CN104710001A - 用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置及处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，包括臭氧接触池和臭氧管线等，臭氧接触池设有N道折流挡板将池体划分为N+1段，在池中形成上下折流式接触反应路线；第一至N段反应池均设回流水管、回流泵；每段反应池进水管均设双进气口高速水射器和盘管湍流反应器，总进水管接入第一段反应池，第N至N+1段反应池的进水管由前一段的回流管充当；双进气口高速水射器包含进水口、射水口、臭氧进口和臭氧尾气进口，进水口与相应进水管末端相连，臭氧进口接自臭氧管线，臭氧尾气进口接自反应池顶的臭氧尾气出口。本发明不需增加臭氧接触池容积和投加量，可提高水处理中臭氧的传质效率和利用率，节约了工程投资、降低了运行成本。

Description

用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置及处理工艺

技术领域

本发明涉及一种污水深度处理系统，尤其涉及一种用于污水深度处理的高效臭氧接触反应系统。

背景技术

水处理领域常利用臭氧的强氧化性，对水进行消毒、强氧化等处理。然而，臭氧在常温常压下极不稳定，衰减很快，且在水中的溶解度很小；用于水处理过程中需经历从气相到液相的传质过程和溶解臭氧同水中无污染物起反应的缓慢过程。为提高臭氧的利用率，臭氧氧化法常采取：一种是选用传质效率高的接触反应装置，如固定螺旋混合器、喷射器、微孔曝气器，折板混合器、穿孔板曝气器等；另一种是延长臭氧与水的接触时间，如选用具有较大池容的接触反应池，或采取多点投加、增加内循环等技术措施。上述两种方法可以一定程度的提高臭氧与水的传质效率，提高臭氧的有效利用率。然而，每种方法均不能完全利用臭氧，因此，需增加尾气破坏装置，对剩余臭氧进行破坏，以免造成二次污染，同时还要求不能无限制增加接触反应池容积，以节约工程投资。

由于臭氧作为一种公认的强氧化剂,广泛应用于水处理各个领域。为了达到良好的处理效果，必须维持水中较高的臭氧浓度。然而，臭氧在水中的溶解度随着温度、pH、臭氧流量等变化复杂，且臭氧的衰减速度非常快，初始臭氧浓度越高，衰减越快。为达到预期的去除效果，水处理工程师通常通过延长接触时间和加大臭氧投加量来实现。这样，一方面接触池土建费用很高，臭氧发生器型号选择也偏大，而且，臭氧衰减往往不彻底，还需要增加一套臭氧尾气处理装置，工程投资偏高；另一方面，衰减浪费的臭氧量也非常大，臭氧利用率不高，运行成本高。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，可以在不增加臭氧接触池容积和臭氧投加量的情况下，提高水处理过程中臭氧的传质效率和利用率，从而节约了工程投资、降低了运行成本。

为了解决上述技术问题，本发明一种用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，包括臭氧接触池和臭氧管线，所述臭氧接触池设有进水管和出水管，所述臭氧接触池中自进水管一侧至出水管一侧依次设有N道折流挡板将所述臭氧接触池划分为N+1段反应池，N道折流挡板的排水口依次呈上、下交替布置，从而在所述臭氧接触池中形成了上下折流式接触反应路线；每段反应池中均分别设有盘管湍流反应器，所述进水管与第一段反应池中的盘管湍流反应器相连，所述出水管设置在第N+1段反应池上；第一段至第N段反应池中分别设有一回流水管，所述回流水管的始端伸入到所在段反应池中，所述回流水管上均分别设有一回流泵；每段反应池的顶部均分别设有一臭氧尾气出口；所述进水管和回流水管上位于与盘管湍流反应器的连接处均分别设有一双进气口的高速水射器，所述双进气口的高速水射器包括进水口、射水口、臭氧进口和臭氧尾气进口，所述回流水管的末端与该段后一个反应池的高速水射器的进水口相连，所述臭氧进口连接至所述臭氧管线，所述臭氧尾气进口连接至臭氧尾气出口，所述臭氧尾气进口与臭氧尾气出口的连接管线上设有阀门。

本发明用于污水深度处理的高效臭氧接触反应处理工艺，采用上述用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，将臭氧管线连接至臭氧气源，将进水管连接至待处理水源；所述臭氧接触池的有效容积满足最小接触时间，所述臭氧接触池的划分段数N+1≥3，所述臭氧接触池中臭氧投加量为可调，最小接触时间及臭氧投加量根据待处理水源中污染物水平与处理后出水的污染物排放标准的试验来确定；臭氧接触反应的处理工艺如下：

