CN108698868A - 具有脱气区的紫外线系统 - Google Patents

Abstract

在一种液体处理系统中，具有：入口(1)和出口(9)，限定从所述入口(1)到所述出口(9)的液体流动方向；液体处理区(16)，设置于所述入口(1)和所述出口(9)之间，所述液体处理区(16)包括多个紫外线辐射器，将紫外线辐射到流经所述处理区(16)的液体中；第一过渡区(22)，位于所述入口(9)下游，使得所述入口(1)的横截面适应于所述处理区(16)的横截面；和第二过渡区(17)，位于所述出口(9)上游，使得所述处理区(16)的横截面适应于所述出口(9)的横截面，其中，所述入口(1)、过渡区(11，17)、处理区(16)和出口(9)限制所述液体在封闭的通道中流动，通过在通道的顶部所述入口(1)和所述处理区(16)之间设置脱气(13)，实现辐射器和通道壁材料的更好的耐久性。

Description

具有脱气区的紫外线系统

本发明涉及一种具有方案1前序特征的液体处理系统。

从美国专利8,148,699 B2中已知这种类型的系统。

通常，这些系统适用于气体、液体和悬浮体等，因此被称为“液体处理系统”。在整个本专利申请中，使用术语“液体处理系统”，因为待处理的介质应基本上不含可能干扰预期目的的气体组分。在这个意义上，液体应该理解为流动介质，其可以包含不同的液相和悬浮固体颗粒，但是没有大量的气体。

与其他类似系统一样，已知的液体处理系统包括封闭的通道或壳体，其中布置有多个紫外线辐射器。辐射器在通道中准确的定向方式与本文是不相关的。

这种封闭的通道系统用于处理饮用水或废水。这些通道系统连接于将待处理的水输送至入口的管道。入口处的横截面通常是圆形的。存在来自于圆形入口处的过渡区，该过渡区具有圆锥形状并且将圆形入口引导至具有较大横截面的矩形管道。这意味着水流动的横截面增大，并由此流速减小。过渡段的下游设置有反应器壳体本身，由于生产技术要求、附件和配合等存在微小的偏差，反应器壳体具有基本上为矩形或方形的横截面。辐射器也位于该段内。在处理区的下游，用一定量的紫外线辐射所处理的水流离开处理区并进入第二过渡区，在第二过渡区中，处理区的方形横截面转变为直径较小的圆形横截面，用于连接到流出管。

已知类型的反应器不仅能用于消毒目的，还能用于所谓的高级氧化工艺。人们越来越认识到有机物质污染对健康有害，因此清除这些污染是有必要的。另一方面，在地下水和地表水中检测到越来越多的这种物质。地表水中药物残留物浓度的增加是这方面的一个例子。通过各种技术如有机污染物的吸附、氧化或紫外照射能够减少这种污染。高级氧化工艺是最有益的一种。它使用如过氧化氢和气态臭氧的强氧化剂的组合，以产生羟基自由基，羟基自由基随后能够将分子裂解成较短的部分。这些较短的部分随后能够通过紫外线辐射进一步分解，在此，氧化残留物也形成羟基自由基。

如果在较大的系统中进行臭氧、过氧化氢和紫外线与高级氧化工艺结合，需要解决气泡的问题。这些气泡是在臭氧步骤中产生的，必须从系统中除去。因为紫外线透射从而被目标物质吸收的紫外光显著减少，因此气泡对紫外线系统的性能具有负面影响。

因此，本发明的目的是提供一种液体处理系统，该液体处理系统在高级氧化工艺中是有效果的，能够用于大规模装置并且对紫外线系统的性能没有负面影响。

该目的通过具有方案1的特征的系统实现。

在一种液体处理系统中，具有：入口和出口，所述入口和所述出口限定从所述入口到所述出口的液体流动方向；液体处理区，设置于所述入口和所述出口之间，所述液体处理区包括多个紫外线辐射器，将紫外线辐射到流经所述处理区的液体中；第一过渡区，位于所述入口下游，使得所述入口的横截面适应于所述处理区较大的横截面；和第二过渡区，位于所述出口上游，使得所述处理区的横截面适应于所述出口的横截面；其中，所述处理区的横截面大于所述入口的横截面，并且其中，所述入口、所述过渡区、所述处理区和所述出口限制液体在封闭的通道中流动，通过在所述入口和处理区之间设置脱气区，用于从液体中分离未溶解的气体并从系统中除去分离的气体，来实现辐射器和通道壁材料的更好的耐久性，其中，所述脱气区包括侧壁装置和顶壁装置，该侧壁装置和顶壁装置能够限制所述通道的顶部在所述液体上方的气体容积。

优选地，所述第一过渡区和所述处理区之间设置有脱气区，因为在该脱气区中，可以降低流速并由此有效地支持脱气。

在流动方向上，所述脱气区的长度可以是所述处理区的长度的10％至50％。在优选的实施方式中，所述脱气区的长度可以是所述处理区的长度的20％至30％。

优选地，所述脱气区的形状和横截面与所述处理区基本相同，并且在所述脱气区中不设置紫外线辐射器。这种设置方式使得结构不那么复杂。脱气装置可以布置为与所述脱气区连通，其优点是可以通过脱气装置处理气体。

