CN117945535A - 一种新型高级氧化装置 - Google Patents

一种新型高级氧化装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117945535A
CN117945535A CN202311824714.XA CN202311824714A CN117945535A CN 117945535 A CN117945535 A CN 117945535A CN 202311824714 A CN202311824714 A CN 202311824714A CN 117945535 A CN117945535 A CN 117945535A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ozone
gas
outer shell
oxidation
mixing chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311824714.XA
Other languages
English (en)
Inventor
袁道迎
范秋燕
卞志强
骆小波
郭燕
刘军
戴昕
冉根柱
常玉乐
潘天骐
赵慧慧
李钦钦
刘坚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Wandes Environmental Protection Co ltd
Nanjing Wondux Environmental Protection Technology Co ltd
Original Assignee
Nanjing Wandes Environmental Protection Co ltd
Nanjing Wondux Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Wandes Environmental Protection Co ltd, Nanjing Wondux Environmental Protection Technology Co ltd filed Critical Nanjing Wandes Environmental Protection Co ltd
Priority to CN202311824714.XA priority Critical patent/CN117945535A/zh
Publication of CN117945535A publication Critical patent/CN117945535A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
    • C02F1/36—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

本发明公开了新型高级氧化装置包括外壳体、气液混合室、超声波雾化盘、进气孔、进水孔、连接臭氧发生器、UV反应盘管等。通过超声波催化和紫外光催化，对O3激发H2O和生成大量更高氧化性的·OH，并且提高臭氧和污水的混合程度和紊动强度，增大传质系数，提高了臭氧的传质速率，在一个反应器中进行四段氧化反应，从而大幅提高臭氧氧化效率和效果，对废水中污染物产生强化氧化作用，从而降解、去除废水中污染物。

Description

一种新型高级氧化装置
技术领域
本发明涉及高级氧化技术领域，具体为一种新型高级氧化装置。
背景技术
上世纪50年代臭氧氧化法开始用于城市污水和工业废水处理，其技术优势1、氧化能力强，对除臭、脱色、杀菌、去除有机物和无机物都有显著的效果，能在短时间内实现对有机质的快速矿化；2、臭氧氧化反应将有机物彻底降解为二氧化碳、水，不会产生二次污染。臭氧用的空气和电不必贮存和运输，运维也较为简便。
单独的臭氧氧化法臭氧发生器能耗较大，O3较·OH氧化强度较弱，在水体中气液混合难，反应时间长且通常过量投加，导致处理成本较高，且其臭氧氧化反应具有选择性，对某些卤代烃及农药等氧化效果比较差。
发明内容
本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新工艺方案，可以O3大量转化为更加高效的·OH，工艺耗时更短氧化效果更好；不用另行添加其他化学药剂或催化剂，降低二次污染和运维难度。本发明结合臭氧氧化、超声波氧化及紫外/臭氧氧化工艺，使得反应器中通入的O3被超声波和UV激发，与H2O和生成大量更高氧化性的·OH，对废水进行有污染物氧化降解，达到去除废水中污染物的效果。
为解决上述问题，本发明采用的方案如下：一种新型高级氧化装置，其特征在于，包括外壳体，外壳体呈锥形结构；所述外壳体顶部设有气液混合室，气液混合室内设有超声波雾化盘，并且超声波雾化盘与气液混合室之间留有一圈环形凹槽，环形凹槽内间隔设置进气孔和进水孔，所述进气孔连接臭氧发生器；所述外壳体内设有螺旋结构的UV反应盘管，气液混合室侧壁上设有与UV反应盘管连通的连通孔，UV反应盘管的底部设有出水口；所述外壳体顶部设有出气口，出气口内设有气液分离斜板。
进一步，所述UV反应盘管内设有UV光灯带，用于对混合的气液发散紫外光照射。
进一步，所述外壳体内位于气液混合室上方设置锥形结构的中空腔；所述UV反应盘管由外壳体内壁、中空腔外壁和螺旋隔板构成。
进一步，所述超声波雾化盘内设有至少个超声波雾化器的震动膜片。
臭氧催化氧化过程中有两种反应途径：(1)臭氧与有机物直接反应。具有选择性，一般攻击带有双键的有机物，对芳香类和不饱和脂肪烃有机化合物的效果更好。(2)臭氧(O3)催化氧化间接反应产生氧化性更强的羟基自由基(·OH)等中间产物，与有机污染物进行相对无选择性的氧化分解反应。
超声雾化后的污水液滴呈现为5微米左右的微小漂浮颗粒，在充斥高浓度臭氧的环境中气液混合，提高臭氧与水的接触面积，可以提高臭氧的传质速率和氧化效率。
超声强化臭氧氧化作用主要表现在两个方面：①促进臭氧的分解；在超声波作用下，臭氧分解与水产生具有更多更高活性的自由基如·OH等；②传质速率常数的增大；超声一方面可将臭氧气泡转变为“微气泡”，提高臭氧与水的接触面积，即增大表面积。另一方面，通过雾化成微米级液滴后，增加气、水的混合程度和紊动强度，降低液膜厚度，减少阻力，增大传质系数，从而提高臭氧的传质速率。
臭氧和紫外的协同作用机理目前主要有2种观点，一种是臭氧先在紫外作用下分解成氧原子，自由氧原子(·O)再与水反应生成氧化电位更高的羟基自由基(·OH)；另外一种是臭氧在紫外照射下先与水反应生成双氧水，双氧水进一步分解生成羟基自由基(·OH)，克服臭氧(O3)与有机物反应速率慢选择性高的弱电，提高了氧化效果。反应机理如下：
O3+H2O+UV→H2O2+O2 (2-1)
H2O2+UV→2·OH (2-2)
O3+H2O-→O3·-+HO2· (2-4)
HO2·→O2·-+H+ (2-5)
O3+O2·-→O3·-+O2 (2-6)
本发明的技术效果如下：
1)本发利用超声波空化效应，促进水中臭氧的分解，在超声波作用下，臭氧分解与水产生具有更多更高活性的自由基如·OH，从而提高化学氧化性能。
2)本发明利用超声波(US)，一方面可将臭氧气泡转变为“微气泡”，提高臭氧与水的接触面积，即增大表面积。另一方面，气泡破灭的空化作用产生微观的超临界水产生热效应，一定程度对水中污染物热解。
3)本发明中利用超声波雾化作用结合紫外光激发作用，雾化后的污水液滴呈现为微米级的微小漂浮颗粒，悬浮于臭氧环境中，提高臭氧和水的混合程度和紊动强度，减少阻力，增大传质系数，从而提高臭氧的传质速率，从而提高臭氧氧化效果。臭氧先在紫外作用下分解成氧原子，自由氧原子(·O)再与水反应生成氧化电位更高的羟基自由基(·OH)，从而提高化学氧化性能。
4)本发明中应用变径螺旋盘管形状反应器，使得雾化液滴在离心加速过程中不断碰撞粗化，汇聚后碰撞侧壁和顶部斜板再向下汇流，表面接触臭氧并照射紫外光，发生二次催化氧化反应，对臭氧和紫外光的利用效率更高且方便处理水汇集后做后续处理；相较于直管反应器后续再加装气液分离器效果更好且占用空间更小。变径螺旋盘管形状反应器越靠近出气口管径越小，流速越快，进一步提高了臭氧、羟基自由基(·OH)等与水的混合程度和紊动强度，从而提高净化效果。
附图说明
图1为工艺示意图。
图2为新型高级氧化装置正视示意图。
图3为新型高级氧化装置正视剖面图。
图4为新型高级氧化装置内部3维剖面图。
图5为实施例1～4COD去除率。
其中，1、气液混合室，2、出水口，3、外壳体，4、出气口，5、气液分离斜板，6、中空腔，7、UV光灯带，8、UV反应盘管，9、连通孔，10、超声波雾化盘，11、进水孔，12进气孔，13、超声波雾化器震动膜片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
实施例：如图2、图4所示，一种新型高级氧化装置，包括外壳体3，外壳体3呈锥形结构；所述外壳体3顶部设有气液混合室1，气液混合室1内设有超声波雾化盘10，并且超声波雾化盘10与气液混合室1之间留有一圈环形凹槽，环形凹槽内间隔设置进气孔12和进水孔11，所述进气孔12连接臭氧发生器；所述外壳体3内设有螺旋结构的UV反应盘管8，气液混合室1侧壁上设有与UV反应盘管8连通的连通孔9，UV反应盘管8的底部设有出水口2；所述外壳体3顶部设有出气口4，出气口4内设有气液分离斜板5。所述UV反应盘管8内设有UV光灯带7，用于对混合的气液发散紫外光照射。所述外壳体3内位于气液混合室1上方设置锥形结构的中空腔6；所述UV反应盘管8由外壳体3内壁、中空腔6外壁和螺旋隔板构成。所述超声波雾化盘10内设有6个超声波雾化器震动膜片13。
