CN206735883U - 基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统，包括臭氧制备单元以及水处理单元，其中：所述臭氧制备单元包括至少一台臭氧机组以及分别与所述臭氧机组的氧气入口和冷却液入口相连的气源单元以及冷却单元，所述水处理单元包括依次设置的预氧化槽、后氧化槽以及生物活性炭滤池，其中，预氧化槽和后氧化槽分别与所述臭氧机组的臭氧出口相连。本实用新型的处理系统及方法，自动化程度高、处理效率高且能耗低。

Description

基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种水处理系统，具体涉及一种基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统，属于环保技术领域。

背景技术

臭氧的氧化能力仅次于氟与原子态氧，氧化能力极强，常用于氧化、消毒、除臭、保鲜等领域，且不会产生二次污染，是大自然馈赠给人类的“绿色”的治理环境的利器。

“臭氧氧化+生物活性炭”的首次联合使用是1961年在德国Dusseldorf市的Amstand水厂中实现的，它的成功引起了德国以及西欧水处理工程界的重视。从70年代初开始，进行了臭氧氧化-生物活性炭水处理工艺的大规模研究和应用，其中较重要的是西德Bremen市的Auf dem Werder的半生产性和Mulheim市的Dohne水厂的中试以及生产性规模的应用。

以上处理过程中，臭氧投加量是臭氧-生物活性炭工艺控制的重要指标，其直接影响净水效果和处理费用。投加量过低，达不到臭氧氧化的处理效果；而投加量过高，则易生成极性较强的中间产物，不利于后期活性炭的吸附和生物降解，而且，大剂量地投加臭氧还有可能增加臭氧副产物的生成量，大大增加臭氧发生系统的投资和运行费用。此外，地域水质和水厂规模的差异、臭氧投加工艺的差异、用水高峰和低峰的差异、季节的差异以及水的温度、pH值等都会对臭氧浓度和投加量产生影响。由此可见，该工艺对臭氧系统的要求极高，并非所有的臭氧发生器都能胜任。

传统的臭氧氧化工艺依赖于传统的管式臭氧发生器，其将数百、甚至上千只放电管集中在一个庞大的罐体中，采用集中供电、集中控制技术，很难对臭氧生产过程中的产量、质量(浓度)、以及投加量进行有效调节。近年来，尽管不少厂家采用了PLC控制，但由于管式臭氧发生器的先天性弊端，只能将其庞大的罐体当作“黑匣子”来处理，并不能伸入到罐体内部检测/控制到每一根放电管，而一旦发生放电管故障，便只能整机停机检修，系统的可靠性大打折扣。在饮用水处理等要求高可靠、高稳定的应用领域，为解决这一弊端，通常采用高冗余配置方法来变通解决，但与此同时，也大大提高了工程造价，增加了用户负担。这也是该项工艺难于推广的症结所在。

专利申请CN101468844A《臭氧水处理系统》中公开了一种控制操作过程全自动化操作的臭氧水处理系统，包括水管、控制柜和臭氧机等，整个控制过程全自动化操作，降低成本。然而，该系统仅是一种小型装置，并不适合于大型工业化应用。专利CN201762214《臭氧-生物活性炭水净化装置》中公开了一种臭氧-生物活性炭水净化装置，包括臭氧制备间、臭氧接触池、提升泵房以及生物活性炭滤池等。其集活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化以及生物氧化降解为一体，污水中难降解有机物经臭氧氧化成易降解有机物后进入生物活性炭滤池进行有机物的进一步去除。但该处理装置并不适用于有高要求的水处理工程，例如，饮用水处理等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动化程度高、处理效果好的基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统，包括臭氧制备单元以及水处理单元，其中：所述臭氧制备单元包括至少一台臭氧机组以及分别与所述臭氧机组的氧气入口和冷却液入口相连的气源单元以及冷却单元，所述水处理单元包括依次设置的预氧化槽、后氧化槽以及生物活性炭滤池，其中，所述预氧化槽和后氧化槽分别与所述臭氧机组的臭氧出口相连。

