CN203461870U - 用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，该装置包括反应器、雾化喷头、曝气盘、进水管、氧气钢瓶、臭氧发生器、进气管、出水管、尾气吸收瓶及排气管，雾化喷头与曝气盘均设置在反应器内部，进水管从反应器的外部延伸入反应器内，并与雾化喷头连通，氧气钢瓶及臭氧发生器均位于反应器的外侧，进气管的一段连接在氧气钢瓶与臭氧发生器之间，进气管的另一段从臭氧发生器的出口延伸入反应器内，并与曝气盘连通，出水管与反应器内部底端连通，尾气吸收瓶与反应器连通，排气管连接在尾气吸收瓶上。与现有技术相比，本实用新型具有深度处理效果好、装置工艺简单、臭氧利用率高、节能环保、适合中小规模处理等优点。

Description

用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置

技术领域

本实用新型涉及一种水处理装置，尤其是涉及一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置。

背景技术

城镇污水厂二级生物处理出水中含有一些污染物，包括难生物降解有机物，色度物质等。这些二级出水大部分被直接排入到城市景观水体中，会造成接纳水体水质恶化，色度超标，水体能见度降低，严重的还会破坏水体的生态系统。随着民众对环境要求越来越高，二级生物处理出水的环境问题也越来越受到关注。因此，对二级生物处理出水的深度处理的关注也越来越多。

目前深度处理工艺主要包括臭氧氧化工艺、膜过滤工艺、活性炭吸附工艺等。其中臭氧氧化工艺被公认为效果好、出水水质稳定、无二次污染的“绿色工艺”。国内有很多污水深度处理工艺采用了臭氧氧化工艺，实践证实了臭氧氧化工艺是一项非常有应用价值的工艺。

但是限制臭氧氧化工艺广泛应用的原因是运行费用高，主要是原因有：臭氧制备的费用较高，现在大型的臭氧发生器主要是高压放电式，运行中电耗非常高。而且如果采用纯氧为氧气源，还需要支付纯氧的费用。另一个主要原因是臭氧无法被充分利用，臭氧在水中的溶解度较小，无法将臭氧完全溶入液相中利用，导致了臭氧很大一部分被排出而浪费掉了。现在常采用鼓泡式通入臭氧混合气，将臭氧混合气分散成小气泡通入水中，臭氧从气相进入液相中与污染物反应。为了进一步提高臭氧利用率，可以减小气泡的体积，增大气液接触面积，增强臭氧的传质，以达到充分利用臭氧的目的。但是由于鼓泡式气液接触面积无法进一步增大，所以效果并不明显，臭氧的利用率还是很低。由上述可知，提高臭氧的利用率是大规模利用臭氧工艺的关键所在。

中国专利CN102249491A公布了一种城市污水厂二级处理出水深度处理的装置及工艺，装置设有反硝化生物滤池、膜滤池和臭氧接触池；设有碳源箱、可调流量变频投加泵及管路，该碳源投加的管路与反硝化生物滤池的进水管路连通；所述膜滤池出水连通臭氧接触池；还设有反冲洗管道；臭氧接触池通入清水池；设有硝酸盐氮浓度计和COD浓度计和控制器。工艺：1)设定反硝化生物滤池的碳源投加和反硝化生物滤池进水控制器的控制数据，并开启装置；2)投加碳源反硝化脱氮处理；3)膜过滤池处理；4)进入臭氧接触池，5)重复2)至4)步骤；本发明适用于污水二级深度处理，结构完善，工艺效果好，效率高，但是此工艺及装置结构较为复杂，设备成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种臭氧利用率高、节能降耗的用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，该装置包括反应器、雾化喷头、曝气盘、进水管、氧气钢瓶、臭氧发生器、进气管、出水管、尾气吸收瓶及排气管，所述的雾化喷头与曝气盘均设置在反应器内部，所述的进水管从反应器的外部延伸入反应器内，并与雾化喷头连通，所述的氧气钢瓶及臭氧发生器均位于反应器的外侧，所述的进气管的一段连接在氧气钢瓶与臭氧发生器之间，进气管的另一段从臭氧发生器的出口延伸入反应器内，并与曝气盘连通，所述的出水管与反应器内部底端连通，所述的尾气吸收瓶与反应器连通，所述的排气管连接在尾气吸收瓶上。

所述的进水管的入口处设有进水泵，进水泵的出口设有液体转子流量计。

所述的液体转子流量计与反应器之间的进水管上设有液相止回阀。

所述的氧气钢瓶与臭氧发生器之间的进气管上依次设有气体流量控制阀及气体转子流量计。

所述的臭氧发生器与反应器之间的进气管上设有气相止回阀。

所述的反应器的上端设有压力表及气相臭氧浓度监测仪表。

所述的反应器内部的顶端设有搅拌桨，搅拌桨位于圆柱的轴线上，且该搅拌桨的桨叶位于反应器的四分之三高度处。搅拌桨的设置有利于雾滴与臭氧的混合，并加快雾滴相互间的碰撞。

所述的反应器为密封的圆柱状反应器。

所述的雾化喷头位于反应器内四分之一高度处，所述的曝气盘位于反应器内部的底部，所述的曝气盘低于雾化喷头的高度。

所述的雾化喷头为方向及喷嘴孔径可手动调节的喷头；所述的曝气盘为钛合金曝气盘。

使用本实用新型的装置时，反应器内部分为气相区和液相区，气相区内是雾滴、氧气、空气和臭氧的混合气体，液相区内是城镇污水厂二级生物处理出水，通过控制城镇污水厂二级生物处理出水(污水)的流量使得液相区的液面高于曝气盘，并低于雾化喷头。

进水方式采用喷雾式，具体为：城镇污水厂二级生物处理出水(污水)从进水管通过进水泵加压后流入反应器内的雾化喷头中，并被雾化喷头分散成粒径很小的雾状液滴，雾化后的污水向上流动，流动过程中雾状液滴相互碰撞后形成较大的液滴，直到重力克服了浮力后向下滴落，到达反应器底部，汇入液相区，最后经过排水管排出反应器。

进气方式采用鼓泡式，具体为：氧气从氧气钢瓶流入臭氧发生器中，氧气在臭氧发生器内反应生成臭氧，含有臭氧的混合气经过曝气盘被分散成小气泡后进入反应器底部的液相区，一部分臭氧气体先溶入液相区内的污水中被利用，剩下的臭氧进入反应器中的气相区继续参与反应。

城镇污水厂二级生物处理出水(污水)从反应器底部进入，经雾化喷头雾化成雾滴，雾化的污水在上升和下降过程中与气相中的臭氧接触，提高了气液接触时间，有利于提高臭氧利用率。雾滴凝聚后下落汇入液相区，并从排水管排出反应器；含有臭氧的混合气经过曝气盘被分散成小气泡后进入反应器底部的液相区，一部分臭氧气体先溶入液相区内的污水中被利用，剩下的臭氧进入反应器中的气相区继续参与反应，这样不仅可以充分利用气相中的臭氧，而且对即将排出反应器的污水再次臭氧氧化，保证出水水质。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及有益效果：

1)进水方式采用喷雾式。污水经进水泵加压后被反应器内的雾化喷头分散成粒径很小的雾状液滴，雾化后的污水向上流动，流动过程中雾状液滴相互碰撞后形成较大的液滴，直到重力克服了浮力后向下滴落，到达反应器底部，汇入液相区，最后经过排水管排出反应器。雾化的污水在上升和下降过程中与气相中的臭氧接触，提高了气液接触时间，有利于提供臭氧利用率。

2)雾化后的污水具有很大的表面积，提高了气液接触面积，有利于臭氧从气相向液相中的传质，从而提高臭氧的利用率。

3)进气方式采用鼓泡式，含有臭氧的混合气经过曝气盘被分散成小气泡后进入反应器底部的液相区，一部分臭氧气体先溶入液相区内的污水中被利用，剩下的臭氧进入反应器中的气相区继续参与反应，这样不仅可以充分利用气相中的臭氧，而且对即将排除反应器的污水再次臭氧氧化，保证出水水质。