反应器下端气液混合室1中，环形间隔布置的进水口11通入废水，进气孔12通入臭氧气体，在环形水槽中混合，然后溢流到中间超声波雾化盘10中(可以通过进水速度控制盘中液位高度，保证雾化效率)，盘中均匀分布的超声波雾化器震动膜片13高频振动，可将臭氧气泡转变为“微气泡”，提高臭氧与水的接触面积，即增大表面积提高传质效率；另一方面空化作用产生微观的超临界水产生热效应降解水中污染物。同时，超声波震荡可以雾化废液，产生微米级的小液滴，增加臭氧接触面积，不断通入的臭氧气体增加气液混合室1中气压，将雾滴从连通孔9推入UV反应盘管7，UV反应盘管7环绕封闭的中空腔6盘旋向上，废液雾滴与臭氧气体在盘管内腔中混合，其中UV光灯带8内附于反应盘管内腔，对混合的气液发散紫外光照射，臭氧先在紫外作用下分解出自由氧原子(·O)，自由氧原子(·O)再与水反应生成氧化电位更高的羟基自由基(·OH)，从而提高化学氧化性能。同时随着盘管向上内径持续收缩，因而管内流速不断提速，雾滴在管内不断加速盘旋向上，逐渐碰撞凝聚成更大的液滴，在最上端被气液分离斜板5截留，滴落在UV反应盘管7内腔，向下汇流，并与O3表面接触同时照射紫外光，二次UV+O3催化氧化反应，最后从出水口2排出，而剩余气体绕过气液分离斜板5从出气口4排出，完成整个接触反应过程。
工作原理：本发明结合臭氧、超声波催化、紫外光催化氧化技术，废水经过气液混合室1环形水槽中O3混合氧化，此为一段氧化；废液混合O3后溢流到超声波雾化盘10中，US+O3氧化，此为二段氧化；超声波雾化废液形成雾滴混合臭氧后在UV反应盘管7内腔贴附于UV反应盘管内腔的UV光灯带照射紫外光，UV+O3催化氧化，此为三段氧化；向上碰撞汇集的液流在反应器内向下流淌，与臭氧表面接触并照射紫外光，发生UV+O3催化氧化，此为四段氧化。结合臭氧、超声波催化氧化、紫外光催化氧化技术进行的四段氧化工艺，在不使用催化剂的情况下，简化整合反应器结构，通过超声波和紫外光激发臭氧氧化反应，增加氧化接触面积，提高传质效率，同时将大量O3转化为具有更强氧化性·OH，提高臭氧氧化效率和效果，降低了生产维护成本，可以连续高效氧化降解水中污染物。
实施例1：处理3.5升垃圾渗滤液NF浓缩液，在上述技术方案的基础上仅仅将O3通入反应器，运行180分钟。
实施例2：处理3.5升垃圾渗滤液NF浓缩液，在上述技术方案的基础上将O3通入反应器，并开启超声波雾化器，运行180分钟。
实施例3：处理3.5升垃圾渗滤液NF浓缩液，在上述技术方案的基础上将O3通入反应器，并开启超声波雾化器和紫外光灯，反应器结构为玻璃直管，运行180分钟。
实施例4：处理3.5升垃圾渗滤液NF浓缩液，在上述技术方案的基础上将O3通入反应器，并开启超声波雾化器和紫外光灯，反应器结构为专利说明书所表述的反应器中，运行180分钟。
3小时后COD去除率
实施例1 21.93％
实施例2 37.67％
实施例3 53.47％
实施例4 67.32％
此为固定功率超声波发生器和固定的臭氧进气浓度及流速，若根据水质水量将工艺参数调整精进，COD降解效率能进一步提高。

Claims (4)

1.一种新型高级氧化装置，其特征在于，包括外壳体(3)，外壳体(3)呈锥形结构；所述外壳体(3)顶部设有气液混合室(1)，气液混合室(1)内设有超声波雾化盘(10)，并且超声波雾化盘(10)与气液混合室(1)之间留有一圈环形凹槽，环形凹槽内间隔设置进气孔(12)和进水孔(11)，所述进气孔(12)连接臭氧发生器；所述外壳体(3)内设有螺旋结构的UV反应盘管(8)，气液混合室(1)侧壁上设有与UV反应盘管(8)连通的连通孔(9)，UV反应盘管(8)的底部设有出水口(2)；所述外壳体(3)顶部设有出气口(4)，出气口(4)内设有气液分离斜板(5)。
2.根据权利要求1所述新型高级氧化装置，其特征在于，所述UV反应盘管(8)内设有UV光灯带(7)，用于对混合的气液发散紫外光照射。
3.根据权利要求1所述新型高级氧化装置，其特征在于，所述外壳体(3)内位于气液混合室(1)上方设置锥形结构的中空腔(6)；所述UV反应盘管(8)由外壳体(3)内壁、中空腔(6)外壁和螺旋隔板构成。
4.根据权利要求1所述新型高级氧化装置，其特征在于，所述超声波雾化盘(10)内设有至少3个超声波雾化器震动膜片(13)。
