專利名稱：臭氧投加二步射流混合法多級反應器的制作方法
技術領域：
本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種臭氧投加二步射流混合法多級反應器。
背景技術：
投加方法分兩類，一類是臭氧與水通過各自途徑進入接觸裝置，如鼓泡塔、填料鼓泡塔，禍輪注入器等；另一類是臭氧與水先通過氣水混合裝置先行混合，然后進入氣水接觸裝置，如文丘利水射器壓力噴射法、固定螺旋混合器等。鼓泡塔和填料鼓泡塔一在一個高達數米的圓形或其它形狀的接觸塔下部 ，架起由各種材質組成的微孔擴散板。處理水自上而下流動，帶有一定壓力的臭氧經擴散板由下而上，呈微氣泡浮升，使臭氧在傳質過程中將水中的污染物充分氧化。填料鼓泡塔則在微孔擴散板的上鼓泡塔空間，鋪設一定厚度的瓷環，塑料環、波紋板或活性炭之類的填料，以改善氣液接觸條件，提高氧化效率。鼓泡塔的優點是水的阻力小，其損失可以忽略不計，臭氧的投加量容易控制，傳質好。渦輪注人器工作原理是水流在重力狀態下流人接觸罐，罐中央有一臺電機，驅動一個轉子注人器，產生負壓吸入臭氧。這種型式的優點是氣體注入迅速、氣泡小、接觸效率高，可以自動運行，不需建造很高的接觸塔。缺點是驅動電機要耗費電能。固定螺旋混合器固定螺旋混合器是由一列裝在管子里的反向螺旋組成的氣水接觸裝置。這種混合器非常接近推流式反應器。液體在管內作充分的徑向混合而幾乎沒有軸向混合，水流在旋轉分割運動中與臭氧氣泡接觸而產生許多微小的旋渦紊流。這種混合器具有較大的傳質面積和較快的傳質速度。該混合器的臭氧實際利用率比鼓泡塔高，缺點是水頭損失大。壓力噴射法的原理是水在一定的壓力下通過一個水射器產生的負壓將臭氧吸入并立即與水混合，氣水混合液被導入接觸池底部，再從池底翻騰到上面，完成傳質全過程。最近噴射法又發展一種叫分部噴射法的型式。其原理是將部分水量通過噴射器，吸人臭氧后再與其余水量混合進人接觸池。壓力噴射法的優點是不用機械攪拌，適合小水廠使用。
發明內容
本發明目的在于提供一種臭氧投加及反應裝置，以實現臭氧分布更加均勻，傳質效率更高的混合效率。發明提供了一種臭氧投加二步射流混合法多級反應器，包括投加系統、混合室和反應室，所述的反應器分為三級，由三個第一混合室、第一反應室、第二混合室、第二反應室、第三混合室、第三反應室依次串聯而成；所述的投加系統為三個并列的單元，每個單元由臭氧發生器、水射器、噴嘴和導流筒構成，臭氧發生器中的臭氧經水射器與水混合，再通過噴嘴進入導流筒中；投加系統中三個單元的噴嘴和導流筒分別位于所述三個混合室內。噴嘴及導流筒為水平設置，其中心位置距其所在的混合室的底部O. 8^1. 2m，導流筒最小截面直徑與的最大截面直徑之比在O. 6^0. 75: I。所述混合室靠近頂端的部分設置有進水口，混合室中的水流方向自上而下，反應室中的水流方向自下而上。水流經混合室底端的過流孔進入反應室。各反應室內有效水深不低于4m
水流在第一混合室下端與反應室連接的連接處進入第一反應室，再自下而上流經第一反應室，在第一反應室頂端與第二混合室的連接處進入第二混合室，以此類推最終流經第三反應室靠近頂端部分設置的出水口出水。所述的臭氧發生器和多個臭氧經水射器之間均可設置有臭氧投加控制閥。在該反應器中，還設置有回流系統,包括回流吸水口和循環水泵，回流吸水口設置于第三反應室的底端，經回流管道分成三個支路分別連接投加系統中三個單元的臭氧經水射器。回流管道分成三個支路分別連接投加系統中三個單元的水射器之前，分別先經過三 個流量計，經過水射器之后，分別流經三個循環水量控制閥。進一步的，可在混合室頂端和反應室頂端的連接處設置有透氣孔。第三反應室的頂端設置有出氣口連接臭氧破壞器，以進一步去除臭氧尾氣。本發明整個反應器分三級，分別是一級混合室，一級反應室，二級混合室，二級反應室；三級混合室，三級反應室。臭氧發生器中的臭氧經水射器加入水管，然后再經反應室內部的二次射流進行充分混合。本發明中，臭氧的反應分為三步，第一步是臭氧經射流混合器與原水混合均勻后，在管道內部進行反應，由于溶氣作用的氣水接觸效果好，反應效率高；第二步是在混合室內，混合循環過程產生大氣泡均勻向上運動，與來水逆向混合，繼續反應；第三步是細小氣泡隨水流帶入下格，繼續反應。本發明的有益效果由于臭氧在水中有效停留時間較短，在20 min 30 min反應時間內，常規采用曝氣盤的方法一般分為3 4級反應，每級包含一個上下往復過程，每級根據計算需要布置曝氣盤。本發明根據水量大小分為3級，減少反應器構造上的復雜程度。每級均設置射流混合器，臭氧全流程根據需求量投加，前段需要量大，投加量也大，中后段需要量減小，投加量也相應減少。整個過程保證尾氣中臭氧殘留量盡量小。因此與常規工程應用裝置比較，本發明構造簡化，臭氧分布更加均勻，傳質效率進一步提高，尾氣殘留臭氧量少。
圖I為本發明的結構圖示。圖中標號1為進水口，2為第一混合室,3為導流筒,4為過流孔,5為第一反應室，6為第二混合室，7為第二反應室，8為第三混合室，9為第三反應室，10為出水管，11為透氣孔，12為臭氧破壞器，13為噴嘴，14為循環水量控制閥，15為射流器，16流量計，17為臭氧投加控制閥，18為臭氧總管，19為回水管，20為循環水泵，21為臭氧發生器，22為回流吸水□。
具體實施方式
實施例I
二步射流混合法多級反應器
反應器包括投加系統、混合室和反應室，反應器分為三級，由三個第一混合室2、第一反應室5、第二混合室6、第二反應室6、第三混合室8、第三反應室9依次串聯而成；投加系統為三個并列的單元，每個單元由臭氧發生器21、水射器15、噴嘴13和導流筒3構成，臭氧發生器21中的臭氧經水射器15與水混合，再通過噴嘴13進入導流筒3中；投加系統中三個單元的噴嘴13和導流筒3分別位于所述三個混合室內；噴嘴13及導流筒3為水平設置，其中心位置距其所在的混合室的底部I. Om0導流筒3最小截面直徑與的最大截面直徑之比為 O.65:1 ο水流在混合室2下端與反應室5連接的連接處進入反應室5，再自下而上流經反應室5，在反應室5頂端與混合室6的連接處進入混合室6，以此類推最終流經反應室9靠近頂端部分設置的出水口 10出水。各個反應室內的水深為4.2m。臭氧發生器21和多個臭氧經水射器15之間均可設置有臭氧投加控制閥17。反應器另設置有回流系統，包括回流吸水口 22和循環水泵20，回流吸水口 22設置于反應室9的底端，經回流管道分成三個支路分別連接投加系統中三個單元的臭氧經水射器15。回流管道分成三個支路分別連接投加系統中三個單元的水射器15之前，分別先經過三個流量計16，經過水射器15之后，分別流經三個循環水量控制閥14。混合室頂端和反應室頂端的連接處設置有透氣孔。第三反應室9的頂端設置有出氣口連接臭氧破壞器12，以進一步去除臭氧尾氣。實施例2
采用實施例I所示的反應器中試裝置進行微污染原水的臭氧氧化試驗，處理能力為100t/d。以硝基苯作為特征污染物，初始濃度為500mg/L。臭氧投加濃度為10mg/L，在水力停留時間為30min的情況下，硝基苯的去除率為58%臭氧的利用率為92%。將中試裝置中的射流混合裝置拆除，改為鈦合金曝氣頭曝氣方式，在相同的運行工況下，曝氣頭方式的硝基苯去除率為49%，臭氧利用率為80% ;因此本射流混合反應器的效率及臭氧利用率明顯高于現在普遍采用的曝氣方式。實施例3
采用實施例I所示的反應器中試裝置進行微污染原水的臭氧氧化試驗，處理能力為100t/d，原水CODsfa為6. 0mg/L,導流筒最小截面直徑與的最大截面直徑之比為0. 65:1，當導流筒軸線與水平線夾角分別為0°、45°、90°時，臭氧利用率分別為92%、90%、87%。而在導流筒最小截面直徑與的最大截面直徑之比分別為0. 3,0. 6,0. 8,1. O時，臭氧的利用率分別為85%、91%、90%、89%。因此導流筒最小截面直徑與的最大截面直徑之比在0. 6 0. 75:1，且軸線水平時，臭氧利用率最高。
權利要求
1.臭氧投加二步射流混合法多級反應器，包括投加系統、混合室和反應室，其特征在于: 所述的反應器分為三級，由三個第一混合室(2)、第一反應室(5)、第二混合室(6)、第二反應室(7)、第三混合室(8)、第三反應室(9)依次串聯而成；所述的投加系統為三個并列的單元，每個單元由臭氧發生器(21)、水射器(15)、噴嘴(13)和導流筒(3)構成，臭氧發生器(21)中的臭氧經水射器(15)與水混合，再通過噴嘴(13)進入導流筒(3)中；投加系統中三個單元的噴嘴(13)和導流筒(3)分別位于所述三個混合室內。
2.如權利要求I所述的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，其特征在于在所述混合室(2)靠近頂端的部分設置有進水口(1),混合室(2、6、8)中的水流方向自上而下，反應室(5、6、9)中的水流方向自下而上；各反應室內有效水深不低于4m。
3.如權利要求2所述的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，其特征在于在所述水流經混合室底端的過流孔(4)進入反應室。
4.如權利要求I所述的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，其特征在于所述噴嘴(13)及導流筒(3)為水平設置，其中心位置距其所在的混合室的底部O. Cl. 2m，導流筒(3)最小截面直徑與的最大截面直徑之比在O. 6^0. 75:1。
5.如權利要求I所述的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，其特征在于所述水流在第一混合室(2)下端與第一反應室(5)連接的連接處進入第二反應室(5)，再自下而上流經第二反應室(5 )，在第二反應室(5 )頂端與第二混合室(6 )的連接處進入第二混合室(6 )，以此類推最終流經第三反應室(9)靠近頂端部分設置的出水口(10)出水。
6.如權利要求I所述的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，其特征在于所述的臭氧發生器(21)和多個臭氧經水射器(15)之間均設置有臭氧投加控制閥(17)。
7.如權利要求I所述的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，其特征在于所述的反應器還設置有回流系統，包括回流吸水口(22)和循環水泵(20)，回流吸水口(22)設置于第三反應室(9)的底端，經回流管道分成三個支路分別連接投加系統中三個單元的臭氧經水射器(15)。
8.如權利要求6所述的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，其特征在于所述的回流管道分成三個支路分別連接投加系統中三個單元的水射器(15)之前，分別先經過三個流量計(16)，經過水射器(15)之后，分別流經三個循環水量控制閥(14)。
9.如權利要求I所述的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，其特征在于所述的混合室頂端和反應室頂端的連接處設置有透氣孔。
10.如權利要求I所述的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，其特征在于所述的第三反應室(9 )的頂端設置有出氣口連接臭氧破壞器(12 )。
全文摘要
本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種臭氧投加二步射流混合法多級反應器。本發明提出的臭氧投加二步射流混合法多級反應器，由投加系統、混合室和反應室組成，整個反應器分三級，臭氧經水射器加入水管，然后再經反應室內部的二次射流進行充分混合。臭氧的投加也分三級，臭氧在反應室內部的混合為射流混合方式，用于射流混合的噴嘴和導流筒為水平布置。臭氧的反應分為三步，第一步是臭氧經射流混合器與原水混合均勻后，在管道內部進行反應。第二步是在混合室內，混合循環過程產生大氣泡均勻向上運動，與來水逆向混合，繼續反應；第三步是細小氣泡隨水流帶入下格，繼續反應。
文檔編號C02F9/04GK102897937SQ20111021172
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月27日 優先權日2011年7月27日
發明者王晶惠, 葉爾南, 曹達文, 董秉直, 劉偉, 歐陽清華 申請人:廣東粵海控股有限公司, 同濟大學, 中山大學, 廣東中大環保科技投資有限公司