英玻璃管壁厚2mm，紫外灯功率40W，主要波长为235.7nm和185nm两个波段，前者可照射臭氧产生羟自由基，并激发水中微量有机物，使之易于降解，甚至直接导致有机物断链开环，后者可辐射空气中的氧气产生一定浓度臭氧。例如采用UVH40DT4-5Y型紫外光灯，主波长为235.7nm，利用大部分场波长能量用于激发作用，而小于253.7 nm的短波长远紫外区紫外光在穿透损失前用于产生臭氧之用，达到高效利用紫外光能量的目标。

本发明节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，是将空气经双塔式分子筛干燥器处理后通入石英玻璃管接受紫外光辐射，使之产生一定浓度的臭氧，该部分臭氧与水体混合，继续受到紫外光照射可产生氧化能力极强的羟自由基，进水中难降解有机物经过紫外光激发后在羟自由基、臭氧以及紫外光的协同作用下得到有效降解，从而达到净化水质的目的。

空气经无油空压机提供压力进入双塔式分子筛干燥器干燥、净化处理后分成多个支路分别通入石英玻璃套管，在紫外光辐射下产生一定浓度的臭氧，各个支管含有微量浓度臭氧的空气从出气管分别导出，汇总到微臭氧空气导出干管后再导入主反应器，通过主反应器底部设置的微孔钛曝气头与进水均匀混合。紫外光一方面可将水中目标有机物激活，使之易于氧化降解，另一方面臭氧在紫外光照射下形成具有极强氧化能力的羟自由基。在紫外光、臭氧和羟自由基的协同作用下，本设备可将水中常见的微量有机物有效矿化，达到水质净化的目的。

Claims (5)

1.一种节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，其特征在于：包括无油空压机、双塔式分子筛干燥器和主反应器；所述的无油空压机出气口连接双塔式分子筛干燥器进气口，双塔式分子筛干燥器出气口通过进气干管与主反应器进气口相通；空气经干燥后分成若干个支路由主反应器进气口进入主反应器内的石英玻璃套管，受到紫外辐射后导出石英套管，汇集到导出干管后，再从微臭氧空气导入口进入微孔钛曝气头，利用微孔钛曝气头使之与进水均匀混合，氧化水质，产生的尾气从尾气排放口排出。

2.根据权利要求1所述的节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，其特征在于：所述的主反应器包括外壁、设置在外壁内的若干条石英玻璃管和微孔钛曝气头；在每条石英玻璃管内均设置有紫外灯管，在每条石英玻璃管的上下端分别设置有进气口和出气口；所有玻璃管进气口通过管路汇集于进气干管，所有石英玻璃管出气口通过管路汇集于微臭氧空气导出干管、微臭氧空气导出干管与微孔钛曝气头相通；在外壁上还设置有进水口、出水口、放空管和尾气排放口组成。

3.根据权利要求1所述的节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，其特征在于：所述的石英玻璃管穿过不锈钢盖，在石英玻璃管上设置硅胶垫片，用压紧片压紧硅胶垫片，通过螺栓固定后将石英玻璃管固定。

4.根据权利要求3所述的节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，其特征在于：所述的不锈钢盖、压紧片的预留孔孔径大于石英玻璃套管直径，硅胶片预留孔孔径与石英管相同。

5.根据权利要求1所述的节能型多管光化学激发氧化水质深度处理设备，其特征在于：所述的微臭氧空气导出干管为聚四氟乙烯管或硅胶管，设置成倒U型，顶端高于主反应器内最高液位。

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