申请日 20201118
公开（公告）日 20210205
IPC分类号 B01D53/18; C02F9/08
摘要
本发明提供了一种臭气及污水处理系统，包括喷淋塔，喷淋塔内底部设有污水收集池，喷淋塔上设有进气口、排气口、污水排出管口。臭气及污水处理系统还包括臭氧微泡发生组件，臭氧微泡发生组件包括臭氧发生器及与臭氧发生器连通的第一微泡发生器。臭氧发生器产生臭氧，并将臭氧输送至第一微泡发生器内。第一微泡发生器将臭氧与第一微泡发生器内的水液混合并产生臭氧微泡。第一微泡发生器与污水收集池经第一管道连通，第一微泡发生器用于将臭氧微泡输送至污水收集池内。本发明通过设计臭氧微泡发生组件，通过臭氧微泡发生组件能够为喷淋塔内的污水收集池提供臭氧微泡，从而加快了污水收集池内的水液(溶解有臭气内的有害成分)的处理效率及效果。
权利要求书
1.一种臭气及污水处理系统，包括喷淋塔，所述喷淋塔内底部设有污水收集池，所述喷淋塔上设有进气口、排气口、污水排出管口；其特征在于：臭气及污水处理系统还包括臭氧微泡发生组件，所述臭氧微泡发生组件包括臭氧发生器及与臭氧发生器连通的第一微泡发生器；
所述臭氧发生器产生臭氧，并将所述臭氧输送至所述第一微泡发生器内；所述第一微泡发生器将所述臭氧与所述第一微泡发生器内的水液混合并产生臭氧微泡；
所述第一微泡发生器与所述污水收集池经第一管道连通，所述第一微泡发生器用于将所述臭氧微泡输送至所述污水收集池内。
2.根据权利要求1所述的臭气及污水处理系统，其特征在于：所述第一微泡发生器还经第二管道与所述污水收集池连通，所述污水收集池经第二管道将部分所述水液排出至所述第一微泡发生器内并与所述臭氧混合产生所述臭氧微泡。
3.根据权利要求1所述的臭气及污水处理系统，其特征在于：所述污水收集池内设有第一臭氧催化剂，所述第一臭氧催化剂用于催化所述臭氧微泡内的臭氧分解并产生强氧化性的OH·。
4.根据权利要求1至3任一项所述的臭气及污水处理系统，其特征在于：臭气及污水处理系统还包括水力空化器，所述水力空化器的一端经第三管道与所述污水收集池连通，所述水力空化器的另一端经第四管道与所述喷淋塔内的喷淋管道连通；
所述水力空化器用于对所述污水收集池排出的部分所述水液进行水力空化反应，再经所述喷淋管道的喷头喷出。
5.根据权利要求4所述的臭气及污水处理系统，其特征在于：所述水力空化器还经第五管道与所述臭氧发生器连通，所述臭氧发生器将产生臭氧部分输入至所述水力空化器内，将所述臭氧与所述第三管道输入至所述水力空化器内的水液混合，使产生的液体空泡为臭氧空泡。
6.根据权利要求5所述的臭气及污水处理系统，其特征在于：所述第三管道上还设有压力表、流量计、压力调节阀。
7.根据权利要求4所述的臭气及污水处理系统，其特征在于：所述喷头为水力空化喷头。
8.根据权利要求5至7任一项所述的臭气及污水处理系统，其特征在于：臭气及污水处理系统还包括紫外灯组件，所述紫外灯组件用于对进入所述喷淋塔内的臭气进行分解，所述紫外灯组件包括设置在所述喷淋塔内壁上的第一紫外灯；
所述喷淋塔内且靠近所述排气口处设有第二臭氧催化剂，所述第二臭氧催化剂用于将所述喷淋塔内的臭氧催化分解为氧气。
9.根据权利要求8所述的臭气及污水处理系统，其特征在于：紫外灯组件还包括第二紫外灯，所述第二紫外灯位于与所述进气口连通臭气管道内。
10.根据权利要求9所述的臭气及污水处理系统，其特征在于：臭气及污水处理系统还包括第二微泡发生器，所述第二微泡发生器的进口端分别连接有污水进水管道及所述臭氧发生器，且所述第二微泡发生器的出口端与所述喷淋塔上部的污水进液口连通，所述第二微泡发生器用于将污水与所述臭氧混合形成纳米微泡。
说明书
一种臭气及污水处理系统
技术领域
本发明属于环保领域，涉及废气及污水处理设备技术，具体为一种臭气及污水处理系统。
背景技术
随着社会的进步和工业的发展，不可避免的产生了大量的废水和有毒有害的气体，其排放到环境中后严重破坏了人类的生产环境，环境问题已经引起了世界各个国家高度重视和关注，人们采取各种措施对于环境的污染进行防治。
对于废气的处理，现在多通过水洗(中性水液、酸洗、碱洗)来实现。一般来说，水洗把废气里面的可溶或部分微溶于水的物质转化为其他物质，如中性水液(如去离子水)可以将氨气转化为氨水；酸洗可将氨和胺类等转化为其他碱性物质；碱洗则适于将硫化氢、低级脂肪酸等转化为其他酸性物质。因此，为了将废气及废水中存在的各类不同的恶臭物质转化为无害物质，通常可采用酸洗和碱洗相串联的多级化学洗涤方式脱臭，利用臭气成分与化学药液的主要成分间发生不可逆的化学反应生成新的无臭物质以达到脱臭的目的。
目前，水洗方式处理废气多是通过喷淋塔实现的，其原理是：将废气引入喷淋塔内，使其与喷淋塔内的喷淋水接触，经物理溶解和化学反应而实现废气的处理。在实际作业过程中，发现喷淋水溶解废气内成分后，化学反应效率较低，不能有效的处理污染物质。排出的废气及废液中还含有未处理的污染物质，一方面需要对排出的废气及废水需要再次处理，另一方面也可能造成环境污染的风险。
因此，需要对现有的臭气及污水处理装置进行改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的臭气及污水处理装置处理臭气和/或污水的效率低、成本高、处理效果低的问题，提供了一种结构简单、臭气和/或污水内污染成分分解效果好、成本低的臭气及污水处理系统。
本发明的设计思路是：空化反应是发生在液体介质中的一种物理现象,其是指当液体内部局部压力降低时,液体内部或液固交界面上蒸汽或气体空穴的形成、发展和溃灭的过程。当空化反应发生时,在空化泡溃灭瞬间形成局部的极端高温和高压,并伴有强烈的冲击波和微射流,可以在液体中形成强烈的扰动和巨大的剪切力作用，同时对物面形成冲击形成空化的机械效应；同时，虽然空化泡溃灭时间极短，但是溃灭瞬间在空化泡溃灭时气泡周围微小空间会形成局部热点,会形成空化热效应，其能够导致物质的高分子分解、化学键断裂和自由基生成。例如：当空化泡溃灭时间在微秒量级时,产生的高温、高压条件足以打开水分子中的O-H键(结合能为498.7kJ/mol)，使得水分子直接裂解为·H和·OH自由基，这些自由基又可进一步生成HO2和H202。强氧化性的活性自由基和氧化物质存在于空泡内部的气相区域、泡壁附近界面层区域以及周围常温常压的液相区域。
同时，臭氧催化氧化技术是利用臭氧分子在催化剂表面产生的高反应活性自由基中间体,尤其是羟基自由基氧化去除污水中难生物降解有机物的过程。反应过程中，能够产生的大量强氧化性HO·自由基，其可以氧化分解水中的有机物而达到水质净化的目的。当溶有O3(臭氧)的污水经过过滤层时，在催化剂的作用下发生催化氧化反应，能有效去除色、浊、臭味，去除废水中酚、氰，硫化物，农药，石油类等污染物。
因此，考虑可以将水力空化技术与臭氧催化氧化技术结合，对污水及臭气内的污染物降解。
实现发明目的的技术方案如下：一种臭气及污水处理系统，包括喷淋塔，喷淋塔内底部设有污水收集池，喷淋塔上设有进气口、排气口、污水排出管口。
其中，臭气及污水处理系统还包括臭氧微泡发生组件，臭氧微泡发生组件包括臭氧发生器及与臭氧发生器连通的第一微泡发生器。
臭氧发生器产生臭氧，并将臭氧输送至第一微泡发生器内。第一微泡发生器将臭氧与第一微泡发生器内的水液混合并产生臭氧微泡。
第一微泡发生器与污水收集池经第一管道连通，第一微泡发生器用于将臭氧微泡输送至污水收集池内。
本发明通过设计臭氧微泡发生组件，通过臭氧微泡发生组件能够为喷淋塔内的污水收集池提供臭氧微泡，从而加快了污水收集池内的水液(溶解有臭气内的有害成分)的处理效率及效果。
进一步的，第一微泡发生器还经第二管道与污水收集池连通，污水收集池经第二管道将部分水液排出至第一微泡发生器内并与臭氧混合产生臭氧微泡。通过第二管道将污水收集池内的水液在污水收集池与第一微泡发生器之间循环，提高了污水收集池内水液的利用率，降低了系统的用水成本及后续的水处理成本。
进一步的，污水收集池内设有第一臭氧催化剂，第一臭氧催化剂用于催化臭氧分解并产生强氧化性的OH·。具体的，可以将第一臭氧催化剂放置于格栅之上，第一臭氧催化剂能高效催化臭氧转化为具有强氧化活性的·OH羟基自由基。臭氧微泡与污水收集池中的第一臭氧催化剂充分接触并反应产生·OH，·OH可以氧化污水收集池内水液(即污水)中的大分子有害物质，将其分解转化为无害的小分子进而达到处理的效果。
在本发明的一个优选实施例中，臭气及污水处理系统还包括水力空化器，水力空化器的一端经第三管道与污水收集池连通，水力空化器的另一端经第四管道与喷淋塔内的喷淋管道连通。水力空化器用于对污水收集池排出的部分水液进行水力空化反应，再经喷淋管道的喷头喷出。水力空化反应的原理是：当水液内部的局部压力降低时，水液内部或水液的液固交界面上蒸汽或气体空穴的形成、发展和溃灭，当空化反应发生时，在空化泡溃灭瞬间形成局部的极端高温和高压，并伴有强烈的冲击波和微射流，可以在水液中形成强烈的扰动和巨大的剪切力作用，同时对水液内污染物质的物面形成冲击形成空化的机械效应；虽然空化泡溃灭时间极短，但是溃灭瞬间在空化泡溃灭时气泡周围微小空间会形成局部热点，会形成空化热效应，其能够导致物质的高分子分解、化学键断裂和自由基生成。在本发明中，水力空化器可以为一切可以实现水力空化原理的设备及器具，包括不限于射流空化器、孔板式空化器、文丘里管式空化器等设备。
进一步的，水力空化器还经第五管道与臭氧发生器连通，臭氧发生器将产生臭氧部分输入至水力空化器内，将臭氧与第三管道输入至水力空化器内的水液混合，使产生的液体空泡为臭氧空泡。
优选的，第三管道上还设有压力表、流量计、压力调节阀，压力表、流量计能够测量空化前的水液的压力和流量，然后压力调节阀可以对进入水力空化器的污水的压力进行调节，以便于水力空化器能够更好运行。
进一步的，喷头为水力空化喷头，选用水力空化喷头，能够对经喷淋管道喷出的水液进行进一步的水力空化反应。
紫外线是波长为400nm～10nm的一种电磁波谱中，是频率比蓝紫光高的不可见光，不能引起人们的视觉。其中，当紫外光光子能量大于有机污染物的化学键能时，通常会发生光解反应，致使有机污染物的化学键断开。例如：185nm的紫外线和254nm的紫外线，其光子能量分别为647kJ/mol、472kJ/mol，比大多数有机废气气体的分子共价键能大，能直接将大部分有机废气气体分子的共价键直接打断，引起分子断链，从而使大分子的臭气分子分解为H2O、O2和其他小分子，以达到臭气处理的效果。同时，当紫外线波长在200nm以下时，O2分子会被分解生成活性O；活性O与O2结合生成O3。O3会与呈游离态的有机污染物离子产生氧化反应，生产简单、低害或无害的物质，如H2O、CO2等。185nm光子照射氧气分子，将氧气(O2)共价键均裂分解成氧原子后，氧原子又与周围的氧分子(O2)结合而形成含有3个氧原子的臭氧(O3)。
因此，本发明在上述臭气及污水处理系统的基础上对臭气及污水处理系统进行改进。臭气及污水处理系统还包括紫外灯组件，紫外灯组件用于对进入喷淋塔内的臭气进行分解催化，紫外灯组件包括设置在喷淋塔内壁上的第一紫外灯。臭气及污水处理系统处理臭气时，臭气从喷淋塔的进气口进入喷淋塔，并沿着喷淋塔向上运动经过填料层、喷淋层并从喷淋塔顶部的排气口排出。喷淋塔内壁上的第一紫外灯能够发射特定波长的紫外光(185nm和254nm)，对臭气进一步处理。
由于臭氧具有一定的毒害作用，其直接排放会造成人的神经中毒，使人头晕头痛、视力下降、记忆力衰退等情况，因此，喷淋塔内且靠近排气口处设有第二臭氧催化剂，第二臭氧催化剂用于将喷淋塔内的臭氧催化分解为氧气，从而使从排气口排出的气体中不含有臭氧。
在本发明中，第二臭氧催化剂设置在格栅上。同时，在喷淋塔内设有填料层，其由格栅和填料组成。格栅主要用于支撑填料，填料疏松多孔，能够延长臭气在喷淋塔内的停留时间，同时可以使臭气与喷淋的液滴充分接触，提高臭气处理效率。喷淋层喷淋的液滴在重力作用下汇集到喷淋塔底部的污水收集池中形成待处理污水(即水液)，待处理污水内的污染物质在污水收集池内的臭氧微泡与臭氧催化剂的作用下加速分解。
进一步的，为了进一步提高臭气的处理效果，使紫外灯组件还包括第二紫外灯，第二紫外灯位于与进气口连通臭气管道内，第二紫外灯在通臭气管道中对臭气进行预处理，将臭气内的部分污染物质分解，然后再排入喷淋塔进行处理。
在本发明的一个优选实施例中，臭气及污水处理系统还包括第二微泡发生器，第二微泡发生器的进口端分别连接有污水进水管道及臭氧发生器，且第二微泡发生器的出口端与喷淋塔上部的污水进液口连通，第二微泡发生器用于将污水与臭氧混合形成纳米微泡。在污水进水管道上设置第二微泡发生器，能够使臭气及污水处理系统既可以处理臭气，也可以处理污水，也可以将臭气与污水同时处理，在实际操作过程中，根据实际需求，通过各个管道上的阀门控制管道的开启及关闭。工作过程具体为：待处理污水与臭氧在第二微泡发生器内形成纳米微泡，纳米微泡经喷淋塔上部的污水进液口进入喷淋塔，经喷嘴喷出纳米微泡形成污水小液滴；污水小液滴在重力作用下向下运动并汇集成污水，在污水收集池内被处理；一部分污水在水泵的作用下向上运动并依次经第三管道、水力空化器、第四管道、喷淋管道后，由水力空化喷头至喷淋塔内，再向下流入污水收集池内，如此往复循环进行处理。还有一部分污水经污水收集池污水排出管口排出进入下一道工序进行处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.通过设计臭氧微泡发生组件，通过臭氧微泡发生组件能够为喷淋塔内的污水收集池提供臭氧微泡，从而加快了污水收集池内的水液(溶解有臭气内的有害成分)的处理效率及效果。
2.通过在污水收集池与第一微泡发生器之间设计第二管道，能够使污水收集池内的水液在污水收集池与第一微泡发生器之间循环，提高了污水收集池内水液的利用率，降低了系统的用水成本及后续的水处理成本。
3.紫外灯组件能够发射特定波长的紫外光(185nm和254nm)，对臭气及喷淋塔内的污水进一步处理。
4、当液体(污水)内部局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸汽或气体空穴的形成、发展和溃灭的过程，即形成水力空化反应。当空化反应发生时，在空化泡溃灭瞬间形成局部的极端高温和高压，并伴有强烈的冲击波和微射流，可以在液体中形成强烈的扰动和巨大的剪切力作用，同时对物面形成冲击形成空化的机械效应；虽然空化泡溃灭时间极短，但是溃灭瞬间在空化泡溃灭时气泡周围微小空间会形成局部热点，会形成空化热效应，其能够导致物质的高分子分解、化学键断裂和自由基生成，从而对水液内的污染物进行分解。同时，在污水收集池内的第一臭氧催化剂能够将臭氧微泡内的臭氧催化，形成强氧化性的OH·，其能够进一步的对水液内的污染物进行分解。通过水力空化技术与臭氧高级氧化技术的耦合，能够确保喷淋臭气的水液及经污水进液口输入的污水的处理效果。 （发明人 许岳虎;毛小艺 ）
