CN102642950B

CN102642950B - 一种臭氧氧化脱色处理装置

Info

Publication number: CN102642950B
Application number: CN 201210136084
Authority: CN
Inventors: 曾科; 崔燕平; 万红友; 邢传宏; 郝甜利; 刘世豪; 郝明辉; 张宏超
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2032-05-04
Also published as: CN102642950A

Abstract

一种臭氧氧化脱色处理装置，依次包括气源设备、臭氧发生器、气体缓冲罐、增压泵、氧化反应塔、气液分离塔、浅层气浮池，氧化反应塔包括器壁、顶板和底板，器壁内依次套设第一、第二隔板，第二隔板围成第一反应区，第一隔板与第二隔板围成第二反应区，第一隔板与器壁围成第三反应区；第一隔板上部设有连通第三反应区和第二反应区的第一连通孔，第二隔板下部设有连通第二反应区和第一反应区的第二连通孔；各反应区底部设有配气管，第一反应区顶部设有喷淋布水管，第三反应区顶部、底部分别设有集气管、集水管。本发明臭氧转移利用率高、臭氧消耗量低、占地面积较小，高径比大，水深大，压力高。

Description

一种臭氧氧化脱色处理装置

技术领域

本发明涉及一种臭氧氧化脱色处理装置。

背景技术

制浆造纸等有机废水在经过预处理和生物处理以后，原水中还存在大量的难生物降解的有机物，用常规的工艺很难对其进行处理，而臭氧的强氧化性可使有机物的结构发生显著变化，非饱和构造的有机物转化为饱和构造有机物，大分子有机物转化为小分子有机物，采用臭氧氧化（预）处理之后，能使物化处理很好发挥脱色、除臭和有机物去除方面的作用，甚至还能降低物化处理的药剂使用量。

传统臭氧氧化反应器，由三个（段）水平流向的臭氧曝气反应器串联构成，高度5m左右，每一段由4个部分组成：进水区、曝气区、反应区、出水区，其中曝气区、反应区是其核心部分。但传统臭氧氧化反应器存在一些问题，例如：采用水平流向结构，占地面积大，反应时间较长、容积大，投资大；反应器内部为空腔，高度比较小、水深多为5米、压力小，臭氧气体的转移利用率较低；而且在此基础上，采用较长水力停留时间，要求的臭氧投加量较高。

因此，需要设计一种新的臭氧氧化脱色处理装置，以满足废水深度处理领域的需要。

发明内容

本发明提供一种臭氧氧化脱色处理装置，臭氧转移利用率高、臭氧消耗量低、占地面积较小。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种臭氧氧化脱色处理装置，依次包括气源设备、臭氧发生器、气体缓冲罐、增压泵、氧化反应塔、气液分离塔、浅层气浮池，所述的氧化反应塔包括竖向设置的圆筒形器壁、顶板和底板，器壁内依次套设筒形的第一隔板和第二隔板，第二隔板围成的区域为第一反应区，第一隔板与第二隔板之间围成的区域为第二反应区，第一隔板与器壁之间围成的区域为第三反应区；第一隔板的上部设有连通第三反应区和第二反应区的第一连通孔，第二隔板的下部设有连通第二反应区和第一反应区的第二连通孔；第一反应区、第二反应区、第三反应区的底部设有与臭氧进气管连通的配气管，第一反应区的顶部设有与进水管连通的喷淋布水管，第三反应区的顶部、底部分别设有集气管、集水管。

第一反应区、第二反应区、第三反应区的中上部和中下部均设有两层栅板，栅板之间设有填料。

氧化反应塔高度为11-15m，高径比为1-2。

氧化反应塔为密闭且内部含有0.10～0.15MPa的压力。

集气管与出气管连接，出气管上设有节气阀，出气管与连接管连接，连接管上设有截止阀；集水管与出水管连接，出水管与排水管连接；连接管下端与排水管一起与气液分离器输入口连接；连接管上端与气液分离器的气体输出口一起与气体缓冲罐连接。

栅板下方的器壁上设有支撑环。

本发明解决了传统臭氧氧化反应池存在的如下问题：

（1）本发明要解决传统臭氧氧化反应池臭氧转移利用率不高的问题：传统臭氧氧化反应池水平流向结构、构造简单，反应池水深多为5～6米、压力小、传质效果差，装置排出的臭氧化气体直接排放，臭氧气体的转移利用率较低；