优选的是：所述臭氧制备单元还包括设置于臭氧机组的臭氧出口与水处理单元之间的臭氧分配器。

优选的是：所述水处理系统还包括设置于所述臭氧分配器与预氧化槽之间的混合器。

优选的是：所述水处理系统还包括设置于臭氧分配器与后氧化槽之间的阀门组，以将从臭氧分配器进入到后氧化槽中的臭氧分成若干路臭氧流。

优选的是：各路臭氧流具有不同的臭氧流量。

优选的是：所述水处理单元还包括与所述预氧化槽的臭氧尾气出口依次相连的第一消雾器、第一风机以及第一臭氧消解器。

优选的是：所述水处理单元还包括与所述后氧化槽的臭氧尾气出口依次相连的第二消雾器、第二风机以及第二臭氧消解器。

优选的是：所述预氧化槽和后氧化槽之间依次设置有沉砂池、混合池、反应池以及石英砂滤池。

优选的是：所述水处理系统还包括与所述臭氧制备单元以及水处理单元相连并控制其自动化运行的智能控制单元。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的水处理系统，基于模块化板式臭氧发生系统进行设计，可无缝地接入水厂的原有处理系统，大大减小改造的难度。并且，通过系统化、智能化的设计，可实现处理过程中臭氧生产、分配以及投加的动态控制，并可根据实时采集的水源流量、水源水质、出口流量、出口水质以及消解器中残余臭氧浓度等信息，动态调节臭氧投加量，控制臭氧预氧化、后氧化以及生物活性炭处理过程，实现真正的闭环控制。

附图说明

图1示出了本实用新型所述的基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统的结构示意图；

图2根据本实用新型一种实施方式，示出了水处理系统的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统，包括臭氧制备单元2、水处理单元3以及与所述臭氧制备单元2和水处理单元3相连并控制其自动化运行的智能控制单元1。其中，所述智能控制单元1可包括对各处理单元中的处理设备以及相应的监控组件进行控制的PLC控制单元102以及与所述PLC控制单元102相连并通过现场工业总线与上级工作站或总控室(未示出)相连以实现整个水处理系统的智能化控制和运行的中央控制单元/工作站101。

所述臭氧制备单元2包括至少一台臭氧机组202、气源单元201以及冷却单元203。所述气源单元201的入口与外部气源，如制氧机现场制备的氧气源或相应的液氧源相连，其出口与臭氧机组202的氧气入口相连。所述冷却单元203可采用内循环方式，其冷却液出口与臭氧机组202的冷却液入口相连，且进入到臭氧机组202中的冷却液经过热交换后，通过臭氧机组202的冷却液出口送出并返回至所述冷却单元203中。在本实用新型中，所述臭氧机组202包括至少一组臭氧发生器模块，所述臭氧发生器模块包括介质阻挡放电(DBD)组件，所述介质阻挡放电组件可采用本领域已知的任何适用于产生臭氧的DBD组件，在此不再赘述。所述臭氧机组202中产生的臭氧经臭氧出口以及相应的臭氧管线输送至水处理单元3中。进一步地，所述臭氧制备单元2还包括设置于所述臭氧机组202的臭氧出口与水处理单元3之间的臭氧分配器205以及相应的控制阀206、207，臭氧机组202制备产生的臭氧经臭氧分配器205调节分配至所述水处理单元3的相应处理设备中。此外，所述臭氧制备单元2还包括臭氧监控组件204，所述臭氧监控组件204包括但不限于适用于检测臭氧机组202中所产生的臭氧和/或经臭氧分配器205分配调节后进入到水处理单元3中的臭氧的浓度、流量以及压力等参数的传感器、变送器、检测仪表如，温度计、压力计等。

所述水处理单元3包括通过管道依次连接设置的预氧化槽303、后氧化槽308以及生物活性炭滤池309。其中，所述预氧化槽303以及后氧化槽308分别与臭氧制备单元2的臭氧分配器205的出口相连，并且，在本实用新型中，经臭氧分配器205调节分配进入到后氧化槽308中的臭氧在阀门组314的控制下，分成多路臭氧流，如本实用新型中的三路臭氧流进入到后氧化槽308中，优选地，在阀门组314的控制下，各路臭氧流中的臭氧具有不同的流量梯度，通过阀门组314控制后氧化槽308中的臭氧投加量，控制CT值(C：水中剩余臭氧浓度，mg/l；T：接触反应时间，min)，以获得理想的氧化反应效果。此外，所述后氧化槽308中还优选设置有微孔曝气装置(未示出)，以对进入到后氧化槽308的待处理水体进行深度氧化处理。所述水处理单元3还可包括设置于臭氧分配器205与预氧化槽303之间的混合器301，所述混合器301可采用文丘里管或类似装置，从而使得经臭氧分配器205分配调节进入到预氧化槽303中的臭氧先进入到混合器301中与由泵302提升进入到混合器301中的清水混合后再进入到所述预氧化槽303中与待处理的原水混合并对其进行初步预氧化。此外，在本实用新型中，所述水处理单元3还包括与所述预氧化槽303的臭氧尾气出口相连的第一消雾器305、第一风机306以及第一臭氧消解器307，类似地，所述后氧化槽308的臭氧尾气出口端还依次设置有第二消雾器310、第二风机311以及第二臭氧消解器312，以分别对于预氧化槽303以及后氧化槽308中所逸出的臭氧尾气进行消解处理。所述生物活性炭滤池309内设有生物活性炭滤料以及位于其上的相应的生物膜，本实用新型中的生物活性炭滤池309可采用本领域已知的任何结构，在此不再赘述。并且，处理过程中，所述中央控制单元/工作站101通过PLC控制单元102控制生物活性炭滤池309的空床接触时间(EBCT)，以获得生物活性炭滤池309内的最佳处理效果。此外，所述水处理单元3还包括设置于各处理设备的入口以及出口处的监控组件，如分别设置于所述预氧化槽303以及后氧化槽308的入水口处的流量计315、316以及臭氧浓度计304、313等，以监控进入到预氧化槽303以及后氧化槽308中的来水流量以及臭氧浓度等。

