申请日2021.07.24
公开（公告）日2021.10.01
IPC分类号C02F9/08; C02F101/30
摘要
一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，包括曝气室和主反应室；曝气室内设有曝气装置，曝气室外侧设有臭氧气体发生装置，臭氧气体发生装置通过臭氧输送管与曝气装置相连，曝气室上设有第一排气管路、排气安全阀；主反应室内设有托架，托架上设有筛板，筛板上堆设有促反应填料，主反应室上设第二排气管路、气液分离装置；曝气室和主反应室的之间设有U形管路，U形管路上设有紫外线照射装置；曝气室和主反应室的下侧之间设有下部管路，下部管路设有水泵、进水支管、出水支管、进水阀、出水阀。该装置臭氧与污水接触时间长，利用率高，且设备整体的制作要求简单，成本较低、能耗较低、处理速率较高。
权利要求书
1.一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，其特征在于：包括均为竖桶状的曝气室和主反应室；
曝气室内位置上靠近其底部处设有曝气装置，曝气室外侧设有臭氧气体发生装置，臭氧气体发生装置通过臭氧输送管与曝气装置相连，曝气室上侧设有连通曝气室内外的第一排气管路，第一排气管路上设有排气安全阀；
主反应室内的底部设有竖向布置的托架，托架上设有筛板，筛板上堆设有促反应填料，主反应室上侧设有连通主反应室内外的第二排气管路，第二排气管路上设有气液分离装置；
曝气室和主反应室的上部之间设有连通曝气室和主反应室的U形管路，U形管路上设有紫外线照射装置；
曝气室和主反应室的下侧之间设有连通曝气室和主反应室的下部管路，下部管路上设有水泵，下部管路位置上靠近主反应室处设有进水支管，进水支管上设有进水阀，下部管路位置上靠近曝气室处设有出水支管，出水支管上设有出水阀。
2.根据权利要求1所述的一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，其特征在于：所述的紫外线照射装置的紫外线波长等级是UVC。
3.根据权利要求1所述的一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，其特征在于：所述的促反应填料包括活性炭，碳纳米管，沸石，二氧化钛，氧化铝，参杂铈的过渡金属氧化物，铁基固体催化剂，锰基固体催化剂，锌基固体催化剂，镁基固体催化剂，钴基固体催化剂中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，其特征在于：所述的U形管路上侧高度为曝气室总高度的二分之一到五分之四之间的位置。
5.根据权利要求1所述的一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，其特征在于：所述从曝气装置排出的臭氧气体空载压强为20-200kPa。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种利用臭氧高效处理生活污水的装置的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)关闭出水阀、打开进水阀，启动水泵，将待处理的污水从进水支管导入本装置中，当本装置主反应室和曝气室内的液面刚好超过U形管路上侧时，关闭进水阀并保持水泵运转；
(2)打开臭氧气体发生装置和曝气装置，此时过量的臭氧气体在曝气装置内与污水混合，并在曝气室内的上部空间建立一定的气压，使得位于曝气室上部的臭氧气体会与污水汇合并一股一股涌入U形管路并进入主反应室；
(3)臭氧气体在主反应室内与污水中的有机物反应，填料在臭氧水的接触下产生电解反应，释放出离子，这些离子将部分污水中的有机分子进行絮凝和吸附；
(4)净化后的污水穿过筛板重新进入下部管路，继续上述循环，根据污水处理的目标要求，控制处理的总时间，当污水指标达到目标要求后，打开出水阀排出处理后的污水。
说明书
一种利用臭氧高效处理生活污水的装置及处理方法
技术领域
本发明涉及一种利用臭氧高效处理生活污水的装置及处理方法。
背景技术
生活污水的处理方式一般结合了生物降解，化学和物理过滤三大类技术手段。其中，采用臭氧气体来对生活污水进行脱色，除臭，消毒和分解水中的有机物质是一种很成熟的传统工艺。臭氧气体的最大的好处是绿色环保，因为臭氧气体在大气中会自然分解成氧气，同时臭氧气体所带来的氧化活性强于常见的其它的消毒产品，如双氧水，因此具备优越的净化污水的条件。然而，由于人工产生的臭氧气体是需要消耗电能的，同时，如何将臭氧气体带入生活污水中并及时让臭氧分子和因臭氧分子而产生的氢、氧自由基与要分解的物质进行有效接触从而实现分解目的，这个过程存在着效率的问题，因为在水中的臭氧分子和氢、氧自由基是处于非稳定态，在一定的时间内会还原成水和氧气，如果臭氧分子和氢、氧自由基分子在遇到有机物(待处理的物质)之前就还原了，那么这些耗费电能才产生的臭氧就浪费了，这造成了能耗高和处理速度慢的问题。现有技术的臭氧处理生活污水装置直接将含臭氧气体的空气注入装有污水的容器中，让这些气体和污水中的有机物发生接触并产生有机物的分解。然而，由于这些注入污水中的气体是一直保持着气泡的形态的，分解反应只能发生在气泡的表面，而这些气泡在污水容器中的停留时间非常短暂，因为气体很快就会漂到液面上然后立刻破裂，这带来了臭氧气体利用率低和能耗高的问题。有气体注入装置的漩涡泵，能将注入液体中的气体以微米级直径的气泡形态出现，进而有效的延长气体的液体中的滞留时间。这方法有两种弊病：1、设备投入成本高，而且这些设备的能耗很大。2、气体注入的流量和气泡的直径是正比关系，当气泡的直径变小的时候，气体的注入量也变小了，因此当反应物质的总量变少了，反应效率自然也就下降了。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，该装置臭氧与污水接触时间长，利用率高，且设备整体的制作要求简单，成本较低、能耗较低、处理速率较高。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种利用臭氧高效处理生活污水装置的处理方法，该方法操作简单，能耗较低，处理效果好。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，包括均为竖桶状的曝气室和主反应室；
曝气室内位置上靠近其底部处设有曝气装置，曝气室外侧设有臭氧气体发生装置，臭氧气体发生装置通过臭氧输送管与曝气装置相连，曝气室上侧设有连通曝气室内外的第一排气管路，第一排气管路上设有排气安全阀；
主反应室内的底部设有竖向布置的托架，托架上设有筛板，筛板上堆设有促反应填料，主反应室上侧设有连通主反应室内外的第二排气管路，第二排气管路上设有气液分离装置；
曝气室和主反应室的上部之间设有连通曝气室和主反应室的U形管路，U形管路上设有紫外线照射装置；
曝气室和主反应室的下侧之间设有连通曝气室和主反应室的下部管路，下部管路上设有水泵，下部管路位置上靠近主反应室处设有进水支管，进水支管上设有进水阀，下部管路位置上靠近曝气室处设有出水支管，出水支管上设有出水阀。
作为优选的，所述的紫外线照射装置的紫外线波长等级是UVC。
作为优选的，所述的促反应填料包括活性炭，碳纳米管，沸石，二氧化钛，氧化铝，参杂铈的过渡金属氧化物，铁基固体催化剂，锰基固体催化剂，锌基固体催化剂，镁基固体催化剂，钴基固体催化剂中的一种或几种混合。
作为优选的，所述的U形管路上侧高度为曝气室总高度的二分之一到五分之四之间的位置。
作为优选的，所述从曝气装置排出的臭氧气体空载压强为20-200kPa。
本为解决上述另一个技术问题，本发明提供了一种利用臭氧高效处理生活污水的装置的处理方法，包括以下步骤：
(1)关闭出水阀、打开进水阀，启动水泵，将待处理的污水从进水支管导入本装置中，当本装置主反应室和曝气室内的液面刚好超过U形管路上侧时，关闭进水阀并保持水泵运转；
(2)打开臭氧气体发生装置和曝气装置，此时过量的臭氧气体在曝气装置内与污水混合，并在曝气室内的上部空间建立一定的气压，使得位于曝气室上部的臭氧气体会与污水汇合并一股一股涌入U形管路并进入主反应室；
(3)臭氧气体在主反应室内与污水中的有机物反应，填料在臭氧水的接触下产生电解反应，释放出离子，这些离子将部分污水中的有机分子进行絮凝和吸附；
(4)净化后的污水穿过筛板重新进入下部管路，继续上述循环，根据污水处理的目标要求，控制处理的总时间，当污水指标达到目标要求后，打开出水阀排出处理后的污水。
本发明的工作过程机理解释和优点：关闭出水阀、打开进水阀，启动水泵，将待处理的污水从进水支管导入本装置中，当本装置主反应室和曝气室内的液面刚好超过U形管路上侧时，关闭进水阀并保持水泵运转，打开臭氧气体发生装置和曝气装置，此时过量的臭氧气体在曝气装置内与污水混合，并在曝气室内的上部空间建立一定的气压，使得位于曝气室上部的臭氧气体会与污水汇合并一股一股涌入U形管路，此时U形管路内是臭氧气体和污水的混合物，这样可以使得在同样的污水容积下，本装置在单位时间内注入污水中的臭氧量更大，另外注入污水中的臭氧气体在污水中停留的时间也得以延长，U形管路上的紫外线照射装置会激发臭氧的活性，产生氢、氧自由基，水中的氢、氧自由基和臭氧分子与污水接触，与污水中的有机物反应，从而达到净化污水的作用，产生的沉淀物在主反应室内吸附在填料上，填料在臭氧水的接触下产生电解反应，释放出离子，这些离子将部分污水中的有机分子进行絮凝和吸附，有助于污水的分离净化。同时，由于臭氧水里含有大量的强氧化性的活性物质，可以继续将这些被吸附的絮凝分子团进行逐步分解，避免填料被积累的絮凝物堵塞，净化后的污水穿过筛板重新进入下部管路，继续上述循环，根据污水处理的目标要求，控制处理的总时间，当污水指标达到目标要求后，打开出水阀排出处理后的污水。本装置的设备整体的制作要求简单，成本较低、能耗较低、处理速率较高。
（发明人：林晨星;宋伟龙;李凤光;宋启豪;董庆国;卢亦彤）
