申请日2019.02.22
公开(公告)日2019.05.14
IPC分类号C02F1/32; C02F1/36; C02F1/78; C02F101/30
摘要
本发明公开了基于流控微泡‑臭氧耦合进行水处理的装置及水处理方法，其中，所述装置包括通过引流管(9)依次相互连接的氧气供气源(1)、臭氧发生器(2)、调压过滤组件(4)、流控组件(6)和待处理水池(7)，其中，所述装置还包括超声组件(11)，且在所述待处理水池(7)内设置有紫外辐射组件(10)。在本发明中，利用微气泡技术迅速提高臭氧传质效率、提高臭氧溶解度，同时利用超声诱导微泡破灭产生自由基及同步超声空化热解、紫外辐射促进臭氧产生自由基提高其产率，并应用于城市污水厂二级出水的深度处理，降低其有机质含量，改变其有机物结构，提高其可生化性。
权利要求书
1.一种基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理的装置，其特征在于，所述装置包括通过引流管(9)依次相互连接的氧气供气源(1)、臭氧发生器(2)、调压过滤组件(4)、流控组件(6)和待处理水池(7)，其中，所述装置还包括超声组件(11)，且在所述待处理水池(7)内设置有紫外辐射组件(10)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
在所述待处理水池(7)的底部、与流控组件(6)连通处设置有散气组件(8)，优选所述散气组件为微孔板;和/或
所述紫外辐射组件(10)包括多个紫外灯。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述超声组件(11)包括超声波发生器(111)以及与其连接的单个或多个侧式超声波震板(112)，优选所述单个或多个侧式超声波震板(112)设置于所述待处理水池(7)内。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
在所述臭氧发生器(2)与调压过滤组件(4)之间设置有控制阀(3);和/或
在所述调压过滤组件(4)与流控组件(6)之间设置有流量计(5)。
5.根据权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，所述流控组件(6)具有中空内腔，用于臭氧气流流动;
沿臭氧气流流动方向，所述中空内腔依次包括进气段(61)、稳流段(62)、增速引入段(63)、初步自激脉冲段(64)和初步自激脉冲引出段(65)和缓冲过渡段(66);和/或
沿臭氧气流流动方向，在缓冲过渡段(66)之后，所述中空内腔还依次包括射流段(67)、终极自激脉冲段(68)和脉冲分流段(69)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述进气段(61)、增速引入段(63)、初步自激脉冲段(64)、初步自激脉冲引出段(65)、缓冲过渡段(66)和射流段(67)均为圆柱形内腔;和/或
所述稳流段(62)为梭形内腔;和/或
所述终极自激脉冲段(68)为截面呈梯形的内腔。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
自进气段(61)至稳流段(62)，所述中空内腔的内径逐渐增大;和/或
自稳流段(62)至增速引入段(63)，所述中空内腔的内径逐渐减小;和/或
自增速引入段(63)至初步自激脉冲段(64)，所述中空内腔的内径突然变大;和/或
所述射流段(67)包括两个或多个射流管(671)，优选地，所述射流管的内径与缓冲过渡段(66)的内径之比为(0.03～0.05)：1。
8.一种利用权利要求1至7之一所述装置进行水处理的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、利用氧气供气源向臭氧发生器提供氧气;
步骤2、在臭氧发生器内产生臭氧，并输出臭氧气流，对输出的臭氧气流进行稳压过滤处理;
骤3、将所述臭氧气流引入流控组件进行流动控制，增强臭氧气流的波动性;
步骤4、将臭氧气流在流控组件内分流引出，通过散气处理后通入待处理水池中，形成臭氧微气泡。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤4之后进行步骤5、对待处理水池中的臭氧微气泡同时进行紫外辐照处理和超声处理。
10.权利要求1至9之一所述装置用于进行水处理、降解水中有机污染物的用途，尤其是用于降解二级水中的溶解性有机污染物。
说明书
基于流控微泡-臭氧耦合进行水 处理的装置及水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，尤其涉及利用臭氧氧化技术进行水处理，具体地，涉及基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理的装置及水处理方法。
背景技术
水资源再生处理及其循环利用是解决当前供水危机、遏制水环境恶化的重要途径，水处理技术研发是当前这一领域的关键。地表水体、地下水、污水、污水处理厂二级出水、再生水等各类水体中均残余大量难生物降解的溶解性有机物，传统物化方法或因需要添加持留性的化学品易引起二次污染、或因工艺复杂成本高昂受到各种限制。
臭氧氧化因其氧化效能高、在环境中不会持久残留、工艺流程简单等原因备受关注。然而，水中臭氧溶解度低、自由基产率受限等两方面瓶颈制约了臭氧氧化在实际工程中的应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，提出基于流控微泡技术与臭氧氧化技术结合进行水处理，同时外加紫外辐射以及超声处理，利用流控微泡技术迅速提高臭氧传质效率、提高臭氧溶解度，利用超声诱导微泡破灭产生自由基及同步超声空化热解、紫外辐射促进臭氧产生自由基提高其产率，并应用于城市污水厂二级出水的深度处理，降低其有机质含量，改变其有机物结构，提高其可生化性，从而完成本发明。
本发明一方面提供了一种基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理装置，具体体现在以下几方面：
(1)一种基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理的装置，其特征在于，所述装置包括通过引流管9依次相互连接的氧气供气源1、臭氧发生器2、调压过滤组件4、流控组件6和待处理水池7，其中，所述装置还包括超声组件11，且在所述待处理水池7内设置有紫外辐射组件10。
(2)根据上述(1)所述的装置，其中，
在所述待处理水池7的底部、与流控组件6连通处设置有散气组件8，优选所述散气组件为微孔板;和/或
所述紫外辐射组件10包括多个紫外灯。
(3)根据上述(1)所述的装置，其中，
所述超声组件11包括超声波发生器111以及与其连接的单个或多个侧式超声波震板112，优选所述侧式超声波震板112设置于所述待处理水池7内。
(4)根据上述(1)所述的装置，其中，
在所述臭氧发生器2与调压过滤组件4之间设置有控制阀3;和/或
在所述调压过滤组件4与流控组件6之间设置有流量计5。
(5)根据上述(1)至(4)之一所述的装置，其中，所述流控组件6具有中空内腔，用于臭氧气流流动;
沿臭氧气流流动方向，所述中空内腔依次包括进气段61、稳流段62、增速引入段63、初步自激脉冲段64和初步自激脉冲引出段65和缓冲过渡段66;和/或
沿臭氧气流流动方向，在缓冲过渡段66之后，所述中空内腔还依次包括射流段67、终极自激脉冲段68和脉冲分流段69。
(6)根据上述(5)所述的装置，其中，
所述进气段61、增速引入段63、初步自激脉冲段64、初步自激脉冲引出段65、缓冲过渡段66和射流段67均为圆柱形内腔;和/或
所述稳流段62为梭形内腔;和/或
所述终极自激脉冲段68为截面呈梯形的内腔。
(7)根据上述(6)所述的装置，其中，
自进气段61至稳流段62，所述中空内腔的内径逐渐增大;和/或
自稳流段62至增速引入段63，所述中空内腔的内径逐渐减小;和/或
自增速引入段63至初步自激脉冲段64，所述中空内腔的内径突然变大;和/或
所述射流段67包括两个或多个射流管671，优选地，所述射流管的内径与缓冲过渡段66的内径之比为(0.03～0.05)：1。
本发明另一方面提供了一种利用本发明第一方面所述装置进行水处理的方法，具体体现在以下方面：
(8)一种利用上述(1)至(7)之一所述装置进行水处理的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
步骤1、利用氧气供气源向臭氧发生器提供氧气;
步骤2、在臭氧发生器内产生臭氧，并输出臭氧气流，对输出的臭氧气流进行稳压过滤处理;
骤3、将所述臭氧气流引入流控组件进行流动控制，增强臭氧气流的波动性;
步骤4、将臭氧气流在流控组件内分流引出，通过散气处理后通入待处理水池中，形成臭氧微气泡。
(9)根据上述(8)所述的方法，其中，在步骤4之后进行步骤5、对待处理水池中的臭氧微气泡同时进行紫外辐照处理和超声处理。
本发明第三方面提供了本发明第一方面所述装置用于进行水处理、降解水中有机污染物的用途，尤其是用于降解二级水中的溶解性有机污染物。
