CN108602702A - 使用低能量的臭氧水处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及使用低能量的臭氧水处理系统。本发明包括：水管，通过所述水管输送和供应待处理的且同时具有能量的原水；气体注入器，所述气体注入器用于将臭氧气体以微泡形式分散和注入到由水管供应的原水中；低能量使用型气‑液接触反应器，所述低能量使用型气‑液接触反应器用于促进在由气体注入器供应和输送的臭氧混合水内的臭氧气体和原水之间的接触反应；和排放管，所述排放管用于连续输送和排放已经进行了反应处理的经处理水。因此，因为可以显著地降低在臭氧气体注入和接触反应期间的能量使用，所以可以降低处理成本。

Description

使用低能量的臭氧水处理系统
技术领域
本发明涉及一种使用低能量的臭氧水处理系统，并且更特别地，涉及一种可以通过消耗低能量来降低处理成本并且其中还通过使用低能量实现出色的处理效率的臭氧水处理系统。
背景技术
一般地，使用臭氧(O3)的水处理方法通过利用臭氧的强氧化力、分解力、杀菌力、脱色力和除臭力来进行高级水纯化处理、水和污水处理、排放/废水处理和浸出水处理等。
在使用臭氧气体的水处理的领域中，污染水通过诸如臭氧气体的注入、接触和溶解的反应来纯化。具体地，存在诸如扩散器法、注入器法、加压泵法、涡轮混合器法和U形管法之类的方法。
其中，扩散器法是通过使用扩散器使臭氧气体以微泡形式扩散到污染水的水中以通过在深水深度处产生微泡进行水处理的方式。
然而，扩散器法具有如下缺点：比如，用于微泡的孔的堵塞、难以控制气泡尺寸、发生阻塞现象和发生沟道现象，以及具有如下问题：比如，因为空气-液体接触仅通过由微泡的浮力产生的垂直上升发生，所以接触和溶解反应不良，臭氧利用率由于臭氧吸收率降低和自分解膨胀而非常低，以及废气臭氧浓度也高，由此造成环境污染。因此，近年来，除了用于供水处理，其很少被使用。
另外，近年来，存在经常使用注入器法的趋势。但是，注入器法具有以下问题：当臭氧气体被抽吸到注入器中时，发生过多的能量损耗并且不抽吸超过预定量的臭氧气体，而且在抽吸到注入器中后，静态混合器用于后续过程中的接触反应，但是静态混合器造成大的能量损耗，因此在水处理中消耗过多能量，导致低的能量效率和低的处理效率。
发明详述
技术方案
本发明被设计用于解决上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种使用低能量的臭氧水处理系统，其可以通过减少在将臭氧气体注入到待处理的原水中时和在注入后使原水和臭氧气体一起反应时的能量使用来降低处理成本并且改善实用性。
本发明的另一目的是提供一种使用低能量的臭氧水处理系统，其可以使原水和臭氧气体之间的接触反应最大化从而提高臭氧利用的效率并且实现完全的水处理。
根据本发明的优选实施方案，本发明的上述目的和多个优点对本领域技术人员将变得更明显。
技术方案
为了实现上述目的，本发明的使用低能量的臭氧水处理系统的特征在于其包括：供水管，通过所述供水管输送并且供应待处理的且同时具有能量的原水；气体注入器，所述气体注入器用于将微泡形式的臭氧气体分散和注入到由所述供水管供应的原水中；低能量使用型气-液接触反应器，所述低能量使用型气-液接触反应器用于促进在由所述气体注入器供应和输送的臭氧混合水内的所述原水和所述臭氧气体之间的接触反应；和浇灌型保留槽(irrigation-type retention tank)，所述浇灌型保留槽用于通过连续输送已经反应处理的经处理水而促进反应，和用于排放的排放管，其中所述浇灌型保留槽包括上、下、左和右挡板壁，或上和下挡板壁，所述挡板壁能够形成用于促进反应的涡流。
优选的是，所述低能量使用型气-液接触反应器可以包括选自板式混合反应器、多重注入反应器和分割剪切反应器中的一种或多种组合。
还优选的是，将通过所述供水管供应的所述原水通过由落差产生的势能来加压和输送。
还优选的是还包括供水泵，所述供水泵用于将能量供应至所述原水和用于送出所述原水。
还优选的是还包括原水槽，所述原水槽用于储存所述原水并且将所述原水供应至所述供水管。
还优选的是还包括：臭氧发生器，所述臭氧发生器用于产生和供应要供应至所述气体注入器的臭氧气体，和臭氧供应管，所述臭氧供应管用于将由所述臭氧发生器供应的所述臭氧气体输送并供应至所述气体注入器。
还优选的是还包括气体供应管，所述气体供应管用于产生和供应除要供应至所述气体注入器中的臭氧气体之外的氧气和氯气。
还优选的是，所述气体注入器的类型包括膜式气体注入器、微泡型气体注入器或可以在穿孔型注入器的主管道内的整个管道面积处直接并均匀地注入并且由诸如STS304、STS316、STS316L、Astel Louis、PP、PE的材料制成的气体注入器。
还优选的是，以微泡形式注入的所述臭氧气体被板式混合反应器和多重注入反应器复合地使用以促进接触反应，然后通过超声波发生器发生超声空化现象以进一步促进所述接触反应，因此可以根据臭氧和原水的二次接触反应以及超声波同时实现水处理效果。
还优选的是还包括：排放水槽，所述排放水槽用于储存由所述排放管排放的经处理水；和注入装置，所述注入装置被装配在所述排放管的端部以将所述经处理水注入到在所述排放水槽内的水中。
还优选的是还包括主反应器，所述主反应器用于促进在由所述低能量使用型气-液接触反应器供给的臭氧混合水内的所述臭氧气体和所述原水之间的接触反应，并且将已经反应处理的经处理水供应至所述排放管。
还优选的是，所述低能量使用型气-液接触反应器按板式混合反应器、多重注入反应器、分割剪切反应器和多重注入反应器的顺序配置。
还优选的是，在所述主反应器的后端和在所述排放管的前端选择性地安装超声发生器，以通过使在预处理过程中未反应的臭氧的反应最大化并且使残留臭氧为零来使由臭氧产生的气味损害最小化。
还优选的是，所述浇灌型保留槽可以是能够连续保持与流体的反应而无气体的向外流出的密封浇灌型。
还优选的是，所述主反应器包括：注入反向混合反应器，所述注入反向混合反应器用于将所述臭氧混合水注入、倒流并且混合以造成接触反应；和反应槽，所述注入反向混合反应器嵌入在所述反应槽中，并且由所述注入反向混合反应器排放的经处理水被保持并且排放在所述反应槽中。
还优选的是还包括低能量使用型气-液接触反应器，所述低能量使用型气-液接触反应器嵌入在所述反应槽中，并且进行与所述臭氧混合水的接触反应，然后排放到所述注入反向混合反应器中。
还优选的是，所述注入反向混合反应器可以由以下组成：注入管，在所述注入管中，所述臭氧混合水流入的所述注入管的前端开放并且所述臭氧混合水流出的所述注入管的后端横截面减小以使得在中央部分中形成注入孔；和后部管，所述后部管包括：凹面反射板，所述凹面反射板形成在后端以碰撞由所述注入管注入的所述臭氧混合水并使其倒流；和在用于排放所述经处理水的一侧的出口。
还优选的是，所述气体注入器可以由以下组成：主管，所述主管用于内部输送由所述供水管供应的所述原水；和多孔管，所述多孔管与所述主管配置在一起并且将通过多个注入孔供应的臭氧气体以微泡形式注入在所述原水的水中。
还优选的是，所述板式混合反应器可以由以下组成：流入减径管，所述流入减径管配置为使得直径逐渐减小以改变由所述气体注入器供应的所述臭氧混合水的流路和流速的形状；后部管，所述后部管内部输送由所述流入减径管供应的所述臭氧混合水；和突出部件，所述突出部件装备有多个，其突出在所述后部管的内表面上以使得将所述臭氧混合水的方向和流速改变，分割并剪切，然后接触所述臭氧混合水。
还优选的是，所述多重注入反应器可以由以下组成：主管，所述主管用于内部输送所述臭氧混合水；和阻挡多孔板，所述阻挡多孔板被装备在与所述主管内的所述臭氧混合水的流动方向垂直的方向上并且具有多个通孔，所述臭氧混合水穿过所述多个通孔。
还优选的是，所述分割剪切反应器可以由以下组成：主管，所述主管用于内部输送所述臭氧混合水；和螺旋叶片，所述螺旋叶片在所述主管内沿纵向重复地配置，并且是弯曲板的形式。
还优选的是还包括：循环管，所述循环管在所述排放管的中部分支，并且将所述经处理水的一部分朝所述原水槽输送以用于再处理；和混合进料器，所述混合进料器将通过所述循环管供应的所述经处理水和由所述原水槽供应的所述原水混合，并且将混合水供应至所述供水管。
还优选的是，所述混合进料器可以由以下组成：混合管，所述混合管用于将所述经处理水和所述原水混合同时内部输送所述经处理水和所述原水；和过滤器，所述过滤器配置在所述混合管内并且过滤杂质。
发明效果
根据本发明，因为可以大幅降低在注入臭氧气体和接触反应时的能量使用，所以可以实现降低处理成本的效果。
另外，复合使用具有低能耗和高效率的反应器的组合并且将已经反应处理的经处理水的一部分重新加压以使用少量的臭氧，由此可以实现其中完全地进行水处理的效果。
此外，因为可以快速地进行处理，所以可以实现其中改善了处理生产率的效果。
附图简述
图1是根据本发明的个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的框图。
图2是根据本发明的一个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的框图。
图3是根据本发明的一个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的框图。
图4是根据本发明的一个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的框图。
图5是根据本发明的一个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的气体注入器的横截面示意图。
图6是根据本发明的一个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的板式混合反应器的部分切面横截面图。
图7是根据本发明的一个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的多重注入反应器的横截面图。
图8是根据本发明的一个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的分割剪切反应器的横截面示意图。
图9是根据本发明的一个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的注入反向混合反应器的横截面图。
图10是根据本发明的另一实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的框图。
图11是根据本发明的另一实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的混合进料器的横截面示意图。
实施发明的最佳方式
提供了使用低能量的臭氧水处理系统，
其特征在于，其包括：供水管，通过所述供水管输送并且供应待处理的且同时具有能量的原水；气体注入器，所述气体注入器用于将臭氧气体以微泡形式分散和注入到由供水管供应的原水中；低能量使用型气-液接触反应器，所述低能量使用型气-液接触反应器用于促进在由气体注入器供应和输送的臭氧混合水内的原水和臭氧气体之间的接触反应；和浇灌型保留槽，所述浇灌型保留槽用于通过连续输送经过反应处理的经处理水而促进反应，和用于排放的排放管，其中浇灌型保留槽包括上、下、左和右挡板壁，或上和下挡板壁，所述挡板壁能够形成用于促进反应的涡流。
本发明实践的实施形式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的优选实施方案。
图1是根据本发明的一个优选实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的框图。
根据本发明，使用用于将臭氧气体注入到待处理的原水的气体注入器140以使得减少在注入臭氧气体时的能量使用，并且复合使用低能量使用型气-液接触反应器如板式混合反应器170、多重注入反应器180、分割剪切反应器190和注入反向混合反应器200，以使得还降低在接触反应期间的能量使用，致使与常规注入器和静态混合器的组合方法相比，将能量使用降低50～60％。
由此，因为仅使用最少的能量，所以将能量供应至原水的供水泵130可以省略或用作具有低容量的供水泵，以及可以通过仅使用原水的保持势能而不使用供水泵130来进行水处理。
另外，在气体注入器140中进行部分接触反应后，因为通过复合使用低能量使用型和高效的板式混合反应器170、多重注入反应器180、分割剪切反应器190和注入反向混合反应器200来促进接触反应，所以可以将臭氧利用效率提高至99％以上并且完全纯化过程是可能的。因此，能够处理含有通过常规方法不能良好处理的非可降解材料的原水以及减少残留臭氧的量，并且与过去相比将所使用的臭氧的量减少20～30％，由此降低臭氧生成的成本。
根据本发明的臭氧水处理系统包括：用于储存和供应待处理的原水的原水槽110；用于输送由原水槽110供应的原水的供水管120；用于加压和输送原水同时将所需的能量供应至水处理的供水泵130；用于产生和供应要注入到原水中的适当浓度的臭氧气体的臭氧发生器160；用于输送和供应由臭氧发生器160供应的臭氧气体的臭氧供应管165；用于将通过臭氧供应管165供应的微泡形式的臭氧气体分散和注入到待内部输送的原水中的气体注入器140；用于促进在由气体注入器140输送和供应的臭氧混合水内的臭氧气体和原水之间的气-液反应的气-液接触反应器；用于通过促进后续的原水和臭氧气体之间的接触反应以使接触反应几乎完成的主反应器230；和用于输送和排放由主反应器230排放的已经反应处理的经处理水的排放管240。
原水槽110引入待处理的原水，并将其临时储存然后供应。选择具有能够克服原水的流入量变化和能够稳定运行系统的容量。
原水槽110的一侧配置有出口，原水通过所述出口排放，并且出口连接至供水管120开放的一端。
此处，原水可以直接通过供水管120供应而无需原水槽110，但是优选的是提供原水槽110用于以稳定的方式供应原水。
供水管120是用于内部输送和供应由原水槽110供应的原水的管，其一端连接至原水槽110的出口，并且其另一端连接至气体注入器140的前端以将原水供应至气体注入器140。
该供水管120被设计和配置为使待供应和输送的原水的能量损耗最小化。
供水泵130将水处理所需的能量提供给原水以使得可以通过以恒定的压力和流速抽吸和加压来供应和输送原水，由此选择和使用了在流速和泵压头(pump-up head)方面出色的运行效率。
根据本发明，即使仅向原水提供少量的能量，水处理也能够顺利地进行，由此向原水提供能量的供水泵130可以省略或以小容量使用，并且原水还可以仅利用由落差产生的势能来供应而不必使用供水泵130，此时可以通过垂直提供供水管120来实现由落差产生的势能。
臭氧发生器160产生和供应要注入到待输送的原水中的具有适当浓度和体积的臭氧气体，并且臭氧通过由单独的原料气体罐150供应的原料气体产生。
当原料气体是氧气或干燥空气时，该臭氧发生器160可以通过以下方式产生：使以预定压力状态供应的原料通过电场以将氧分子的一部分分离为氧原子，然后将分离的氧原子与其他氧分子结合。
原料气体罐150将产生臭氧所需的原料气体供应至臭氧发生器160，并且原料气体可以是氧气或干燥空气。
臭氧供应管165将由臭氧发生器160供应的臭氧气体内部输送和供应至气体注入器140，并且其一端连接至臭氧发生器160，且其另一端连接至气体注入器140。
该臭氧供应管165可以被适当地设计为通过防止来自气体注入器140的原水由于用于供应原水的水压的暂时错配所导致的回流来保护臭氧发生器160。
当然，可以在臭氧供应管165上配置单独的防回流装置(未示出)比如止逆阀以更彻底地阻挡原水的回流。
另外，还可以包括气体供应管(未示出)以产生和供应除要注入到气体注入器140中的臭氧气体之外的氧气和氯气。
同时，配置原料气体供应管155以使得其可以直接连接在原料气体罐150和臭氧供应管165之间的部分并且以所需时间将高压状态的原料气体直接供应至气体注入器140，由此解决和修复气体注入器140的污染、堵塞等。
图2示出根据本发明的一个实施方案的使用低能量的臭氧水处理系统的另一框图，并且将侧流(Side stream)构造添加至在图1的描述中所示的由气体注入器140、板式混合反应器170和多重注入反应器180组成的部分。
这么做是为了增加气体注入法的多种方法。注入法可以根据气体注入器140的类型而不同。然而，因为注入法可以根据管的构造而不同，所以除了如图1所示的全流(Fullstream)注入法之外，增加如图2所示的侧流注入法。
在侧流注入的情况下，与常规方法不同，存在以下特征：使侧流比率最小化以使功率比最小化，并且可以出色地处理混合。
侧流是如下的方法，其中进一步添加辅助管道300，通过使用泵使待流入的流量的一部分流动到辅助管道300，并且通过使用喷射器310注入气体。
可以在辅助管道300的后端使用板式混合反应器170和多重注入反应器180中的一个或多个的复合方式来促进接触反应，并且将促进的气液水再次输送到气体注入器140内，然后混合。
图3和4示出根据本发明的一个实施方案的臭氧水处理系统的另一框图。
图3和4所示的构造也类似于在图1的描述中所示的构造。在分割剪切反应器190的后端，进一步添加并示出超声波发生器330和超声振动装置中的一个或多个，而图4示出超声波发生器330连接至排放管240的前端并且除了图3所示的构造之外浇灌型保留槽340进一步连接在排放槽270的前端。
安装的超声波发生器330进一步有利于反应器的促进反应。另外，在超声波发生器330的后端安装超声振动装置320，以使得残留臭氧的反应最大化，由此使由于在后端的臭氧的气味造成的破坏最小化。
需要图4所示的浇灌性保留槽340用于进一步促进在与注入的气体的接触反应下的所述气体和经处理水的反应。
在排放槽270的前端安装整个结构被密封的浇灌型保留槽340。在浇灌型保留槽340的内部安装能够形成用于促进反应的涡流的上、下、左和右挡板壁。浇灌型保留槽340的特征在于其被密封以连续保持与流体的反应而无气体的向外流出。
在图3和4的构造中，通常在全流注入法和侧流注入法的后端安装超声波发生器330和超声振动装置320，以使得以微泡形式注入的臭氧气体复合使用板式混合反应器170和多重注入反应器180，由此促进接触反应，然后通过超声波发生器330和超声振动装置320发生超声空化现象，以使得可以进一步促进接触反应，由此可以实现与臭氧的反应的促进和通过超声波的水处理效果。
另外，进一步在排放管240的前端安装超声波发生器330，以使得在前端未反应的臭氧的反应可以最大化，由此甚至在排放槽270的处理后使气味损害最小化。
气体注入器140以分散方式将臭氧气体注入到待通过利用通过臭氧供应管165供应的臭氧气体的自身压力内部来输送的原水的水中。
气体注入器的类型可以包括膜式气体注入器、微泡型气体注入器或可以在穿孔型注入器的主管道内的整个管道面积处直接并均匀地注入并且由诸如STS304、STS316、STS316L、Astel Louis、PP、PE的材料制成的气体注入器。
具体地，如图5所示，气体注入器140包括：用于内部输送由供水管120供应的原水的主管144；以小直径管的形式配置在主管144内并且通过一般在其外表面上形成的多个超细注入孔146a将臭氧气体以微泡形式注入到水中的多孔管146；和用于连接在外部的臭氧供应管165和在内部的多孔管146以及供应臭氧气体的气体连接管142。
此处，主管144的两端都开放，并且在两端形成用于连接管的凸缘部分144a。
另外，多孔管146使臭氧气体形成微泡形式并且将它们以分散方式注入。如所示的，其被配置为纵向沿纵向方向并且可以被配置为均匀布置的多个。
这样的多孔管146被配置为除了连接至气体连接管142的部分之外均是封闭的，并且设置在其外表面上的多个超细注入孔146a被配置为均匀布置。
因此，因为臭氧气体通过多个超细注入孔146a以微泡形式分散地注入，所以臭氧气体的超细气泡快速且均匀地混合并且溶解在待内部输送的水内，致使原水和臭氧气体之间的接触反应最大化。
使用这样的气体注入器140，可以实现200mbar以下的待注入的臭氧气体的压力损失，以及尤其是，可以使关于臭氧气体注入的原水的能量使用最小化，换言之，与使用现有注入器的情况相比，可以将原水的能量使用降低至约1/20。
优选地，形成在多孔管上以使接触反应最大化并且使能量使用最小化的各超细注入孔146a的尺寸可以实现为10μm以下。
低能量使用型气-液反应器促进原水和臭氧气体之间的接触反应，同时使待输送的混合臭氧水的能量使用最小化，并且特别地，使用板式混合反应器170、多重注入反应器180和分割剪切反应器190。
板式混合反应器170改变臭氧混合水的流路，使流速加快，并且分割和剪切臭氧混合水，由此促进接触反应。
如图6所示，这样的板式混合反应器170包括：流入减径管172，其被配置为直径逐渐减小以改变由气体注入器140供应的臭氧混合水的流路和流速的管形；用于继续输送在流入减径管172后的臭氧混合水的后部管174；和突出部件176，其多个配置为在后部管174的内表面上突出，以使得可以改变臭氧混合水的方向和流速以造成湍流现象并且部分地分割和剪切混合的臭氧。
此处，流入减径管172的前端和后部管174的后端形成凸缘部分172a和174a，所述前端和后端为板式混合器170的两端。
流入减径管172形成为具有从前端到后端逐渐减小的直径，以使得加快流速并且改变待输送的臭氧混合水的流路，由此促进原水和臭氧气体之间的接触反应。
突出部件176配置为在后部管174的内表面上均匀布置的多个，并且待输送的臭氧水与多个突出部件176碰撞，由此改变臭氧水的方向和流速，造成湍流现象以及分割和剪切臭氧水的一部分，致使再次促进原水和臭氧气体之间的接触反应。
如所示的，这样的突出部件176可以以倾斜小板的形式实现。
多重注入反应器180在继续输送已经在板式混合反应器170中反应处理的臭氧混合水的同时通过加速、分割、剪切、涡旋、增加湍流和回流再次促进接触反应。
如图7所示，这样的多重注入反应器180包括：用于内部输送由板式混合反应器170供应的臭氧混合水的主管182；和阻挡多孔板184，其在主管182内以板形式沿垂直于臭氧混合水的流动方向重复配置并且具有多个通孔184a。
此处，主管182的两端都开放，并且在两端形成用于连接管的凸缘部分182a。
多个阻挡多孔板184重复配置为沿主管182的纵向彼此间隔开。
因此，待输送的臭氧混合水依次撞击阻挡多孔板184，并且使流动改变或者回流，或者改变流速，并且当穿过通孔174a时，流速加快同时部分地分割，由此可以通过强剪切作用、涡流、湍流和回流过程促进原水和臭氧水之间的接触反应。
这样的多重注入反应器180的反应效率如此优异，为常规的静态混合器的10倍，而能量消耗非常低，低至83％的水平，由此极大地减少能量的使用。
综上所述，当穿过气体注入器140和板式混合反应器170时，臭氧气体在原水内的分布变得越来越均匀，并且当穿过多重注入反应器180时，将极大限度地完全产生原水和臭氧气体之间的接触反应。
分割剪切反应器190在继续输送已经在多重注入反应器180中反应处理的臭氧混合水时通过分割过程、剪切过程、反转过程和施加湍流过程再次促进接触反应。
如图8所示，这样的分割剪切反应器190由如下组成：用于内部输送由多重注入反应器180供应的臭氧混合水的主管192；和螺旋叶片194，其在主管192内以弯曲板形式按一个垂直方向而另一个水平方向重复配置并且连续平分和分割臭氧混合水。
此处，主管192的两端都开放，并且在两端形成用于连接管的凸缘部分192a。
因此，待输送的臭氧混合水每次穿过螺旋叶片194时，将其继续分割和平分，并且随着其方向和流速各自根据螺旋叶片194的弯曲形式而变化，随着各螺旋叶片194的方向依次改变而反转并且变形，由此可以通过强剪切和湍流作用促进接触反应。
此处，当螺旋叶片194的数量是n时，臭氧水被分割的数量是2n。
这样的分割剪切反应器190造成有点大的能量使用，但是在反应效率方面良好。
如上所述的所有的板式混合反应器170、多重注入反应器180和分割剪切反应器190都是低能量使用型气-液接触反应器，与常规的静态混合器相比，其能够大幅降低臭氧混合水的能量使用，并且三种反应器170、180和190的选择、布置顺序以及反应器的数量可以是任选的。
主反应器230促进原水与在穿过板式混合反应器170、多重注入反应器180和分割剪切反应器190时尚未反应的臭氧气体之间的接触反应，并且几乎使反应完全。
这样的主反应器230主要包括注入反向混合反应器200，并且选择性地在注入反向混合反应器200之前包括前述的低能量使用型气-液接触反应器。
此图示出了其中选择分割剪切反应器190作为嵌入式低能量使用型气-液接触反应器的情况。
主反应器230由以下组成：反应槽210，其具有较大直径并且内部保持然后排放由注入反向混合反应器200排放的经处理水；分割剪切反应器190和嵌入在反应槽210内的注入反向混合反应器200；和气-液分离装置220，其分离和排放在反应槽210内保持的臭氧混合水内残留的排放气体比如氧气。
此处，注入反向混合反应器200通过注入和依靠回流的混合再次促进接触反应。
如图9所示，这样的注入反向混合反应器200由以下组成：注入管222，在该注入管中，用于引入臭氧混合水的前端侧开放，并且臭氧混合水通过其渗出的后端侧减小以使得在中央部分中形成注入孔222b；和后部管224，所述后部管包括：凹面反射板，其配置在后端以使由注入管注入的臭氧混合水反向流动；和在一侧的用于排放经处理水的出口。
此处，注入管222的前端开放，并且在所述前端形成用于连接管的凸缘部分222a。
因此，当由分割剪切反应器190供应的臭氧混合水穿过注入管222的内部并且由注入孔222b注入时，臭氧混合水的方向和流速改变而造成湍流作用，并且当注入的臭氧混合水穿过后部管224的内部并且撞击凹面反射板224a时，发生湍流、涡流和回流作用而促进接触反应，然后几乎完成了接触反应的经处理水通过穿过在侧壁的一侧形成的出口224b排放，并且保持在反应槽210内。
注入反向混合反应器200也是与常规的静态混合器相比能够降低能量损耗的低能量使用型气-液接触反应器。
气-液分离装置220分离并且排放来自在反应槽210内的经处理水的排放气体，比如根据气-液接触反应在经处理水内产生和残留的氧气，并且保持反应槽210内的压力。
这样的气-液分离装置220作为能够选择性排放在反应槽210内的上部空间处收集的废气的止逆阀实现。
排放管240继续输送并且排放由主反应器230中的反应槽210排放的经处理水，并且从反应罐210纵向延伸。
这样的排放管240被设计和配置为使待输送的经处理水的能量损耗最小化。
此外，根据本发明，尽管可以通过排放管240将经处理水输送和排放至所需位置，但是优选的是可以进一步配置排放槽270以最终收集和储存通过排放管240排放的经处理水。
排放槽270最终收集并且安全地排放经处理水，并且被选择为能够克服经处理水的流入和流出量的变动并稳定地运行系统的容量。
另外，可以在排放管240上配置压力保持装置250以根据经处理水通过排放管240的排放使主反应器230内的压降最小化。
这样的压力保持装置250可以通过用于减少排放管240的内部流路的结构实现。
另外，为了通过将经处理水注入和排放到排放槽270的水中来使用剩余能量和臭氧而使经处理水最终在排放槽270内反应，可以在排放管240的末端配置注入装置260。
如上所述，从原水槽110至排放槽270连接的单管线形式的构造涉及在连续输送原水的同时处理一次的方法。
另一方面，根据本发明，可以实现根据原水水质和处理目标重复处理两次以上的方法，并且该重复处理方法的构造在图10中示出。
在重复处理方法中，进一步配置循环管280以使经处理水的部分在将经处理水从主反应器230输送至排放槽270的排放管240的中部分支而循环至原水槽110一侧。
换言之，在已经在主反应器230中反应处理后，使待输送的经处理水在途中流到排放管240和循环管280这两者中，并且分别供应至排放槽270一侧和原水槽110一侧。
另外，为了再处理，在原水槽110内进一步配置混合进料器290，并且使通过循环管280供应的经处理水和由原水槽110供应的原水一起被抽吸和混合并且供应至供水管120。
如图11所示，混合进料器290由以下各项组成：混合管292，其中用于输入的引出端侧形成为具有大直径的大直径部分，并且用于输出的一侧形成为具有较小直径的小直径部分；和过滤器294，其配置在大直径部分的中央以覆盖入口侧并且使在内部输送的经处理水和原水内含有的杂质被过滤。
因此，循环管280的末端插入到大直径部分中并且与过滤器294接触，以使得可以直接将经处理水供应至过滤器294。在原水槽110一侧中的原水通过在混合管292的大直径部分和过滤器294之间的空间供应，并且将经处理水和原水混合，然后供应至供水管120。
另外，尽管未示出，但是根据本发明的臭氧水处理系统还可以包括用于进行总体运行控制以实现自动运行的控制面板、供水管120和用于打开和关闭流体供应的阀门装置V，可以在如上所述的臭氧供应管165、原料气体供应管155、排放管240和循环管280上配置用于测量流体的压力和流量的压力计P和流量计F。
此外，各元件和与其连接的配件的尺寸、数量、结构等可以考虑水质和待处理目标的水量、水质的目标、注入的臭氧气体量等适当地确定。
以下描述如上所述的根据本发明的使用低能量的臭氧水处理系统的运行。
首先，当供水泵130运行时，将储存在原水槽110内的待处理的原水通过供水管120抽吸并输送，然后供应至气体注入器140。
此时，原水供应有来自供水泵130的水处理所需的能量。
当然，还可能的是，原水供应有由落差产生的势能供应而不使用供水泵130，并且通过供水管120供应。
之后，由气体注入器140供应的原水在气体注入器140内流动，并且此时，将通过臭氧发生器160产生然后以适当压力状态通过臭氧供应管165供应的臭氧气体被抽吸并混合到原水中，所述臭氧气体通过在气体注入器140内的多孔管146以微泡形式分散地注入并且内部流动。
之后，将臭氧混合水继续供应至板式混合反应器170，并且在板式混合反应器170中进行加速过程、湍流过程、分割过程和剪切过程，由此可以进行原水和臭氧气体之间的接触反应。
之后，将臭氧混合水继续供应至多重注入反应器180，并且在多重注入反应器180中进行加速过程、分割过程、剪切过程、涡流过程、湍流过程和回流过程，由此再次进行原水和臭氧气体之间的接触反应。
之后，将臭氧混合水继续供应至分割剪切反应器190，并且在分割剪切反应器190中分割、剪切、反向和湍流，由此再次进行接触反应。
之后，使臭氧混合水再次穿过多重注入反应器180以使得促进反应，然后将其供应至主反应器230。
使供应至主反应器230的臭氧混合水穿过嵌入在主反应器230中的分割剪切反应器190，以使得再次促进反应，然后将其供应至注入反向混合反应器200并且在注入反向混合反应器200中加速、湍流、涡流并回流，由此再次进行反应。
之后，将由注入反向混合反应器200排放的臭氧混合水排放并保持在主反应器230中的反应槽210内，并且在保持在反应槽210内期间，将在经处理水的水中残留的排放气体通过气-液分离装置220分离并且移除。
之后，将其中已经通过主反应器230几乎完成水处理的经处理水从主反应器230中的反应槽210中排放并且通过排放管240输送，然后通过在排放管240的末端配置的注入装置260排放到在排放槽270内的水中，之后通过使用剩余能量和剩余臭氧完成反应。
另外，在重复处理方法的情况下，将通过排放管240输送的经处理水的一部分分开到中途分支的循环管280中，并且供应至原水槽110一侧，并且将循环用于再处理的经处理水抽吸并与在混合进料器290中的原水混合，然后再次通过供水管120输送。
由此，根据本发明，可以在注入臭氧气体时通过使用气体注入器140来大幅降低能量使用，并且可以在接触反应时通过使用低能量使用型气-液接触反应器来大幅降低能量使用，因此可以降低处理成本。
此外，可以通过复合使用低能量损耗型反应器如板式混合反应器170、多重注入反应器180、分割剪切反应器190和注入反向混合反应器200，并且通过根据需要使经处理水的一部分循环来进行完全的水处理。
另外，与常规扩散器法相比，经历整个过程所需的处理时间可以缩短至约1/10，由此处理生产率也可以是出色的。
如上所述，应理解，前述内容仅是根据本发明的优选实施方案的举例说明，并且在不脱离本发明的主旨的情况下，本发明所属领域的普通技术人员可以完成对本发明的改变和变化。
[附图标记清单]
110：原水槽 120：供水管
130：供水泵 140：气体注入器
142：气体连接管 144：主管
144a：凸缘部分 146：多孔管
146a：注入孔 150：原料气体罐
155：原料气体供应管 160：臭氧发生器
165：臭氧供应管 170：板式混合反应器
172：流入减径管 172a：凸缘部分
174：后部管 174a：凸缘部分
176：突出部件 180：多重注入反应器
182：主管 182a：凸缘部分
184：阻挡多孔板 184a：通孔
190：分割剪切反应器 192：主管
192a：凸缘部分 194：螺旋叶片
200：注入反向混合反应器 222：注入管
222a：凸缘部分 222b：注入孔
224：后部管 224a：凹面反射板
224b：出口 210：反应槽
220：气-液分离装置 230：主反应器
240：排放管 250：压力保持装置
260：注入装置 270：排放水槽
280：循环管 290：混合进料器
292：混合管 294：过滤器
300：辅助管道 310：喷射器
320：超声振动装置 330：超声波发生器
340：浇灌性保留槽
F：流量计 P：压力计
V：阀门装置

Claims (25)

1.一种使用低能量的臭氧水处理系统，其包括：
供水管，通过所述供水管输送和供应待处理的且同时具有能量的原水；
气体注入器，所述气体注入器用于将臭氧气体以微泡形式分散和注入到由所述供水管供应的原水中；
低能量使用型气-液接触反应器，所述低能量使用型气-液接触反应器用于促进在由所述气体注入器供应和输送的臭氧混合水内的所述原水和所述臭氧气体之间的接触反应；和
浇灌型保留槽和用于排放的排放管，所述浇灌型保留槽用于通过连续输送已经进行了反应处理的经处理水而促进反应，
其中所述浇灌型保留槽包括上、下、左和右挡板壁，或上和下挡板壁，所述挡板壁能够形成用于促进反应的涡流。
2.根据权利要求1所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述低能量使用型气-液接触反应器包括选自板式混合反应器、多重注入反应器和分割剪切反应器中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，将通过所述供水管供应的所述原水通过由落差产生的势能来加压和输送。
4.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其还包括供水泵，所述供水泵用于将能量供应至所述原水并且送出所述原水。
5.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其还包括原水槽，所述原水槽用于储存所述原水并且将所述原水供应至所述供水管。
6.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其还包括：臭氧发生器，所述臭氧发生器用于产生和供应要供应至所述气体注入器中的臭氧气体，和臭氧供应管，所述臭氧供应管用于将由所述臭氧发生器供应的所述臭氧气体输送和供应至所述气体注入器。
7.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其还包括气体供应管，所述气体供应管用于产生和供应除要供应至所述气体注入器中的臭氧气体之外的氧气和氯气。
8.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其中所述气体注入器的类型包括膜式气体注入器、微泡型气体注入器或可以在穿孔型注入器的主管道内的整个管道面积处直接并均匀地注入并且由诸如STS304、STS316、STS316L、Astel Louis、PP、PE之类的材料制成的气体注入器。
9.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其中以微泡形式注入的所述臭氧气体以借助板式混合反应器和多重注入反应器的复合方式使用以促进接触反应，然后通过超声波发生器发生超声空化现象以进一步促进所述接触反应，由此可以同时实现根据臭氧和原水的二次接触反应以及超声波的水处理效果。
10.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，其还包括侧流构造，所述侧流构造用于将辅助管道添加至所述气体注入器，用于通过使用泵使流入物的一部分流动至所述辅助管道，并且用于通过使用喷射器注入气体，所述接触反应可以通过在所述辅助管道的后端使用处于复合形式的一个或多个所述板式混合反应器和所述多重注入反应器来促进，并且促进的气-液水再次移动到所述气体注入器中以进行混合。
11.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其还包括：排放水槽，所述排放水槽用于储存由所述排放管排放的经处理水；和注入装置，所述注入装置配置在所述排放管的端部以将所述经处理水注入到在所述排放水槽内的水中。
12.根据权利要求1或2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其还包括主反应器，所述主反应器用于促进在由所述低能量使用型气-液接触反应器供应的臭氧混合水内的所述臭氧气体和所述原水之间的接触反应，并且将已经进行了反应处理的经处理水供应至所述排放管。
13.根据权利要求12所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其中在所述主反应器的后端和在所述排放管的前端选择性地安装超声发生器，以通过使在预处理过程中未反应的臭氧的反应最大化并且使残留臭氧为零来使由臭氧产生的气味损害最小化。
14.根据权利要求2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述低能量使用型气-液接触反应器按板式混合反应器、多重注入反应器、分割剪切反应器和多重注入反应器的顺序配置。
15.根据权利要求1所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述浇灌型保留槽是能够连续保持与流体的反应而无气体的向外流出的密封浇灌型。
16.根据权利要求12所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述主反应器包括：注入反向混合反应器，所述注入反向混合反应器用于将所述臭氧混合水注入、倒流并且混合以造成接触反应；和反应槽，所述注入反向混合反应器嵌入在所述反应槽中，并且由所述注入反向混合反应器排放的经处理水被保持并且然后排放在所述反应槽中。
17.根据权利要求16所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其还包括低能量使用型气-液接触反应器，所述低能量使用型气-液接触反应器嵌入在所述反应槽中，并且进行与所述臭氧混合水的接触反应，然后排放到所述注入反向混合反应器中。
18.根据权利要求17所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述低能量使用型气-液接触反应器是选自板式混合反应器、多重注入反应器和分割剪切反应器中的任意一种或多种。
19.根据权利要求16所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述注入反向混合反应器包括：
注入管，其中，所述注入管的流入所述臭氧混合水的前端开放并且所述注入管的流出所述臭氧混合水的后端的横截面减小以使得在中央部分中形成注入孔；和
后部管，所述后部管包括：凹面反射板，所述凹面反射板形成在后端以碰撞由所述注入管注入的所述臭氧混合水并使其倒流；和在一侧的用于排放所述经处理水的出口。
20.根据权利要求1所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述气体注入器包括：
主管，所述主管用于内部输送由所述供水管供应的所述原水；和
多孔管，所述多孔管配置在所述主管内并且将通过多个注入孔供应的臭氧气体以微泡形式注入到所述原水的水中。
21.根据权利要求2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述板式混合反应器包括：
流入减径管，所述流入减径管配置为使得直径逐渐减小以改变由所述气体注入器供应的所述臭氧混合水的流路和流速的形状；
后部管，所述后部管内部输送由所述流入减径管供应的所述臭氧混合水；和
突出部件，所述突出部件配置为多个突出在所述后部管的内表面上以使得将所述臭氧混合水的方向和流速改变、分割并剪切，并且然后接触所述臭氧混合水。
22.根据权利要求2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述多重注入反应器包括：
主管，所述主管用于内部输送所述臭氧混合水；和
阻挡多孔板，所述阻挡多孔板被配置在所述主管内沿垂直于所述臭氧混合水的流动方向的方向并且具有多个通孔，所述臭氧混合水穿过所述多个通孔。
23.根据权利要求2所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述分割剪切反应器包括：
主管，所述主管用于内部输送所述臭氧混合水；和
螺旋叶片，所述螺旋叶片在所述主管内沿纵向重复地配置，并且是弯曲板的形式。
24.根据权利要求1所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其还包括：
循环管，所述循环管在所述排放管的中部分支，并且将所述经处理水的一部分输送到所述原水槽以用于再处理；和
混合进料器，所述混合进料器将通过所述循环管供应的所述经处理水和由所述原水槽供应的所述原水混合，并且将混合水供应至所述供水管。
25.根据权利要求24所述的使用低能量的臭氧水处理系统，其特征在于，所述混合进料器包括：
混合管，所述混合管用于将所述经处理水和所述原水混合的同时内部输送所述经处理水和所述原水；和
过滤器，所述过滤器配置在所述混合管内并且过滤出杂质。
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