CN212246348U

CN212246348U - 一种饮用水臭氧消毒气水混合装置及尾气处理装置

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Publication number: CN212246348U
Application number: CN202020470580.1U
Authority: CN
Inventors: 王玲先
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2030-04-01

Abstract

一种饮用水臭氧消毒的气水混合装置及尾气处理装置，气水混合泵安装在成品水箱下部，吸程进口与成品水箱连接，吸程入口安装臭氧管接头通过单向阀与臭氧发生器连接；气水混合泵出口通过出水管与成品水箱中部连接，管上安装取样阀；不锈钢尾气管安装在成品水箱顶部，尾气管内安装紫外线灯其电源线与镇流器电源开关连接；产水进水管安装在成品水箱中轴线上，进水管出水口安装布水头；产水出水管安装在成品水箱下部，管上安装取样阀。用普通自吸式叶轮泵改制的气水混合泵及水路系统，气水混合率≥95％，比常规工艺产能增加50％；采用紫外线/臭氧高级氧化法尾气处理装置，电耗为热分解法的十五分之一，尾气排放臭氧浓度≤0.2mg/L。

Description

一种饮用水臭氧消毒气水混合装置及尾气处理装置

技术领域

一种饮用水消毒装置，特别是涉及一种饮用水臭氧消毒气水混合装置及尾气处理装置。

背景技术

消毒灭菌(简称：消毒、消杀、灭菌、杀灭)是国家食品生产许可规定的饮用水生产必备工艺。水处理消杀大多以臭氧消毒为为主。臭氧在水中能分解产生氧化能力极强的单原子氧 (O)和羟基自由基(OH)，具有广谱杀灭微生物及除臭功效，其杀菌速度较氯快300～600倍。

臭氧水消毒有一个约0.3mg/L的灭菌阈值，当臭氧水剩余臭氧浓度达到灭菌阈值时消杀作用瞬时发生，在0.5～1分钟内100％杀灭细菌；剩余臭氧浓度通常设定在0.3～0.5mg/L，低于灭菌阈值杀灭效果会大幅降低，如果原水溴含量较高剩余臭氧浓度过高会存在溴酸盐超标风险。

饮用水臭氧消毒是将臭氧发生器产生的高浓度的臭氧投入水中，经过气水混合溶解达到消毒灭菌需要的浓度，通常水处理应用溶解浓度为0.1～12mg/L。消杀效果取决于消毒剂量(O₃) 与消杀时间(CT值)，臭氧源浓度(臭氧发生器浓度)与气水混合率是影响消杀效果的关键因素。不论采用哪种气水混合方法，终会有臭氧气体从水中逸出，成为含臭氧的尾气，如果将这部分臭氧直接排放到大气中或留存在室内，就会造成环境污染，需要使用尾气处理装置 (臭氧毁灭器)将尾气中的臭氧分解掉，再排放到大气中。

臭氧属于强氧化物质具有腐蚀性、毒性。臭氧刺激人的眼睛、呼吸系统、损害视力，大量吸入体内会导致人体肺功能、细胞组织的损伤，甚至有可能引起癌变。臭氧污染环境，会造成橡胶制品等某些设备器物氧化损坏。我国政府和国际臭氧协会规定，空气中的臭氧浓度，作业场所不得超过0.2mg/L。

提高气水混合率，增加臭氧在水中的溶解度，增强消杀效果，消除臭氧对环境污染所造成的危害，开发高效节能的气水混合装置及尾气处理装置是水处理臭氧消毒技术创新的重要课题。

臭氧气水混合装置主要有以下方法。

1、鼓泡氧化塔。臭氧经过曝气、鼓泡与水混合，效率高，产量大，但设备体积大，价格昂贵，气水混合效率60％～80％。

2、喷淋氧化塔。通过喷淋实现气水混合，能耗低，效率较高，但设备体积大，价格高，喷头易堵塞，气水混合效率40％～60％。

3、射流器(文邱里泵)。成本低，体积小，但气水接触时间短，气水混合效率20％～40％。

4、射流管。射流器+不锈钢丝填料管，增加气水接触时间，成本低，气水混合效率25％～45％。

5、气水混合泵。通过叶轮旋转产生的负压将气抽进泵腔，混合搅动，使气、水充分溶解，接触时间短，混合均匀，体积小，但价格昂贵，气水混合效率80％～95％据行业资料，目前中小型水厂臭氧气水混合装置大多以射流器、射流管居多；大中型水厂采用氧化塔较多；气水混合泵产量偏低、价格昂贵影响使用率。

臭氧尾气处理装置主要有以下方法。

1、催化法。是以二氧化锰为催化剂，催化分解臭氧。该方法投资少，能耗低，但尾气处理前必须先除湿，安全稳定性差，要定期更换催化剂。

2、活性炭吸附法。对臭氧吸收分解，一部分臭氧与活性炭直接反应生成CO₂和CO。该方法的缺点是吸附氧化过程中产生热量，易发生燃烧爆炸。

3、电加热分解法。采用电热丝、红外线加热管加热，反应速度快，效果好，但温度高，能耗高，功率通常在1000W以上。

据悉，目前用臭氧消毒的众多桶装水生产企业特别是小水厂中出于电耗高、怕出安全事故等原因至今还有不少没有尾气处理装置，还在使用排风扇、活性炭口罩等原始方法在臭氧浓度超标的恶劣环境中工作。

发明内容

针对现有饮用水臭氧消毒的气水混合装置和尾气处理装置之不足，提供一种效能高，能耗低的臭氧气水混合装置及尾气处理装置。

1、臭氧气水混合装置。选用泵体、过流部件均为316不锈钢的自吸式叶轮泵，采用抗氧化氟橡胶密封圈的石墨机械密封取代普通密封，在水泵吸程入口管安装臭氧管接头，将普通叶轮泵改制成气水混合泵；在气水混合泵与臭氧发生器臭氧出口之间的管道上串联单向阀，防止泵里的水倒流进入臭氧发生器；单向阀及臭氧管道均采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯抗氧化材料制作；通过泵的吸入口负压吸入臭氧，高速旋转的叶轮将水与气体混合搅拌，并被排到气水分离室，气水分离室上部的气体溢出，下部的水返回叶轮，再次和臭氧混合，反复加压搅拌，形成微米级气泡，实现臭氧与水充分溶解。

2、所述臭氧气水混合装置。改变气水混合泵一次混合常规工艺为多次循环混合工艺，将气水混合罐与成品水箱合二为一，气水混合进水与出水反复循环延续混合搅拌时间；产水进水管出口安装一个带有4个径向出水口的布水头，产水从布水口喷出形成水平伞状湍流，进一步强化气水混合，增加臭氧溶解度，将剩余臭氧浓度稳定在0.3～0.5mg/L的阈值范围，降低气水混合泵无功损耗和负荷，气水混合率≥95％，比常规气水混合泵系统产能提高50％，成本降低60％。

3、所述臭氧气水混合装置。应用紫外线/臭氧(O₃/UV)高级氧化法(AOP)，其机理是：带水雾的臭氧尾气在紫外线光照射下分解产生为分子氧(O₂)、单原子氧(O^·)、羟基自由基(HO^·) 将其去除，臭氧分解快，功耗低，电耗只相当于热分解法的十五分之一，尾气排放臭氧浓度≤0.2mg/L：

化学反应式：O₃+hv→O₂+O^·

O^·+H₂O₂→HO+HO-。

4、所述尾气处理装置，在产品水箱顶部水平安装一个不锈钢尾气管，尾气管内安装一支单头带石英套管的紫外线灯管，尾气管长度应与灯管相当，灯管与尾气管之间的间隙与尾气排气量相适应。

5、所述尾气处理装置，紫外线灯为波长254nm低压汞灯，功率(以单位水处理量计)75W/10m3/h，紫外线灯功率应与尾气排放臭氧浓度≤0.2mg/L的要求相适应，镇流器与之相匹配。

本发明有益效果是：用普通自吸式叶轮泵改制气水混合泵，改变一次混合常规工艺为多次循环混合工艺：气水混合进水与出水反复循环，产水布水头进一步强化气水混合，延续混合搅拌时间，气水混合率≥95％；降低气水混合泵无功损耗和负荷，比常规气水混合泵系统产能提高50％，成本降低60％。采用紫外线/臭氧高级氧化(AOP)尾气处理，臭氧分解快，功耗低，电耗只相当于热分解法的十五分之一，尾气排放臭氧浓度≤0.2mg/L。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

附图1是本发明的工艺流程示意图。图中：1、产水出水管，2、产水取样阀，3、成品水箱， 4、混合泵进水管，5、臭氧管接头，6、气水混合泵，7、臭氧发生器，8、镇流器电源开关，9、紫外线灯电源线，10、紫外线灯，11、不锈钢尾气管，12、产水进水管，13、布水头，14、臭氧水取样阀，15、混合泵出水管，16、单向阀，17、臭氧管。

具体实施方式

附图1中：气水混合泵6安装在成品水箱3下部，气水混合泵吸程进口通过混合泵进水管 4与成品水箱连接，气水混合泵吸程入口上安装臭氧管接头5通过单向阀16、臭氧管17与臭氧发生器7臭氧出口连接；气水混合泵出口通过混合泵出水管15与成品水箱中部连接出水口向下，在混合泵出水管上安装臭氧水取样阀14；不锈钢尾气管11安装在成品水箱顶部，不锈钢尾气管内安装紫外线灯10，紫外线灯头部电源线9与镇流器电源开关8连接；产水进水管12安装在成品水箱中轴线上并延伸至水箱中部，产水进水管出水口安装布水头13，布水头应高于混合泵出水管15厘米，产水出水管1安装在成品水箱下部与混合泵进水管成90度位置，产水出水管1上安装产水取样阀2。

下面结合设备运行进一步阐述实施方式。

所述臭氧气水混合装置。选用泵体、过流部件均为316不锈钢的自吸式叶轮泵，采用抗氧化氟橡胶密封圈的石墨机械密封取代普通密封，在水泵吸程入口管安装臭氧管接头，将普通叶轮泵改制成气水混合泵；在气水混合泵与臭氧发生器臭氧出口之间的管道上串联单向阀，单向阀进口连接气水混合泵，出口连接臭氧发生器；单向阀及臭氧管道采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯抗氧化材料制作；通过气水混合泵的吸入口负压吸入臭氧，高速旋转的叶轮将水与气体混合搅拌，并被排到气水分离室，气水分离室上部的气体溢出，下部的水返回叶轮，再次和臭氧混合，反复加压搅拌，形成微米级气泡，使臭氧与水充分溶解。

所述臭氧气水混合装置。将气水混合泵一次混合常规工艺改变为多次循环混合工艺，气水混合罐与成品水箱合二为一，气水混合进水与出水反复循环延续混合搅拌时间；产水进水管出口安装一个带有4个径向出水口的布水头，产水从布水口喷出形成水平伞状湍流，进一步强化气水混合，增加臭氧溶解度，在混合泵出水管上安装浓水取样阀，产水出水管上安装产水取样阀。

所述臭氧气水混合装置。通过臭氧水取样阀和产水取样阀取样，用比色法测试投加臭氧浓度和产水臭氧浓度以调节臭氧源浓度，分别将产水剩余臭氧浓度控制在0.3～0.5mg/L，气水混合率控制在≥95％。

所述尾气处理装置。应用紫外线/臭氧(O₃/UV)高级氧化法(AOP)，其机理是；带水雾的臭氧尾气在紫外线光照射下分解产生为分子氧(O₂)、单原子氧(O^·)、羟基自由基(HO^·)将其去除：

化学反应式：O₃+hv→O₂+O^·

O^·+H₂O₂→HO+HO-。

所述尾气处理装置。在产品水箱顶部水平安装一个不锈钢尾气管，尾气管内安装一支单头带石英套管的紫外线灯管，尾气管长度应与灯管相当，灯管与尾气管之间的间隙与尾气排气量相适应；紫外线灯为波长254nm低压汞灯，功率75W/10m3/h，功率应与产水剩余臭氧浓度相适应，通过调节紫外线灯功率将尾气排放臭氧浓度控制在≤0.2mg/L。

