基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理的装置及水处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于流控微泡‑臭氧耦合进行水处理的装置及水处理方法，其中，所述装置包括通过引流管(9)依次相互连接的氧气供气源(1)、臭氧发生器(2)、调压过滤组件(4)、流控组件(6)和待处理水池(7)，其中，所述装置还包括超声组件(11)，且在所述待处理水池(7)内设置有紫外辐射组件(10)。在本发明专利技术中，利用微气泡技术迅速提高臭氧传质效率、提高臭氧溶解度，同时利用超声诱导微泡破灭产生自由基及同步超声空化热解、紫外辐射促进臭氧产生自由基提高其产率，并应用于城市污水厂二级出水的深度处理，降低其有机质含量，改变其有机物结构，提高其可生化性。

Water Treatment Device and Method Based on Fluid-Controlled Microbubble-Ozone Coupling

The invention discloses a device and a water treatment method for water treatment based on the coupling of flow control microbubbles and ozone, in which the device comprises oxygen supply source (1), ozone generator (2), pressure regulating filter assembly (4), flow control assembly (6) and untreated water tank (7) connected sequentially through a drainage tube (9), in which the device also includes an ultrasonic component (11) and is within the untreated water tank (7). An ultraviolet radiation component (10) is provided. In the present invention, microbubble technology is used to rapidly improve ozone mass transfer efficiency and ozone solubility, and ultrasound-induced microbubble bursting is used to produce free radicals, synchronous ultrasonic cavitation pyrolysis and ultraviolet radiation is used to promote ozone to produce free radicals and improve its yield. It is also applied to the advanced treatment of secondary effluent of municipal sewage plant to reduce the content of organic matter and change the structure of organic matter. High biodegradability.

【技术实现步骤摘要】
基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理的装置及水处理方法
本专利技术涉及水处理领域，尤其涉及利用臭氧氧化技术进行水处理，具体地，涉及基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理的装置及水处理方法。
技术介绍
水资源再生处理及其循环利用是解决当前供水危机、遏制水环境恶化的重要途径，水处理技术研发是当前这一领域的关键。地表水体、地下水、污水、污水处理厂二级出水、再生水等各类水体中均残余大量难生物降解的溶解性有机物，传统物化方法或因需要添加持留性的化学品易引起二次污染、或因工艺复杂成本高昂受到各种限制。臭氧氧化因其氧化效能高、在环境中不会持久残留、工艺流程简单等原因备受关注。然而，水中臭氧溶解度低、自由基产率受限等两方面瓶颈制约了臭氧氧化在实际工程中的应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，提出基于流控微泡技术与臭氧氧化技术结合进行水处理，同时外加紫外辐射以及超声处理，利用流控微泡技术迅速提高臭氧传质效率、提高臭氧溶解度，利用超声诱导微泡破灭产生自由基及同步超声空化热解、紫外辐射促进臭氧产生自由基提高其产率，并应用于城市污水厂二级出水的深度处理，降低其有机质含量，改变其有机物结构，提高其可生化性，从而完成本专利技术。本专利技术一方面提供了一种基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理装置，具体体现在以下几方面：(1)一种基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理的装置，其特征在于，所述装置包括通过引流管9依次相互连接的氧气供气源1、臭氧发生器2、调压过滤组件4、流控组件6和待处理水池7，其中，所述装置还包括超声组件11，且在所述待处理水池7内设置有紫外辐射组件10。(2)根据上述(1)所述的装置，其中，在所述待处理水池7的底部、与流控组件6连通处设置有散气组件8，优选所述散气组件为微孔板；和/或所述紫外辐射组件10包括多个紫外灯。(3)根据上述(1)所述的装置，其中，所述超声组件11包括超声波发生器111以及与其连接的单个或多个侧式超声波震板112，优选所述侧式超声波震板112设置于所述待处理水池7内。(4)根据上述(1)所述的装置，其中，在所述臭氧发生器2与调压过滤组件4之间设置有控制阀3；和/或在所述调压过滤组件4与流控组件6之间设置有流量计5。(5)根据上述(1)至(4)之一所述的装置，其中，所述流控组件6具有中空内腔，用于臭氧气流流动；沿臭氧气流流动方向，所述中空内腔依次包括进气段61、稳流段62、增速引入段63、初步自激脉冲段64和初步自激脉冲引出段65和缓冲过渡段66；和/或沿臭氧气流流动方向，在缓冲过渡段66之后，所述中空内腔还依次包括射流段67、终极自激脉冲段68和脉冲分流段69。(6)根据上述(5)所述的装置，其中，所述进气段61、增速引入段63、初步自激脉冲段64、初步自激脉冲引出段65、缓冲过渡段66和射流段67均为圆柱形内腔；和/或所述稳流段62为梭形内腔；和/或所述终极自激脉冲段68为截面呈梯形的内腔。(7)根据上述(6)所述的装置，其中，自进气段61至稳流段62，所述中空内腔的内径逐渐增大；和/或自稳流段62至增速引入段63，所述中空内腔的内径逐渐减小；和/或自增速引入段63至初步自激脉冲段64，所述中空内腔的内径突然变大；和/或所述射流段67包括两个或多个射流管671，优选地，所述射流管的内径与缓冲过渡段66的内径之比为(0.03～0.05)：1。本专利技术另一方面提供了一种利用本专利技术第一方面所述装置进行水处理的方法，具体体现在以下方面：(8)一种利用上述(1)至(7)之一所述装置进行水处理的方法，其中，所述方法包括以下步骤：步骤1、利用氧气供气源向臭氧发生器提供氧气；步骤2、在臭氧发生器内产生臭氧，并输出臭氧气流，对输出的臭氧气流进行稳压过滤处理；骤3、将所述臭氧气流引入流控组件进行流动控制，增强臭氧气流的波动性；步骤4、将臭氧气流在流控组件内分流引出，通过散气处理后通入待处理水池中，形成臭氧微气泡。(9)根据上述(8)所述的方法，其中，在步骤4之后进行步骤5、对待处理水池中的臭氧微气泡同时进行紫外辐照处理和超声处理。本专利技术第三方面提供了本专利技术第一方面所述装置用于进行水处理、降解水中有机污染物的用途，尤其是用于降解二级水中的溶解性有机污染物。附图说明图1示出本专利技术所述水处理装置的示意图，其中，箭头表示臭氧气流流动方向；图2示出图1中流控组件的轴向剖视图，其中，箭头表示臭氧气流流动方向；图3示出实验例1中流控组件对臭氧溶解度的影响结果；图4示出实验例2中经过采用本专利技术所述装置处理过程中目标水体COD，TOC及UV254历时变化；图5示出实验例2中经过采用本专利技术所述装置对水体处理前后目标水体不同分子量有机物结构组成变化。附图标记说明1-氧气供气源；2-臭氧发生器；3-控制阀；4-调压过滤组件；5-流量计；6-流控组件；61-进口段；62-稳流段；63-增速引入段；64-初步自激脉冲段；65-初步自激脉冲引出段；66-缓冲过渡段；67-射流段；671-射流管；68-终极自激脉冲段；69-脉冲分流段；691-出口管；6’-固定架；7-待处理水池；8-散气组件；9-引流管；10-紫外辐射组件；11-超声组件；111-超声发生器；112-侧式超声波震板。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本专利技术一方面提供了一种基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理的装置，如图1所示，所述装置包括通过引流管9依次相互连接的氧气供气源1、臭氧发生器2、调压过滤组件4、流控组件6和待处理水池7。其中，所述氧气供气源1用于为臭氧发生器2提供氧气供给；所述臭氧发生器2用于利用氧气产生臭氧气流；所述调压过滤组件3用于对臭氧发生器2产生的臭氧气流进行过滤，去除气流中的水分和颗粒粉尘；所述流控组件6用于控制臭氧气流的流速，进行波动处理，进而促进臭氧在待处理水池内的传质和反应，产生羟基自由基。根据本专利技术一种优选的实施方式，在所述臭氧发生器2与调压过滤组件4之间设置有控制阀3，用于控制供给气流(臭氧气流)的大小。其中，供气源要求能够提供不小于1bar的进气压力，由防漏损安全控制阀控制启动和关闭。根据本专利技术一种优选的实施方式，在所述调压过滤组件4与流控组件6之间设置有流量计5。其中，所述流量计5用于根据实际曝气量需要调控气体(臭氧气体)的流量。根据本专利技术一种优选的实施方式，在所述待处理水池7的底部、与流控组件6连通处设置有散气组件8。其中，所述散气组件8用于在所述待处理水池7的底部进行臭氧微泡曝气，产生微气泡，所述微气泡可以迅速提高臭氧在液相中的传质效率、提高臭氧溶解度，而臭氧微气泡在水中破灭会产生自由基，可以用于降解水中的有机质。在进一步优选的实施方式中，所述散气组件为微孔板，优选其孔径为15～60μm。在本专利技术中，所述散气组件也可以是市场上常见的曝气盘、散气管、细化器、微孔片等，需注意前端进气调压阀压力应不超过散气组件的耐受压力。在本专利技术中，设置流控组件使臭氧气流产生波动，导致引出的气流不稳定，进而使压力呈现非水平状态、出现波动，将波动的气流进行分流后通入待处理水池中，这样，通入液相待处理水池中的多股气流之间为间歇式进气，缩短了孔口气泡形成的周期时长，降低气泡内入流体积、缩小生成气泡的尺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于流控微泡‑臭氧耦合进行水处理的装置，其特征在于，所述装置包括通过引流管(9)依次相互连接的氧气供气源(1)、臭氧发生器(2)、调压过滤组件(4)、流控组件(6)和待处理水池(7)，其中，所述装置还包括超声组件(11)，且在所述待处理水池(7)内设置有紫外辐射组件(10)。

【技术特征摘要】
1.一种基于流控微泡-臭氧耦合进行水处理的装置，其特征在于，所述装置包括通过引流管(9)依次相互连接的氧气供气源(1)、臭氧发生器(2)、调压过滤组件(4)、流控组件(6)和待处理水池(7)，其中，所述装置还包括超声组件(11)，且在所述待处理水池(7)内设置有紫外辐射组件(10)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述待处理水池(7)的底部、与流控组件(6)连通处设置有散气组件(8)，优选所述散气组件为微孔板；和/或所述紫外辐射组件(10)包括多个紫外灯。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述超声组件(11)包括超声波发生器(111)以及与其连接的单个或多个侧式超声波震板(112)，优选所述单个或多个侧式超声波震板(112)设置于所述待处理水池(7)内。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述臭氧发生器(2)与调压过滤组件(4)之间设置有控制阀(3)；和/或在所述调压过滤组件(4)与流控组件(6)之间设置有流量计(5)。5.根据权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，所述流控组件(6)具有中空内腔，用于臭氧气流流动；沿臭氧气流流动方向，所述中空内腔依次包括进气段(61)、稳流段(62)、增速引入段(63)、初步自激脉冲段(64)和初步自激脉冲引出段(65)和缓冲过渡段(66)；和/或沿臭氧气流流动方向，在缓冲过渡段(66)之后，所述中空内腔还依次包括射流段(67)、终极自激脉冲段(68)和脉冲分流段(69)。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：范伟，霍明昕，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22