臭氧曝氣反應設備及其廢水處理方法與流程

本發明涉及廢水處理技術領域，尤其涉及一種臭氧曝氣反應設備及其廢水處理方法。

背景技術：

臭氧、Fenton、光催化等是現在污水處理中常用的高級氧化技術，用于含高濃度難降解有機物廢水的治理。其中臭氧是應用最廣泛的新型氧化劑，既可以氧化分解去除微小的有機物、膠體雜質、腐殖酸，又能去除水中污染的浮油及藻類微生物和細菌、病毒等。與其他高級氧化技術相比，臭氧氧化技術以受污水pH值及溫度影響小，除色、臭、味等效率高，能增加水中的溶解氧、改善水質，在水中易分解、不會因殘留造成二次污染等優點應用更為廣泛。

臭氧用于污水處理中的原理主要在于利用臭氧的強氧化性能，臭氧是目前已知的最強的氧化劑之一。臭氧與簡單或者復雜的有機物反應后得到一些相同的產物：乙醛、羧酸、脂肪族、芳香族及其他的氧化物。這些產物很容易生化降解，而且沒有明顯的毒性。臭氧不僅能氧化水中的無機物，如CN-、NH3等，而且能氧化難以生物降解的有機物，如芳烴化合物等。臭氧化反應的途徑有兩條：其一是臭氧通過親核或親電作用直接參與反應；其二是臭氧在堿等因素作用下，通過活潑的自由基，主要有?OH與污染物反應。臭氧能與許多有機物或官能團發生反應：C==C、C≡C、芳香化合物、雜環化合物、碳環化合物、==N-N、==S、C≡N、C-N、C-Si、-OH、-SH、-NH2、-CHO、-N==N-等。

影響臭氧處理污水效率的主要因素之一是臭氧與污水的接觸方式。目前廣泛應用的臭氧與污水的接觸方式主要是利用氣液混合泵、射流與曝氣三種方式。但不論是何種方式，來氣中的臭氧都不能與廢水100%完全反應。在三種混合方式中，氣液混合泵的混合效率最高，但也只有80%左右。剩下的臭氧隨廢氣從廢水中分離，經過尾氣處理后排放。由于臭氧與污水的混合效率低，大量的臭氧未能使用而是隨廢氣排放，一方面造成臭氧資源的浪費，另一方面，也造成了空氣的污染。

臭氧氧化應用于污水處理中的運行成本主要來自于臭氧發生器的電費，因此，臭氧的利用效率越低，單位體積污水的運行費用越高，并且處理相同產量的污水，所需要購置的臭氧發生機規格越大，使得運行成本和一次建設投入成本增高。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提供一種臭氧曝氣反應設備及其廢水處理方法，旨在降低臭氧處理廢水過程中的運行成本和建設成本。

為實現上述目的，本發明提供一種臭氧曝氣反應設備，包括多個依次連接的反應艙室、以及設置于反應艙室內的氣路系統和水路系統，其中，

所述氣路系統包括多根用于連接相鄰兩反應艙室的導氣管、設置于所述反應艙室的頂端和底端的出氣口和進氣口、以及與所述進氣口連通的曝氣頭，所述水路系統包括位于頭端反應艙室設置的用于供廢水進入的進水管、位于尾端反應艙室設置的用于供廢水流出的出水管、位于每一反應艙室內的溢流板、以及設置于中間的反應艙室之間以將相鄰兩所述反應艙室連通的過水管，所述導氣管的兩端分別連接一反應艙室的出氣口和另一反應艙室的進氣口以將相鄰兩反應艙室連通。

優選地，所述溢流板的高度低于反應艙室的高度。

優選地，所有所述反應艙室內的溢流板安裝高度相同。

優選地，每一所述反應艙室均設置有兩所述曝氣頭，所述溢流板將同一反應艙室的兩曝氣頭分隔開來。

本發明進一步提出一種基于臭氧曝氣反應設備的廢水處理方法，包括以下步驟：

將頭端的反應艙室的進水管接入待處理廢水或臭氧氣液混合泵，且頭端的反應艙室的進氣口還與臭氧發生器連接，相鄰兩反應艙室通過導氣管連通；

在頭端的反應艙室內廢水從下向上流動，越過溢流板后從上往下流動，并通過過水管進入第二個反應艙室中，同時氣體向上走，經過導氣管與第二個反應艙室的進氣口連接，并通過曝氣頭進入第二個反應艙室中，在第二個反應艙室內反應的氣體與廢水分別是第一個反應艙內反應后的剩余氣體與廢水，后面反應艙室內的情況依次類推實現了臭氧與廢水的多級反應，廢水與氣體在后面的反應艙室內不斷重復接觸并反應，以降低廢水中污染因子的濃度和氣體中剩余臭氧的濃度；

氣體與廢水在尾端的反應室艙內反應后，氣體從反應室艙的排氣口排入尾氣處理裝置，廢水從出水管排出，進入下一級污水處理單元。

本發明提出的臭氧曝氣反應設備具有以下有益效果：

1.利用折流式廢水流動路線，實現了臭氧與廢水的多級反應，延長了臭氧與廢水反應的時間，提高了臭氧的利用效率，提高了污水處理效率，降低臭氧處理污水的運行成本；

2.利用與廢水反應完的廢氣進行進一步反應，降低排放廢氣中臭氧的濃度；

3.本設備完全利用重力和反應系統剩余壓力工作，無額外能耗，從而降低了臭氧處理污水的運行成本和建設成本；

4.設計的溢流板式結構使得氣液可以連續進行多級反應，氣液反應和分離同時進行，無需間斷，從而提高了污水處理效率。

附圖說明

圖1為本發明臭氧曝氣反應設備優選實施例的結構示意圖；

圖2為本發明臭氧曝氣反應設備優選實施例的局部結構示意圖；

圖3為本發明臭氧曝氣反應設備中兩個反應艙室的水氣流路示意圖。

圖中，1-1、出氣口；1-2、導氣管；1-3、進氣口；1-4、曝氣頭；2-1、進水管；2-2、溢流板；2-3、過水管；2-4、出水管。

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明提出一種臭氧曝氣反應設備。

參照圖1至圖3，圖3中虛線箭頭表示廢水流向，實線箭頭表示氣體流向。本優選實施例中，一種臭氧曝氣反應設備，包括多個依次連接的反應艙室、以及設置于反應艙室內的氣路系統和水路系統，其中，

氣路系統包括多根用于連接相鄰兩反應艙室的導氣管1-2、設置于反應艙室的頂端和底端的出氣口1-1和進氣口1-3、以及與進氣口1-3連通的曝氣頭1-4，水路系統包括位于頭端反應艙室設置的用于供廢水進入的進水管2-1、位于尾端反應艙室設置的用于供廢水流出的出水管2-4、位于每一反應艙室內的溢流板2-2、以及設置于中間的反應艙室之間以將相鄰兩反應艙室連通的過水管2-3，導氣管1-2的兩端分別連接一反應艙室的出氣口1-1和另一反應艙室的進氣口1-3以將相鄰兩反應艙室連通。

具體地，反應艙室為長方體形狀。反應艙室至少設置有兩個。相鄰兩反應艙室可共用一側壁以節約空間和成本。

溢流板2-2的高度低于反應艙室的高度。由于水路系統采用連通器式的設計，廢水的液面高度會略高于溢流板2-2的高度，在高于液面高度以上的空間內，氣液進行分離。所有反應艙室內的溢流板2-2安裝高度相同。

進一步地，每一反應艙室均設置有兩曝氣頭1-4，溢流板2-2將同一反應艙室的兩曝氣頭1-4分隔開來，從而提高了臭氧的利用效率。

頭端的反應腔室的進水管2-1與待處理廢水或臭氧氣液混合泵連接。本設備既可以接在氣液混合泵后使用，也可以自行使用。在自行使用時，頭端的反應腔室的進水管2-1接入待處理廢水，第一個反應艙室的進氣口1-3接臭氧發生器。在與臭氧氣液混合泵串聯使用時，第一個反應腔室的進水管2-1與臭氧氣液混合泵的出水口相連即可。不論是串聯在氣液混合泵后使用，還是作為臭氧與廢水混合的第一級反應器使用，臭氧和廢水會在第一個反應艙內分離。

本實施例在此以兩個反應艙室來具體說明氣體和液體的流向。在一號反應艙室（圖3中左側的反應艙室）內，廢水從進水管2-1流入，水在反應艙室左側從下往上流，氣體由于密度比水輕，也快速上浮，集中到一號反應艙室上部的反應艙室內。當一號反應艙室左側液面高于溢流板2-2時，水流過溢流板2-2進入一號反應艙室右側，右側部分廢水從上向下流，水中的氣體仍然快速上浮，聚集到一號反應艙室內。一號反應艙室的廢水通過過水管2-3進入二號反應艙室（圖3中右側的反應艙室）左側。由于不斷有氣體聚集到一號反應艙室上方的反應艙室，一號反應艙室內氣壓逐步升高，當一號反應艙室內氣壓高于二號反應艙內的壓力時，一號反應艙室內的氣體通過上方的出氣口1-1進入導氣管1-2，并通過導氣管1-2、曝氣頭1-4進入二號反應艙室，與二號反應艙室內的廢水發生二次反應。二號反應艙室內的廢水在從溢流板2-2左側流到溢流板2-2右側時，會與來自于一號反應艙室的氣體連續發生兩次接觸反應。后面反應艙室內的情況依次類推。在廢水與廢氣在后面的反應艙室內不斷重復接觸、反應時，氣體中的剩余臭氧不斷與廢水中剩余的污染物發生反應，降低廢水COD等污染因子的濃度，廢氣中剩余臭氧的濃度也越來越低。通過這種重復多級反應的方式能有效提高廢水與臭氧發生氧化反應的效率。最終，在最后一個反應室內反應后，廢氣從上方的排氣口排入尾氣處理裝置，廢水從出水管2-4排出，進入下一級污水處理單元。

本發明提出的臭氧曝氣反應設備具有以下有益效果：

1.利用折流式廢水流動路線，實現了臭氧與廢水的多級反應，延長了臭氧與廢水反應的時間，提高了臭氧的利用效率，提高了污水處理效率，降低臭氧處理污水的運行成本；

2.利用與廢水反應完的廢氣進行進一步反應，降低排放廢氣中臭氧的濃度；

3.本設備完全利用重力和反應系統剩余壓力工作，無額外能耗，從而降低了臭氧處理污水的運行成本和建設成本；

4.設計的溢流板式結構使得氣液可以連續進行多級反應，氣液反應和分離同時進行，無需間斷，從而提高了污水處理效率。

本發明進一步提出一種基于臭氧曝氣反應設備的廢水處理方法。

本優選實施例提出一種基于上述臭氧曝氣反應設備的廢水處理方法，包括以下步驟：

將頭端的反應艙室的進水管接入待處理廢水或臭氧氣液混合泵，且頭端的反應艙室的進氣口還與臭氧發生器連接，相鄰兩反應艙室通過導氣管連通；

在頭端的反應艙室內廢水從下向上流動，越過溢流板后從上往下流動，并通過過水管進入第二個反應艙室中，同時氣體向上走，經過導氣管與第二個反應艙室的進氣口連接，并通過曝氣頭進入第二個反應艙室中，在第二個反應艙室內反應的氣體與廢水分別是第一個反應艙內反應后的剩余氣體與廢水，后面反應艙室內的情況依次類推實現了臭氧與廢水的多級反應，廢水與氣體在后面的反應艙室內不斷重復接觸并反應，以降低廢水中污染因子的濃度和氣體中剩余臭氧的濃度；

氣體與廢水在尾端的反應室艙內反應后，氣體從反應艙室的排氣口排入尾氣處理裝置，廢水從出水管排出，進入下一級污水處理單元。

本發明提出的臭氧曝氣反應設備的廢水處理方法具有以下有益效果：

1.利用折流式廢水流動路線，實現了臭氧與廢水的多級反應，延長了臭氧與廢水反應的時間，提高了臭氧的利用效率，提高了污水處理效率，降低臭氧處理污水的運行成本；

2.利用與廢水反應完的廢氣進行進一步反應，降低排放廢氣中臭氧的濃度；

3.利用重力和反應系統剩余壓力工作，無額外能耗，從而降低了臭氧處理污水的運行成本和建設成本；

4.臭氧曝氣反應設備的溢流板式結構使得氣液可以連續進行多級反應，氣液反應和分離同時進行，無需間斷，從而提高了污水處理效率。

以上僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。