Claims

1.一种饮用水臭氧消毒气水混合装置及尾气处理装置，其特征是：气水混合泵(6)安装在成品水箱(3)下部，气水混合泵吸程进口通过混合泵进水管(4)与成品水箱连接，气水混合泵吸程入口上安装臭氧管接头(5)通过单向阀(16)、臭氧管(17)与臭氧发生器(7)臭氧出口连接；气水混合泵出口通过混合泵出水管(15)与成品水箱中部连接出水口向下，在混合泵出水管上安装臭氧水取样阀(14)；不锈钢尾气管(11)安装在成品水箱顶部，不锈钢尾气管内安装紫外线灯(10)，紫外线灯头部电源线(9)与镇流器电源开关(8)连接；产水进水管(12)安装在成品水箱中轴线上并延伸至水箱中部，产水进水管出水口安装布水头(13)，布水头应高于混合泵出水管15厘米，产水出水管(1)安装在成品水箱下部与混合泵进水管成90度位置，产水出水管(1)上安装产水取样阀(2)。

2.根据权利要求1所述的饮用水臭氧消毒气水混合装置及尾气处理装置，其特征是：选用泵体、过流部件均为316不锈钢的自吸式叶轮泵，采用抗氧化氟橡胶密封圈的石墨机械密封取代普通密封，在水泵吸程入口管安装臭氧管接头，将普通叶轮泵改制成气水混合泵；在气水混合泵与臭氧发生器臭氧出口之间的管道上串联单向阀，单向阀进口连接气水混合泵，出口连接臭氧发生器；单向阀及臭氧管道采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯抗氧化材料制作；通过气水混合泵的吸入口负压吸入臭氧，高速旋转的叶轮将水与气体混合搅拌，并被排到气水分离室，气水分离室上部的气体溢出，下部的水返回叶轮，再次和臭氧混合，反复加压搅拌，形成微米级气泡，使臭氧与水充分溶解。

3.根据权利要求1所述的饮用水臭氧消毒气水混合装置及尾气处理装置，其特征是：将气水混合泵一次混合常规工艺改变为多次循环混合工艺，气水混合罐与成品水箱合二为一，气水混合进水与出水反复循环延续混合搅拌时间；产水进水管出口安装一个带有4个径向出水口的布水头，产水从布水口喷出形成水平伞状湍流，进一步强化气水混合，增加臭氧溶解度，在混合泵出水管上安装浓水取样阀，产水出水管上安装产水取样阀。

4.根据权利要求1所述的饮用水臭氧消毒气水混合装置及尾气处理装置，其特征是：通过臭氧水取样阀和产水取样阀取样，用比色法测试投加臭氧浓度和产水臭氧浓度以调节臭氧源浓度，分别将产水剩余臭氧浓度控制在0.3～0.5mg/L，气水混合率控制在≥95％。

5.根据权利要求1所述的饮用水臭氧消毒气水混合装置及尾气处理装置，其特征是：

应用紫外线/臭氧(O₃/UV)高级氧化法(AOP)，其机理是：带水雾的臭氧尾气在紫外线光照射下分解产生为分子氧(O₂)、单原子氧(O^-)、羟基自由基(HO^-)将其去除：

化学反应式：O₃+hv→O₂+O^-

O^-+H₂O₂→HO+HO-。

6.根据权利要求1所述的饮用水臭氧消毒气水混合装置及尾气处理装置，其特征是：在产品水箱顶部水平安装一个不锈钢尾气管，尾气管内安装一支单头带石英套管的紫外线灯管，尾气管长度应与灯管相当，灯管与尾气管之间的间隙与尾气排气量相适应；紫外线灯为波长254nm低压汞灯，功率75W/10m3/h，功率应与产水剩余臭氧浓度相适应，通过调节紫外线灯功率将尾气排放臭氧浓度控制在≤0.2mg/L。