CN213475666U - 一种处理污水的高级氧化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型具体涉及一种处理污水的高级氧化系统。臭氧作为一种强氧化剂、能够用于污水处理并且不会造成二次污染，但是臭氧的造价较高并且在污水处理过程中存在处理效率低的缺陷。本实用新型提供了一种处理污水的高级氧化系统，所述高级氧化系统包括臭氧发生系统、控制系统及氧化系统，是一种基于紫外/臭氧耦合催化剂的污水处理体系，并且能够基于污水处理效果调控臭氧投加量。基于该高级氧化系统，可以实现反应体系中臭氧利用率与有机物去除效率的双重提高。
Description
技术领域
本实用新型属于工业污水处理技术领域，具体涉及一种基于紫外/臭氧耦合催化剂的高级氧化系统。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
水是人类最宝贵的自然资源。社会工业化程度的不断提高，同时伴随着工业污水的数量增多，其中有机废水由于毒性较强并且难降解对环境存在较大的威胁，并且常规的物理、化学、生物方法难以满足其净化要求。以臭氧为基础的高级氧化技术因其具有氧化能力强、反应条件温和、反应速率快、处理效果好等优点，近些年来逐渐成为工业污水处理的主流技术。臭氧作为一种强氧化剂，对污水具有消毒、脱色及降解作用，在水处理条件下可直接作用或产生羟基自由基，氧化大量有机化合物，并且臭氧不会造成二次污染，应用于工业污水处理效果良好。然而，臭氧的造价相对较高，并且臭氧处理过程中、会受到污水pH、温度、反应时间、臭氧投加量及气液接触面积等因素的影响，存在臭氧利用率低，处理成本高等缺陷。现有研究表明，待处理污水的碱性越强、温度越高时，臭氧对污水的处理效率越高。另外，臭氧通入污水中前期能够快速去除污水中的容易被氧化的部分，但随着反应时间延长，处理效率会随之下降，并且持续投加臭氧也难以收到理想的处理效果。根据水质情况适当控制臭氧的投加量、充分的提升臭氧与污水的接触面积能够保证臭氧氧化能力得到更好的提升，同时提高污水处理速度和臭氧利用率。
除臭氧氧化工艺之外，光催化氧化也是常用的污水处理技术，在光照射下，吸附光子起到催化剂的作用，将有机物分解为二氧化碳、水及无机盐等无害的成分。常见的催化剂材料包括TiO2、SnO2、ZnO等，其中，TiO2材料化学稳定性较高，耐腐蚀，催化活性好，并且没有毒害，是目前主流的光催化剂。
实用新型内容
针对上述研究背景，本实用新型目的在于提供了一种紫外/臭氧耦合催化剂的高级氧化系统，该高级氧化系统构建了一种紫外、臭氧、催化剂耦合工艺体系，同时配合智能调控臭氧的投加量实现了臭氧利用率的提高。
基于上述技术效果，本实用新型提供以下技术方案：
本实用新型第一方面，提供一种处理污水的高级氧化系统，所述高级氧化系统包括臭氧发生系统、控制系统及氧化系统；
所述臭氧发生系统用于为氧化系统提供臭氧，包括至少一个臭氧发生器；
所述控制系统包括控制器及检测装置，用于控制进入氧化系统的臭氧；
所述氧化系统至少包括氧化反应器及布气装置，所述布气装置用于将臭氧发生系统制备的臭氧送入氧化反应器；所述氧化反应器中具有紫外光源，紫外光源外围设套管，所述套管与催化床构成容纳污水的反应空间。
本实用新型提供的高级氧化系统，首先是一种结合紫外光催化氧化及臭氧氧化工艺的污水处理系统，臭氧经反应器底部的布气装置进入反应器中与污水混合，经过固定催化床表面发生反应，反应器设置竖立紫外灯管，臭氧经紫外光照射产生强氧化性的活性基团，如羟基自由基、超氧自由基等，紫外/臭氧反应体系与固定催化床发生协同作用，从而进一步提高活性自由基的产量，使臭氧得到充分利用，实现有机物的高效降解。
其次，本实用新型还进一步设置了控制系统，通过检测反应器中污水处理进度，智能调控臭氧投加量。在一些优选的方案中，还包括在反应器内增加扰流板等设置方式，增加气液接触面积，优化臭氧与污水的混合效果，实现臭氧的高效氧化作用。
以上一个或多个技术方案的有益效果是：
本实用新型提供了一种紫外、臭氧耦合催化剂的高级氧化系统，结合光催化及臭氧氧化技术，有效提高了污水处理效率。另外，本实用新型提供的氧化系统可以基于氧化器中污水处理效果调节臭氧的投加量和污水处理量，从而节约臭氧的投加量，降低污水处理成本。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1为实施例1中所述高级氧化系统的结构示意图；
其中，1为氧气供气气路；2为干燥器；3为臭氧发生器；4为控制器；5为浓度仪；6为流量计；7为进水箱；8为进水阀；9为水质监测器；10为紫外灯； 11为石英套管；12为催化床；13为折流板；14为气装置；15为尾气吸收装置。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，针对现有技术中臭氧氧化工艺中臭氧利用率不高的的缺陷，本实用新型提供了一种处理污水的高级氧化系统。
本实用新型第一方面，提供一种处理污水的高级氧化系统，所述高级氧化系统包括臭氧发生系统、控制系统及氧化系统；
所述臭氧发生系统用于为氧化系统提供臭氧，包括至少一个臭氧发生器；
所述控制系统包括控制器及检测装置，用于控制进入氧化系统的臭氧；
所述氧化系统至少包括氧化反应器及布气装置，所述布气装置用于将臭氧发生系统制备的臭氧送入氧化反应器；所述氧化反应器中具有紫外光源，紫外光源外围设套管，所述套管与催化床构成容纳污水的反应空间。
优选的，所述臭氧发生系统包括至少一个臭氧发生器、氧气供气气路及干燥器，所述氧气供气气路、干燥器及臭氧发生器依次设置，氧气经干燥器干燥后进入臭氧发生器生成臭氧。
进一步优选的，所述臭氧发生器为高压放电式、紫外线照射式和/或电解式臭氧发生器。
更进一步的，所述臭氧发生器为高压放电式。
优选的，所述控制系统中，所述检测装置包括浓度仪及流量计，分别用于检测通入布气装置的臭氧的浓度及流量；所述浓度仪及流量计还具有信号发射元件，用于将检测的信息传递至控制器。
优选的，所述氧化系统中，所述布气装置为包括但不限于文丘里混合布气装置、微孔曝气装置或射流曝气装置中的一种；进一步优选的，所述布气装置为文丘里混合布气装置，基于污水进入反应器主体时造成的负压，所述文丘里混合布气装置用于将臭氧送入氧化反应器中。
优选的，所述氧化反应器为两端封闭的筒状，其壳体为硬质材料，所述壳体内部具有紫外灯管、石英套管及催化床，所述石英套管套设于紫外灯管外部，所述催化床套设于石英套管外部，所述催化床与石英套管围成容纳污水的反应空间。
进一步优选的，所述紫外灯管设置于筒状壳体的中心轴线上，所述石英套管套设在紫外灯管的外侧，所述催化床同样为管状套设于石英套管的外部，所述石英套管、催化床的中轴线与紫外灯管重合。
进一步优选的，所述催化床与石英套管之间还具有扰流板，所述扰流板自氧化反应器的进水口延伸至出水口。
在一些具体的实施方式中，所述扰流板呈螺旋状附着在石英套管外侧。
进一步优选的，所述氧化反应器靠近出水口一端设置有检测器，所述检测器用于检测氧化反应器内部污水处理情况，并将信息发送至控制器。
优选的，所述氧化系统包括进水箱、进水阀，所述进水箱用于存储待处理的污水，所述进水阀用于控制进水管路的开闭。
优选的，所述氧化系统还包括尾气吸收装置。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本实用新型的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本实用新型的技术方案。
实施例1
本实施例提供的所述高级氧化系统中，包括臭氧发生系统、控制系统及氧化系统；
所述臭氧发生系统用于为氧化系统提供臭氧，包括臭氧发生器3、氧气供气气路1及干燥器2，所述氧气供气气路1、干燥器2及臭氧发生器3依次设置，氧气经干燥器2干燥后进入臭氧发生器3生成臭氧；所述臭氧发生器3为高压放电式。
所述控制系统包括控制器4及检测装置，所述检测装置为浓度仪5及流量计 6，依次设置于臭氧发生器及氧化系统之间的气路上。所述控制器4用于调控臭氧发生系统生产的臭氧，及调控氧化系统中臭氧的投加量。本实施例提供的高级氧化系统中，所述控制器4设置于臭氧发生器3及浓度仪5之间，还具有控制面板便于数据显示和操作。
所述氧化系统包括氧化反应器及布气装置14，所述布气装置14用于将臭氧发生系统制备的臭氧送入氧化反应器；所述氧化反应器中具有紫外灯管10，紫外灯管10外围设石英套管11，所述催化床12同样为管状套设于石英套管11的外部，石英套管11与催化床12构成容纳污水的反应空间。所述氧化反应器为封闭的筒状结构，所述紫外灯管10设置于筒状壳体的中心轴线上，所述石英套管11、催化床12 的中轴线与紫外灯管10重合。
所述催化床12与石英套管11之间的空间内还具有扰流板13，所述扰流板13 呈螺旋状附着在石英套管外侧，自氧化反应器的进水口延伸至出水口。所述扰流板13用于增加臭氧与污水的接触时间，起到进一步气液混合的作用。另外，所述扰流板13采用硬质、软质材料均可实现。
所述氧化反应器靠近出水口的一侧还具有水质检测器9，所述水质监测器9 包括水质检测元件及信号发射元件，用于检测氧化反应器内部污水处理情况，并将信息发送至控制器。
所述氧化系统还包括进水箱7及进水阀8，所述进水阀8为电磁阀，通过控制器控制污水进入氧化反应器的量。在该氧化系统中，首先通过所述水质检测器9 检测氧化反应器中污水处理的情况，所述污水处理信息反馈至控制器4，由控制器4调控臭氧和污水的投加量，从而实现灵活、智能调控作用。
所述氧化系统中还包括尾气吸收装置15，用于对氧化反应器中生成的气体进行吸附。
实施例2
本实施例中，提供又一种高级氧化系统，与实施例1中不同之处在于，所述氧化反应器中具有多段扰流板13，所述扰流板13依次附着于石英套管11外侧，自氧化反应器的进水口向出水口延伸。
实施例3
本实施例中，提供又一种高级氧化系统，与实施例1中不同之处在于，所述尾气吸收装置15包括臭氧破坏器及排气管路，所述氧化反应器中排出的气体首先通过臭氧破坏器将其中的臭氧等气体转化为完全无害的气体后排放至大气。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述高级氧化系统包括臭氧发生系统、控制系统及氧化系统；
所述臭氧发生系统用于为氧化系统提供臭氧，包括至少一个臭氧发生器；
所述控制系统包括控制器及检测装置，用于控制进入氧化系统的臭氧；
所述氧化系统至少包括氧化反应器及布气装置，所述布气装置用于将臭氧发生系统制备的臭氧送入氧化反应器；所述氧化反应器中具有紫外光源，紫外光源外围设套管，所述套管与催化床构成容纳污水的反应空间。
2.如权利要求1所述处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述臭氧发生系统包括至少一个臭氧发生器、氧气供气气路及干燥器，所述氧气供气气路、干燥器及臭氧发生器依次设置，氧气经干燥器干燥后进入臭氧发生器生成臭氧；
所述臭氧发生器为高压放电式、紫外线照射式和/或电解式臭氧发生器。
3.如权利要求1所述处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述控制系统中，所述检测装置包括浓度仪及流量计；所述浓度仪及流量计还具有信号发射元件，用于将检测的信息传递至控制器。
4.如权利要求1所述处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述氧化系统中，所述布气装置为文丘里混合布气装置、微孔曝气装置或射流曝气装置中的一种。
5.如权利要求1所述处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述氧化反应器为两端封闭的筒状，其壳体为硬质材料，所述壳体内部具有紫外灯管、石英套管及催化床，所述石英套管套设于紫外灯管外部，所述催化床套设于石英套管外部，所述催化床与石英套管围成容纳污水的反应空间。
6.如权利要求5所述处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述紫外灯管设置于筒状壳体的中心轴线上，所述石英套管套设在紫外灯管的外侧，所述催化床同样为管状套设于石英套管的外部，所述石英套管、催化床的中轴线与紫外灯管重合。
7.如权利要求5所述处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述催化床与石英套管之间还具有扰流板，所述扰流板自氧化反应器的进水口延伸至出水口；所述扰流板呈螺旋状附着在石英套管外侧。
8.如权利要求5所述处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述氧化反应器靠近出水口一端设置有检测器，所述检测器用于检测氧化反应器内部污水处理情况，并将信息发送至控制器。
9.如权利要求1所述处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述氧化系统包括进水箱、进水阀，所述进水箱用于存储待处理的污水，所述进水阀用于控制进水管路的开闭。
10.如权利要求1所述处理污水的高级氧化系统，其特征在于，所述氧化系统还包括尾气吸收装置。
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