CN110330093A - 一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置及其处理方法，包括臭氧制备系统、加压系统、压力溶气系统、释放系统；臭氧制备系统包括臭氧发生器、储气罐和调节阀；加压系统包括加压泵、止回阀门；压力溶气系统包括压力罐、若干曝气头，若干曝气头设置于压力罐内的下部，底部设有进水管和进水阀门；释放系统包括出水管、出水阀门、溶气释放头、释放槽；臭氧发生器经第一输气管与储气罐贯通，储气罐经第二输气管与加压泵贯通，且调节阀设置于第二输气管上；加压泵的一端经第二输气管与储气罐贯通，另一端经第三输气管与压力罐内的若干曝气头贯通。通过本发明，能满足工业污水的预处理要求，提高了污水的可生化性能，不产生二次污染的物质。

Description

一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置及其处理方法，适用于高浓度工业有机废水以及于城镇工业污水的预处理，属于有机废水处理技术领域。

背景技术

处理高浓度有机废水一般采用预氧化+吸附+生物处理的方法，其中预氧化的目的是将高分子有机物裂解为小分子有机物，提高废水的可生化性，便于后续处理。预氧化方法有芬顿法，臭氧氧化等形式。由于臭氧是一种强氧化剂，具备氧化效果好、不产生二次污染等特点,因此在工业废水处理中广泛应用。

臭氧预氧化能力和废水中的臭氧浓度、温度、PH值以及接触时间等因素有关，其中废水中的臭氧浓度是主要因素。传统臭氧投加是在常压下（开敞式）采用曝气头在水中曝气，产生的臭氧气泡直径大，水中停留时间短，臭氧利用效率低，预氧化效果一般，目前有学者提出利用气液两相泵在抽水的同时吸入臭氧，将臭氧溶入水中,使臭氧在水中停留时间延长，传质效率增高，同时高压水汽在释放的过程中产生的微纳米气泡可以促进羟基自由基的生成，提高臭氧预氧化能力，但气液两相泵的方法水气比（体积）一般为5-10%，混合泵吸取的臭氧量小，难以大幅度提高废水中的臭氧浓度。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有问题，提供一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置及其处理方法。

本发明的目的是这样实现的，一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置，其特征是，包括臭氧制备系统、加压系统、压力溶气系统、释放系统；

所述臭氧制备系统包括臭氧发生器、储气罐和调节阀；加压系统包括加压泵、止回阀门；压力溶气系统包括压力罐、若干曝气头，若干曝气头设置于压力罐内的下部，压力罐上部设有安全阀、压力表，底部设有进水管和进水阀门；释放系统包括出水管、出水阀门、溶气释放头、释放槽；

所述臭氧发生器经第一输气管与储气罐贯通，储气罐经第二输气管与加压泵贯通，且调节阀设置于第二输气管上；所述加压泵的一端经第二输气管与储气罐贯通，另一端经第三输气管与压力罐内的若干曝气头贯通；溶气释放头置于释放槽内，压力罐底部经出水管与释放槽内的溶气释放头贯通，且出水阀门设置于出水管上。

一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置进行处理方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1）、打开进水阀门，待处理污水经进水管流入压力罐内，然后关闭进水阀门；

步骤2）、臭氧发生器制备高浓度臭氧经第一输气管储存在储气罐中；

步骤3）、打开第一输气管上的调节阀、第三输气管上的止回阀，利用空气加压泵抽取储气罐内的臭氧给压力罐加压，加压的臭氧经第三输气管、止回阀及曝气头进入压力罐，即利用加压泵对臭氧进行增压后注入压力罐内，利用曝气头释放臭氧；

臭氧在压力罐内与经步骤1）灌入的待处理污水充分接触处理，并维持设定的时间，污水和臭氧充分接触设定的时间，降解污水中的物质，压力罐上部设有安全阀，根据设定压力，当压力高于设定压力值时，安全阀可排出压力罐内多余的上浮气体；

步骤4）、打开出水阀门，将经步骤3）中处理后的污水经出水管、出水阀门和溶气释放头进入释放槽，在释放槽内进一步进行氧化分解。

步骤4）中，经步骤3）中处理后的污水进入释放槽，由于突然减压会在释放槽内产生微纳米气泡，促进羟基自由基的形成，与臭氧协同再次进行气水接触反应，在释放槽内利用减压产生的微纳米气泡和羟基自由基，进一步对污水进行氧化分解。