有利地，所述处理区和所述脱气区域具有基本上为矩形的横截面，该横截面具有纵向边缘，并且相对于水平面，所述边缘基本上水平定向，即与水平面成-10度至+10度之间的倾斜角度，并且一个上边缘位于系统的顶部。这样，可以在通道的顶部边缘之下收集气体。术语“顶部”和“水平”是相对于重力方向定义的，认为重力方向表现为垂直方向，由于重力的影响使得未溶解的气泡上升到液体的顶部。

更优选地，所述脱气装置位于系统的所述上边缘。

当所述脱气区包括侧壁装置和顶壁装置时，其优点是适于保持位于液体流上方且与液体流离的气体容积，因为这些壁装置能够将一定容积的气相限制在液体上方。对于含有一定比例臭氧的气体，这有助于防止臭氧不受控制地释放到大气中。

在设置有所述脱气区以收集未溶解的气体时，设置有所述脱气装置以从系统中除去该气体。优选的实现方式是，所述脱气装置具有入口，该入口对所述气体容积开放并且适于将气体从所述脱气区输送到排气装置，用于将气体引导到所述系统之外。

在优选的实施方式中，所述脱气区的上游设置有臭氧混合装置，该臭氧混合装置用于将富含气态臭氧的气体混合到液体中，从而可以在系统中进行高级氧化工艺(AOP)。

如果所述脱气区包括挡板，该挡板设置于所述脱气区的顶部边缘，位于所述处理区的上游和所述脱气装置的下游，则能够更有效地进行脱气。

有益的是，所述挡板可以以这种方式安装于脱气区的所述壁：防止沿着所述脱气区的上边缘在所述挡板上游所收集的气体进入所述处理区。

优选的是，所述脱气装置为穹顶状，的并且包括内部容积，该内部容积用于在气体排放之前收集从液体中释放的气体。此特征使得所述脱气装置紧凑而有效。

优选的是，为了除去气体，所述脱气装置包括开口，该开口用于排出从所述脱气区所收集的气体。在另一优选实施例中，所述开口能够根据电子控制器的信号关闭。这使得所述系统收集气体的时间能够超过某一时间(如果需要)，并且在收集一定容量之后在控制时间之内或者间隔地排出气体。

优选的，所述脱气装置可以包括排气阀，该排气阀可以自动操作以将所收集的气体从所述脱气区排出。

优选的是，所述阀与臭氧分解装置连通，该臭氧分解装置用于分解所排出的气体中的任何剩余的臭氧。在系统中进行高级氧化工艺的情况下，可以防止臭氧释放到大气中。

在下文中，参考附图描述了本发明的优选实施方式，其中：

图1：高级氧化工艺的示意图；

图2：根据本发明的反应器的侧视示意图；

图3：图2中的反应器的脱气区的横截面；以及

图4：具有入口和出口的反应器的立体图。

图1示出了用于处理原水的高级氧化工艺(AOP)的步骤，原水可能是来自废物倾倒场的污水、受污染的地下水或类似于需要对内源性物质等持久性化学品进行处理的水。在第一步骤中，可以使预处理的原水1与过氧化氢2接触。这一步骤是一个选择。然后将原水1送入臭氧混合和反应系统3，在臭氧混合和反应系统3中，原水1与臭氧4接触，臭氧4即含臭氧的气体，如臭氧含量达20％的氧气或通过已知工艺富含臭氧的空气。然后，根据臭氧混合系统的效率，臭氧4将溶解在原水流中。在臭氧混合和反应系统3的出口5处会不可避免地存在一些未溶解在原水中的气态臭氧或其他气态组分。然而，溶解的臭氧此时与污染物反应。之后，提供有用于含臭氧的气体的脱气区6。该脱气区用于从水流中除去未溶解的气体。在脱气区6的出口处，预处理的原水7基本上不含未溶解的气体。此时，预处理水流7进入具有紫外线辐射器8的紫外线系统，并且受到一定量的紫外线照射。在出口9处，已处理的水流含有明显较少的持久性化学组分，通过如上简述的高级氧化工艺已经将其分解。

可选地，在高级氧化工艺可以是进一步的过滤步骤19。

图2示出了根据本发明的紫外线处理系统的侧视示意图。预处理的原水1通过圆形横截面的入口10进入系统。过渡区11连接于入口，该过渡区11将封闭的入口通道的横截面从圆形横截面转换成更大尺寸的矩形或方形横截面，从而扩大流动的横截面并降低流速。在过渡区11的末端12处，流速显著降低，这使得呈现为气泡的未溶解的气体上升到装置的顶部。紧接着过渡区11的是脱气区13，脱气区13具有与过渡区11的末端12相同的扩大的矩形横截面。在脱气区13中，仍然存在于原水1中的气泡上升到装置的顶部。在脱气区13的末端设置有穹顶(dome)14形式的脱气装置以收集气体，并且还设置有排气阀(未示出)以排出来自穹顶14所收集的任何气体。穹顶14的下游设置有分离板或挡板15，该分离板或挡板15代表脱气区的末端并防止在脱气区顶部收集的任何气泡进入之后的照射区或处理区16，其中此时与溶解的臭氧接触的预处理的原水将被净化。处理区16的下游设置有第二过渡区17，以将系统的横截面从脱气区和处理区的横截面减小到出口18的较小的圆形横截面，出口18将已处理的原水9送入另外的管道系统中，并可选地送入另外的过滤步骤。