步骤一、臭氧气体通过一个高速水射器(4)与进水混合后先进入设置在臭氧接触池(2)中第一段反应池中的盘管湍流反应器(6)进行水气接触充分混合；

步骤二、盘管湍流反应器混合后的出水继续在该段反应池进行接触混合，而后依次通过第二段至第N+1段反应池；

步骤三、第一段至第N段反应池中部分反应后的水通过本段反应池中回流水管(9)上的回流泵(8)，回流至与该回流水管(9)连接的高速水射器(4)，并与从臭氧管线(7)排入的臭氧气体、从臭氧接触池(2)顶部排出的未反应充分的臭氧尾气通过高速水射器(4)再次进行水气接触充分混合后，分别进入后一段反应池中的盘管湍流反应器(6)中；直至出水的化学需氧量COD指标达到设定值为止。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置采用双进气口高速水射器，一个进气口进臭氧，另一个进气口收集臭氧接触池顶端的臭氧尾气，臭氧气通过高速水射器，与进水混合进入臭氧接触系统，高效利用了系统臭氧，实现臭氧利用率达100％。在双进气口水射器后端连接盘管湍流反应器，使得臭氧与进水的汽水混合物在盘管湍流反应器中交替处于紊流、层流的不同流态，提高了臭氧与进水的接触转移效果，很大程度提高臭氧的转移系数和转移速率。采用上下折流式接触反应池，避免了短流的出现，保证最大限度的利用接触反应池池容。改进了传统一次投加臭氧存在的利用率低下之缺点，设置回流泵，进行多点回流，回流管中继续投加臭氧，实现臭氧的二次、三次投加，提高臭氧的传质效率。

本发明能够广泛的用于水处理领域，尤其是污水深度处理领域。凡是利用臭氧进行预处理，消毒或者强氧化的水处理行业，均可采用本发明用于污水深度处理的高效臭氧接触反应处理工艺。不仅在污水处理领域适用，而且在给水处理，中水处理领域，同样广泛适用。

附图说明

图1是本发明用于污水深度处理的高效臭氧接触反应工艺示意图。

1-进水管，2-臭氧接触池，3-出水管，4-双进气口高速水射器，5-阀门，6-盘管湍流反应器，7-臭氧管线，8-回流泵，9-回流水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述。

如图1所示，本发明一种用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，包括臭氧接触池2和臭氧管线7，所述臭氧接触池2设有进水管1和出水管3，每段反应池的顶部均分别设有一臭氧尾气出口。所述臭氧接触池2中自进水管1一侧至出水管3一侧依次设有N道折流挡板，所述N道折流挡板至少为两道折流挡板,N道折流挡板将所述臭氧接触池2划分为N+1段反应池，N道折流挡板的排水口依次呈上、下交替布置，从而在所述臭氧接触池2中形成了上下折流式接触反应路线。

每段反应池进水管均分别设有一双进气口的高速水射器4和盘管湍流反应器6，所述进水管1与第一段反应池中的盘管湍流反应器6相连，所述出水管3设置在第N+1段反应池上；第一段至第N段反应池中分别设有一回流水管9和回流泵8，所述回流水管9的始端伸入到所在段反应池中，所述回流水管9的末端作为下一段反应池的进水管，与双进气口的高速水射器4和盘管湍流反应器6连接；所述进水管1和回流水管9上位于与盘管湍流反应器6的连接处均分别设有一双进气口高速水射器4，所述双进气口高速水射器4设置靠近所述进水管1或回流水管9上靠近盘管湍流反应器6的管段上；所述双进气口的高速水射器4包括进水口、射水口、臭氧进口和臭氧尾气进口，所述双进气口的高速水射器4中，进水口的口径为D₁，射水口的口径为D₂，臭氧进口的口径为D₃，臭氧尾气进口的口径为D₄；基于流量和气量大小及流速来考虑本发明中确定D₄≤D₃＜D₂＜D₁，所述臭氧进口连接至所述臭氧管线7，所述臭氧尾气进口连接至臭氧尾气出口，所述臭氧尾气进口与臭氧尾气出口的连接管线上设有阀门5。

使用本发明用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置进行污水处理时，将臭氧管线7连接至臭氧气源，将进水管1连接至待处理水源；所述臭氧接触池2的有效容积满足最小接触时间，所述臭氧接触池2的划分段数N+1≥3，所述臭氧接触池2中臭氧投加量为可调，最小接触时间及臭氧投加量根据待处理水源中有机污染物水平与处理后出水的污染物排放标准的试验来确定，其中，化学需氧量COD指标至少要满足GB89788-1996《污水综合排放标准》。

臭氧接触反应的工艺如下：

步骤一、臭氧气体通过一个高速水射器(4)与进水混合后先进入设置在臭氧接触池(2)中第一段反应池中的盘管湍流反应器(6)进行水气接触充分混合；

步骤二、盘管湍流反应器混合后的出水继续在该段反应池进行接触混合，而后依次通过第二段至第N+1段反应池；

步骤三、第一段至第N段反应池中部分反应后的水通过本段反应池中回流水管(9)上的回流泵(8)，回流至与该回流水管(9)连接的双进气口高速水射器(4)，并与从臭氧管线(7)排入的臭氧气体、从臭氧接触池(2)顶部排出的未反应充分的臭氧尾气通过高速水射器(4)再次进行水气接触充分混合后，分别进入后一段反应池中的盘管湍流反应器(6)中；直至出水的化学需氧量COD指标达到设定值为止。

某化工企业废水，进水COD：150mg/L，要求达到出水COD：100mg/L，采用臭氧氧化工艺，进行实验。

采用普通臭氧接触氧化法，主要反应装置包括：臭氧接触反应池，臭氧投加装置，臭氧破坏装置，进、出水管线，臭氧投加管线等。主要实验数据：接触反应时间60min时，臭氧投加量100mg/L～120mg/L时，才能达到预期的处理效果；臭氧利用率70％。

采用本发明提供的高效臭氧接触反应装置，主要实验数据：接触反应时间35min时，臭氧投加量70mg/L～85mg/L时，即可达到预期的处理效果；臭氧利用率100％。

对于该企业废水，10000m³/d。采用普通臭氧接触氧化法和高效臭氧接触反应装置，反应池池容分别为：416m³，243m³；臭氧最大投加量分别为：1200kg/d，850kg/d。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，包括臭氧接触池(2)和臭氧管线(7)，所述臭氧接触池(2)设有进水管(1)和出水管(3)，其特征在于，

所述臭氧接触池(2)中自进水管(1)一侧至出水管(3)一侧依次设有N道折流挡板将所述臭氧接触池(2)划分为N+1段反应池，N道折流挡板的排水口依次呈上、下交替布置，从而在所述臭氧接触池(2)中形成了上下折流式接触反应路线；

每段反应池中均分别设有盘管湍流反应器(6)，所述进水管(1)与第一段反应池中的盘管湍流反应器(6)相连，所述出水管(3)设置在第N+1段反应池上；第一段至第N段反应池中分别设有一回流水管(9)，所述回流水管(9)的始端伸入到所在段反应池中，所述回流水管(9)上均分别设有一回流泵(8)；每段反应池的顶部均分别设有一臭氧尾气出口；

所述进水管(1)和回流水管(9)上位于与盘管湍流反应器(6)的连接处均分别设有一双进气口高速水射器(4)，所述双进气口的高速水射器(4)包括进水口、射水口、臭氧进口和臭氧尾气进口，所述回流水管(9)的末端与该段后一个反应池的高速水射器(4)的进水口相连，所述臭氧进口连接至所述臭氧管线(7)，所述臭氧尾气进口连接至臭氧尾气出口，所述臭氧尾气进口与臭氧尾气出口的连接管线上设有阀门(5)。

2.根据权利要求1所述用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，其特征在于，所述双进气口的高速水射器(4)中，进水口的口径为D₁，射水口的口径为D₂，臭氧进口的口径为D₃，臭氧尾气进口的口径为D₄；其中，D₄≤D₃＜D₂＜D₁。

3.根据权利要求1所述用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，其特征在于，所述双进气口的高速水射器(4)设置靠近所述进水管(1)或回流水管(9)上靠近盘管湍流反应器(6)的管段上。

4.根据权利要求1所述用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，其特征在于，所述N道折流挡板至少为两道折流挡板。

5.一种用于污水深度处理的高效臭氧接触反应处理工艺，其特征在于，采用如权利要求1至4中任一所述用于污水深度处理的高效臭氧接触反应装置，将臭氧管线(7)连接至臭氧气源，将进水管(1)连接至待处理水源；所述臭氧接触池(2)的有效容积满足最小接触时间，所述臭氧接触池(2)的划分段数N+1≥3，所述臭氧接触池(2)中臭氧投加量为可调，最小接触时间及臭氧投加量根据待处理水源中污染物水平与处理后出水的污染物排放标准的试验来确定；臭氧接触反应的处理工艺如下：

步骤一、臭氧气体通过一个高速水射器(4)与进水混合后先进入设置在臭氧接触池(2)中第一段反应池中的盘管湍流反应器(6)进行水气接触充分混合；

步骤二、盘管湍流反应器混合后的出水继续在该段反应池进行接触混合，而后依次通过第二段至第N+1段反应池；

步骤三、第一段至第N段反应池中部分反应后的水通过本段反应池中回流水管(9)上的回流泵(8)，回流至与该回流水管(9)连接的高速水射器(4)，并与从臭氧管线(7)排入的臭氧气体、从臭氧接触池(2)顶部排出的未反应充分的臭氧尾气通过高速水射器(4)再次进行水气接触充分混合后，分别进入后一段反应池中的盘管湍流反应器(6)中；直至出水的化学需氧量COD指标达到设定值为止。

6.根据权利要求5所述用于污水深度处理的高效臭氧接触反应处理工艺，其中，化学需氧量COD指标至少要满足GB89788-1996《污水综合排放标准》。