CN202311824714.XA 2023-12-27 2023-12-27 一种新型高级氧化装置 Pending CN117945535A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311824714.XA CN117945535A (zh) 2023-12-27 2023-12-27 一种新型高级氧化装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311824714.XA CN117945535A (zh) 2023-12-27 2023-12-27 一种新型高级氧化装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117945535A true CN117945535A (zh) 2024-04-30

Family

ID=90791398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311824714.XA Pending CN117945535A (zh) 2023-12-27 2023-12-27 一种新型高级氧化装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117945535A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119349807A (zh) * 2024-11-20 2025-01-24 昆明理工大学 臭氧纳米气泡耦合超声旋流降解铝酸钠溶液中有机杂质的装置及方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050055133A (ko) * 2003-12-05 2005-06-13 한국과학기술연구원 나선형 배플 장착 자외선 접촉장치 및 이를 이용한하수처리장 방류수 재이용 시스템
US20110031187A1 (en) * 2007-08-30 2011-02-10 Jong Seob Shim Water treatment system and method using high pressure advanced oxidation process with unreacted ozone reusing
CN102115253A (zh) * 2011-01-14 2011-07-06 中国环境科学研究院 一种新型多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔
CN103232090A (zh) * 2013-05-07 2013-08-07 广东工业大学 一种超声波协助光催化处理水的装置
CN104803469A (zh) * 2015-05-15 2015-07-29 天津理工大学 臭氧、紫外光、超声波协同作用废水处理装置及工作方法
CN106277280A (zh) * 2015-05-19 2017-01-04 四川锐源能环科技有限公司 臭氧光催化快速反应器
CN207210021U (zh) * 2017-07-31 2018-04-10 甘肃省科学院自然能源研究所 一种深度水处理装置
CN108408828A (zh) * 2018-03-29 2018-08-17 中国矿业大学(北京) 螺旋式高效紫外臭氧催化氧化装置
CN114590943A (zh) * 2022-03-21 2022-06-07 蔡同春 一种多元相催化污水处理设备及其处理方法
CN216918889U (zh) * 2021-12-10 2022-07-08 相出净流智能科技(上海)有限公司 非均相臭氧双氧水催化氧化耦合反应器
CN222613072U (zh) * 2023-12-27 2025-03-14 南京万德斯环保科技股份有限公司 一种新型高级氧化装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050055133A (ko) * 2003-12-05 2005-06-13 한국과학기술연구원 나선형 배플 장착 자외선 접촉장치 및 이를 이용한하수처리장 방류수 재이용 시스템
US20110031187A1 (en) * 2007-08-30 2011-02-10 Jong Seob Shim Water treatment system and method using high pressure advanced oxidation process with unreacted ozone reusing
