CN108585329A - 一种uv/o3/h2o2高级氧化反应器及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种UV/O3/H2O2高级氧化反应器及工艺，所述包括进水管、出水管、紫外反应器、H2O2投加设施和O3投加设施，紫外反应器采用下进上出的腾跃式结构，内嵌若干紫外线灯组，紫外线灯组与隔板呈一定角度布置；进水管连接紫外反应器下方进水口，出水管连接紫外反应器上方出水口，进水管连接管路上设有H2O2和O3投加设施；原水加压后经H2O2投加设施投加一定浓度的H2O2，再将臭氧发生器制备的臭氧经水射器投加一定浓度的臭氧最后进入紫外反应器。本发明实现了UV/O3、O3/H2O2和UV/H2O2等三种高级氧化方式的单独、联合运行，提高了氧化效率，工艺运行更加灵活。
Description
技术领域
本发明涉及一种可以实现UV/O3/H2O2高级氧化方式的反应系统，属于给水处理技术领域。
背景技术
随着社会经济的发展，人们生活水平逐渐提高，人们对水质的要求越来越高。传统的水处理工艺主要去除水中的悬浮物、胶体、细菌等，对水中的溶解性有机物去除效果不佳。高级氧化工艺(AOPs)作为一种饮用水深度处理技术得到了人们的重视。UV/O3、O3/H2O2和UV/H2O2等三种高级氧化工艺均可以产生氧化性极强的羟基自由基(·OH)，通过·OH的强氧化性，快速彻底的氧化有机污染物，对水中的嗅味物质、消毒副产物、农药残留、内分泌干扰物等难降解的痕量污染物具有较好的去除效果，具有氧化能力强，处理效率高，无选择性，不产生二次污染等优点，展现出良好的应用前景和发展潜力。目前所用的UV/O3、O3/H2O2或UV/H2O2高级氧化系统基本均为独立运行的系统，少见可以实现三种高级氧化方式的组合体系。通常臭氧氧化需设置臭氧接触池，其水力停留时间一般不小于15min，水深约7m，臭氧利用率较低，容易产生溴酸盐。同时在紫外反应器的设计、紫外灯管的布局等方面，缺乏相关技术及研究，目前常见的紫外反应器多为圆筒形，水力停留时间较短。紫外线的剂量为紫外线强度与水体在紫外线中曝光时间的乘积，而对于连续流的UV反应器，水利条件一般不变，污染物在经过反应区域接受到的剂量主要取决于光强。故合理设计紫外线反应器，对提高紫外辐射效率有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种可以实现UV/O3、O3/H2O2和UV/H2O2三种高级氧化方式的联合运行的新型高级氧化反应体系。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种UV/O3/H2O2高级氧化反应器，包括进水管、出水管、紫外反应器、H2O2投加设施和O3投加设施，所述的紫外反应器采用下进上出的腾跃式结构，内嵌若干紫外线灯组，所述紫外线灯组与隔板呈一定角度布置；所述进水管连接到紫外反应器下方的进水口，出水管连接到紫外反应器的上方出水口，在进水管的连接管路上设有H2O2投加设施和O3投加设施；所述O3投加设施包括气源、臭氧发生器和水射器，H2O2投加设施包括H2O2存储罐、计量泵、静态混合器，原水加压后经H2O2投加设施投加一定浓度的H2O2，再将臭氧发生器制备的臭氧经水射器投加一定浓度的臭氧最后进入紫外反应器。
所述紫外反应器包括腔体和紫外线灯组，所述紫外线灯组由若干个紫外线灯管组成，紫外线灯管安装角度在15°～30°之间，灯管间距d＝(1/1-UVT)cm；所述腔体的长：宽：高为3:2:1，腔体内拐角处设置45°挡板，其对角处挡板的设置与紫外线灯管平行；所述腔体设有用于固定紫外线灯管的隔板。
所述紫外线灯管上设有紫外灯套管，紫外线灯管的数量根据紫外灯功率、紫外光强、曝光时间和待处理水所述UV剂量确定。
所述H2O2投加设施包括储罐、计量泵和静态混合器。
本发明还提供了一种UV/O3/H2O2高级氧化反应器的工艺，其工艺参数如下：
所述H2O2投加量在0.5～5mg/L之间；
所述O3投加量控制在0.5～1mg/L之间；
水力停留时间不大于5min，流速不大于0.15m/s；
UV剂量在200-300mJ/cm2。
当所有装置处于开启状态时，反应器中发生如下反应：
有益效果：本发明实现了UV/O3、O3/H2O2和UV/H2O2等三种高级氧化方式的单独、联合运行，充分利用·OH的强氧化性，提高了氧化效率，规避了溴酸盐的生成；优化了紫外线灯管排布方式和反应器结构形式，最大限度的发挥紫外线辐射作用，提高了UV利用率；降低了反应器水力停留时间，节省占地，可采用渠道式，更加与前后工艺相衔接，避免了臭氧接触池的二次提升，运行更加经济；UV剂量、H2O2投加量、O3投加量可单独控制，单独计量，工艺运行更加灵活。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为本发明紫外反应器的立体结构示意图；
图3为本发明紫外反应器的结构示意主视图；
图4为本发明紫外反应器的结构示意左视图；
图5为本发明紫外反应器的结构示意俯视图。
图中：1进水管、2出水管、3紫外反应器、4H2O2投加设施、5O3投加设施；6紫外线灯组、7紫外反应器腔体、8紫外线灯管、9挡板、10隔板、11紫外灯套管、12紫外反应器进水口、13紫外反应器出水口、14静态混合器、15水射器、16流量计、17计量泵、18止回阀、19闸阀、20H2O2存储罐、21臭氧发生器、22液氧罐。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
图1所示为本发明的工艺流程示意图。
本发明提供了一种UV/O3/H2O2高级氧化反应器，包括进水管1、出水管2、紫外反应器3、H2O2投加设施4和O3投加设施5。
所述的紫外反应器3采用下进上出的腾跃式结构，内嵌若干紫外线灯组6，所述紫外线灯组6与隔板9呈一定角度布置；水力停留时间不大于5min，流速不大于0.15m/s；UV剂量在200-300mJ/cm2。
所述进水管1连接到紫外反应器下方的进水口12，出水管2连接到紫外反应器上方的出水口13，在进水管1的连接管路上设有H2O2投加设施3和O3投加设施4。
所述H2O2投加设施包括存储罐、计量泵和静态混合器；所述H2O2投加量在0.5～5mg/L之间。
所述O3投加设施包括液氧罐22、臭氧发生器21和水射器15；液氧罐中的液氧通过液氧罐自带的减压阀减压后进入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧经过空气泵调试输出剂量，通过止回阀防止气体倒灌，最终通过水射器加入系统中；所述O3投加量控制在0.5～1mg/L之间。
原水经泵加压后，通过闸阀19和流量计16调节流量，进入高级氧化系统；经H2O2投加设施3投加一定浓度的H2O2，再将臭氧发生器制备的臭氧经水射器投加一定浓度的臭氧最后进入紫外反应器。
图2所示为本发明紫外反应器的立体结构示意图。
图3-5所示为本发明紫外反应器的结构示意主视图、左视图和俯视图。
所述紫外反应器3包括腔体7和紫外线灯组6。
所述紫外线灯组6由多个紫外线灯管8组成，紫外线灯管8安装角度在15°～30°之间，灯管间距d＝(1/1-UVT)cm。
所述紫外线灯管8上设有紫外灯套管11，紫外线灯管8的数量根据紫外灯功率、紫外光强、曝光时间和待处理水所述UV剂量确定。
所述腔体7的长：宽：高为3:2:1，腔体7内拐角处设置45°挡板，减小死水区和低光强区，提高高级氧化效率；所述腔体7对角处挡板9的设置与紫外线灯管8平行，长度根据反应器尺寸确定。
所述腔体7设有用于固定紫外线灯管8的隔板10。
所述紫外透光率，为波长为254nm的紫外线在通过1cm比色皿待处理水样后，未被吸收的紫外线与输出总紫外线之比，可用分光光度计测量计算获得。
本发明的工作原理：
本发明可实现UV/O3、O3/H2O2和UV/H2O2等三种高级氧化方式，对于UV/O3工艺，在反应器中发生如下反应：
H2O2→2·OH
对于O3/H2O2工艺，在反应器中发生如下反应：
O3+·OH→HO2·+O2
对于UV/H2O2工艺，在反应器中发生如下反应：
H2O2→2OH·
H2O2→HO2·+H·
H2O2+OH·→HO2·+H2O
H2O2+H·→OH·+H2O
HO2·+H2O2→OH·+H2O+O2
以上反应可以通过控制装置启闭实现单独或组合发生，当所有装置处于开启状态时，反应器中发生如下反应:
本发明实现了UV/O3、O3/H2O2和UV/H2O2等三种高级氧化方式的单独、联合运行，充分利用·OH的强氧化性，提高了氧化效率，规避了溴酸盐的生成；优化了紫外线灯管排布方式和反应器结构形式，最大限度的发挥紫外线辐射作用，提高了UV利用率；降低了反应器水力停留时间，节省占地，可采用渠道式，更加与前后工艺相衔接，避免了臭氧接触池的二次提升，运行更加经济；UV剂量、H2O2投加量、O3投加量可单独控制，单独计量，工艺运行更加灵活。
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。
Claims (6)
1.一种UV/O3/H2O2高级氧化反应器，包括进水管(1)、出水管(2)、紫外反应器(3)、H2O2投加设施(4)，所述进水管(1)连接到紫外反应器下方的进水口(12)，出水管(2)连接到紫外反应器上方的出水口(13)；H2O2投加设施(3)设置在进水管(1)的连接管路上，其特征在于，在进水管(1)的连接管路上还设有O3投加设施(5)；所述O3投加设施(3)包括气源、臭氧发生器(21)和水射器(15)，H2O2投加设施包括H2O2存储罐(20)、计量泵(17)和静态混合器(14)；原水加压后经H2O2投加设施(3)投加一定浓度的H2O2，再将臭氧发生器制备的臭氧经水射器投加一定浓度的臭氧最后进入紫外反应器；所述的紫外反应器(3)采用下进上出的腾跃式结构，内嵌两组紫外线灯组(6)，紫外线灯组(6)与隔板呈一定角度布置。
2.根据权利要求1所述的UV/O3/H2O2高级氧化反应器，其特征在于，所述紫外反应器(3)包括紫外反应器腔体(7)和紫外线灯组(6)，所述紫外线灯组(6)由多个紫外线灯管(8)组成，紫外线灯管(8)安装角度在15°～30°之间，紫外线灯管间距d为纯水透光率与水样透光率之差的倒数；所述腔体(7)的长：宽：高为3:2:1，紫外反应器腔体(7)内拐角处设置45°挡板，其对角处挡板(9)的设置与紫外线灯管(8)平行；所述腔体(7)设有用于固定紫外线灯管(8)的隔板(10)。
3.根据权利要求1所述的UV/O3/H2O2高级氧化反应器，其特征在于，所述紫外线灯管(8)上设有紫外灯套管(11)，紫外线灯管(8)的数量根据紫外灯功率、紫外光强、曝光时间和待处理水所述UV剂量确定。
4.根据权利要求1-3任一项所述的UV/O3/H2O2高级氧化反应器，其特征在于，所述H2O2投加设施包括储罐、计量泵和静态混合器。
5.一种权利要求1-4任一项所述的UV/O3/H2O2高级氧化反应器的工艺，其特征在于，工艺参数如下：
所述H2O2投加量在0.5～5mg/L之间；
所述O3投加量控制在0.5～1mg/L之间；
水力停留时间不大于5min，流速不大于0.15m/s；
UV剂量在200-300mJ/cm2。
6.一种权利要求1-4任一项所述的UV/O3/H2O2高级氧化反应器的工艺，其特征在于：当所有装置处于开启状态时，反应器中发生如下反应：
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