图3示出了在穹顶14和挡板15位置处的脱气区的截面图。从图3中可以看出，脱气区和之后的处理区(此处不可见)的横截面定向为使得横截面是具有四个边缘的方形。在优选的实施方式中，系统的壳体设置为使得一个边缘20位于系统的顶部，这样，任何所收集的气体可以沿着该边缘集中。因此，有其它边缘21(在图2中也可见)、22和23，其中，边缘21和边缘22是侧边缘，而边缘23是底边缘。因此，脱气区6和处理区8的横截面和壳体的定向促进了臭氧混合和反应系统3下游的预处理的原水中所含气体的去除。

最后，图4示出了如上所述的系统的立体图。能够理解的是，脱气区6和处理区8的横截面的定向有助于沿着装置的上边缘20收集未溶解的气体。

Claims (16)

1.液体处理系统，包括：

入口(10)和出口(18)，限定液体从所述入口(10)流至所述出口(18)的流动方向，

液体处理区(16)，设置于所述入口(10)和所述出口(18)之间，所述液体处理区(16)包括多个紫外线辐射器(8)，以将紫外线辐射到流经所述处理区(16)的液体中，

第一过渡区(11)，位于所述入口(10)的下游，使得所述入口(10)的横截面适应于所述处理区(16)的横截面，和

第二过渡区(17)，位于所述出口(18)的上游，使得所述处理区(16)的横截面适应于所述出口(18)的横截面，

其中，所述处理区(16)的横截面大于所述入口(10)的横截面，并且

其中，所述入口(10)、所述过渡区(11、17)、所述处理区(16)和所述出口(18)限制所述液体在封闭的通道中流动，

其特征在于，

所述入口(10)和所述处理区(16)之间设置有脱气区(13)，其中，所述脱气区(13)包括侧壁装置和顶壁装置，该侧壁装置和顶壁装置能够限制所述通道的顶部在所述液体上方的气体容积。

2.根据权利要求1所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气区(13)设置于所述第一过渡区(11)和所述处理区(16)之间。

3.根据权利要求2所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气区(13)的形状和横截面与所述处理区(16)基本相同，并且在所述脱气区(13)中不设置紫外线辐射器。

4.根据上述权利要求中任一项所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气区(13)设置有脱气装置(14)，并且该脱气装置(14)布置为与所述脱气区(13)连通。

5.根据上述权利要求中任一项所述的液体处理系统，其特征在于，所述处理区(16)和所述脱气区(13)具有基本上为矩形的横截面，该横截面具有纵向边缘(20、21、22、23)，并且相对于水平面，所述边缘(20、21、22、23)以与所述水平面成+10度和-10度之间的角度的方式定向，并且一个上边缘(20)位于所述系统的顶部。

6.根据权利要求5所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气装置(14)位于所述系统的所述上边缘。

7.根据上述权利要求中任一项所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气区(13)包括侧壁装置和顶壁装置，该侧壁装置和顶壁装置适于保持位于液体流上方且与液体流分离的气体容积。

8.根据上述权利要求4-7中任一项所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气装置(14)具有入口，所述入口对所述气体容积开放并且适于将气体从所述脱气区输送到排气装置，用于将气体引导到所述系统之外。

9.根据上述权利要求中任一项所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气区(13)的上游设置有臭氧混合装置(3)，该臭氧混合装置用于将富含气态臭氧的气体混合到所述液体中。

10.根据上述权利要求4-9中任一项所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气区(13)包括挡板(15)，该挡板(15)设置于所述脱气区(13)顶部，并位于所述处理区(16)的上游和所述脱气装置(14)的下游。

11.根据权利要求10所述的液体处理系统，其特征在于，所述挡板(15)安装于所述脱气区(13)的所述壁，以防止沿着所述脱气区(13)顶部在所述挡板(15)上游收集的气体进入所述处理区(16)。

12.根据上述权利要求4-11中任一项所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气装置(14)为穹顶状并且包括内部容积，该内部容积用于在气体排放之前收集从所述液体中释放的气体。

13.根据上述权利要求4-12中任一项所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气装置(14)包括开口，该开口用于排出从所述脱气区(13)所收集的气体。

14.根据权利要求13所述的液体处理系统，其特征在于，所述开口能够根据电子控制器的信号关闭。

15.根据上述权利要求4-14中任一项所述的液体处理系统，其特征在于，所述脱气装置(14)包括排气阀，该排气阀能够自动操作以将所收集的气体从所述脱气区(13)排出。

16.根据权利要求15所述的液体处理系统，其特征在于，所述排气阀与臭氧分解装置连通，该臭氧分拣装置用于分解所排出的气体中的任何剩余的臭氧。