CN103864198B - 一种用于压缩并检测含臭氧气体的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于压缩并检测含臭氧气体的方法，该方法包括：先用真空泵将不锈钢耐压罐抽真空，然后将含臭氧气体充满不锈钢耐压罐，再用高压水泵将液态水注入该耐压罐，获得带压高浓度含臭氧气体储藏于储气罐中，最后减压至常压下在线检测臭氧浓度，推算带压高浓度含臭氧气体的臭氧浓度。本发明还提供一种实现该方法的装置，该装置由依次连接的臭氧生成单元、压缩单元、储气单元和检测单元四部分组成。本发明方法工艺流程短、运行稳定、成本低，压缩后的含臭氧气体可以达到所需的压力和浓度；而且本发明装置设备简单、运行稳定不易出故障。通过本发明方法得到的带压高浓度含臭氧气体可用于环境工程、电路清洗、织物漂白、医疗等各工业领域。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程化工废水处理技术领域，尤其涉及一种用于压缩并检测含臭氧气体的方法和装置。
背景技术
目前，我国基本实现对生活污水和工业废水的二级处理，使之能够达标排放。在此基础上，人们希望对废水进行深度处理，然后回收利用。主要是因为，一方面我国是一个缺水国家，人均水资源占有量仅为世界人均的1/4，水资源的严重短缺成为制约国民经济发展的瓶颈，唯有对废水深度处理后回用，才是符合国情和循环经济要求的。另一方面，人民对生活质量和身体健康的重视，也迫切需要对废水进行深度处理。
废水深度处理过程中，臭氧(催化)氧化法是一种很有前途的技术手段。现有的科研及工程应用中，臭氧与废水反应时呈常压状态，影响着臭氧在水相中的浓度，从而导致臭氧氧化废水中有机物的速率以及臭氧的利用率都偏低。从臭氧(催化)氧化技术工程化的角度来讲，大幅度提高反应速率和臭氧利用率势在必行。显而易见，通过提高含臭氧气体的压力和浓度是解决该问题的有效途径。
德国韦德科环境技术有限公司专利【CN100374649C】介绍了一种用来压缩用于臭氧纤维素漂白的含臭氧气体的方法和装置。其特征是含臭氧气体经受一种带有立即冷却的蒸汽喷射压缩，需要的装置包括蒸汽喷射压缩机和立即冷却被压缩的含臭氧气体的冷却装置。含臭氧气体(臭氧和氧气的混合物)中臭氧初始浓度为12％(重量百分比)，经水蒸气压缩后压力变为12bar，带压高浓度的含臭氧气体供纤维素漂白之用。这种方法需要高温高压蒸汽、工艺流程长且设备复杂。
美国波克股份有限公司专利【1490242】介绍了一种压缩含臭氧气体的方法。该方法包括在高于所选择的压力下向臭氧吸附装置中提供清洗气体，用加压的清洗气体将臭氧从臭氧吸附装置中脱附，在所选择的压力下输送臭氧和清洗气体的混合物。属于变压吸附气体分离技术。这种方法需要性能优良的吸附材料、工艺流程长且设备复杂。
三菱电机株式会社专利【CN101878182B】公开了一种臭氧浓缩装置。该方法也属于变压吸附气体分离技术，通过含臭氧气体的吸附-解吸，从而获得带压高浓度的含臭氧气体。同样需要性能优良的吸附材料、工艺流程长且设备复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中臭氧浓缩存在的问题，提供一种用于压缩并检测含臭氧气体的方法及其装置，得到带压高浓度的含臭氧气体用于废水臭氧(催化)氧化技术中，以期大幅度提高反应速率和臭氧利用率。本发明方法操作简单、其装置构造简单、运行成本低且设备不易出故障。
本发明提供了一种用于压缩并检测含臭氧气体的方法，其特征在于，该方法包括：
1)先将不锈钢耐压罐抽成真空；
2)然后在所述不锈钢耐压罐中充满常压含臭氧气体；
3)再用高压泵将液态水注入不锈钢耐压罐中，在不锈钢耐压罐中得到液态水和被液态水压缩后的含臭氧气体，记录液态水输送体积以推算压缩后的含臭氧气体体积，并观察记录压力变化；
4)将所述被液态水压缩后的含臭氧气体从不锈钢耐压罐转移储存于储气罐，获得稳定的带压高浓度的含臭氧气体，并检测其压力；
5)最后在线检测臭氧浓度：将所述带压高浓度的含臭氧气体释放到常压后，在线检测臭氧浓度，最终推算带压高浓度含臭氧气体的臭氧浓度。
本发明还提供了一种用于压缩并检测含臭氧气体的装置，其特征在于，所述装置由依次连接的臭氧生成单元、压缩单元、储气单元和检测单元四部分组成，其中，臭氧生成单元包括臭氧发生器1，用于产生含臭氧气体；
压缩单元包括液态水箱和不锈钢耐压罐，其中所述不锈钢耐压罐上配置有用于抽真空的真空泵和压力表，液态水箱与不锈钢耐压罐之间设有将液态水箱中液态水输送至不锈钢耐压罐的高压泵；
储气单元由储气罐及在所述储气罐上配置的安全阀、压力表组成，用于储存带压高浓度含臭氧气体，并检测其压力，优选所述储气罐上还配置有检测温度的测温探头；
检测单元由减压阀和常压臭氧在线检测仪组成，用于将带压高浓度含臭氧气体减压至常压后在线检测臭氧浓度。
本发明方法突出的实质性特点是：
1)首先克服常规气体压缩机和增压泵的核心部件不能满足技术要求和/或成本高昂得让用户难以承受，含臭氧气体不能靠常规气体压缩机和增压泵直接压缩的问题，而采用液态水压缩含臭氧气体；
2)为尽量减少臭氧与液态水接触所带来的臭氧损失，本发明方法中含臭氧气体压缩后脱离压缩单元的不锈钢耐压罐而储藏于储气罐中；
3)考虑到臭氧在线检测仪不耐压且有测量上限的限制，本发明方法得到的带压高浓度含臭氧气体需要释放到常压和低浓度后再流入常压臭氧在线检测仪检测浓度；
4)此外，为避免用含臭氧气体置换压缩单元的不锈钢耐压罐中的空气需要很长的时间，本发明方法需要先抽真空再输入常压含臭氧气体。
鉴于上述特点，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明方法采用液态水来压缩含臭氧气体，工艺流程短、运行稳定，不需要水蒸气、冷冻机、吸附剂和脱附剂，只需要廉价的液态水且可循环使用，压缩后的含臭氧气体可以达到所需的压力和与压力对应的浓度。并且本发明用于压缩并检测含臭氧气体的装置，设备简单、运行稳定不易出故障。通过本发明装置及方法得到的带压高浓度含臭氧气体可用于环境工程、电路清洗、织物漂白、医疗等各工业领域，从而克服了现有技术的不足。
附图说明
图1是本发明一种用于压缩并检测含臭氧气体的装置的结构示意图。
图1中，1是臭氧发生器、2是真空泵、3是储气罐、4是液态水箱、5是常压臭氧在线检测仪、6是高压泵、7是不锈钢耐压罐、8是压力表、9是安全阀、10是压力表、11是测温探头、12是减压阀。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细阐述，但并不因此限制本发明。
图1给出了一种用于压缩并检测含臭氧气体的装置的结构示意图。如图所示，本发明装置由依次连接的臭氧生成单元、压缩单元、储气单元和检测单元四部分组成，其中，臭氧生成单元包括臭氧发生器1，为常压臭氧发生器，用于产生含臭氧气体；压缩单元包括液态水箱4、不锈钢耐压罐7、真空泵2、高压泵6和压力表8，当常压含臭氧气体充满不锈钢耐压罐7后，用高压泵6将液态水输送进不锈钢耐压罐7，记录液态水输送体积由此推算不锈钢耐压罐7中的剩余气相体积，并观察记录压力表8的读数变化；储气单元由安装有安全阀9、压力表10、测温探头11的储气罐3组成；检测单元由减压阀12和常压臭氧在线检测仪5组成。
本发明用于压缩并检测含臭氧气体的方法，具体操作步骤分五步：
首先，用真空泵2将不锈钢耐压罐7抽真空；
然后，将臭氧发生器1产生的常压含臭氧气体充满不锈钢耐压罐7；
接着，用高压泵6将来自液态水箱4中液态水输送进不锈钢耐压罐7，记录液态水输送体积由此推算压缩装置中的剩余气相体积，并观察记录压力表8的读数变化；
随后，将不锈钢耐压罐7中的含臭氧气体储藏于储气罐3中，获得稳定的带压高浓度的含臭氧气体，并记录压力表10和测温探头11的读数。
最后，开启检测单元中的减压阀12，将带压高浓度含臭氧气体释放到常压，流入旁路的臭氧在线检测仪5进行臭氧浓度检测。由臭氧在线检测仪的读数、压力表10和测温探头11的读数推算储气罐3中带压高浓度含臭氧气体的臭氧浓度。
实施例1
本发明使用的臭氧发生器1，其臭氧最大产量为20g/h，臭氧最大浓度为100mg/L。
此实施例中：
首先，用真空泵2将不锈钢耐压罐7抽至真空度为-0.06Mp；然后将臭氧发生器1产生的含臭氧气体(常压、臭氧浓度为20mg/L)充满压缩单元的不锈钢耐压罐7；接着用高压泵6将液态水输送进不锈钢耐压罐7；随后将不锈钢耐压罐7中的含臭氧气体储藏于储气罐3中，记录压力表10的读数为0.6Mp，测温探头11的读数为20℃；最后开启检测单元中的减压阀12，将带压高浓度含臭氧气体释放到常压，流入旁路的臭氧在线检测仪5进行臭氧浓度检测，读数为18mg/L。由臭氧在线检测仪的读数、压力表10和测温探头11的读数推算储气罐3中带压高浓度含臭氧气体的臭氧浓度为126mg/L，压力为0.6Mp。
实施例2
本发明使用的臭氧发生器1，其臭氧最大产量为20g/h，臭氧最大浓度为100mg/L。
此实施例中：
首先，用真空泵2将不锈钢耐压罐7抽至真空度为-0.06Mp；然后将臭氧发生器1产生的含臭氧气体(常压、臭氧浓度为50mg/L)充满压缩单元的不锈钢耐压罐7；接着用高压泵6将液态水输送进不锈钢耐压罐7；随后将不锈钢耐压罐7中的含臭氧气体储藏于储气罐3中，记录压力表10的读数为0.6Mp，测温探头11的读数为20℃；最后开启检测单元的减压阀12，将带压高浓度含臭氧气体释放到常压，流入旁路的臭氧在线检测仪5进行臭氧浓度检测，读数为47mg/L。由臭氧在线检测仪的读数、压力表10和测温探头11的读数推算储气罐3中带压高浓度含臭氧气体的臭氧浓度为329mg/L，压力为0.6Mp。
实施例3
本发明使用的臭氧发生器1，其臭氧最大产量为20g/h，臭氧最大浓度为100mg/L。
此实施例中：
首先，用真空泵2将不锈钢耐压罐7抽至真空度为-0.06Mp；然后将臭氧发生器1产生的含臭氧气体(常压、臭氧浓度为80mg/L)充满压缩单元的不锈钢耐压罐7；接着用高压泵6将液态水输送进不锈钢耐压罐7；随后将不锈钢耐压罐7中的含臭氧气体储藏于储气罐3中，记录压力表10的读数为0.6Mp，测温探头11的读数为20℃；最后开启检测单元中的减压阀12，将带压高浓度含臭氧气体释放到常压，流入旁路的臭氧在线检测仪5进行臭氧浓度检测，读数为74mg/L。由臭氧在线检测仪的读数、压力表10和测温探头11的读数推算储气罐3中带压高浓度含臭氧气体的臭氧浓度为518mg/L，压力为0.6Mp。
Claims (3)
1.一种用于压缩并检测含臭氧气体的方法，其特征在于，包括：
1）先将不锈钢耐压罐抽成真空；
2）然后在所述不锈钢耐压罐内充满常压含臭氧气体；
3）再用高压泵将液态水注入不锈钢耐压罐中，在不锈钢耐压罐中得到液态水和被液态水压缩后的含臭氧气体，记录液态水输送体积以推算压缩后的含臭氧气体体积，并观察记录压力变化；
4）将所述被液态水压缩后的含臭氧气体从不锈钢耐压罐转移储存于储气罐，获得稳定的带压高浓度的含臭氧气体，并检测其压力；
5）最后在线检测臭氧浓度：将所述带压高浓度的含臭氧气体释放到常压后，在线检测臭氧浓度，最终推算带压高浓度含臭氧气体的臭氧浓度。
2.一种用于压缩并检测含臭氧气体的装置，其特征在于，所述装置由依次连接的臭氧生成单元、压缩单元、储气单元和检测单元四部分组成，其中，
臭氧生成单元由臭氧发生器(1)构成，用于产生含臭氧气体；
压缩单元包括液态水箱(4)和不锈钢耐压罐(7)，其中所述不锈钢耐压罐(7)上配置有用于抽真空的真空泵(2)和压力表(8)，液态水箱(4)与不锈钢耐压罐(7)之间设有将液态水箱中液态水输送至不锈钢耐压罐的高压泵(6)；
储气单元由储气罐(3)及在所述储气罐上配置的安全阀(9)、压力表(10)组成，用于储存带压高浓度含臭氧气体，并检测其压力；
检测单元由减压阀(12)和常压臭氧在线检测仪(5)组成，用于将带压高浓度含臭氧气体减压至常压后在线检测臭氧浓度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述储气罐上还配置有检测罐内温度的测温探头（11）。
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