根据本实用新型的另一实施方式，如图2所示，当本实用新型的处理系统用于处理饮用水时，所述处理系统还可包括设置于所述预氧化槽303和后氧化槽308之间的沉砂池401、混合池402、反应池403以及石英砂滤池404。所述沉砂池401中投加有混凝剂聚合氯化铝(PAC)，所述混合池402中投加有絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)。经预氧化槽303预氧化处理后的原水依次在沉砂池401中与PAC进行混凝反应、在混合池402中与PAM进行絮凝沉淀反应、在反应池403中进行二次微絮凝处理以及在石英砂滤池404中去除水体中的浊度物质等之后经提升泵405提升进入到后氧化槽308中进行深度氧化处理。此外，所述处理系统还可包括设置于所述生物活性炭滤池309的出水端的消毒池406，经后氧化槽308深度氧化处理后的出水进入到生物活性炭滤池309中经生物过滤处理后进入消毒池406进行消毒处理后可收集到清水池407中供后续使用。

本实用新型还提供了一种利用所述基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统对水进行处理的方法，其处理步骤包括：1)待处理的原水在预氧化槽303中与臭氧制备单元2制备的臭氧进行预氧化反应；2)经预氧化处理后的原水进入到后氧化槽308中与臭氧制备单元2中制备的臭氧混合进行深度氧化反应；3)经后氧化槽308中深度氧化处理后的出水进入到生物活性炭滤池309中进行生物活性炭过滤处理，处理产生的产水可直接外排使用。

进一步地，所述处理步骤还可包括：步骤1)中经预氧化处理的出水依次在沉砂池401中与PAC进行混凝反应、在混合池402中与PAM进行絮凝沉淀反应、在反应池403中进行二次微絮凝处理以及在石英砂滤池404中去除水体中的浊度物质等之后经提升泵405提升进入到后氧化槽308中进行深度氧化处理。

本实用新型的基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统，采用集中控制与分散控制相结合的工作机制，以及智能节点“感知-通讯-执行”、“感知-判断-执行”以及“相互协同”的工作机制，可实现臭氧“制备-分配-投放”的全方位控制，以及对预氧化、后氧化/深度氧化、生物活性炭处理等处理过程的智能控制，处理效率高，效果好。

综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化、修饰、以及局部的改动，皆应属于本实用新型的技术范畴。

Claims (9)

1.一种基于臭氧和生物活性炭联用技术的水处理系统，包括臭氧制备单元以及水处理单元，其特征在于：所述臭氧制备单元包括至少一台臭氧机组以及分别与所述臭氧机组的氧气入口和冷却液入口相连的气源单元以及冷却单元，所述水处理单元包括依次设置的预氧化槽、后氧化槽以及生物活性炭滤池，其中，所述预氧化槽和后氧化槽分别与所述臭氧机组的臭氧出口相连。

2.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于：所述臭氧制备单元还包括设置于臭氧机组的臭氧出口与水处理单元之间的臭氧分配器。

3.根据权利要求2所述的水处理系统，其特征在于：所述水处理系统还包括设置于所述臭氧分配器与预氧化槽之间的混合器。

4.根据权利要求2所述的水处理系统，其特征在于：所述水处理系统还包括设置于臭氧分配器与后氧化槽之间的阀门组，以将从臭氧分配器进入到后氧化槽中的臭氧分成若干路臭氧流。

5.根据权利要求4所述的水处理系统，其特征在于：各路臭氧流具有不同的臭氧流量。

6.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于：所述水处理单元还包括与所述预氧化槽的臭氧尾气出口依次相连的第一消雾器、第一风机以及第一臭氧消解器。

7.根据权利要求1所述的水处理系统，其特征在于：所述水处理单元还包括与所述后氧化槽的臭氧尾气出口依次相连的第二消雾器、第二风机以及第二臭氧消解器。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的水处理系统，其特征在于：所述预氧化槽和后氧化槽之间依次设置有沉砂池、混合池、反应池以及石英砂滤池。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的水处理系统，其特征在于：所述水处理系统还包括与所述臭氧制备单元以及水处理单元相连并控制其自动化运行的智能控制单元。