CN102115253A (zh) * 2011-01-14 2011-07-06 中国环境科学研究院 一种新型多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔
CN103232090A (zh) * 2013-05-07 2013-08-07 广东工业大学 一种超声波协助光催化处理水的装置
CN104803469A (zh) * 2015-05-15 2015-07-29 天津理工大学 臭氧、紫外光、超声波协同作用废水处理装置及工作方法
CN106277280A (zh) * 2015-05-19 2017-01-04 四川锐源能环科技有限公司 臭氧光催化快速反应器
CN207210021U (zh) * 2017-07-31 2018-04-10 甘肃省科学院自然能源研究所 一种深度水处理装置
CN108408828A (zh) * 2018-03-29 2018-08-17 中国矿业大学(北京) 螺旋式高效紫外臭氧催化氧化装置
CN216918889U (zh) * 2021-12-10 2022-07-08 相出净流智能科技(上海)有限公司 非均相臭氧双氧水催化氧化耦合反应器
CN114590943A (zh) * 2022-03-21 2022-06-07 蔡同春 一种多元相催化污水处理设备及其处理方法
CN222613072U (zh) * 2023-12-27 2025-03-14 南京万德斯环保科技股份有限公司 一种新型高级氧化装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119349807A (zh) * 2024-11-20 2025-01-24 昆明理工大学 臭氧纳米气泡耦合超声旋流降解铝酸钠溶液中有机杂质的装置及方法
CN119349807B (zh) * 2024-11-20 2025-10-03 昆明理工大学 臭氧纳米气泡耦合超声旋流降解铝酸钠溶液中有机杂质的装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110776085B (zh) 一种超重力旋流微气泡臭氧氧化废水深度处理系统
US20130248429A1 (en) Device for purifying water
KR101634774B1 (ko) 펜톤산화반응 효율이 향상된 제트루프 유동층 펜톤 반응기, 오폐수 처리 시스템 및 그 방법
JP2013522021A (ja) ガス捕集型気液反応装置とこれを利用した水処理装置並びにガス浄化装置
CN217780957U (zh) 一种基于分质处理的紫外协同臭氧催化氧化水处理装置
CN118619441A (zh) 一种液下介质阻挡放电等离子耦合微纳米气泡的高级氧化装置及方法
CN105060395B (zh) 多物理法联合水处理装置
CN117945535A (zh) 一种新型高级氧化装置
CN222613072U (zh) 一种新型高级氧化装置
CN104710062A (zh) 一种吹脱-臭氧/超声波氧化降解含高浓度硝基苯废水的装置及其处理方法
RU2152359C1 (ru) Устройство для очистки и обеззараживания воды высоковольтными электрическими разрядами
CN211004662U (zh) 一种紫外光催化臭氧氧化废水中有机物的装置
CN113735340A (zh) 废水多重内循环可控电解耦合氧化处理装置
CN102329033B (zh) 独立曝气高压脉冲放电水处理反应器及其污水处理方法
CN215440016U (zh) 一种利用臭氧高效处理生活污水的装置
CN210874762U (zh) Uv微纳米废气处理装置
KR20110137223A (ko) 미세 오존 접촉 장치와 광촉매·전극, 유체 순환 시스템에 의한 고효율 수산화 라디칼 발생기
CN112316673A (zh) 一种臭气及污水处理系统
CN114735888B (zh) 超声增效臭氧催化氧化处理装置及方法
KR20030090362A (ko) 수처리를 위한 오존-초음파분해 조합 방법 및 장치
CN213790840U (zh) 一种臭气及污水处理系统
CN117902672A (zh) 一种强化光催化水处理装置
CN201362609Y (zh) 气液光催化氧化反应装置
CN218539408U (zh) 一种臭氧液相催化-光催化反应装置
CN113735339B (zh) 电解耦合氧化废水处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination