本發明涉及一種臭氧多級利用的多相流氣浮裝置及處理方法，屬于給水處理氣浮技術領域。
背景技術：
氣浮是一種高效、快速的固液分離技術，國內外氣浮按照氣泡產生的方法，可分為加壓溶氣氣浮、葉輪氣浮、曝氣氣浮、引風空氣氣浮、電解氣浮等。給水處理領域主要采用加壓溶氣氣浮工藝，適用于天然色度較高、低溫、低濁高藻類水體的處理。臭氧-氣浮工藝是將臭氧氧化與氣浮技術相結合的處理工藝，臭氧對水中的有機物和細菌等進行氧化，具有良好的除色、臭、味、消毒等效果。多相流泵可用于帶氣液體、氣液混合或氣化液體的輸送，液體和氣體在泵的入口處同時被吸入，隨后在泵內增壓過程中完成氣液兩相的溶解性混合，氣體飽和度可達到100％。臭氧化氣浮組合工藝主要存在以下問題：第一，臭氧在水中溶解度低，利用率不高，臭氧氧化和氣浮不能有機結合，尾氣直接排放；第二，采用溶氣氣浮工藝，氣浮效果較差，占地面積大，運行維護成本高，臭氧和空氣比例不易調節。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的缺陷，提供一種新型的臭氧多級利用的多相流氣浮裝置及處理方法。
為解決這一技術問題，本發明提供了一種臭氧多級利用的多相流氣浮裝置，包括混合室、絮凝室、氣浮接觸室、分離室和多相流泵，所述混合室和絮凝室連接，在混合室上方設有進水管；所述氣浮接觸室底部與絮凝室聯通、上部與分離室聯通，在氣浮接觸室上方設有尾氣收集系統，所述尾氣收集系統通過管路與設置在進水管上的預氧化系統連接；所述分離室上部設有刮渣系統；溶氣釋放管一端聯通氣浮接觸室，另一端與位于分離室下方的回流系統連接，所述多相流泵設置在溶氣釋放管上，多相流泵分別與空氣源和臭氧源連接。
所述刮渣系統的末端設有渣槽，渣槽底部設排渣管。
所述多相流泵采用耐腐蝕多相流泵。
所述混合室和絮凝室采用機械混凝。
本發明還提供了一種利用臭氧多級利用的多相流氣浮裝置的處理方法，原水經過預氧化系統預氧化后，依次進入混合室和絮凝室，混凝劑采用聚合氯化鋁鐵，混凝后的絮體顆粒進入氣浮接觸室；空氣、臭氧和水介質進入多相流泵，產生的溶氣水通過溶氣釋放管進入氣浮接觸室；釋放的臭氧、空氣超微氣泡與原水中的絮體、雜質完成碰觸，超微氣泡將形成的密度小于水的絮體帶到水面上形成浮渣，由刮渣系統排出；反應完成后的原水進入分離室，臭氧化氣浮產生的尾氣通過尾氣收集系統進入預氧化系統進行預氧化。
所述混凝劑投加量為0.5-1mg/l。
所述的氣浮接觸室接觸時間為3-5min，分離室停留時間不小于30min。
所述的臭氧質量濃度在8％-10％；空氣和臭氧的投加比例為5:1-2:1。
所述多相流泵氣浮系統回流比為10％-30％，多相流泵的出口壓力為0.3-0.5mpa。
有益效果：本發明將預氧化、混凝、臭氧化氣浮、尾氣回收等有機結合起來，解決臭氧利用率低、多相介質混合效果差、氣液傳質效能低等難題：1)采用改進的高效耐腐蝕多相流泵氣浮系統，將臭氧和氣浮進行有機結合，臭氧和空氣分別進入多相流泵，氣液兩相充分混合，獲得高度彌散的超微氣泡，提高氣浮效果，回流量較普通溶氣系統減少20％-40％，降低了投資成本；2)通過調整空氣和臭氧等不同氣體比例，形成單獨空氣氣浮、臭氧化氣浮、空氣/臭氧混合氣浮、預氧化-臭氧化氣浮處理工藝，可應對低溫低濁、高藻、微污染等不同類型的水源，可處理難于單獨氣浮處理的水源；3)氣浮后產生的臭氧尾氣收集后作為預氧化劑，實現了臭氧的多級利用，改善了混凝效果，提高了絮體的可氣浮性，降低了氣浮接觸室的設計負荷，臭氧利用率大于98％。
附圖說明
圖1為本發明的的結構示意圖。
圖中：1混合室、2絮凝室、3氣浮接觸室、4分離室、5多相流泵、6回流系統、7空氣源、8臭氧源、9溶氣釋放管、10尾氣收集系統、11預氧化系統，12進水管、13刮渣系統。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明做具體描述。
圖1所示為本發明的的結構示意圖。
本發明包括混合室1、絮凝室2、氣浮接觸室3、分離室4和多相流泵5。
所述混合室1和絮凝室2連接，在混合室1上方設有進水管12。
所述氣浮接觸室3底部與絮凝室2聯通、上部與分離室4聯通，在氣浮接觸室3上方設有尾氣收集系統10，所述尾氣收集系統10通過管路與設置在進水管12上的預氧化系統11連接。
所述分離室4上部設有刮渣系統13。
所述溶氣釋放管9一端聯通氣浮接觸室3，另一端與位于分離室4下方的回流系統6連接。
所述多相流泵5分別與空氣源7和臭氧源8連接，多相流泵5設置在溶氣釋放管9上。
所述刮渣系統13的末端設有渣槽，渣槽底部設排渣管。
所述多相流泵5采用耐腐蝕多相流泵。
所述混合室1和絮凝室2采用機械混凝。
本發明的處理方法：原水經過預氧化系統11預氧化后，依次進入混合室1和絮凝室2，混凝劑采用聚合氯化鋁鐵，混凝后的絮體顆粒進入氣浮接觸室3；空氣7、臭氧8和水介質進入多相流泵5，產生的溶氣水通過溶氣釋放管9進入氣浮接觸室3；釋放的臭氧、空氣超微氣泡與原水中的絮體、雜質完成碰觸改善氣浮效果，超微氣泡將形成的密度小于水的絮體帶到水面上形成浮渣，由刮渣系統13排出；反應完成后的原水進入分離室4，水面上的浮渣排出后進行下一步處理，臭氧化氣浮產生的尾氣通過尾氣收集系統10進入預氧化系統11進行預氧化，進一步提高工藝的運行效果。
所述的臭氧預氧化氣源來自氣浮接觸室3收集的臭氧氣浮后產生的尾氣，臭氧投加點在混合區之前，采用射流投加，投加量為0.5-1mg/l。
所述的氣浮接觸室3接觸時間為3-5min，分離室4停留時間不小于30min。
所述多相流泵5氣源為空氣源7和臭氧源8，臭氧的質量濃度在8％-10％，空氣和臭氧的投加比例根據水質情況確定，可通過流量計調節，空氣和臭氧投加比例為5:1-2:1。
氣浮系統回流比為10％-30％，多相流泵5的出口壓力為0.3-0.5mpa。
所述的尾氣收集系統10通過氣浮接觸室3上方的尾氣收集系統10對氣浮產生的臭氧等尾氣進行收集，通過射流器進入預氧化系統11，增強絮凝效果，避免了臭氧污染，提高了臭氧的利用率。
實施例
在某中試基地處理低溫低濁水，原水濁度2.51-5.62ntu，水溫8.1-10.5℃，codmn、uv254、toc平均值分別為3.09mg/l、0.043、3.59mg/l，葉綠素a為15.2μg/l。
中試裝置處理規模5m3/h，原水依次進入混合室1和絮凝室2，混凝劑采用聚合氯化鋁鐵，投加量為6mg/l，絮凝時間控制為13～15min，絮凝速度梯度g值為50～80s-1；預氧化臭氧投加量在0.5mg/l；絮體顆粒進入氣浮接觸室3和分離室4，氣浮接觸室3接觸時間為4min，分離室4停留時間為30min，多相流泵5產生臭氧和空氣的超微氣泡與絮體接觸，絮體被帶至液體表面，由刮渣系統排出；回流水量6為1m3/h，空氣和臭氧的比例為3:1，臭氧流量3l/min，多相流泵5的出口壓力為0.45mpa；溶氣釋放管9為dn25直管，距離池底15cm；通過分離區后設備出水，進入后續處理單元；氣浮后產生的尾氣被尾氣收集系統10收集后，進入預氧化系統11。
表1為不同處理工藝處理出水效果對比情況，可以看到，臭氧-氣浮組合工藝出水效果要優于傳統氣浮工藝。
表1不同處理工藝處理出水效果對比
本發明將預氧化、混凝、臭氧化氣浮、尾氣回收等有機結合起來，解決臭氧利用率低、多相介質混合效果差、氣液傳質效能低等難題：1)采用改進的高效耐腐蝕多相流泵氣浮系統，將臭氧和氣浮進行有機結合，臭氧和空氣分別進入多相流泵，氣液兩相充分混合，獲得高度彌散的超微氣泡，提高氣浮效果，回流量較普通溶氣系統減少20％-40％，降低了投資成本；2)通過調整空氣和臭氧等不同氣體比例，形成單獨空氣氣浮、臭氧化氣浮、空氣/臭氧混合氣浮、預氧化-臭氧化氣浮處理工藝，可應對低溫低濁、高藻、微污染等不同類型的水源，可處理難于單獨氣浮處理的水源；3)氣浮后產生的臭氧尾氣收集后作為預氧化劑，實現了臭氧的多級利用，改善了混凝效果，提高了絮體的可氣浮性，降低了氣浮接觸室的設計負荷，臭氧利用率大于98％。
本發明上述實施方案，只是舉例說明，不是僅有的，所有在本發明范圍內或等同本發明的范圍內的改變均被本發明包圍。