CN202482121U - 一种污水处理系统 - Google Patents
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Abstract
一种污水处理系统，包括臭氧发生装置(101)、回流水泵(102)、压力表(103)、流量计(104)、水力空化装置(105)、流量计(106)、压力表(107)、立式罐(108)、反应罐(109)，反应罐(109)通过设这在立式罐(108)上部的出水管与立式罐(108)连通，其中，所述水力空化装置(105)设置臭氧进气管(4)，所述的臭氧发生装置(101)通过臭氧进气管(4)与所述水力空化装置(105)连接；所述水力空化装置(105)其污水流经的内腔设置固相催化剂TiO2和γAL2O3。该污水处理设备将上述两过程中产生的羟基自由基应用于同一个过程、协同作用，羟基自由基产率高，显著提高了污水中有机物的氧化降解效率。该污水处理系统结构简单，处理效果好，污水处理成本低。
Description
技术领域
本实用新型属于环保技术领域，涉及一种污水处理系统，尤其涉及一种利用水力空化效应进行污水处理的污水处理系统。
背景技术
有机物污废水来源相当广泛，有机物污废水能够引发一系列水体污染、威胁人体健康等问题，特别是高浓度难降解的有机污废水对环境有巨大的危害。目前有机废水的处理方法主要是生物法、物化法或者生物法与物化法的结合，但在生物处理法中，有机物的降解并不彻底，而且并不适用于可生化性差的有机废水；物化法则存在应用范围小或者处理成本高等不足，组合工艺则存在操作和管理复杂且费用高等不足。
当前，水力空化是一种物化处理新技术。当流体高速流过限流区域时压力骤减达到蒸汽压甚至负值时，会在该区域形成真空，溶解在流体中的流体会释放出来，同时流体汽化而产生大量空化泡。当空化泡随流体进一步流动、周边压力增大时，空化泡体积急剧缩小直至溃灭，在溃灭过程中产生极高的压强和温度，而这些条件足已使有机物在空化泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解、自由基反应。臭氧在水力空化效应所产生的高温高压条件下会分解成更多比自身氧化性更强的羟基自由基，可以协同用于污水处理过程中。例如，一种名为“水力空化与臭氧耦合处理污水的方法”、申请号为：200810139592.X的中国实用新型专利公开了一种处理污水的方法，其利用水力空化和其与臭氧的耦合作用产生羟基自由基，来实现污水中有机物的氧化降解。同时臭氧与各种催化剂结合产生羟基自由基处理污水也是一种已有的污水处理技术。金属氧化物TiO2化学稳定性好，难溶于酸和碱，作为催化剂具有很好的优点，臭氧在TiO2和γAL2O3的催化作用下，可进一步加速生成羟基自由基，进一步提高它对水中有机物的氧化效率和污水的生化性。例如名称为“通过催化臭氧处理矿化水中有机污染物的方法”，专利号为99807379.2的中国实用新型专利介绍了臭氧与催化剂结合处理污水的方法。上述两种方法均利用臭氧产生羟基自由基，实现污水中有机物的氧化降解，但上述两种方法中的任意一种都是单一作用，其羟基自由基产生率较低、有机物去除率依然较低、成本较高。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种有机物的氧化降解效率高、处理效果好、处理水量大、成本低的污水处理系统。
一种污水处理系统，包括臭氧发生装置（101）、回流水泵（102）、压力表（103）、流量计(104)、水力空化装置(105)、流量计(106)、压力表(107)、立式罐(108)、反应罐(109)，回流水泵（102）、水力空化装置(105)与立式罐（108）采用管路 连接，组成循环回路，回流水泵（102）设置在水力空化装置(105)的上游；反应罐(109)通过设置在立式罐(108)上部的出水管与立式罐(108)连通，其中，所述水力空化装置(105)设置臭氧进气管（4），所述的臭氧发生装置（101）通过臭氧进气管（4）与所述水力空化装置(105)连接。
所述水力空化装置(105)包括上段（2）、中段（7）和下段（12），所述上段（2）与所述中段（7）固定连接，所述中段（7）与所述下段（12）固定连接，其中，所述上段（2）是一个管状柱体，上段（2）包括等直径进水段（1）、圆锥腔道（3）、等直径空化段（5）；所述中段（7）是一个管状柱体，中段（7）包括涡流腔（6）、圆锥腔道（8）、等直径空化段（11）和臭氧进气管（4）；所述下段（12）是一个管状柱体，下段（12）包括涡流腔（9）、圆锥腔道（10）、等直径出水段（13）。
所述上段（2）均匀设置多个圆锥腔道（3）；所述中段（7）均匀设置多个圆锥腔道（8）。
优选的，所述上段（2）均匀设置三个圆锥腔道（3）；所述中段（7）均匀设置三个圆锥腔道（8）。
所述臭氧进气管（4）设置在中段（7）的涡流腔（6）中。
为了便于安装和拆卸，所述上段（2）与所述中段（7）、所述中段（7）与所述下段（12）均采用法兰盘固定连接。
所述水力空化装置的上段（2）、中段（7）和下段（12）其材料是固相催化剂TiO2和γAL2O3按照20-25%和75-80%的比例混合在1100℃条件下烧结而成的。
臭氧在水力空化效应所产生的高温高压条件下能够产生比自身氧化性更强的羟基自由基作用，而且臭氧在污水中以微小气泡存在，微小气泡的存在能够增加水力空化效应，产生更多的羟基自由基。臭氧在TiO2和γAL2O3的催化作用下，可进一步加速生成羟基自由基，进一步提高它对水中有机物的氧化效率和污水的生化性。该污水处理设备将上述两过程中产生的羟基自由基应用于同一个过程、协同作用，羟基自由基产率高，显著提高了污水中有机物的氧化降解效率，该污水处理系统结构简单，处理效果好，污水处理成本低。
附图说明
图1是本实用新型一种污水处理系统的结构示意图；
图2是水力空化装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，一种污水处理系统，包括臭氧发生装置101、回流水泵102、压力表103、流量计104、水力空化装置105、流量计106、压力表107、立式罐108、反应罐109，反应罐109通过设这在立式罐108上部的出水管与立式罐108连通，其中所述水力空化装置105设置臭氧进气管4，所述的臭氧发生装置101通过臭氧进气管4与所述水力空化装置105连接。
如图2所示，水力空化装置包括上段2、中段7和下段12，上段2与中段7 采用法兰盘固定连接，中段7与下段12采用法兰盘固定连接，上段2是一个管状柱体，上段2包括等直径进水段1、三个圆锥腔道3、等直径空化段5；中段7是一个管状柱体，中段7包括涡流腔6、三个圆锥腔道8、等直径空化段11和臭氧进气管4，臭氧进气管4设置在中段7的涡流腔6中。下段12是一个管状柱体，下段12包括涡流腔9、圆锥腔道10、等直径出水段13。
水力空化装置的上段2、中段7和下段12其材料是固相催化剂TiO2和AL2O3按照20-25%和75-80%的比例混合在1100℃条件下烧结而成的。
上述水力空化装置的污废水处理过程为；污废水从等直径进水段1进水，流经圆锥腔道3时，过水断面减少、流速增加、水压变大，当污废水流经等直径空化段5进入涡流腔6时，由于过水断面的瞬间增加，水压急剧下降并在涡流腔6形成负压和涡流，使水和溶解于污废水中的气体产生空化泡，利用涡流腔6内的负压可将臭氧通过臭氧进气管4吸入到涡流腔6内，同时涡流作用将臭氧与污废水的空化泡均匀混合。当上述臭氧与污废水的空化泡混合液进入中段的圆锥腔道8时，由于圆锥腔道8壁的阻挡作用，水压急剧增加，造成空化泡体积的瞬间减小并发生溃灭，空化泡在溃灭过程中所产生极高的压强和温度会使污废水中的有机物在空化泡内发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应，同时臭氧在空化效应下会产生更多比自身氧化性更强的羟基自由基，从而进一步去除污废水中的有机物。将经上述反应后的混合液再一次经圆锥腔道8、等直径空化段11和涡流腔9产生第二次空化效应，强化对污废水中有机物的去除效果。
与此同时，由于水力空化装置的上段2、中段7和下段12其材料是固相催化剂TiO2和γAL2O3按照20-25%和75-80%的比例混合在1100℃条件下烧结而成的，臭氧在TiO2和γAL2O3的催化作用下，进一步加速生成羟基自由基，从而进一步强化对污废水中有机物的去除效果。
当然，也可设置多个上段和多个中段多腔道单元，重复上述污水处理的过程。
如图1所示污水处理系统，其处理污、废水的过程为：污水由罐体中部进入立式罐108并与立式罐108内的污、废水进行混合，混合后的污、废水由回流水泵102抽至水力空化装置105，利用水力空化装置105的第一次空化产生的负压将臭氧发生器101产生的臭氧抽至水力空化装置105内的涡流腔6内并与污水进行混合，经水力空化装置105的第二次空化后再排进立式罐108内，以此形成循环，提高有机物的氧化降解；立式罐108上段设一出水管，出水进反应罐109，使污水的有机物在反应罐109中与空化作用产生的H2O2继续进行反应，进一步确保出水水质。其中，通过安装在回流水泵102和水力空化装置105管路段上的压力表107和流量表106来判断进水的流速和压力是否满足空化所需的最小条件；通过读取压力表103和流量计104的数值来反映臭氧的流量和压力值，并以此来控制臭氧发生器101的产气量。
为了满足处理水量和出水水质的要求，可设置多组水力空化装置105和回流水泵102。
本方法所涉及的设备尺寸和材料均可在实际操作过程中，按实际情况进行尺 寸和规格的选择。
在相同的实验条件下，取质量浓度分别为10.3mg/L、14.21mg/L、18.1mg/L的臭氧和质量浓度为10mg/L的难降解物质苯酚来进行多组实验模拟,循环时间或停留时间均为1小时，利用孔径与本实用新型等直径空化段5直径相同的多孔孔板耦合臭氧对苯酚的去除率分别为53.4%、64.5%、71.2%，臭氧在固相催化剂TiO2和AL2O3的催化作用下，对苯酚的去除率为47.4%、55.7%、61.2%，而利用本实用新型对苯酚的去除率分别为67.2%、78.9%、91.7%，从以上数据可看出在相同的处理时间和臭氧的质量浓度下，本实用新型可明显提高有机物的去除率；当立式罐(108)的出水进入反应罐(109)继续与空化生成过氧化氢继续反应后，其出水中苯酚的去除率可以达到96.9%。在达到相同的去除率的情况下，可节约36%左右的处理成本。
Claims (6)
1.一种污水处理系统，其特征在于，包括臭氧发生装置（101）、回流水泵（102）、压力表（103）、流量计(104)、水力空化装置(105)、流量计(106)、压力表(107)、立式罐(108)、反应罐(109)，回流水泵（102）、水力空化装置(105)与立式罐（108）采用管路连接，组成循环回路，回流水泵（102）设置在水力空化装置(105)的上游；反应罐(109)通过设置在立式罐(108)上部的出水管与立式罐(108)连通，其中，所述水力空化装置(105)设置臭氧进气管（4），所述的臭氧发生装置（101）通过臭氧进气管（4）与所述水力空化装置(105)连接。
2.根据权利要求1所述的污水处理系统，其特征在于，所述水力空化装置(105)包括上段（2）、中段（7）和下段（12），所述上段（2）与所述中段（7）固定连接，所述中段（7）与所述下段（12）固定连接，其中，所述上段（2）是一个管状柱体，上段（2）包括等直径进水段（1）、圆锥腔道（3）、等直径空化段（5）；所述中段（7）是一个管状柱体，中段（7）包括涡流腔（6）、圆锥腔道（8）、等直径空化段（11）；所述下段（12）是一个管状柱体，下段（12）包括涡流腔（9）、圆锥腔道（10）、等直径出水段（13）。
3.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，所述上段（2）均匀设置多个圆锥腔道（3）；所述中段（7）均匀设置多个圆锥腔道（8）。
4.根据权利要求3所述的污水处理系统，其特征在于，所述上段（2）均匀设置三个圆锥腔道（3）；所述中段（7）均匀设置三个圆锥腔道（8）。
5.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，所述臭氧进气管（4）设置在中段（7）的涡流腔（6）中。
6.根据权利要求2所述的污水处理系统，其特征在于，所述上段（2）与所述中段（7）、所述中段（7）与所述下段（12）均采用法兰盘固定连接。
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2011
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Shandong Liyuan Haida Environment Engineering Co., Ltd. Assignor: University of Jinan Contract record no.: 2013370000084 Denomination of utility model: Sewage treatment system and sewage treatment method Granted publication date: 20121010 License type: Exclusive License Record date: 20130412 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANDONG LIYUAN HAIDA ENVIRONMENT ENGINEERING CO., Free format text: FORMER OWNER: JI'NAN HAOTE WATER TREATMENT TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150424 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150424 Address after: Ji'nan City Central Jiwei Road No. 106 of 250011 cities in Shandong Province Patentee after: University of Jinan Patentee after: Shandong Liyuan Haida Environment Engineering Co., Ltd. Address before: Ji'nan City Central Jiwei Road No. 106 of 250011 cities in Shandong Province Patentee before: University of Jinan Patentee before: Jinan Haote Water Treatment Technology Co.,Ltd. |
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