CN106315967A - 臭氧生物活性炭净水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种臭氧生物活性炭净水装置，包括一塔状结构，该塔状结构从下到上依次包括臭氧氧化反应室、填料室以及生物活性炭反应室，其中该臭氧氧化反应室设有用于输入废水和臭氧的混合物的入口，该生物活性炭反应室的上方设有出水口和排气口，该排气口上设有用于在一个运行周期内实行变压控制的压力变送器，该填料室内包含填料，该生物活性炭反应室上设有螺旋状的导流板。本发明的臭氧生物活性炭净水装置可以提高臭氧利用率和生物活性炭降解性能。
Description
技术领域
本发明涉及废水深度处理技术，尤其是涉及一种臭氧生物活性炭净水装置。
背景技术
臭氧生物活性炭技术已经广为人知，应用领域包括饮用水的深度处理和污水处理。臭氧生物活性炭技术主要通过臭氧对水中的有机物进行断链，起到提高可生化性的目的，进而通过活性炭的吸附作用将有机物从水中去除。在活性炭柱长期的运行过程中，炭柱中的优势微生物逐渐繁殖，以活性炭微孔中吸附的有机物为食，通过自身的代谢氧化作用将有机物最终分解为CO2和水。
但是，臭氧生物活性炭在实际应用过程中仍有一些问题，以至于制约其工程上的广泛应用，例如：臭氧利用率不高；残余臭氧分解后产生的氧气容易在活性炭层中产生短流，降低氧气的利用率；板结的活性炭更换困难等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种臭氧生物活性炭净水装置，可以提高臭氧利用率和生物活性炭降解性能。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种臭氧生物活性炭净水装置，包括一塔状结构，该塔状结构从下到上依次包括臭氧氧化反应室、填料室以及生物活性炭反应室，其中该臭氧氧化反应室设有用于输入废水和臭氧的混合物的入口，该生物活性炭反应室的上方设有出水口和排气口，该排气口上设有用于在一个运行周期内实行变压控制的压力变送器，该填料室内包含填料，该生物活性炭反应室上设有螺旋状的导流板。
在本发明的一实施例中，该压力变送器在该运行周期内压力逐渐递减。
在本发明的一实施例中，该压力变送器在该运行周期内的第一时期，将最大压力控制在0.5-0.8Mpa的范围内。
在本发明的一实施例中，当废水的pH值小于6时，该压力变送器开始降低压力。
在本发明的一实施例中，该生物活性炭反应室包括多节可拆卸的活性炭层。
在本发明的一实施例中，该多节活性炭层中，使用时间越短的活性炭层位于越上方。
在本发明的一实施例中，该多节活性炭层通过法兰连接。
在本发明的一实施例中，该填料包括鲍尔环、拉西环或阶梯环。
本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有如下显著优点：先采用臭氧氧化，通过进行自动压力控制提高臭氧利用率和处理效率，且提高生物活性炭层中氧气向微孔渗透的能力；在一体式反应器中增设填料，增强臭氧分解后的氧气与废水的接触，提高传质效率，为提高生物活性炭层的氧利用率提供基础条件；此外在一个运行周期内实行变压控制，增大或降低某种气体的溶解度从而促进微生物的降解作用；另外使用螺旋导流板，可以提高水流与活性炭层的接触时间，延长接触路径，防止短流或断流。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1示出本发明一实施例的臭氧生物活性炭净水装置的结构。
图2示出本发明一实施例的臭氧生物活性炭净水装置的俯视图。
图3示出本发明一实施例的臭氧生物活性炭净水装置的承托板结构。
具体实施方式
本发明的实施例描述臭氧生物活性炭净水装置，它采用臭氧和生物活性炭联用的技术，通过一体化设备，针对日化生产废水生化处理出水进行深度处理。
图1示出本发明一实施例的臭氧生物活性炭净水装置的结构。图2示出本发明一实施例的臭氧生物活性炭净水装置的俯视图。参考图1和图2所示，本实施例的臭氧生物活性炭净水装置包括一塔状结构100。塔状结构100从下到上依次包括臭氧氧化反应室110、填料室120以及生物活性炭反应室130。臭氧氧化反应室110是供臭氧与废水接触的反应室。填料室120用以供臭氧分解产生的氧气与废水更充分的接触。生物活性炭反应室130用以让经过的废水进行生物活性炭反应。塔状结构100具有入口101和出水口102。入口101输入废水和臭氧的混合物，出水口102输出经过净化的废水。入口101设置在臭氧氧化反应室110。出水口102设在生物活性炭反应室130的上方。在入口101处设有进水管105、进气管106、气体单向阀107和气水混合器108。进水管105和进气管106分别输入臭氧和废水，气水混合器108可混合二者，形成废水和臭氧的混合物后从入口101输入至臭氧氧化反应室110。臭氧氧化反应室110在入口101之上设有布水板111。
在臭氧氧化反应室110中，臭氧与废水的接触过程中反应非常的迅速，15分钟即可完成，剩余的臭氧被分解为氧气，一部分溶解在废水中，一部分从废水中溢出，生成大气泡随水流向上移动。
填料室120内包含填料121，填料121可以大大提高气水两相传质效率，阻力小，通量大。经过臭氧处理的废水经过填料室120时，可使臭氧分解产生的氧气与废水更充分的接触，防止氧气以大气泡的形式上升至生物活性炭反应室130，防止起泡上升造成的短流和活性炭的浮动，也可防止起泡聚集在活性炭上，提高生物活性炭的利用效率。填料室120的底部使用承托板122，承载填料121。图3示出本发明一实施例的臭氧生物活性炭净水装置的承托板结构。
经过试验，填料室120的直径与鲍尔环直径的比例较佳为10～15:1，过高或过低的直径比会造成填料室阻力过大或无促进气水混合效果等问题。
在本发明的实施例中，填料121可以选择鲍尔环、拉西环或者阶梯环填料。
生物活性炭反应室130位于塔状结构100的顶层，在生物活性炭反应室130中，臭氧与水接触，产生的OH·能够分解水中的长链有机物，将不易被微生物降解的有机物分解为相对较易降解的物质，从而进一步提高废水的可生化性，并被微生物作为自身生长的营养物质利用。
生物活性炭反应室130可包括一节或者多节活性炭层131。图1中示出5节活性炭层，各节为独立单元，各节之间以法兰132连接，成为可拆卸结构。较佳地是使用多节活性炭层131，其优势是可以替换各节活性炭层。当底层活性炭层微生物过度生长造成流速变慢，压力增高的情况，拆卸最底层炭层，更换其中的活性炭。进一步，刚刚更换活性炭的活性炭层会被移动至最顶层，这样新添加活性炭可对出水进行吸附，确保出水水质，又可以尽快的接种微生物。因此通过持续的更换，在多节活性炭层中，使用时间越短的活性炭层位于越上方。
较佳地，生物活性炭反应室130采用导流螺旋塔板结构，即在其内壁增设螺旋状的导流板131。这一结构可防止液体短流，并延长了废水流经的路径约一倍，从而提高了气液接触时间，与同等高度的生物活性炭反应器相比，强化了生物活性炭的作用。
塔状结构100还具有和排气口104。排气口104可输出气体。排气口104设在生物活性炭反应室130的上方。通过气体输出的控制，塔状结构100在全段实行压力运行。在排气口104上设有压力变送器140，用于在一个运行周期内实行变压控制。压力变送器140连接到电控箱150。电控箱150内设置压力表和减压阀(图未示出)，控制塔状结构100内压力。此外，塔状结构100设有备用口103和排空口109，均设置在臭氧氧化反应室110。当需要时，备用口103可输入气体或者液体。
本发明的臭氧生物活性炭净水装置全段实行变压式运行，通过压力变送器140控制。压力变送器140控制方式为：在预设的一个处理周期内，压力逐渐递减。在反应初期的第一时期，保持较高压力，例如最大压力范围是0.5～0.8MPa。在高压情况下，臭氧能够更多的溶解在废水中，保持较高的臭氧浓度能够提高臭氧氧化废水中有机物的能力。但长期维持恒定压力的缺点在于生物活性炭系统运行期间，微生物不断将有机物分解为二氧化碳，恒定保持在较高的压力下，二氧化碳的溶解度也会增加，从而抑制了生化反应的进行。因此本发明在第一时期之后，开始降低压力的过程，从而利于二氧化碳的排出。
在一实施例中，可以通过pH计控制压力变化时间，当废水的pH值＜6时，开启压力降低程序。在另一实施例中，压力变送器还可通过电脑编程控制压力变化时间。
在下一处理周期内，压力变送器140会再逐步提高压力，恢复氧气在水中的高溶解度，再次促进微生物的降解。
根据废水内污染物的不同，上述过程的周期可以不同，废水水质较好，周期长一点，废水水质较差，周期短一点。
此外，本发明的臭氧生物活性炭净水装置可以在在减压条件下实行反冲洗。
本发明的臭氧生物活性炭净水装置具有如下优点：先采用臭氧氧化，通过进行自动压力控制提高臭氧利用率和处理效率；在一体式反应器中增设填料，增强臭氧分解后的氧气与废水的接触，提高传质效率，为提高生物活性炭层的氧利用率提供基础条件；生物活性炭层采用多节设计，每节保持独立结构，可从塔状结构完整拆卸，在生物活性炭反应室内增设导流板，增加液体、气体和固体的接触时间，防止短流；此外在一个运行周期内实行变压控制，增大或降低某种气体的溶解度从而促进微生物的降解作用。
本发明在试验中对某日化厂生产废水生化处理出水进行处理，在不同的臭氧发生量下，不同的进水均可实现良好的去除效果，如下表1所示。
表1
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，例如该种本发明的臭氧氧化可包括各种变化，例如催化臭氧以及各种增强臭氧作用的方法。因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (8)
1.一种臭氧生物活性炭净水装置，包括一塔状结构，该塔状结构从下到上依次包括臭氧氧化反应室、填料室以及生物活性炭反应室，其中该臭氧氧化反应室设有用于输入废水和臭氧的混合物的入口，该生物活性炭反应室的上方设有出水口和排气口，该排气口上设有用于在一个运行周期内实行变压控制的压力变送器，该填料室内包含填料，该生物活性炭反应室上设有螺旋状的导流板。
2.如权利要求1所述的臭氧生物活性炭净水装置，其特征在于，该压力变送器在该运行周期内压力逐渐递减。
3.如权利要求2所述的臭氧生物活性炭净水装置，其特征在于，该压力变送器在该运行周期内的第一时期，将最大压力控制在0.5-0.8Mpa的范围内。
4.如权利要求2所述的臭氧生物活性炭净水装置，其特征在于，当废水的pH值小于6时，该压力变送器开始降低压力。
5.如权利要求1所述的臭氧生物活性炭净水装置，其特征在于，该生物活性炭反应室包括多节可拆卸的活性炭层。
6.如权利要求5所述的臭氧生物活性炭净水装置，其特征在于，该多节活性炭层中，使用时间越短的活性炭层位于越上方。
7.如权利要求5所述的臭氧生物活性炭净水装置，其特征在于，该多节活性炭层通过法兰连接。
8.如权利要求1所述的臭氧生物活性炭净水装置，其特征在于，该填料包括鲍尔环、拉西环或阶梯环。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Bingjing Inventor after: Pay Dan Inventor before: Li Bingjing |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170111 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |