CN105621586B - 一种基于紫外光技术的原水处理工艺及系统 - Google Patents

一种基于紫外光技术的原水处理工艺及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于紫外光技术的原水处理工艺，包括利用一级紫外光反应室产生的O3和二级紫外光反应室产生的·OH共同对原水进行处理。本发明还提供了一种基于紫外光技术的原水处理系统。本发明利用(·OH+O3+O2)联合对原水进行氧化除藻，快速、方便、氧化效率增强。·OH有极高的氧化电位，氧化能力极强，与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应，无选择性地把有害物质氧化成CO2、H2O或矿物盐，无二次污染。

Description

一种基于紫外光技术的原水处理工艺及系统
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种基于紫外光技术的原水处理工艺及系统。
背景技术
以水库水为水源的水厂都可能面临藻类物质去除问题，因为水库水在存储过程中，水中氨氮、磷、有机酸等物质，在合适温度下会产生大量微生物，即所说的藻类物质。藻类物质会对水处理工艺中的沉淀、过滤、消毒等步骤带来较大影响。
为消除藻类物质对水处理工艺的影响，通常做法是向原水中投加Cl2、ClO2、NaOCl、K2MnO4或者O3等具有氧化性的物质，以对原水进行氧化，进而去除原水中的藻类物质。同时，这些氧化物可以在一定程度上去除原水中的有机和无机杂质。但是，不论用何种氧化方法，都会给水质带来一定的负面影响。如用Cl2消毒，可能会产生一定量的氯的有机衍生物，包括三氯甲烷、四氯化碳等；若用用O3氧化，过量O3可能会产生溴酸盐、甲醛等。
发明内容
本发明为了避免现有技术的不足之处而提供了一种基于紫外光技术的原水处理工艺，该工艺简单、对有效去除原水中的藻类物质、成本低，绿色安全。
本发明的另一目的在于提供一种基于紫外光技术的原水处理系统，该系统组成简单，使用寿命长，成本低。
本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
根据本发明所提供的一种基于紫外光技术的原水处理工艺，包括利用一级紫外光反应室产生的O3和二级紫外光反应室产生的·OH共同对原水进行处理。
优选地，包括以下步骤：
1)干燥空气在一级紫外光反应室产生的O3，形成O2、O3混合气体；
2)O2、O3混合气体和水同时被引入射流器，在射流器内进行初步混合后，得到O2、O3和水的混合物，记为第一混合物；
3)第一混合物被引入静态混合器内进行进一步混合，得到均匀第一混合物；
4)均匀第一混合物被引入二级紫外光反应室，在紫外光的作用下，产生·OH，得到·OH、O3、O2和水的混合物，记为第二混合物；
5)把第二混合物引入原水处理池，与原水进行混合并反应。
优选地，还包括过滤步骤，步骤1)中干燥空气进入一级紫外光反应室前，首先通过过滤层进行过滤。
优选地，步骤1)中所述一级紫外光反应室发射波长为185nm的紫外光。
优选地，步骤1)中所述一级紫外光反应室内安装有若干个第一紫外灯管。
优选地，步骤2)中所述水为原水。
优选地，步骤4)中所述二级紫外光反应室发射波长为235nm的紫外光。
优选地，步骤4)中所述二级紫外光反应室为管式紫外光反应室，所述均匀第一混合物能够在所述管式紫外光反应室内发生环流。
优选地，步骤4)中所述二级紫外光反应室内安装有若干个第二紫外灯管。
优选地，步骤5)中所述第二混合物引入原水处理池时的流动向与原水的流动向相同。
本发明的另一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种基于紫外光技术的原水处理系统，包括O3发生装置、·OH发生装置和原水处理池；所述O3发生装置包括一级紫外光反应室和O3输送管道；所述一级紫外光反应室的输入端连接干燥空气源，其输出端连接所述O3输送管道的输入端；所述·OH发生装置包括射流器、静态混合器和二级紫外光反应室；所述射流器的第一输入端连接外部水源，其第二输入端与所述O3输送管道的输出端连接；所述静态混合器的输入端与所述射流器的输出端连接，其输出端与所述二级紫外光反应室的输入端连接；所述原水处理池的第一输入端与所述二级紫外光反应室的输出端连接，其第二输入端与预处理原水连接。
优选地，所述O3发生装置还包括过滤层，所述过滤层的输入端连接干燥空气源，其输出端与所述一级紫外光反应室的输入端连接。
