CN102557230A - 一种用于确定水处理中臭氧投加量的设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种用于确定水处理中臭氧投加量的设备，其特征在于，包括：臭氧反应器，为柱体，其底部设置有连通臭氧发生器的进气口，上部连接有进水泵，顶部设置有尾气出口；尾气破坏装置，与臭氧反应器的尾气出口相连通；和臭氧计量投加装置，包括数据处理器、设置在臭氧发生器出气端的进气流量计以及与数据处理器信号连接的进气臭氧浓度检测仪和尾气臭氧浓度检测仪，进气臭氧浓度检测仪设置在臭氧发生器与臭氧反应器的进气口之间，尾气臭氧浓度检测仪设置在臭氧反应器的尾气出口与尾气破坏装置之间。本发明提供一种准确、简便、快速的确定臭氧投加量的设备和方法，提高了臭氧利用率，为水厂工艺设计和运行中提供依据。

Description

一种用于确定水处理中臭氧投加量的设备及其方法
技术领域
 本发明涉及一种用于确定水处理中臭氧投加量的设备及其方法。
背景技术
臭氧氧化法与常规水处理方法比较具有显著的特点，如对生物难降解物质氧化能力强、分解速度快、占地面积小、自动化程度高、无二次污染、浮渣和污泥产生量较少，同时具有杀菌、脱色、防垢等作用。水处理中臭氧的投加方式包括预氧化、中间氧化和最后消毒。臭氧处理技术作为水处理的一部分，已开始在我国部分水厂使用。
臭氧氧化与温度，无机碳（IC），pH值有关，臭氧在水中的分解速度随水温和pH值的提高而加快，同时还受自由基抑制剂浓度的影响，自由基抑制剂的浓度直接影响臭氧化反应的性质。上述因素均能臭氧氧化效果，不同水质条件所需臭氧投加量也不同。投加量过大，则臭氧利用率低，尾气浓度过高，污染环境；投加量过低，则不能达到应有的氧化效果。
目前，各地水处理工艺设计中所采用臭氧投加量均以经验值为主，而不是针对当地具体水质条件确定的。另一方面，同一地区不同时期的水质条件也不同，所需的臭氧投加量也不同。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种准确、简便、快速的确定臭氧投加量的设备及其方法，使用它能够在保证臭氧氧化效果的同时提高臭氧利用率。
本发明是通过以下措施实现的：
本发明的一种用于确定水处理中臭氧投加量的设备，其特征在于，包括：
臭氧反应器，为柱体，其底部设置有连通臭氧发生器的进气口，上部连接有进水泵，顶部设置有尾气出口；
尾气破坏装置，与臭氧反应器的尾气出口相连通；
臭氧计量投加装置，包括数据处理器、设置在臭氧发生器出气端的进气流量计以及与数据处理器信号连接的进气臭氧浓度检测仪和尾气臭氧浓度检测仪，所述进气臭氧浓度检测仪设置在臭氧发生器与臭氧反应器的进气口之间，所述尾气臭氧浓度检测仪设置在臭氧反应器的尾气出口与尾气破坏装置之间。
为了方便校验，上述进气臭氧浓度检测仪和尾气臭氧浓度检测仪管道连接，并在管道上设置有阀门。
为了使臭氧充入比较均匀，上述臭氧发生器内设置有与进气口相连接的曝气盘。
优选的，上述臭氧反应器外壳为玻璃柱，且高度与直径比值为12:1。 
一种利用上述设备进行确定水处理中臭氧投加量的方法，包括以下步骤：
a. 打开臭氧发生器，将进气臭氧浓度检测仪和尾气臭氧浓度检测仪校对一致，关闭臭氧发生器，装置内通入氧气，排出已通入的臭氧；
b．在臭氧反应器中注入一定剂量的待处理水样；
c．启动臭氧计量投加装置，在数据处理器中设定相关参数，打开臭氧发生器，数据处理器采集臭氧进气流量、臭氧进气浓度和臭氧尾气浓度，并绘制臭氧消耗曲线，通过曲线拟合确定臭氧投加浓度曲线方程f(t)和臭氧尾气浓度曲线方程F(t)；
d.根据以下公式计算出臭氧最佳投加量C（t）和反应时间t0，并保存数据；
Figure 2011101272847100002DEST_PATH_IMAGE002
其中Q表示臭氧进气流量，V表示待处理水样的水量。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种准确、简便、快速的确定臭氧投加量的设备和方法，从而方便确定不同水质条件下的臭氧最佳投加量，在保证臭氧氧化效果的同时提高臭氧利用率，为水厂工艺设计和运行中的臭氧投加量和反应时间的确定提供依据。
附图说明   
图1为本发明的结构示意图。
图中：1臭氧发生器，2臭氧反应器，3数据处理器，4臭氧破坏装置，5臭氧进气流量计，6进气臭氧浓度检测仪，7尾气臭氧浓度检测仪，8进水泵，9曝气盘，10排空口，11阀门Ⅰ，12阀门Ⅱ，13阀门Ⅳ，14阀门Ⅴ，15阀门Ⅲ，16阀门Ⅵ，17阀门Ⅶ。
具体实施方式
如图1所示，本发明用于确定水处理中臭氧投加量的设备包括臭氧消耗特性识别设备和软件系统。臭氧消耗特性识别设备包括臭氧反应器2、臭氧发生器1、臭氧计量投加装置和尾气破坏装置。臭氧计量投加装置包括数据处理器3、设置在臭氧发生器1出气端的进气流量计以及与数据处理器3信号连接的进气臭氧浓度检测仪6和尾气臭氧浓度检测仪7，进气臭氧浓度检测仪6设置在臭氧发生器1与臭氧反应器2的进气口之间，尾气臭氧浓度检测仪7设置在臭氧反应器2的尾气出口与尾气破坏装置之间。
臭氧反应器2采用高度与直径之比为12:1的玻璃柱，两端密封由法兰连接，底部设置有连通臭氧发生器1的进气口，臭氧发生器1内设置有与进气口相连接的曝气盘9，臭氧反应器2顶部设置有尾气出口，臭氧反应器2上部进水口连接有进水泵8，进水由进水泵8注入，臭氧反应器2底端设置有排空口10，臭氧投加由下而上，可以保证臭氧能够在臭氧反应器2中充分扩散。
臭氧计量投加装置包括臭氧进气流量计5、进气浓度监测仪和尾气浓度监测仪，尾气破坏装置连接尾气出口，采用活性炭吸附剩余臭氧。
数据处理器3可设定水量、臭氧进气量等相关试验参数，实时采集臭氧进气浓度和尾气浓度，自动绘制臭氧消耗曲线，通过曲线拟合确定臭氧投加浓度曲线方程f(t)和臭氧尾气浓度曲线方程F(t)，根据待处理水样V和臭氧进气流量Q，通过积分计算实时计算臭氧投加量。 
具体连接为：臭氧发生器1出气口依次连接阀门Ⅰ11、臭氧进气流量计5、阀门Ⅱ12、进气臭氧浓度监测仪；进气臭氧浓度监测仪出口连接三通，依次连接阀门Ⅲ15和阀门Ⅳ13，阀门Ⅲ15与臭氧反应器2底部的曝气盘9连接；阀门Ⅳ13出口连接三通，分别连接尾气臭氧浓度监测仪和阀门，阀门Ⅴ14连接尾气出口；尾气臭氧浓度监测仪出口连接臭氧破坏装置4；进气臭氧浓度监测仪和尾气臭氧浓度监测仪与数据处理器3信号连接；进水泵8出口依次连接阀门Ⅵ16和臭氧反应器2进水口，臭氧反应器2排空口10连接阀门Ⅶ17；连接管路均采用聚四氟乙烯（PTFE）材质。
本发明用于确定不同水质条件下臭氧氧化过程中臭氧最佳投加量，其方法采用如下步骤： 
a. 打开臭氧发生器1，将进气臭氧浓度检测仪6和尾气臭氧浓度检测仪7校对一致，关闭臭氧发生器1，装置内通入氧气，排出已通入的臭氧；
b．在臭氧反应器2中注入一定剂量的待处理水样；
c．启动臭氧计量投加装置，在数据处理器3中设定相关参数，打开臭氧发生器1，数据处理器3采集臭氧进气流量、臭氧进气浓度和臭氧尾气浓度，并绘制臭氧消耗曲线，通过曲线拟合确定臭氧投加浓度曲线方程f(t)和臭氧尾气浓度曲线方程F(t)；
d.根据以下公式计算出臭氧最佳投加量C（t）和反应时间t0，并保存数据；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中Q表示臭氧进气流量，V表示待处理水样的水量。
上述实施例所述是用以具体说明本专利，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本专利的保护范围，熟悉此技术领域的人士可在了解本专利的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。

Claims (5)

1.一种用于确定水处理中臭氧投加量的设备，其特征在于，包括：
臭氧反应器，为柱体，其底部设置有连通臭氧发生器的进气口，上部连接有进水泵，顶部设置有尾气出口；
尾气破坏装置，与臭氧反应器的尾气出口相连通；
臭氧计量投加装置，包括数据处理器、设置在臭氧发生器出气端的进气流量计以及与数据处理器信号连接的进气臭氧浓度检测仪和尾气臭氧浓度检测仪，所述进气臭氧浓度检测仪设置在臭氧发生器与臭氧反应器的进气口之间，所述尾气臭氧浓度检测仪设置在臭氧反应器的尾气出口与尾气破坏装置之间。
2.根据权利要求1所述用于确定水处理中臭氧投加量的设备，其特征在于：所述进气臭氧浓度检测仪和尾气臭氧浓度检测仪管道连接，并在管道上设置有阀门。
3.根据权利要求1所述用于确定水处理中臭氧投加量的设备，其特征在于：所述臭氧发生器内设置有与进气口相连接的曝气盘。
4.根据权利要求1所述用于确定水处理中臭氧投加量的设备，其特征在于：所述臭氧反应器外壳为玻璃柱，且高度与直径比值为12:1。 
5.一种利用权利要求1中所述设备进行确定水处理中臭氧投加量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a. 打开臭氧发生器，将进气臭氧浓度检测仪和尾气臭氧浓度检测仪校对一致，关闭臭氧发生器，装置内通入氧气，排出已通入的臭氧；
b．在臭氧反应器中注入一定剂量的待处理水样；
c．启动臭氧计量投加装置，在数据处理器中设定相关参数，打开臭氧发生器，数据处理器采集臭氧进气流量、臭氧进气浓度和臭氧尾气浓度，并绘制臭氧消耗曲线，通过曲线拟合确定臭氧投加浓度曲线方程f(t)和臭氧尾气浓度曲线方程F(t)；
d.根据以下公式计算出臭氧最佳投加量C（t）和反应时间t0，并保存数据；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中Q表示臭氧进气流量，V表示待处理水样的水量。
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