CN105819599B - 一种处理污水用高级氧化设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理污水用高级氧化设备及方法，该设备包括：进水吸气装置，进水吸气装置的进水口与污水池连接，吸气口与臭氧发生装置连接；溶气装置，溶气装置的入口与进水吸气装置的出口连接保证部分臭氧溶于污水中；与溶气装置的出口连接的处理中心，处理中心包括一个箱体，箱体内一侧布设有布水管路，在箱体内布设有多排紫外线灯管，箱体的底部布设有超声波发生装置，通过溶气装置的设置，使得臭氧在溶气装置内尽量多的溶于污水中，进一步保证污水是在臭氧、紫外线和超声波的叠加、耦合，能极大提高羟基自由基的生成率，提升有机物分解速率；同时，也就避免了加入过多化学药剂来对污水进行处理，有效降低了处理后污水中盐的含量。

Description

一种处理污水用高级氧化设备及方法

技术领域

本发明属于环保领域，具体说是一种处理污水用高级氧化设备及方法。

背景技术

近年来，随着国家和民众对环境要求的不断提高，对污水处理水质排放标准也在不断地升级、提高，为提高出水水质，高级氧化技术被越来越多的污水处理单位所重视。

高级氧化技术(AOPs)：产生羟基自由基(·OH)并进行氧化的过程。羟基自由基(·OH)的氧化电位高，仅次于氟，具有很强的氧化性，对含有难降解难去除的有机污染物污水，如印染污水、含油污水、含酚污水、焦化污水、含硝基苯污水、二苯胺污水等，具有很好的去除效果。

工程中用的较多的高级氧化技术是Fenton(芬顿)技术，在造纸等行业应用比较广泛，大、小水量工程都可以应用，效果也比较好；其他高级氧化技术应用较少，大多除了试验、小水量阶段，由于技术和成本的关系，没有大水量应用的案例。但近年来，全国各地对污水排放中的全盐量(盐污染)开始控制，不断有新标准推出，如山东在2014年1月份就提出了这方面的标准，标准中要求：2016年1月起，全盐量指标限值执行1600mg/L。因为Fenton(芬顿)技术中，需要用大量的酸和碱，中和后产生大量的盐，除此之外，还要添加大量的亚铁盐作为催化剂，所以处理后出水含盐量很高，无法满足全国各地陆续出台的出水全盐量标准，同时，现有处理设备占地面积大，结构不够紧凑，而且紫外线灯管设置受限，治理污水效果差，因此，现有技术的应用受到极大的限制，市场迫切需要新的水处理设备来降低处理后的污水中所含的盐成分，以避免造成更多盐碱地。

发明内容

针对上述问题，为了解决现有技术的不足，本发明提供一种结构紧凑的，不会增加污水总盐量的，处理效果好且能处理大水量的高级氧化设备及使用该设备的方法。

一种处理污水用高级氧化设备，包括：

进水吸气装置，进水吸气装置的进水口与污水池连接，吸气口与臭氧发生装置通过臭氧输气管路连接；

溶气装置，溶气装置的入口与进水吸气装置的出口连接保证部分臭氧溶于污水中；

与溶气装置的出口连接的处理中心，处理中心包括一个箱体，箱体内一侧布设有布水管路，在箱体内布设有多排紫外线灯管，箱体的底部布设有超声波发生装置，箱体另一侧设有排水口；通过溶气装置的设置，使得臭氧在溶气装置内尽量多的溶于污水中，而不是单单以气泡的形式存在于污水中，这对后续污水处理，产生高氧化还原电位的羟基自由基具有重要作用，进一步保证污水是在臭氧、紫外线和超声波的叠加、耦合，能极大提高羟基自由基的生成率，提升有机物分解速率，处理效果得到了大大提升；同时，也就避免了加入过多化学药剂来对污水进行处理，有效降低了处理后污水中盐的含量。

此外，为了方便控制，设置控制器，控制器与进水吸气装置、溶气装置、臭氧发生装置、紫外线灯管和超声波发生装置分别单独连接，实现对所有装置的自动控制。

进一步地，所述多排紫外线灯管竖直或倾斜设置于箱体的中部，且相互平行，每排紫外线灯管设有多个紫外线灯管，且相邻排的紫外线灯管相错设置，因为紫外线灯管通常是双管，中部留有空隙，当相邻排的紫外线灯管交错设置时，不仅有效节约了成本，而且空间利用率高，保证通过流经紫外线灯管的污水都得到了紫外线的处理。

此外，多排紫外线灯管并联设置，这样可根据处理量的大小，选择一个或多个紫外线灯管工作，有效降低处理成本；因紫外线灯管直接与污水接触，设备长久运行，定会污浊紫外线灯管，降低紫外线灯的工作效率，而超声波发生装置设于紫外线灯管的底部，不仅对处理污水有帮助，而且能辅助处理附着于紫外线灯管外部的污物，继而有效延长设备的使用寿命。

进一步地，所述进水吸气装置的一侧设置所述的溶气装置，另一侧设置所述的臭氧发生装置，这样方便了臭氧与污水的进入，以及溶有臭氧的污水进入到处理中心。

进一步地，所述进水吸气装置、溶气装置、臭氧发生装置设于一条直线上，使得整个处理设备结构紧凑，占地空间小但却能保证有效处理量。

进一步地，所述处理中心设于所述溶气装置的一侧，且相互平行设置。

进一步地，还包括用于向污水中加入化学药剂的污水加药装置，加药装置出口由加药管路与溶气装置的出口管路连接，污水加热装置设于臭氧发生装置的一侧，与溶气装置同一直线设置。

进一步地，因不同的有机物在不同的超声波频率下得到分解，故为了保证处理效果，所述超声波发生装置包括多个，多个间隔设定距离设置且频率相异，频率相异的超声波发生装置相错设置。

进一步地，所述布水管路包括插入到箱体内的竖直管和设于竖直管底部的水平管，在水平管的圆周布设有多个出水孔，出水孔尽量设于水平管的下部，有效避免了污水对紫外线灯管的直接冲刷，提高紫外线灯管的使用寿命。

进一步地，所述溶气装置为耐压0.6～2.0MPa的压力容器，进水吸气装置为气液混合涡流泵或射流吸气装置。

所述的高级氧化设备的处理污水的方法，具体步骤如下：

1)采用进水吸气装置吸入污水和臭氧，并送入溶气装置；

2)在溶气装置内将臭氧溶于污水中，处理时间3～7分钟；

3)由溶气装置将污水送入处理中心的布水管内污水流出；

4)污水流经紫外线灯管，超声波对紫外灯管起到清洁作用，在臭氧、紫外线和超声波的作用下，污水产生高氧化还原电位的羟基自由基(·OH)，从而进行氧化处理，将污水中的难处理难降解的污染物去除，然后排放或回用。

本发明的有益效果是：

(1)通过溶气装置的设置，使得臭氧在溶气装置内尽量多的溶于污水中，而不是单单以气泡的形式存在于污水中，进一步保证污水是在臭氧、紫外线和超声波的叠加、耦合，能极大提高羟基自由基的生成率，提升有机物分解速率，处理效果得到了大大提升；同时，也就避免了加入过多化学药剂来对污水进行处理，有效降低了处理后污水中盐的含量。

(2)通过将进水吸气装置、溶气装置、臭氧发生装置设于一条直线，并将这三者与处理中心平行设置，不仅能处理大水量的污水，而且结构紧凑，占地面积小。

(3)通过将紫外线灯管多排且交错设置，进一步提高处理效果，保证通过流经紫外线灯管的污水都得到了紫外线的处理。

(4)超声波发生装置不仅用于污水的处理，而且能清洗紫外线灯管外壁，多个超声波发生装置的频率不同，以满足多种难处理有机物的处理，处理效果更好。

附图说明

图1为本发明设备的俯视图；

图2为图1的A—A剖视图；

图中1、溶气装置，2、进水吸气装置吸气口，3、进水吸气装置，4、臭氧输气管路，5、加药管路，6、臭氧发生装置，7、加药装置，8、箱体，9、紫外线灯管，10、布水管路，11、超声波发生装置。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的描述：

如图1、2所示，超声波发生装置11、紫外线灯管9布置在箱体8内，紫外线灯管9布置于箱体8中部，设于布水管路10排水口之间，符合水流的流动方向，超声波发生装置11布置于箱体底部，臭氧发生装置6用臭氧输气管路与进水吸气装置吸气口2相连接，加药装置出口由加药管路与溶气装置1出口管路连接，箱体8的尺寸根据污水水量及污染物浓度确定，尺寸较大时现场制作，材质一般为304不锈钢；超声波发生装置11、紫外线灯管9的数量根据处理量的大小选择。

设备中的溶气装置为耐压0.8MPa的压力容器，工作压力为0.4MPa--0.6MPa。臭氧在溶于水后，再进入处理中心后，臭氧才能在紫外光的催化下最大量的产生羟基自由基，溶气装置能使臭氧在短时间内溶解于污水中。

溶气装置1的出口通过管路与箱体8内的布水管路10连接，布水管路包括插入到箱体8内的竖直管和设于竖直管底部的水平管，在水平管的圆周布设有多个出水孔，出水孔尽量设于水平管的下部，有效避免了污水对紫外线灯管9的直接冲刷，提高紫外线灯管的使用寿命。

紫外线灯管9为单端电磁激发无极紫外线灯管，紫外线波长为253.7nm。该种灯寿命长，是一般有极紫外灯寿命的3—8倍，采用单端电磁激发比双端电磁激发安装、维修更方便，寿命也更长，同时，紫外线灯管9交错布置，使得污水流场均匀，其中的污染物都有机会能被氧化，设备的氧化效率高。

设备中的超声波发生装置11即为超声振子，其作用一是参与高级氧化反应，二是清洗紫外线灯管9外壁，保持管壁的紫外线透光率，提高羟基自由基(·OH)的浓度。

超声波本身空化泡的崩溃所产生的高能量足以断裂化学键，就能产生羟基自由基(·OH)；超声波与臭氧、紫外线叠加、耦合，能极大提高羟基自由基的生成率，安装时，多个超声波发生装置11频率不同，为2—4个不同频率。优选的超声波发生器频率为20MHz、28MHz两种，且不同频率的超声波发生装置11交错布置。

加药装置7是为了改善高级氧化的反应条件或改变高级氧化工艺设置，可加入酸碱调节PH值，也可加入双氧水等改变高级氧化工艺。加药装置7可以是计量泵、螺杆泵等，加药装置首选为计量泵。

臭氧发生装置6选用氧气源臭氧发生器。

运行时，进水吸气装置3为气液混合涡流泵，臭氧发生器通过臭氧输气管路4连接到进水吸气装置3，气液混合涡流泵将污水从水源处吸入同时进水吸气装置吸气口2从臭氧发生器吸进臭氧，然后打进溶气装置1，臭氧在溶气装置1内在0.4MPa--0.6MPa压力作用下快速溶进污水后，流进布水装置10，然后污水在箱体8内流过紫外线灯管9、超声波发生装置模块，在臭氧、紫外、超声波三者的耦合作用下，产生高氧化还原电位的羟基自由基(·OH)，从而进行氧化处理，将污水中的难处理难降解的污染物去除的，然后排放或回用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (6)

1.一种处理污水用高级氧化设备，其特征在于，包括：

进水吸气装置，进水吸气装置的进水口与污水池连接，吸气口与臭氧发生装置连接；

溶气装置，溶气装置的入口与进水吸气装置的出口连接保证部分臭氧溶于污水中；

与溶气装置的出口连接的处理中心，处理中心包括一个箱体，箱体内一侧布设有布水管路，在箱体内布设有多排紫外线灯管，箱体的底部布设有超声波发生装置，箱体另一侧设有排水口；

还包括用于向污水中加入化学试剂的污水加药装置，污水加药装置出口由加药管路与溶气装置的出口管路连接；

所述布水管路包括插入到箱体内的竖直管和设于竖直管底部的水平管，在水平管的圆周布设有多个出水孔，出水孔设于水平管的下部；

所述多排紫外线灯管竖直或倾斜设置，每排紫外线灯管设有多个紫外线灯管，且相邻排的紫外线灯管相错设置；

所述超声波发生装置包括多个，多个间隔设定距离设置且频率相异，频率相异的超声波发生装置相错设置。

2.如权利要求1所述的处理污水用高级氧化设备，其特征在于，所述进水吸气装置的一侧设置所述的溶气装置，另一侧设置所述的臭氧发生装置。

3.如权利要求2所述的处理污水用高级氧化设备，其特征在于，所述进水吸气装置、溶气装置、臭氧发生装置设于一条直线上。

4.如权利要求3所述的处理污水用高级氧化设备，其特征在于，所述处理中心设于所述溶气装置的一侧，且相互平行设置。

5.如权利要求1所述的处理污水用高级氧化设备，其特征在于，所述溶气装置为耐压0.6～2.0MPa的压力容器，进水吸气装置为气液混合涡流泵或射流吸气装置。

6.利用权利要求1-5中任一项所述的高级氧化设备处理污水的方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)采用进水吸气装置吸入污水和臭氧，并送入溶气装置；

2)在溶气装置内将臭氧溶于污水中，处理时间3～7分钟；

3)由溶气装置将污水送入处理中心的布水管内污水流出；其间，加药装置对污水进行加药；

4)污水流经紫外线灯管，超声波对紫外灯管起到清洁作用，在臭氧、紫外线和超声波的作用下，污水产生高氧化还原电位的羟基自由基，从而进行氧化处理，将污水中的难处理难降解的污染物去除，然后排放或回用。