本发明所提供的技术方案可以包括以下有益效果：
(1)本发明利用(·OH+O3+O2)联合对原水进行氧化除藻，快速、方便、氧化效率增强，适用于水厂原水的预处理。·OH有极高的氧化电位，氧化能力极强，与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应，无选择性地把有害物质氧化成CO2、H2O或矿物盐，无二次污染。同时，利用·OH对原水进行处理，能降低O3的使用量，同时又避免了溴酸盐的形成，1molO3会产生2mol·OH，因此，相当量O3在紫外光的作用下其氧化电位会提高1.7倍，大大减少了O3的用量。
(2)本发明利用紫外光产生·OH自由基，过程简、安全、无需使用任何化学药品。
(3)本发明干燥空气进入一级紫外光反应室前，首先通过过滤层进行过滤，以把空气中的杂质除去，避免杂质污染一级紫外光反应室，影响O3的产生。
(4)本发明使用185nm的紫外光产生臭氧，波长为185nm的紫外光效率最高，此时，光量子被O2吸收率最大。紫外法产生臭氧对湿度、温度不敏感，具有很好的重复性；同时，可以通过紫外光灯功率线性控制臭氧浓度、产量。
(5)本发明引入射流器中的水为原水，不需要另外接入其他水源，方便简单。
(6)本发明利用射流器让O2、O3和水进行初步混合，射流器耐臭氧、气液混合高效，混合效果好；且不受各种辐射、电磁波的影响，耐氧化、抗腐蚀、抗震、抗爆、耐高低温、寿命长。
(7)本发明利用静态混合器让O2、O3和水进行进一步混合，固定在静态混合器内的混合单元改变流体在管内的流动状态，使不同流体之间达到良好分散和充分混合，混合高效。
(8)本发明的二级紫外光反应室为管式紫外光反应室，O2、O3和水能够在管式紫外光反应室内发生环流，提高·OH的产率。
(9)本发明O2、O3和·OH引入原水处理池时的流动向与原水的流动向相同，它们共同在紊流的作用下发生氧化反应，氧化效率高，处理高效。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种基于紫外光技术的原水处理工艺及系统的示意图；
附图标记：1、过滤层；2、一级紫外光反应室；3、第一紫外灯管；4、射流器；5、静态混合器；6、二级紫外光反应室；7、第二紫外灯管；8、原水处理池。
此处的附图并列入说明书并构成说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
具体实施方式
下面，通过具体的实施例并结合附图，对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，为本发明实施例所提供的一种基于紫外光技术的原水处理工艺，利用一级紫外光反应室2产生的O3和二级紫外光反应室6产生的·OH共同对原水进行处理。其处理工艺包括以下步骤：
1)干燥空气在一级紫外光反应室2产生的O3，形成O2、O3混合气体；
2)O2、O3混合气体和水同时被引入射流器4，在射流器4内进行初步混合后，得到O2、O3和水的混合物，记为第一混合物；
3)第一混合物被引入静态混合器5内进行进一步混合，得到均匀第一混合物；
4)均匀第一混合物被引入二级紫外光反应室6，在紫外光的作用下，产生·OH，得到·OH、O3、O2和水的混合物，记为第二混合物；
5)把第二混合物引入原水处理池8，与原水进行混合并反应。
此外，还包括过滤步骤，步骤1)中干燥空气进入一级紫外光反应室2前，首先通过过滤层1进行过滤，以把空气中的杂质除去，避免杂质污染一级紫外光反应室2，影响O3的产生。利用低压风机通入干燥空气。
下面，对一级紫外光反应室2的设置方式作进一步描述。一级紫外光反应室2发射波长为185nm的紫外光。利用185nm的紫外光产生臭氧，此时，光量子被O2吸收率最大，O3的产率高。一级紫外光反应室2内可以安装有若干个第一紫外灯管3，可以是三个、五个或者七个，但是，第一紫外灯管3的数量不限于上述设定方式，其具体的设置数量根据实际情况设定。
另外，步骤2)中引入的水为原水，不需要另外接入其他水源，方便简单。利用水泵提升适量原水，原水的压力提升，进入射流器4中与O2、O3进行混合。
下面，对二级紫外光反应室6的设置方式作进一步描述。二级紫外光反应室6发射波长为235nm的紫外光。二级紫外光反应室6为管式紫外光反应室，O2、O3和水能够在管式紫外光反应室内发生环流，提高·OH的产率。二级紫外光反应室6内可以安装有若干个第二紫外灯管7，可以是三个、五个或者七个，但是，第二紫外灯管7的数量不限于上述设定方式，其具体的设置数量根据实际情况设定。