本发明结构合理、方法先进科学，根据亨利定律，当温度一定时，气体的溶解度和平衡分压成正比，即压力越大，气体溶解度越大，所以在加压状态下往水中曝气，能获得更多的溶解气体。本发明根据这一原理提出一种加压溶气强化臭氧预氧化装置，通过臭氧加压溶气提高废水中的臭氧浓度，加大臭氧接触面积，从而提高臭氧预氧化能力。本发明提供的一种加压溶气强化臭氧预氧化装置，包括臭氧制备系统、加压系统、压力溶气系统、释放系统。所述臭氧制备系统主要由臭氧发生器和储气罐、调节阀组成；所述加压系统含有加压泵、止回阀门；所述压力溶气系统主要包括压力罐、输气管、曝气头，所述压力罐上部设有压力表、安全阀，底部设有进水管和进水阀门；所述释放系统主要由出水管、出水阀门、溶气释放头、释放槽组成。所述加压泵和储气罐之间设有调节阀，用于前期存储足量的臭氧。所述压力罐底部设有曝气头，用于增强气水混合。所述压力罐下部设置进水管和进水阀门，顶部设置安全阀、压力表，安全阀可保证罐内气压稳定，超过设定值时可自动排气。所述压力罐与溶气释放头之间设有出水阀门，用于控制溶气水的释放。

本发明中，加压溶气强化臭氧预氧化能力装置，分为臭氧制备系统、加压系统、压力溶气系统和释放系统四部分。臭氧制备系统主要负责制备足量的臭氧；加压系统主要作用是对臭氧进行增压；压力溶气系统主要保障加压后的臭氧与待处理污水充分混合，同时起到增强搅拌的作用，使得气水能够有更大的接触面积。压力罐中的气水混合液在设定的压力状态下停留一段时间，由于此时罐内仍然有臭氧不断进入，同时安全阀排出多余接触后上浮的气体，因此罐内污水处于一种压力臭氧强化接触模式，污水中的高分子化学成分能够被高浓度的臭氧强行氧化，处理效果要好于常压状态下的臭氧曝气。释放系统负责达到一定溶气时间后排放污水，打开排水阀门后，处理后的污水经溶气释放头进入释放槽，由于突然减压会在水中产生微纳米气泡，促进羟基自由基的形成，与臭氧协同再次进行气水接触反应，再次对污水中的化学成分进行氧化分解。

本发明的操作方法是：打开进水阀门，加入适量的待处理污水，关闭进水阀门，污水经进水管进入压力罐；臭氧发生器制备高浓度臭氧储存在储气罐中，利用空气加压泵抽取臭氧给压力罐加压，加压的臭氧经输气管、止回阀及曝气头进入压力罐，与污水充分接触，并维持一段时间，压力罐上设有压力表和安全阀，可保证罐内压力始终维持在设定值，处理后的污水经出水管、出水阀门和溶气释放头进入释放槽，进一步进行氧化分解。

本发明具有以下创新点及特点:

1、加压溶气强化臭氧预氧化能力装置根据亨利定律，使得污水在压力状态下与臭氧接触，增加了臭氧在污水中的溶解量，增强了臭氧的氧化能力，提高了对污水的处理效果。

2、该装置对污水具有两次处理作用，第一次是在压力罐内利用高浓度臭氧对污水进行处理，第二次是在释放槽内，利用减压产生的微纳米气泡和羟基自由基，进一步对污水进行处理，因此处理效果要远好于常规的臭氧处理法。

3、该装置制作简单、操作简便，能满足工业污水的预处理要求，提高了污水的可生化性能，不产生二次污染的物质，适合用于中小型工厂生产污水的处理，应用前景广，同时适合与其他污水处理技术协同工作形成系列产品后可替代传统的臭氧处理装置，具有较好的实用性和社会经济效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1臭氧发生器、2储气罐、3调节阀、4加压泵、5止回阀、6曝气头、7安全阀、8压力表、9进水管、10压力罐、11进水阀门、12出水阀门、13出水管、14释放槽、15溶气释放头、16-1第一输气管、16-2第二输气管、16-3第三输气管。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行详细描述。

一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置，包括臭氧制备系统、加压系统、压力溶气系统、释放系统；臭氧制备系统包括臭氧发生器1、储气罐2和调节阀3；加压系统包括加压泵4、止回阀门5；压力溶气系统包括压力罐10、若干曝气头6，若干曝气头6设置于压力罐10内的下部，压力罐10上部设有安全阀7、压力表8，底部设有进水管9和进水阀门11；释放系统包括出水管13、出水阀门12、溶气释放头15、释放槽14。

臭氧发生器1经第一输气管16-1与储气罐2贯通，储气罐2经第二输气管16-2与加压泵4贯通，且调节阀3设置于第二输气管16-2上；加压泵4的一端经第二输气管16-2与储气罐2贯通，另一端经第三输气管16-3与压力罐10内的若干曝气头6贯通；溶气释放头15置于释放槽14内，压力罐10底部经出水管13与释放槽14内的溶气释放头15贯通，且出水阀门12设置于出水管13上。