4)反应器中心设有搅拌桨，可以将雾化后的污水与臭氧气体充分混合，避免反应器内部出现死区。

5)反应器的臭氧不需要连续通入。当监测到气相臭氧浓度较低时，才通入臭氧。可以充分利用反应器中的臭氧，节约臭氧的通入量，从而起到充分利用臭氧，节约成本的功能。

因此，本实用新型具有深度处理效果好、装置工艺简单、臭氧利用率高、节能环保、适合中小规模处理等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1为氧气钢瓶，2为气体流量控制阀，3为气体转子流量计，4为臭氧发生器，5为进水管，6为进水泵，7为液体转子流量计，8为搅拌桨，9为压力表，10为气相臭氧浓度监测仪表，11为曝气盘，12为反应器，13为雾化喷头，14为尾气吸收瓶，15为排气管，16为出水管，17为液相止回阀，18为气相止回阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，如图1所示，该装置包括反应器12、雾化喷头13、曝气盘11、进水管5、氧气钢瓶1、臭氧发生器4、进气管、出水管16、尾气吸收瓶14及排气管15，雾化喷头13与曝气盘11均设置在反应器12内部，进水管5从反应器12的外部延伸入反应器12内，并与雾化喷头13连通，氧气钢瓶1及臭氧发生器4均位于反应器12的外侧，进气管的一段连接在氧气钢瓶1与臭氧发生器4之间，进气管的另一段从臭氧发生器4的出口延伸入反应器12内，并与曝气盘11连通，出水管16与反应器12内部底端连通，尾气吸收瓶14与反应器12连通，排气管15连接在尾气吸收瓶14上。

进水管5的入口处设有进水泵6，用以提供城镇污水厂二级生物处理出水(污水)雾化所需的压力，进水泵6的出口设有用以检测污水流量的液体转子流量计7。液体转子流量计7与反应器12之间的进水管5上设有液相止回阀17，用以防止特殊情况下水倒流。氧气钢瓶1与臭氧发生器4之间的进气管上依次设有气体流量控制阀2及气体转子流量计3。气体流量控制阀2用以根据进水水质调节所需的臭氧混合气的流量，也可以根据需要通过开启或者关闭控制气相为间歇流或连续流；气体转子流量计3用以检测气体流量。臭氧发生器4与反应器12之间的进气管上设有气相止回阀18，用以防止特殊情况下气体倒流。

反应器12为密封的圆柱状反应器12。圆柱直径为30cm，高为50cm，反应器12的上端设有压力表9及气相臭氧浓度监测仪表10，压力表9用以监测反应器12内部的压力变化；气相臭氧浓度监测仪表10用以监测反应器12内部气相中臭氧的浓度，从而判断气相中臭氧的反应情况。反应器12内部的顶端设有搅拌桨8，搅拌桨8位于圆柱的轴线上，且该搅拌桨8的桨叶位于反应器的四分之三高度处。搅拌桨8的设置有利于雾滴与臭氧的混合，并加快雾滴相互间的碰撞从而形成大的雾滴下落。雾化喷头13位于反应器12内四分之一高度处，用以将进水雾化成粒径很小的雾滴并向上流动，雾化喷头13为方向及喷嘴孔径可手动调节的喷头；曝气盘11为钛合金曝气盘，曝气盘11位于反应器12内部的底部，曝气盘11低于雾化喷头13的高度，用以将进入反应器的混合气分散成小气泡。

使用本实用新型的装置时，反应器12内部分为气相区和液相区，气相区内是雾滴、氧气、空气和臭氧的混合气体，液相区内是城镇污水厂二级生物处理出水，通过控制城镇污水厂二级生物处理出水(污水)的流量使得液相区的液面高于曝气盘11，并低于雾化喷头13。

进水方式采用喷雾式，具体为：城镇污水厂二级生物处理出水(污水)从进水管5通过进水泵6加压后流入反应器12内的雾化喷头13中，并被雾化喷头13分散成粒径很小的雾状液滴，雾化后的污水向上流动，流动过程中雾状液滴相互碰撞后形成较大的液滴，直到重力克服了浮力后向下滴落，到达反应器12底部，汇入液相区，最后经过排水管排出反应器12。

进气方式采用鼓泡式，具体为：氧气从氧气钢瓶1流入臭氧发生器4中，氧气在臭氧发生器4内反应生成臭氧，含有臭氧的混合气经过曝气盘11被分散成小气泡后进入反应器12底部的液相区，一部分臭氧气体先溶入液相区内的污水中被利用，剩下的臭氧进入反应器12中的气相区继续参与反应。

城镇污水厂二级生物处理出水(污水)从反应器12底部进入，经雾化喷头13雾化成雾滴，雾化的污水在上升和下降过程中与气相中的臭氧接触，提高了气液接触时间，有利于提高臭氧利用率。雾滴凝聚后下落汇入液相区，并从排水管排出反应器12；含有臭氧的混合气经过曝气盘11被分散成小气泡后进入反应器12底部的液相区，一部分臭氧气体先溶入液相区内的污水中被利用，剩下的臭氧进入反应器12中的气相区继续参与反应，这样不仅可以充分利用气相中的臭氧，而且对即将排出反应器12的污水再次臭氧氧化，保证出水水质。

采用实际的城镇污水厂二级生物处理出水(污水)水样进行实验，水样取自某污水处理厂的二沉池出水。该污水厂的处理工艺为厌氧-缺氧-好氧法(A2／0法)，进水水质情况为：pH值为6.96，溶解氧(DO)为5.53mg／L，色度为10度。

操作方法具体为：启动进水泵6，观察液相转子流量计7的流量，将进水送入反应器12中的雾化喷头13内进行雾化。臭氧由氧气钢瓶1提供的纯氧通入臭氧发生器4中制得，并可以根据进水水量和水质，调节气体流量控制阀2控制臭氧通入的流量和浓度。臭氧混合气体经过曝气盘11分散成小气泡后进入气相区。开启反应器12内的搅拌桨8，对雾化后的污水和通入的臭氧气体进行混合。反应器12运行过程中，可以通过压力表9和气相臭氧浓度检测仪表10来了解反应器12内部的反应情况。反应器12内部的压力和气相臭氧浓度可以通过调节通入反应器12的混合气量来调节。反应器12可以选择连续通入臭氧进行反应，也可以选择间歇通入的方式。处理后的污水经过排水管16排出反应器12，反应器12内部的尾气通入尾气吸收瓶14吸收未反应的臭氧，剩下的气体通过排空管15排入空气。整套装置稳定运行后，检测出水水质，发现COD和色度去除效果较好，水质达到《城市污水再生利用-城市杂用水水质》(GB／T18920-2002)、《城市污水再生利用-景观环境用水水质》(GB／T18921-2002)和《城市污水再生利用-农田灌溉用水水质》(GB20922-2007)等回用水水质标准。

Claims (10)

1.一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，该装置包括反应器、雾化喷头、曝气盘、进水管、氧气钢瓶、臭氧发生器、进气管、出水管、尾气吸收瓶及排气管，所述的雾化喷头与曝气盘均设置在反应器内部，所述的进水管从反应器的外部延伸入反应器内，并与雾化喷头连通，所述的氧气钢瓶及臭氧发生器均位于反应器的外侧，所述的进气管的一段连接在氧气钢瓶与臭氧发生器之间，进气管的另一段从臭氧发生器的出口延伸入反应器内，并与曝气盘连通，所述的出水管与反应器内部底端连通，所述的尾气吸收瓶与反应器连通，所述的排气管连接在尾气吸收瓶上。

2.根据权利要求1所述的一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，所述的进水管的入口处设有进水泵，进水泵的出口设有液体转子流量计。

3.根据权利要求2所述的一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，所述的液体转子流量计与反应器之间的进水管上设有液相止回阀。

4.根据权利要求1所述的一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，所述的氧气钢瓶与臭氧发生器之间的进气管上依次设有气体流量控制阀及气体转子流量计。

5.根据权利要求1所述的一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，所述的臭氧发生器与反应器之间的进气管上设有气相止回阀。

6.根据权利要求1所述的一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，所述的反应器的上端设有压力表及气相臭氧浓度监测仪表。

7.根据权利要求1所述的一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，所述的反应器内部的顶端设有搅拌桨，搅拌桨位于圆柱的轴线上，且该搅拌桨的桨叶位于反应器的四分之三高度处。

8.根据权利要求1所述的一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，所述的反应器为密封的圆柱状反应器。

9.根据权利要求1所述的一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，所述的雾化喷头位于反应器内四分之一高度处，所述的曝气盘位于反应器内部的底部，所述的曝气盘低于雾化喷头的高度。

10.根据权利要求1所述的一种用于处理城镇污水厂二级生物处理出水的臭氧氧化装置，其特征在于，所述的雾化喷头为方向及喷嘴孔径可手动调节的喷头；所述的曝气盘为钛合金曝气盘。

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