（2）本发明要解决传统臭氧氧化反应池臭氧投加量较高的问题；

（3）本发明要解决传统臭氧氧化反应池占地面积较高的问题：传统臭氧氧化反应器一般采用方形的、水平流向结构、钢筋混凝土材质，这种卧式设备及其水平放置形式，导致其占地面积较大。此外，一般情况下，反应器进水浓度较高，而深度处理要求出水水质好，进出水浓度差异大，要求反应器水力停留时间较长，导致反应装置容积较大，进一步导致装置占地面积较大。

本发明臭氧转移利用率高、臭氧消耗量低、占地面积较小，高径比大，水深大，压力高。本发明与传统的臭氧氧化池相比有以下具体优点：采用竖向混合流态、内部压力为常压或低压，强化臭氧与混合液的传质；通过内部构造和管路系统优化，提高臭氧氧化反应效率；通过控制反应器压力比传统的臭氧氧化池高1.0～1.5，控制氧化分解反应程度，臭氧投加率与传统反应装置相比降低40～70%；通过控制氧化分解反应程度、出水色度反馈调节投加量，降低深度处理运行费用。

本发明的有益效果具体包括：通过优化臭氧微氧化深度脱色处理系统和臭氧氧化反应装置构造、臭氧化气体循环系统使气水循环重复接触，促进臭氧的转移利用率的提高，处理系统出水耦合调节装置臭氧投加量等多方面作用，降低臭氧反应装置的臭氧投加率和深度处理运行成本。对于COD和色度分别为130.0~210.0mg/L和80～150倍的造纸废水，臭氧投加量为40.0~75.0mg/L、接触时间为0.50～1.00h时，臭氧氧化对COD和色度的去除率分别为20.0~33.0%和50.0~80.0%，经过臭氧氧化和气浮的深度处理，COD和色度分别低于60.0mg/L和30倍的排放要求。一般情况下臭氧氧化深度处理的臭氧投加量为150 mg/L左右，以臭氧投加量与理论投加量的比值（单位为mg/mg）为臭氧投加率，本发明的臭氧投加率为0.27~0.50mg/mg，深度处理脱色主要是臭氧微氧化作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为氧化反应塔的结构示意图。

具体实施方式

下面通过案例对本发明的实施方式给予说明。某厂二级生化处理池每日排出6000 m3废水，二级生化处理池出水COD浓度和色度为130.0~210.0mg/L和80～150倍，采用本发明的系统和氧化装置进行深度处理。如图1、2所示，一种臭氧氧化脱色处理装置，依次包括气源设备S01、臭氧发生器S02、气体缓冲罐S03、增压泵S04、氧化反应塔S05、气液分离塔S06、浅层气浮池S07，所述的氧化反应塔S05包括竖向设置的圆筒形器壁6、顶板13和底板26，结构上可采用不锈钢或钢筋混凝土材料形式。器壁6内依次套设筒形的第一隔板7和第二隔板8，第二隔板8围成的区域为第一反应区27，第一隔板7与第二隔板8之间围成的区域为第二反应区28，第一隔板7与器壁6之间围成的区域为第三反应区29；第一隔板7的上部设有连通第三反应区29和第二反应区28的第一连通孔12，第二隔板8的下部设有连通第二反应区28和第一反应区27的第二连通孔30；第一反应区27、第二反应区28、第三反应区29的底部设有与配气管25，配气管25在c处与臭氧进气管4连通，臭氧进气管4上设有流量计5，配气管25末端舍偶扩散器24。第一反应区27的顶部设有喷淋布水管15，喷淋布水管15在a处与进水管1连通，进水管1上设有流量计3。第三反应区29的顶部、底部分别设有集气管16、集水管23；集气管16在d处与出气管17连接，出气管17上设有节气阀18，出气管17与连接管19连接，连接管19下部设有截止阀20；集水管23与出水管22连接，出水管22在b处与排水管21连接；连接管19下端与排水管21一起与气液分离器S06输入口连接；连接管19上端与气液分离器S06的气体输出口一起与气体缓冲罐S03连接。氧化反应塔S05的e处可以接管和截止阀14，g为为人孔2。氧化反应塔S05高度为11-15m，高径比为1-2。氧化反应塔S05为密闭且内部含有0.10～0.15MPa的压力。