进一步的，安全阀7可以设置于压力表8的左侧。

在使用时，包括以下步骤：

步骤1）、打开进水阀门11，待处理污水经进水管9流入压力罐10内，然后关闭进水阀门11；

步骤2）、臭氧发生器1制备高浓度臭氧经第一输气管16-1储存在储气罐2中；

步骤3）、打开第一输气管16-1上的调节阀3、第三输气管16-3上的止回阀5，利用空气加压泵4抽取储气罐2内的臭氧给压力罐10加压，加压的臭氧经第三输气管16-3、止回阀5及曝气头6进入压力罐10，即利用加压泵4对臭氧进行增压后注入压力罐10内，利用曝气头6释放臭氧；

臭氧在压力罐10内与经步骤1）灌入的待处理污水充分接触处理，并维持设定的时间，污水和臭氧充分接触设定的时间，降解污水中的物质，在压力罐10上部设置安全阀7，根据设定压力，当压力高于设定压力值时，安全阀7可排出压力罐10内多余的上浮气体；

步骤4）、打开出水阀门12，将经步骤3）中处理后的污水经出水管13、出水阀门12和溶气释放头15进入释放槽14，在释放槽14内进一步进行氧化分解。

进一步的，步骤4）中，经步骤3）中处理后的污水进入释放槽14，由于突然减压会在释放槽14内产生微纳米气泡，促进羟基自由基的形成，与臭氧协同再次进行气水接触反应，在释放槽14内利用减压产生的微纳米气泡和羟基自由基，进一步对污水进行氧化分解。

Claims (3)

1.一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置，其特征是，包括臭氧制备系统、加压系统、压力溶气系统、释放系统；

所述臭氧制备系统包括臭氧发生器（1）、储气罐（2）和调节阀（3）；加压系统包括加压泵（4）、止回阀门（5）；压力溶气系统包括压力罐（10）、若干曝气头（6），若干曝气头（6）设置于压力罐（10）内的下部，压力罐（10）上部设有安全阀（7）、压力表（8），底部设有进水管（9）和进水阀门（11）；释放系统包括出水管（13）、出水阀门（12）、溶气释放头（15）、释放槽（14）；

所述臭氧发生器（1）经第一输气管（16-1）与储气罐（2）贯通，储气罐（2）经第二输气管（16-2）与加压泵（4）贯通，且调节阀（3）设置于第二输气管（16-2）上；所述加压泵（4）的一端经第二输气管（16-2）与储气罐（2）贯通，另一端经第三输气管（16-3）与压力罐（10）内的若干曝气头（6）贯通；溶气释放头（15）置于释放槽（14）内，压力罐（10）底部经出水管（13）与释放槽（14）内的溶气释放头（15）贯通，且出水阀门（12）设置于出水管（13）上。

2.根据权利要求1中任意一项权利要求所述的一种加压溶气强化臭氧预氧化能力装置进行处理方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1）、打开进水阀门（11），待处理污水经进水管（9）流入压力罐（10）内，然后关闭进水阀门（11）；

步骤2）、臭氧发生器（1）制备高浓度臭氧经第一输气管（16-1）储存在储气罐（2）中；

步骤3）、打开第一输气管（16-1）上的调节阀（3）、第三输气管（16-3）上的止回阀（5），利用空气加压泵（4）抽取储气罐（2）内的臭氧给压力罐（10）加压，加压的臭氧经第三输气管（16-3）、止回阀（5）及曝气头（6）进入压力罐（10），即利用加压泵（4）对臭氧进行增压后注入压力罐（10）内，利用曝气头（6）释放臭氧；

臭氧在压力罐（10）内与经步骤1）灌入的待处理污水充分接触处理，并维持设定的时间，污水和臭氧充分接触设定的时间，降解污水中的物质，压力罐（10）上部设有安全阀（7），根据设定压力，当压力高于设定压力值时，安全阀（7）可排出压力罐（10）内多余的上浮气体；

步骤4）、打开出水阀门（12），将经步骤3）中处理后的污水经出水管（13）、出水阀门（12）和溶气释放头（15）进入释放槽（14），在释放槽（14）内进一步进行氧化分解。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，步骤4）中，经步骤3）中处理后的污水进入释放槽（14），由于突然减压会在释放槽（14）内产生微纳米气泡，促进羟基自由基的形成，与臭氧协同再次进行气水接触反应，在释放槽（14）内利用减压产生的微纳米气泡和羟基自由基，进一步对污水进行氧化分解。