CN112811572A - 臭氧氧化反应器和污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种臭氧氧化反应器和污水处理系统，属于污水处理领域。本发明的臭氧氧化反应器，利用撞击流原理设计而成，包括：本体，本体内部形成有污水输入腔、反应腔和气体输入腔，反应腔位于污水输入腔和气体输入腔之间，污水输入腔与反应腔、反应腔与气体输入腔之间均设置有隔挡结构，每个隔挡结构上均设置有微米级孔。污水以及臭氧分别以较高的速度穿过微米级孔，穿过隔挡结构的污水被微米级孔切割为微米级液流、臭氧则被微米级孔切割为微米级气流，微米级气流和微米级液流在反应腔中发生高速碰撞，使得污水与臭氧充分接触，从而实现高效率的氧化反应，有利于提高臭氧的利用率，降低污水处理成本。

Description

臭氧氧化反应器和污水处理系统

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别涉及一种臭氧氧化反应器和污水处理系统。

背景技术

工业生产产生的污水种类繁多，比如印染污水或化工污水，此类工业污水成分复杂，且在不同生产周期污水成分变化较大，由于工业污水中B/C比较低，不适合采用生物方法处理。为解决此类问题，行业中一般采用化学氧化的方法来去除有机污染物，臭氧氧化是一种比较有效的化学氧化降解方法。但在相关技术中，处理印染废水以生物处理为主，辅助以臭氧、膜处理等物化手段，效果不能让人满意，而且工艺复杂且不能满足市场变化的需求。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种臭氧氧化反应器，其基于撞击流原理设计而成，污水氧化效果较好，且臭氧利用率较高，有利于减少臭氧使用量以及降低氧化时间、降低污水处理成本。本发明还提出一种污水处理系统。

根据本发明第一方面实施例的臭氧氧化反应器，包括：

本体，所述本体内部形成有污水输入腔、反应腔和气体输入腔，所述反应腔位于所述污水输入腔和所述气体输入腔之间，所述污水输入腔与所述反应腔、所述反应腔与所述气体输入腔之间均设置有隔挡结构，每个所述隔挡结构上均设置有微米级孔。

根据本发明实施例的臭氧氧化反应器，至少具有如下有益效果：

利用撞击流原理，通过在污水输入腔与反应腔、以及反应腔与气体输入腔之间均设置有隔挡结构，在隔挡结构上开设有微米级孔。污水经外部设备以较高的速度冲进污水输入腔，臭氧也同样经外部设备以较高的速度灌进气体输入腔；由于在隔挡结构上设置有微米级孔，在污水输入腔高速涌动的污水以及在气体输入腔中高速流动的臭氧分别以较高的速度穿过微米级孔，穿过隔挡结构的污水被微米级孔切割为微米级液流、臭氧则被微米级孔切割为微米级气流，微米级气流和微米级液流在反应腔中发生高速碰撞，使得污水与臭氧充分接触，从而实现高效率的氧化反应，有利于提高臭氧的利用率，降低污水处理成本。

根据本发明的一些实施例，所述本体为管状，所述隔挡结构包括内膜管和外膜管，所述外膜管套设于所述内膜管外部，所述气体输入腔形成于所述内膜管内部，所述污水输入腔形成于所述外膜管外部，所述反应腔形成于所述外膜管和内膜管之间；所述本体的顶壁开设有进气口，所述进气口连接所述内膜管，所述本体侧壁开设有进水口，所述进水口连通所述污水输入腔。

根据本发明的一些实施例，还包括膜管固定装置，所述膜管固定装置设置于本体，所述外膜管一端装设于膜管固定装置，所述内膜管穿设于膜管固定装置，所述膜管固定装置与所述内膜管之间留有一定间隙，所述膜管固定装置一侧与所述本体顶壁以及内膜管之间形成有出水腔，所述膜管固定装置另一侧与所述本体底部以及外膜管之间形成污水输入腔，所述本体侧壁开设有第一出水口，所述第一出水口连通所述出水腔。

根据本发明的一些实施例，所述膜管固定装置包括安装盘和安装头，所述安装盘设有圆孔，所述安装头穿设于圆孔；所述安装头设置有通孔且一端开设有安装槽，所述外膜管插设于所述安装槽，所述内膜管穿设于安装头的通孔、且与所述通孔的内侧壁之间相隔一定间隙。

根据本发明的一些实施例，在所述本体的底部设置有第二出水口，在所述第二出水口处设置有排污阀。

根据本发明的一些实施例，所述隔挡结构由有机高分子材料或无机材料制成。

根据本发明的一些实施例，两个所述隔挡结构之间的间隔小于或等于10mm。

根据本发明的一些实施例，所述微米级孔的孔径为10～30um。

根据本发明第二方面实施例的污水处理系统，包括：

上述的臭氧氧化反应器；

射流器，所述射流器的射出端连接所述臭氧氧化反应器的气体输入腔；

臭氧发生器，所述臭氧发生器连接所述射流器；

空气压缩机，所述空气压缩机连接所述射流器；

污水箱，所述污水箱连接所述臭氧氧化反应器的污水输入腔；

水泵，所述水泵设置于所述污水箱与所述臭氧氧化反应器的污水输入腔之间。

根据本发明实施例的污水处理系统，至少具有如下有益效果：

射流器的射出端连接臭氧氧化反应器的气体输入腔，水泵连接污水箱和臭氧氧化反应器的污水输入腔。空气压缩机压缩空气并将空气送入到射流器，高速压缩空气在射流器的吸入室中产生较大的负压将臭氧吸入，由此形成臭氧和压缩空气的混合气体；混合气体从射流器射入到气体输入腔、穿过隔挡结构后以大于或等于10m/s的速度到达反应腔，水泵将污水箱的污水泵送进污水输入腔、污水穿过隔挡结构后以大于或等于10m/s的速度到达反应腔，从而混合气流和污水流在反应腔中互相高速撞击发生撞击反应，实现高效率的氧化反应。

根据本发明第二方面的一些实施例，在所述空气压缩机与所述射流器之间、所述臭氧发生器与所述射流器之间、以及所述水泵与所述臭氧氧化反应器的进水口之间均设有流量调节阀。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一种实施例的臭氧氧化反应器的剖面图。

图2为本发明一种实施例的臭氧氧化反应器另一视角的剖面图。

图3为图1中A处的放大图。

图4为本发明一种实施例中污水处理系统的示意图。

附图标号：

本体100；

进水口111；第一出水口112；进气口113；第二出水口114；

外膜管121；内膜管122；

安装盘131；安装头132；

射流器200；臭氧发生器300；空气压缩机400；污水箱500；水泵600；

流量调节阀700；

污水输入腔a；反应腔b；气体输入腔c；出水腔d。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、前、后等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面根据图1至图3描述本发明第一方面实施例的臭氧氧化反应器。

参考图1，本发明的臭氧氧化反应器，包括：

本体100，本体100内部形成有污水输入腔a、反应腔b和气体输入腔c，反应腔b位于污水输入腔a和气体输入腔c之间，污水输入腔a与反应腔b、反应腔b与气体输入腔c之间均设置有隔挡结构，每个隔挡结构上均设置有微米级孔。

撞击流原理是指相向流动的物质在撞击面上相互撞击，形成一个高速湍流、颗粒浓度最高的撞击区，为强化化学反应提供了极好的条件。撞击流在干燥、吸收、气体和固体的冷却和快速加热、混合、多相反应等过程中发挥了良好的促进作用。在本实施例中，利用撞击流原理，在污水输入腔a与反应腔b、以及反应腔b与气体输入腔c之间均设置有隔挡结构，在隔挡结构上开设有微米级孔。污水经外部设备以较高的速度冲进污水输入腔a，臭氧也同样经外部设备以较高的速度灌进气体输入腔c；由于在隔挡结构上设置有微米级孔，在污水输入腔a高速涌动的污水以及在气体输入腔c中高速流动的臭氧分别以较高的速度穿过微米级孔，穿过隔挡结构的污水被微米级孔切割为微米级液流、臭氧则被微米级孔切割为微米级气流，微米级气流和微米级液流在反应腔b中发生高速碰撞，使得污水与臭氧充分接触，臭氧对污水进行充分氧化，从而实现高效率的氧化反应。通过如此设置，有利于提高臭氧的利用率，无需使用催化剂，降低污水处理成本。

参考图1和图2，本体100为管状，隔挡结构包括内膜管122和外膜管121，外膜管121套设于内膜管122外部，气体输入腔c形成于内膜管122内部，污水输入腔a形成于外膜管121外部，反应腔b形成于外膜管121和内膜管122之间；本体100的顶壁开设有进气口113，进气口113连接内膜管122，本体100侧壁开设有进水口111，进水口111连通污水输入腔a。在本实施例中，隔挡结构设置成内膜管122和外膜管121，且内膜管122和外膜管121均为直管状，其中，进气口113设置于内膜管122的顶部，通过如此设置，可减小气流经进气口113射入气体输入腔c时的动能损失，使气流在通过内膜管122进入反应腔b时能够维持较高的速度，提高反应效果。在内膜管122和外膜管121的管壁上均开设有微米级孔，污水以较高的速度穿过外膜管121、臭氧以较高的速度穿过内膜管122从而在反应腔b中发生撞击反应，通过如此设置，可增大高速气流与高速水流的反应撞击面，从而促进臭氧分解产生更多的自由基，提高臭氧利用率，达到提高反应速率的目的。

参考图1至图3，在本发明的一些实施例中，还包括膜管固定装置，膜管固定装置设置于本体100，外膜管121一端装设于膜管固定装置，内膜管122穿设于膜管固定装置，膜管固定装置与内膜管122之间留有一定间隙，膜管固定装置一侧与本体100顶壁以及内膜管122之间形成有出水腔d，膜管固定装置另一侧与本体100底部以及外膜管121之间形成污水输入腔a，本体100侧壁开设有第一出水口112，第一出水口112连通出水腔d。在本实施例中，通过设置膜管固定装置，从而在管状本体100内部分隔出水腔d和污水输入腔a，出水腔d仅与反应腔b相连通、污水腔仅与反应腔b相连通，氧化反应后的污水在进入出水腔d后通过第一出水口112排出，通过如此设置，可将出水腔d与污水输入腔a分隔，可使排出的处理水已完成充分的氧化反应，提高出水的合格率。

参考图3，在本发明的一些实施例中，膜管固定装置包括安装盘131和安装头132，安装盘131设有圆孔，安装头132穿设于圆孔；安装头132设置有通孔且一端开设有安装槽，外膜管121插设于安装槽，内膜管122穿设于安装头132的通孔、且与安装头132通孔的内侧壁之间相隔一定间隙。在本实施例中，外膜管121插设于安装头132的安装槽中，可选择螺纹连接也可以卡接等形式，如此设置外膜管121拆装方便。安装头132中空设置，内膜管122穿设于安装头132的中空内部、且与安装头132的内侧壁之间相隔一定距离，污水在反应腔b中被臭氧氧化为净水后，在水流的带动下沿安装头132与内膜管122之间的间隙进入出水腔d中，在流向出水腔d的过程中仍被穿过内膜管122的臭氧持续氧化，使得出水腔d中的净水已被臭氧充分氧化。通过如此设置，有利于进一步提高污水的被氧化效果。

参考图1和图2，在本发明的一些实施例中，在本体100的底部设置有第二出水口114，在第二出水口114处设置有排污阀。在本实施例中，污水中混合的沉淀物被外膜管121阻挡在污水输入腔a中，待污水氧化反应结束，残留在污水输入腔a中的沉淀物可通过第二出水口114排出，同时也方便臭氧氧化反应器的清洁维护。

在本发明的一些实施例中，隔挡结构由有机高分子材料或无机材料制成。在本实施例中，外膜管121与内膜管122由耐腐蚀材料制成，可选择高分子材料，例如聚乙烯、聚丙烯等材料，也可选择无机材料，例如陶瓷或钛等材料。

参考图1和图2，在本发明的一些实施例中，两个隔挡结构之间的间隔小于或等于10mm。在本实施例中，通过如此设置，将两个隔挡结构的间隔限制在10mm以内，减少气流和水流通过隔挡结构后、互相撞击前的速度衰减，有利于保持反应速率，提高氧化效果。

参考图1和图2，在本发明的一些实施例中，隔挡结构上微米级孔的孔径为10～30um。在本实施例中，将隔挡结构的孔径设置为10～30um，既有利于保证高速气流和高速水流的对撞流体面的大小，也有利于保证高速气流和高速水流在隔挡装置上的通过效率，减小速度衰减，以保证气流和水流的对撞速度，从而提高反应速率。

参考图4，根据本发明第二方面实施例的污水处理系统，包括：

上述的臭氧氧化反应器；

射流器200，射流器200的射出端连接臭氧氧化反应器的气体输入腔c；

臭氧发生器300，臭氧发生器300连接射流器200；

空气压缩机400，空气压缩机400连接射流器200；

污水箱500，污水箱500连接臭氧氧化反应器的污水输入腔a；

水泵600，水泵600设置于污水箱500与臭氧氧化反应器的污水输入腔a之间。

在本实施例中，射流器200的射出端连接臭氧氧化反应器的进气口113，水泵600连接污水箱500和臭氧氧化反应器的进水口111，臭氧氧化反应器的第一出水口112连接外部出水管路。空气压缩机400压缩空气并将空气送入到射流器200，高速压缩空气在射流器200的吸入室中产生较大的负压将臭氧吸入，由此形成臭氧和压缩空气的混合气体，混合气体从射流器200射入到气体输入腔c、穿过隔挡结构后以大于或等于10m/s的速度到达反应腔b，水泵600将污水箱500的污水泵送进污水输入腔a、污水穿过隔挡结构后以大于或等于10m/s的速度到达反应腔b，从而使混合气流和污水流在反应腔b中互相高速撞击发生撞击反应，实现高效率的氧化反应。在其他实施例中，第一出水口112连接污水箱500，适用于污染程度较大的污水处理；在反应腔b中完成第一轮氧化反应的污水经过内膜管122与安装头132内侧壁之间的间隙进入出水腔d后，通过第一出水口112回流到污水箱500中，由水泵600再一次泵送至臭氧氧化反应器中，进行第二次氧化反应，通过如此循环处理，可使污水得到充分氧化反应。

参考图4，在本发明的一些实施例中，在空气压缩机400与射流器200之间、臭氧发生器300与射流器200之间、以及水泵600与臭氧氧化反应器的进水口111之间均设有流量调节阀700。

在本实施例中，通过在空气压缩机400与射流器200之间、臭氧发生器300与射流器200之间分别设置流量调节阀700，可以依据污水的实际情况灵活调节压缩空气与臭氧的体积比，以使臭氧达到最佳氧化反应的浓度，提高反应速率，提高臭氧利用率，进而节省氧化处理成本。在水泵600与臭氧氧化反应器的进水口111之间均设有流量调节阀700，可通过流量调节阀700调节流量以实现控制水流的速度。

下面参考图1至4以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的臭氧氧化反应器和污水处理系统。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

参考图1至图3，臭氧氧化反应器为管状，膜管固定装置设置于管状本体100内部，膜管固定装置包括安装盘131和安装头132，安装盘131设有通孔，安装头132穿设于通孔；安装头132中空设置且一端开设有安装槽，外膜管121套设于内膜管122外部且插设于安装槽，内膜管122穿设于安装头132的中空内部、且与安装头132的内侧壁之间相隔一定间隙。膜管固定装置一侧与本体100顶壁之间形成有出水腔d、另一侧与本体100底部以及外膜管121之间形成污水输入腔a，在污水输入腔a设置有进水口111和第二出水口114，本体100侧壁开设有第一出水口112，第一出水口112连通出水腔d，第一出水口112可连接污水箱500也可连接外部排放管路，在管状本体100的顶部设置有与内膜管122连通的进气口113。其中，内膜管122与外膜管121的管壁均开设有直径10-30um的通孔、且内膜管122与外膜管121的管壁之间的间隔小于或等于10mm，内膜管122和外膜管121由耐腐蚀材料制成。

参考图4，污水处理系统包括臭氧氧化反应器、射流器200、臭氧发生器300、空气压缩机400、污水箱500和水泵600。臭氧发生器300连接射流器200的吸入室，空气压缩机400连接射流器200的喷嘴，且臭氧发生器300与射流器200之间、以及空气压缩机400与射流器200之间均设置有流量调节阀700，射流器200的射出端连接臭氧氧化反应器的进气口113；水泵600连接污水箱500和臭氧氧化反应器的进水口111，且在水泵600与进水口111之间设置有流量调节阀700。

本发明中污水处理系统的工作方法为：空气压缩机400压缩空气并将空气送入到射流器200中，高速压缩空气在射流器200的吸入室中产生较大的负压将臭氧吸入，由此形成臭氧和压缩空气的混合气体，混合气体从射流器200中射出并通过进气口113射入到气体输入腔c、最后穿过内膜管122以大于或等于10m/s的速度进入反应腔b；水泵600将污水箱500的污水通过进水口111泵送进污水输入腔a、使污水流穿过外膜管121后以大于或等于10m/s的速度进入反应腔b，同时污水中的沉淀物留在反应腔b中。高速水流和高速气流被微米级孔切割为微米级气流和微米级水流后，在反应腔b中形成大量的对流撞击流体面，从而有效增加氧化反应的反应接触面，促进臭氧分解产生较多的自由基，使臭氧对污水进行充分氧化、同时提高臭氧的利用率，进而降低处理成本。第一轮氧化反应结束后，反应腔b中完成第一轮氧化反应的污水经过内膜管122与安装头132内侧壁之间的间隙进入出水腔d，通过第一出水口112排放到外部排放管路，或通过第一出水口112回流到污水箱500中，由水泵600再一次泵送至臭氧氧化反应器中，进行第二次氧化反应，通过如此循环处理，可使污水得到充分氧化反应。采用本申请的污水处理系统，在低浓度臭氧条件下，污水降解率可达96％，相比现有技术中采用臭氧和催化剂结合实现污水净化的技术方案，本申请的技术方案无需催化剂且臭氧利用率高，污水净化成本低。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种臭氧氧化反应器，其特征在于，包括：

本体，所述本体内部形成有污水输入腔、反应腔和气体输入腔，所述反应腔位于所述污水输入腔和所述气体输入腔之间，所述污水输入腔与所述反应腔、所述反应腔与所述气体输入腔之间均设置有隔挡结构，每个所述隔挡结构上均设置有微米级孔。

2.根据权利要求1所述的臭氧氧化反应器，其特征在于：所述本体为管状，所述隔挡结构包括内膜管和外膜管，所述外膜管套设于所述内膜管外部，所述气体输入腔形成于所述内膜管内部，所述污水输入腔形成于所述外膜管外部，所述反应腔形成于所述外膜管和内膜管之间；所述本体的顶壁开设有进气口，所述进气口连接所述内膜管，所述本体侧壁开设有进水口，所述进水口连通所述污水输入腔。

3.根据权利要求2所述的臭氧氧化反应器，其特征在于：还包括膜管固定装置，所述膜管固定装置设置于本体，所述外膜管一端装设于膜管固定装置，所述内膜管穿设于膜管固定装置，所述膜管固定装置与所述内膜管之间留有一定间隙，所述膜管固定装置一侧与所述本体顶壁以及内膜管之间形成有出水腔，所述膜管固定装置另一侧与所述本体底部以及外膜管之间形成污水输入腔，所述本体侧壁开设有第一出水口，所述第一出水口连通所述出水腔。

4.根据权利要求3所述的臭氧氧化反应器，其特征在于：所述膜管固定装置包括安装盘和安装头，所述安装盘设有圆孔，所述安装头穿设于圆孔；所述安装头设置有通孔且一端开设有安装槽，所述外膜管插设于所述安装槽，所述内膜管穿设于安装头的通孔、且与所述通孔的内侧壁之间相隔一定间隙。

5.根据权利要求3所述的臭氧氧化反应器，其特征在于：在所述本体的底部设置有第二出水口，在所述第二出水口处设置有排污阀。

6.根据权利要求1至5任一项所述的臭氧氧化反应器，其特征在于：所述隔挡结构由有机高分子材料或无机材料制成。

7.根据权利要求1至5任一项所述的臭氧氧化反应器，其特征在于：两个所述隔挡结构之间的间隔小于或等于10mm。

8.根据权利要求1至5任一项所述的臭氧氧化反应器，其特征在于：所述微米级孔的孔径为10～30um。

9.一种污水处理系统，其特征在于，包括：

权利要求1至8任一所述的臭氧氧化反应器；

射流器，所述射流器的射出端连接所述臭氧氧化反应器的气体输入腔；

臭氧发生器，所述臭氧发生器连接所述射流器；

空气压缩机，所述空气压缩机连接所述射流器；

污水箱，所述污水箱连接所述臭氧氧化反应器的污水输入腔；

水泵，所述水泵设置于所述污水箱与所述臭氧氧化反应器的污水输入腔之间。

10.根据权利要求9所述的污水处理系统，其特征在于：在所述空气压缩机与所述射流器之间、所述臭氧发生器与所述射流器之间、以及所述水泵与所述臭氧氧化反应器的污水输入腔之间均设有流量调节阀。

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