CN215428089U - 一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，属于臭氧分离利用技术领域。它包括臭氧发生器、第一吸附塔、第二吸附塔和射流器；所述第一吸附塔包括第一吸附塔端口Ⅰ和第一吸附塔端口Ⅱ，所述第二吸附塔包括第二吸附塔端口Ⅰ和第二吸附塔端口Ⅱ；所述臭氧发生器包括发生器进气端和发生器出气端；所述射流器包括射流器进气端，射流器的射流管路上设有水泵；所述发生器出气端通过进气管路与第一吸附塔端口Ⅰ和第二吸附塔端口Ⅱ相连；所述射流器进气端通过出气管路与第一吸附塔端口Ⅰ和第二吸附塔端口Ⅱ相连；所述第一吸附塔端口Ⅱ与第二吸附塔端口Ⅰ相连。本实用新型能够提高臭氧的浓度，降低真空泵中臭氧的分解率及系统总能耗。

Description

一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统

技术领域

本实用新型属于臭氧分离利用技术领域，更具体地说，涉及一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统。

背景技术

目前市政污水及工业污水的污水处理常需用到臭氧氧化技术，生成具有强氧化性的羟基自由基降解水中的可溶性难降解有机物(nbsCOD)。随着臭氧氧化技术应用的逐年增加，臭氧氧化工艺及臭氧发生器的使用逐渐被市场和业主接受，而臭氧发生器制取出的臭氧浓度低，氧气利用率低的问题使得臭氧氧化技术的成本增加明显，应用范围受到限制。受臭氧发生器转化效率所限，通过氧气制取得到的臭氧浓度约为10％左右，其余皆为原料气氧气；混合气体无法分离，应用时全部通过溶气装置溶于水中，以达到降解COD的目的。由于大量的氧气需要被溶于水，导致水泵等臭氧利用端设备及装置选型较大，能耗极高，运行成本进一步增加。

为了提高溶气装置气体进口的臭氧浓度，研究者们一直在寻找分离臭氧和氧气的方法。如果臭氧和氧气能够分离，则臭氧浓度可以提高，氧气可以回收，更加有利于臭氧氧化技术的推广和使用，既提高臭氧利用效率又可以节省氧气，降低运行费用。除此之外，受臭氧发生器能力所限，目前市面上制得臭氧浓度仅为148mg/L左右，而研究表明，臭氧浓度的提高可有效提高污水处理的效率。因此，研究简洁高效的臭氧氧气分离技术，成套的氧气回收工艺将尤为重要。

经检索，美国专利US20090293717A1公开了一种低成本的臭氧生产方法和设备，用于使用臭氧吸附剂进行臭氧/氧气分离，其将回收的氧气重新用作臭氧生产的进料，并使用干燥的空气来解吸和回收吸附的臭氧。在该方法和设备中，将从臭氧发生器供应的包含臭氧和氧气二组分气体的气体加压，引入到装有臭氧吸附剂的吸附塔中，并使其与吸附剂接触，以将臭氧吸附到吸附剂上。使用干燥的空气作为被吸附臭氧的逆流吹扫气体，通过对吸附塔进行减压，将臭氧从装有臭氧的吸附剂中吸附，然后从塔的后部将空气作为吹扫气体引入塔中，从而得到了臭氧和空气两组分气体。该专利虽然能在常规臭氧发生器的基础上进一步提高出气的臭氧浓度，但是现有技术中类似的臭氧吸脱附装置或方法大多采用真空泵对臭氧进行解吸，这对于一般的气体反应环境来说已经足够，但是对于应用环境是液体的情况则臭氧利用率较，且增加了真空泵这部分设备的能耗低。当使用真空泵解吸时，解吸的臭氧空气混合气体在真空泵中温度上升，使得气体在输送过程臭氧分解加剧，臭氧利用率降低。臭氧无法得到有效利用，造成了很大的资源浪费，进一步使得臭氧发生器的运行费用高昂，限制了臭氧氧化技术进一步的推广应用。

因此目前亟待设计一种能够将臭氧发生器产生的混合气体进行分离且出气能有效溶于液体中的一体化技术，从而提高臭氧的浓度，降低臭氧的分解率，进一步降低运行及投资成本。

实用新型内容

1.要解决的问题

针对现有技术中臭氧分离装置真空泵能耗高，臭氧经过真空泵升温后分解率高，后端利用率低的问题，本实用新型提供一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统；通过合理设置臭氧发生器、第一吸附塔、第二吸附塔和射流器等装置及其之间的连接关系，从而有效解决系统设备复杂，真空泵能耗高，臭氧分解率高，臭氧后端利用率低的问题。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，包括臭氧发生器、第一吸附塔、第二吸附塔和射流器；所述第一吸附塔包括第一吸附塔端口Ⅰ和第一吸附塔端口Ⅱ，所述第二吸附塔包括第二吸附塔端口Ⅰ和第二吸附塔端口Ⅱ；所述臭氧发生器包括发生器进气端和发生器出气端；所述射流器包括射流器进气端，射流器的射流管路上设有水泵；所述发生器出气端通过进气管路与第一吸附塔端口Ⅰ和第二吸附塔端口Ⅱ相连；所述射流器进气端通过出气管路与第一吸附塔端口Ⅰ和第二吸附塔端口Ⅱ相连；所述第一吸附塔端口Ⅱ与第二吸附塔端口Ⅰ相连。所述吸附塔中设有用于吸附臭氧的吸附剂或分子筛，因此当臭氧氧气混合气体经过吸附塔时臭氧被吸附，与氧气分离。

优选地，所述进气管路与第一吸附塔端口Ⅰ相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅰ，所述进气管路与第二吸附塔端口Ⅱ相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅰ；所述出气管路与第一吸附塔端口Ⅰ相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅱ，所述出气管路与第二吸附塔端口Ⅱ相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅱ。

优选地，所述进气管路上设有进气阀门。

优选地，还包括排气管路；所述排气管路分别与第一吸附塔端口Ⅱ和第二吸附塔端口Ⅰ相连；所述排气管路与第一吸附塔端口Ⅱ相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅲ，所述排气管路与第二吸附塔端口Ⅰ相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅲ。

优选地，还包括空气管路；所述空气管路分别与第一吸附塔端口Ⅱ和第二吸附塔端口Ⅰ相连；所述空气管路与第一吸附塔端口Ⅱ相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅳ，所述空气管路与第二吸附塔端口Ⅰ相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅳ。

优选地，所述空气管路与空气连通的一端设有空气阀门。

优选地，所述排气管路和空气管路通过第二三通阀相连；所述第二三通阀包括第二三通阀端口Ⅰ、第二三通阀端口Ⅱ和第二三通阀端口Ⅲ；所述第二三通阀端口Ⅱ和空气管路相连，所述第二三通阀端口Ⅲ和排气管路相连。

优选地，还包括尾气破坏器，所述尾气破坏器包括破坏器进气端和破坏器出气端；所述第二三通阀端口Ⅰ通过尾气破坏器与发生器进气端相连。

优选地，还包括第一三通阀，所述第一三通阀设于破坏器出气端与发生器进气端相连的管路上；所述第一三通阀包括液氧进口端、第一三通阀端口Ⅱ和第一三通阀端口Ⅲ；所述第一三通阀端口Ⅱ与尾气破坏器相连，所述第一三通阀端口Ⅲ与发生器进气端相连。

优选地，所述射流器还包括进水端和出水端；所述水泵通过管路连接至进水端；与出水端相连的管路上设有曝气装置。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，包括臭氧发生器、第一吸附塔、第二吸附塔和射流器；所述第一吸附塔包括第一吸附塔端口Ⅰ和第一吸附塔端口Ⅱ，所述第二吸附塔包括第二吸附塔端口Ⅰ和第二吸附塔端口Ⅱ；所述臭氧发生器包括发生器进气端和发生器出气端；所述射流器包括射流器进气端，射流器的射流管路上设有水泵；所述发生器出气端通过进气管路与第一吸附塔端口Ⅰ和第二吸附塔端口Ⅱ相连；所述射流器进气端通过出气管路与第一吸附塔端口Ⅰ和第二吸附塔端口Ⅱ相连；所述第一吸附塔端口Ⅱ与第二吸附塔端口Ⅰ相连；通过上述设置，臭氧发生器生成的臭氧氧气混合气体可被先后通入第一吸附塔和第二吸附塔中进行吸附，其中一个吸附塔进行臭氧吸附时，另一个吸附塔进行臭氧脱附，从而实现臭氧持续从出气管路排出，在本实用新型的射流器中高速水流作用下，射流器内部形成的负压将臭氧由射流器进气端吸入，形成气液混合体后再由射流器排出，如此臭氧与被处理液体能够得到有效地混合，臭氧在液体中的溶气率和利用率得到有效提升；因此，本实用新型能利用射流器将臭氧解吸过程与被处理液体的混合过程结合起来，提高了臭氧的浓度，降低了真空泵中臭氧的分解及系统总能耗，运行费用显著降低。

附图说明

图1为本实用新型的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统示意图。

图中：

100、第一三通阀；101、液氧进口端；102、第一三通阀端口Ⅱ；103、第一三通阀端口Ⅲ；

200、臭氧发生器；201、发生器进气端；202、发生器出气端；

300、第一吸附塔；301、第一吸附塔端口Ⅰ；302、第一吸附塔端口Ⅱ；310、第一吸附塔阀门Ⅰ；320、第一吸附塔阀门Ⅱ；330、第一吸附塔阀门Ⅲ；340、第一吸附塔阀门Ⅳ；

400、第二三通阀；401、第二三通阀端口Ⅰ；402、第二三通阀端口Ⅱ；403、第二三通阀端口Ⅲ；

500、第二吸附塔；501、第二吸附塔端口Ⅰ；502、第二吸附塔端口Ⅱ；510、第二吸附塔阀门Ⅰ；520、第二吸附塔阀门Ⅱ；530、第二吸附塔阀门Ⅲ；540、第二吸附塔阀门Ⅳ；

600、射流器；601、射流器进气端；602、出水端；603、进水端；610、水泵；620、曝气装置；

700、尾气破坏器；701、破坏器进气端；702、破坏器出气端；

810、空气管路；811、空气阀门；820、排气管路；830、进气管路；831、进气阀门；840、出气管路。

具体实施方式

下文对本实用新型的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本实用新型可实施的示例性实施例，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，包括第一三通阀100、臭氧发生器200、第一吸附塔300、第二三通阀400、第二吸附塔500、射流器600、尾气破坏器700、空气管路810、排气管路820、进气管路830和出气管路840。

在本实施例中，所述第一三通阀100包括液氧进口端101、第一三通阀端口Ⅱ102和第一三通阀端口Ⅲ103；所述臭氧发生器200包括发生器进气端201和发生器出气端202；所述第一吸附塔300包括第一吸附塔端口Ⅰ301和第一吸附塔端口Ⅱ302；所述第二三通阀400包括第二三通阀端口Ⅰ401、第二三通阀端口Ⅱ402和第二三通阀端口Ⅲ403；所述第二吸附塔500包括第二吸附塔端口Ⅰ501和第二吸附塔端口Ⅱ502；所述射流器600包括射流器进气端601，射流器600的射流管路上设有水泵610。

所述第一三通阀端口Ⅲ103与发生器进气端201相连；所述排气管路820和空气管路810通过第二三通阀400相连；所述第二三通阀端口Ⅱ402和空气管路810相连，所述第二三通阀端口Ⅲ403和排气管路820相连；所述空气管路810分别与第一吸附塔端口Ⅱ302和第二吸附塔端口Ⅰ501相连；所述排气管路820分别与第一吸附塔端口Ⅱ302和第二吸附塔端口Ⅰ501相连；所述发生器出气端202通过进气管路830与第一吸附塔端口Ⅰ301和第二吸附塔端口Ⅱ502相连；所述射流器进气端601通过出气管路840与第一吸附塔端口Ⅰ301和第二吸附塔端口Ⅱ502相连。

需要说明的是，所述进气管路830与第一吸附塔端口Ⅰ301相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅰ310，所述进气管路830与第二吸附塔端口Ⅱ502相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅰ510；所述出气管路840与第一吸附塔端口Ⅰ301相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅱ320，所述出气管路840与第二吸附塔端口Ⅱ502相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅱ520。所述进气管路830上设有进气阀门831。所述排气管路820与第一吸附塔端口Ⅱ302相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅲ330，所述排气管路820与第二吸附塔端口Ⅰ501相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅲ530；所述空气管路810与第一吸附塔端口Ⅱ302相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅳ340，所述空气管路810与第二吸附塔端口Ⅰ501相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅳ540。所述空气管路810与空气连通的一端设有空气阀门811。

另外，所述尾气破坏器700包括破坏器进气端701和破坏器出气端702；所述第二三通阀端口Ⅰ401通过尾气破坏器700与发生器进气端201相连；所述第一三通阀100设于破坏器出气端702与发生器进气端201相连的管路上；所述第一三通阀端口Ⅱ102与尾气破坏器700相连；所述射流器600还包括进水端603和出水端602；所述水泵610通过管路连接至进水端603；与出水端602相连的管路上设有曝气装置620。

因此，本实施例的臭氧分离系统操作方式为：

(1)首先液氧由第一三通阀100的液氧进口端101进入、第一三通阀端口Ⅲ103输出，再通入臭氧发生器200中进行反应；当第一吸附塔300吸附臭氧时，第二吸附塔500在脱附臭氧，此时第一吸附塔阀门Ⅰ310、第一吸附塔阀门Ⅳ340、第二吸附塔阀门Ⅱ520和第二吸附塔阀门Ⅲ530开启，第一吸附塔阀门Ⅱ320、第一吸附塔阀门Ⅲ330、第二吸附塔阀门Ⅰ510和第二吸附塔阀门Ⅳ540关闭；

(2)臭氧发生器200产生的臭氧氧气混合气体由发生器出气端202通入进气管路830中，经过第一吸附塔阀门Ⅰ310进入第一吸附塔300中，臭氧被入第一吸附塔300内的吸附剂吸附，未被吸附的氧气先由第一吸附塔阀门Ⅳ340排出进入空气管路810中，然后一部分经第二三通阀400的第二三通阀端口Ⅰ401进入尾气破坏器700中，另一部分经第二三通阀400的第二三通阀端口Ⅲ403进入排气管路820中，再通过第二吸附塔阀门Ⅲ530进入第二吸附塔500内；

(3)进入带氧压机的尾气破坏器700内的气体通过加热去除可能携带的臭氧，经第一三通阀100的第一三通阀端口Ⅲ103再重新输送到臭氧发生器200的发生器进气端201，将回收的氧气作为原料气进行再利用；同一时间，空气由空气阀门811经过空气管路810进入第二吸附塔500内，吸附剂中的臭氧在空气和射流器600形成的压差影响下进行脱附。

(4)脱附出的臭氧进入出气管路840中，由射流器进气端601进入射流器600与水混合，再进入曝气装置620处理后端的污水；

(5)待第二吸附塔500的吸附剂中臭氧脱附到一定时间后，通过第二三通阀400的第二三通阀端口Ⅲ403通入部分氧气，将(3)步骤中通入第二吸附塔500内的空气进行替换；如此完成一轮第二吸附塔500内臭氧的脱附以及第一吸附塔300内臭氧的吸附；

(6)再打开第一吸附塔阀门Ⅱ320、第一吸附塔阀门Ⅲ330、第二吸附塔阀门Ⅰ510和第二吸附塔阀门Ⅳ540，关闭第一吸附塔阀门Ⅰ310、第一吸附塔阀门Ⅳ340、第二吸附塔阀门Ⅱ520和第二吸附塔阀门Ⅲ530，重复上述(1)～(5)步骤，主要不同之处在于第二吸附塔500开始吸附臭氧，第一吸附塔300则开始脱附臭氧，则完成一轮第一吸附塔300内臭氧的脱附以及第二吸附塔500内臭氧的吸附。

因此本实施例的臭氧分离系统通过上述(1)～(6)步骤可以实现臭氧的循环吸附脱附，持续回收利用氧气的同时并通过射流器600溶解臭氧，这对于污水中COD的降解效率能够有效提升，从而使得臭氧的利用率得到有效提升，而不足的氧气部分由液氧补充提供。另外，当臭氧分离系统检修时，关闭除进气阀门831外的所有阀门即可切出第一吸附塔300和第二吸附塔500，不影响原有单独臭氧发生器200的臭氧生成工艺正常运行。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (10)

1.一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，包括臭氧发生器(200)、第一吸附塔(300)、第二吸附塔(500)和射流器(600)；所述第一吸附塔(300)包括第一吸附塔端口Ⅰ(301)和第一吸附塔端口Ⅱ(302)，所述第二吸附塔(500)包括第二吸附塔端口Ⅰ(501)和第二吸附塔端口Ⅱ(502)；所述臭氧发生器(200)包括发生器进气端(201)和发生器出气端(202)；所述射流器(600)包括射流器进气端(601)，射流器(600)的射流管路上设有水泵(610)；

所述发生器出气端(202)通过进气管路(830)与第一吸附塔端口Ⅰ(301)和第二吸附塔端口Ⅱ(502)相连；所述射流器进气端(601)通过出气管路(840)与第一吸附塔端口Ⅰ(301)和第二吸附塔端口Ⅱ(502)相连；所述第一吸附塔端口Ⅱ(302)与第二吸附塔端口Ⅰ(501)相连。

2.根据权利要求1所述的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，所述进气管路(830)与第一吸附塔端口Ⅰ(301)相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅰ(310)，所述进气管路(830)与第二吸附塔端口Ⅱ(502)相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅰ(510)；所述出气管路(840)与第一吸附塔端口Ⅰ(301)相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅱ(320)，所述出气管路(840)与第二吸附塔端口Ⅱ(502)相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅱ(520)。

3.根据权利要求2所述的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，所述进气管路(830)上设有进气阀门(831)。

4.根据权利要求1所述的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，还包括排气管路(820)；所述排气管路(820)分别与第一吸附塔端口Ⅱ(302)和第二吸附塔端口Ⅰ(501)相连；所述排气管路(820)与第一吸附塔端口Ⅱ(302)相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅲ(330)，所述排气管路(820)与第二吸附塔端口Ⅰ(501)相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅲ(530)。

5.根据权利要求4所述的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，还包括空气管路(810)；所述空气管路(810)分别与第一吸附塔端口Ⅱ(302)和第二吸附塔端口Ⅰ(501)相连；所述空气管路(810)与第一吸附塔端口Ⅱ(302)相连的管路上设有第一吸附塔阀门Ⅳ(340)，所述空气管路(810)与第二吸附塔端口Ⅰ(501)相连的管路上设有第二吸附塔阀门Ⅳ(540)。

6.根据权利要求5所述的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，所述空气管路(810)与空气连通的一端设有空气阀门(811)。

7.根据权利要求5所述的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，所述排气管路(820)和空气管路(810)通过第二三通阀(400)相连；所述第二三通阀(400)包括第二三通阀端口Ⅰ(401)、第二三通阀端口Ⅱ(402)和第二三通阀端口Ⅲ(403)；所述第二三通阀端口Ⅱ(402)和空气管路(810)相连，所述第二三通阀端口Ⅲ(403)和排气管路(820)相连。

8.根据权利要求7所述的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，还包括尾气破坏器(700)，所述尾气破坏器(700)包括破坏器进气端(701)和破坏器出气端(702)；所述第二三通阀端口Ⅰ(401)通过尾气破坏器(700)与发生器进气端(201)相连。

9.根据权利要求8所述的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，还包括第一三通阀(100)，所述第一三通阀(100)设于破坏器出气端(702)与发生器进气端(201)相连的管路上；所述第一三通阀(100)包括液氧进口端(101)、第一三通阀端口Ⅱ(102)和第一三通阀端口Ⅲ(103)；所述第一三通阀端口Ⅱ(102)与尾气破坏器(700)相连，所述第一三通阀端口Ⅲ(103)与发生器进气端(201)相连。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种利用射流溶气解吸臭氧的臭氧分离系统，其特征在于，所述射流器(600)还包括进水端(603)和出水端(602)；所述水泵(610)通过管路连接至进水端(603)；与出水端(602)相连的管路上设有曝气装置(620)。

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