下面，对O2、O3和·OH引入原水处理池8时的流动向作进一步描述。O2、O3和·OH引入原水处理池8时的流动向与原水的流动向相同，它们共同在紊流的作用下发生氧化反应，氧化效率高，处理高效。
如图1所示，为本发明实施例所提供的一种基于紫外光技术的原水处理系统，包括O3发生装置、·OH发生装置和原水处理池8；所述O3发生装置包括一级紫外光反应室2和O3输送管道；一级紫外光反应室2的输入端连接干燥空气源，其输出端连接所述O3输送管道的输入端；所述·OH发生装置包括射流器4、静态混合器5和二级紫外光反应室6；射流器4的第一输入端连接外部水源，其第二输入端与所述O3输送管道的输出端连接；静态混合器5的输入端与射流器4的输出端连接，其输出端与二级紫外光反应室6的输入端连接；原水处理池8的第一输入端与二级紫外光反应室6的输出端连接，其第二输入端与预处理原水连接。
此外，所述O3发生装置还可以包括过滤层1，过滤层1的输入端连接干燥空气源，其输出端与一级紫外光反应室2的输入端连接。
本发明所提供的基于紫外光技术的原水处理系统组成简单，使用寿命长，成本低。
为了说明本发明所提供的一种基于紫外光技术的原水处理工艺能对原水进行有效的预处理，以水库水为原水，对其处理前和处理后的相关指标进行测试，测试结果详见表1。
表1 水库水处理前/后相关指标的测试结果
备注：藻类检测方法：乙醇提取叶绿素a分光光度法。
BOD检测方法：稀释与接种法(GB7488-87)。
COD检测方法：重铬酸盐法(GB11914-89)。
TOC检测方法：非色散红外线吸收法(GB13193-91)。
UV254检测方法：分光光度法测定。
从表1的数据可看出，使用本发明所提供的基于紫外光技术的原水处理工艺对原水进行处理，能取得很好的净化效果，藻类处理前为2.1×106个/L，处理后其数量降到3.1×105个/L，这说明了本方法的氧化能力强，能有效去除藻类污染物。并且，该方法能有效降低原水中的BOD、COD、TOC和UV254等相关指标，快速、方便、实用性强。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于紫外光技术的原水处理工艺，其特征在于，利用一级紫外光反应室产生的O3和二级紫外光反应室产生的·OH共同对原水进行处理；
包括以下步骤：
1)干燥空气在一级紫外光反应室产生的O3，形成O2、O3混合气体，干燥空气进入一级紫外光反应室前，首先通过过滤层进行过滤；
2)O2、O3混合气体和水同时被引入射流器，在射流器内进行初步混合后，得到O2、O3和水的混合物，记为第一混合物；
3)第一混合物被引入静态混合器内进行进一步混合，得到均匀第一混合物；
4)均匀第一混合物被引入二级紫外光反应室，在紫外光的作用下，产生·OH，得到·OH、O3、O2和水的混合物，记为第二混合物；所述二级紫外光反应室为管式紫外光反应室，所述均匀第一混合物能够在所述管式紫外光反应室内发生环流；
5)把第二混合物引入原水处理池，与原水进行混合并反应；所述第二混合物引入原水处理池时的流动向与原水的流动向相同。
2.根据权利要求1所述的基于紫外光技术的原水处理工艺，其特征在于，步骤1)中所述一级紫外光反应室发射波长为185nm的紫外光。
3.根据权利要求1所述的基于紫外光技术的原水处理工艺，其特征在于，步骤1)中所述一级紫外光反应室内安装有若干个第一紫外灯管。
4.根据权利要求1所述的基于紫外光技术的原水处理工艺，其特征在于，步骤4)中所述二级紫外光反应室发射波长为235nm的紫外光。
5.根据权利要求1所述的基于紫外光技术的原水处理工艺，其特征在于，步骤4)中所述二级紫外光反应室内安装有若干个第二紫外灯管。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的基于紫外光技术的原水处理工艺的系统，其特征在于，包括O3发生装置、·OH发生装置和原水处理池；
所述O3发生装置包括一级紫外光反应室和O3输送管道；所述一级紫外光反应室的输入端连接干燥空气源，其输出端连接所述O3输送管道的输入端；
所述·OH发生装置包括射流器、静态混合器和二级紫外光反应室；所述射流器的第一输入端连接外部水源，其第二输入端与所述O3输送管道的输出端连接；所述静态混合器的输入端与所述射流器的输出端连接，其输出端与所述二级紫外光反应室的输入端连接；
所述原水处理池的第一输入端与所述二级紫外光反应室的输出端连接，其第二输入端与预处理原水连接。
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