第一反应区27、第二反应区28、第三反应区29的中上部和中下部均设有两层栅板11，栅板11之间设有填料10。栅板11下方的器壁6上设有支撑环9。利用支撑环9和栅板11安装有两层铁质丝网或陶瓷环型填料10，填料有较高的空隙率和比表面积，可提高氧化效率。器壁6内沿直径方向上设三级反应区，内层为第一反应区27，中层为第二反应区28，外层是第三反应区29。

本发明涉及的新型臭氧氧化反应装置臭氧化气体循环装置为：臭氧氧化反应装置内顶部设置间隙、集气管16、出气管17和限压阀18，外部设置连接管19和截止阀20，臭氧氧化深度处理处理系统的气液分离器下部接有处理水排放管，顶部接有分离气体出气管，气液分离器出气管与氧化反应装置连接管19排除的气体，进入臭氧化气体缓冲罐，再经过泵增压泵注入氧化反应装置中，形成简单的循环管路系统，依靠气、水的重复接触和高压强制传质作用，提高臭氧转移利用率。

本发明的臭氧反应装置的精密内部构造和较高运行压力，臭氧化气体循环系统使气水循环重复接触，促进臭氧的转移利用率的提高，降低臭氧投加率。臭氧微氧化深度脱色处理系统，根据最终实际出水的色度与要求的出水色度差别，通过改变臭氧发生器量程，调节臭氧化气体进气管4、调节阀与流量计5，耦合调节臭氧反应装置的臭氧投加量，降低臭氧投加率。而且，臭氧微氧化深度脱色处理系统是以深度脱色为处理目标，反应装置的臭氧投加率较低，比传统臭氧氧化反应池约降低7～11%。因此，与传统臭氧氧化反应池比较，系统和装置构造、系统耦合调节等多方面作用，使臭氧反应装置的臭氧投加率较低，可以适度降低运行成本。

本发明的臭氧氧化反应装置的出气和气液分离罐的出气，回流至缓冲罐形成循环系统，依靠气、水的重复接触和高压强化传质作用提高臭氧转移利用率。

本发明的臭氧氧化处理系统和氧化反应装置构造，臭氧化气体高压强化传质和循环接触，系统处于微氧化目标并耦合调节投加量等多方面的作用，使臭氧反应装置的臭氧投加率较低。

Claims

1.一种臭氧氧化脱色处理装置，其特征在于：依次包括气源设备、臭氧发生器、气体缓冲罐、增压泵、氧化反应塔、气液分离塔、浅层气浮池，所述的氧化反应塔包括竖向设置的圆筒形器壁、顶板和底板，器壁内依次套设筒形的第一隔板和第二隔板，第二隔板围成的区域为第一反应区，第一隔板与第二隔板之间围成的区域为第二反应区，第一隔板与器壁之间围成的区域为第三反应区；第一隔板的上部设有连通第三反应区和第二反应区的第一连通孔，第二隔板的下部设有连通第二反应区和第一反应区的第二连通孔；第一反应区、第二反应区、第三反应区的底部设有与臭氧进气管连通的配气管，第一反应区的顶部设有与进水管连通的喷淋布水管，第三反应区的顶部、底部分别设有集气管、集水管。

2.根据权利要求1所述的臭氧氧化脱色处理装置，其特征在于：第一反应区、第二反应区、第三反应区的中上部和中下部均设有两层栅板，栅板之间设有填料。

3.根据权利要求1或2所述的臭氧氧化脱色处理装置，其特征在于：氧化反应塔高度为11-15m，高径比为1-2。

4.根据权利要求3所述的臭氧氧化脱色处理装置，其特征在于：氧化反应塔为密闭且内部含有0.10～0.15MPa的压力。

5.根据权利要求1所述的臭氧氧化脱色处理装置，其特征在于：集气管与出气管连接，出气管上设有节气阀，出气管与连接管连接，连接管上设有截止阀；集水管与出水管连接，出水管与排水管连接；连接管下端与排水管一起与气液分离器输入口连接；连接管上端与气液分离器的气体输出口一起与气体缓冲罐连接。

6.根据权利要求2所述的臭氧氧化脱色处理装置，其特征在于：栅板下方的器壁上设有支撑环。