[發(fā)明專利]一種提高臭氧在飲用水消毒中利用效率的裝置

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• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號(hào): CN104445578A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李軍幸;劉瀟威;戴禮洪;穆莉
• 申請（專利權(quán)）人: 農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測所
• 主分類號(hào): C02F1/78
• 分類號(hào): C02F1/78
• 代理公司: 天津佳盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程水處理技術(shù)和飲用水消毒技術(shù)，具體涉及一種提高臭氧在飲用水消毒中利用效率的裝置。

(二)技術(shù)背景

臭氧有極強(qiáng)的氧化能力，其氧化還原電位僅次于氟，通常利用臭氧的強(qiáng)氧化性來對(duì)水體進(jìn)行消毒，包括飲用水消毒。臭氧消毒的優(yōu)點(diǎn)主要是消毒效果好，而且臭氧最終分解為氧氣不會(huì)產(chǎn)生二次污染，但因臭氧的大量制取不夠經(jīng)濟(jì)，因此一般是在小規(guī)模飲用水處理工程中采用。臭氧消毒通常在專用的消毒池中進(jìn)行，還要保證供水中留存微量的臭氧，以確保持續(xù)消毒作用。一般來說，臭氧在水體中的濃度越高，其消毒效果越好，消毒過程也越短，因此提高臭氧在水體中的溶解度，減少臭氧溢出或排放也就提高了臭氧消毒的利用效率。

臭氧用于水處理的投加方式包括射流和曝氣兩種，曝氣需要的水深一般在6米以上，是為了保證臭氧與水充分混合；射流方式是采用文丘里原理，靠負(fù)壓將臭氧氣體吸入與水混合。在常溫常壓空氣中分解半衰期為16h左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過100℃時(shí)，分解非常劇烈，達(dá)到270℃高溫時(shí)，可立即轉(zhuǎn)化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快。在含有雜質(zhì)的水溶液中臭氧迅速回復(fù)到形成它的氧氣，如水中臭氧濃度為3mg/l時(shí)，其半衰期為5-30min。臭氧的大量生成和排放對(duì)環(huán)境是有害的，需要預(yù)防或者將其分解，而且產(chǎn)生過量的臭氧對(duì)能源的消耗也是浪費(fèi)，將臭氧分解同樣需要消耗大量能源。

本發(fā)明涉及的裝置主要是在射流投加臭氧的基礎(chǔ)上，使溢出水體的臭氧最大量地被循環(huán)到水中，減少向外界空氣的排放，從而提高臭氧在消毒中的利用效率，縮短臭氧發(fā)生器的運(yùn)行時(shí)間。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問題，提供一種提高臭氧在飲用水消毒中利用效率的裝置，利用該裝置可以使溢出水體的臭氧被循環(huán)進(jìn)入水體，擴(kuò)大臭氧的溶解度，減少臭氧向外界大氣的排放，縮短臭氧發(fā)射器的運(yùn)行時(shí)間，提高臭氧在飲用水消毒中利用效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種提高臭氧在飲用水消毒中利用效率的裝置，由密閉箱體和臭氧供氣系統(tǒng)組成，密閉箱體下部為水體，密閉箱體側(cè)壁設(shè)有出水管和進(jìn)水管，密閉箱體內(nèi)設(shè)有懸墻并將密閉箱體分隔為臭氧空氣混合氣室和排氣室，懸墻的上部設(shè)有通氣孔，懸墻的下部深入水體的液面之下，密閉箱體的排氣室的底部固定有不銹鋼潛水泵，密閉箱體的排氣室的頂部設(shè)有排氣管，排氣管下端設(shè)有穿孔管并位于水體的液面之上；臭氧供氣系統(tǒng)由臭氧發(fā)生器、臭氧輸出管、射流器進(jìn)氣管、射流器、時(shí)間控制器和交流電源組成，臭氧輸出管進(jìn)入密閉箱體內(nèi)并通過射流器進(jìn)氣管與射流器連接，臭氧輸出管設(shè)有支管并穿過懸墻與密閉箱體排氣室的排氣管相通，臭氧發(fā)生器通過導(dǎo)線與時(shí)間控制器連接，時(shí)間控制器通過導(dǎo)線與交流電源連接。

所述密閉箱體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；密閉箱體的水面以上的部分和懸墻材質(zhì)為玻璃或PVC板；臭氧空氣混合氣室的容積一般為臭氧發(fā)生器運(yùn)行5-10min的排氣總量。

本發(fā)明的工作機(jī)理：

懸墻、通氣孔和穿孔管的設(shè)置主要起到先排空水面上方空氣的作用并且保證使位于水面上方每個(gè)位置的臭氧都能夠被循環(huán)利用，懸墻的作用是改變氣體流向，消毒池水面上方被懸墻分成兩部分，靠排氣一側(cè)的空間須盡量小，以利于儲(chǔ)存氣體一側(cè)空間足夠大。溢出水面的臭氧和空氣可以把水面上方各方位原有的空氣通過通氣孔、穿孔管和通氣管“擠”出到大氣。臭氧發(fā)生器運(yùn)行時(shí)，也會(huì)有部分臭氧被排出，需要把通氣管的上口抬高以利于擴(kuò)散，或者在通氣管的上口安裝臭氧分解設(shè)施。

時(shí)間控制器的作用是控制臭氧發(fā)生器間歇運(yùn)行；臭氧發(fā)生器運(yùn)行初始階段，水體中臭氧含量很低，溶入水體的臭氧量較大，隨著水體臭氧含量升高，溢出水體的臭氧也逐漸增加，位于水體上方的臭氧空氣混合氣室中臭氧含量越來越高，此時(shí)，停止臭氧發(fā)生器的運(yùn)行，臭氧空氣混合氣通過通氣孔和穿孔管進(jìn)入射流器進(jìn)氣管實(shí)現(xiàn)循環(huán)入水，使臭氧空氣混合氣中的臭氧更大量的溶入水體，提高臭氧的利用效率。隨著水體中臭氧的分解，水體中臭氧濃度降低，臭氧發(fā)生器再重新開啟運(yùn)行，補(bǔ)充臭氧，如此循環(huán)至完成消毒完成。一般整個(gè)過程需要50min左右。臭氧發(fā)生器運(yùn)行時(shí)間和停止時(shí)間均通過時(shí)間控制器來設(shè)定，需要根據(jù)密閉消毒池的容積、實(shí)際消毒水量以及臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)量來確定。

不銹鋼潛水泵和射流器是實(shí)現(xiàn)臭氧循環(huán)利用的關(guān)鍵，整個(gè)消毒過程中，不銹鋼潛水泵和射流器一直處于工作狀態(tài)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：利用該裝置可以使溢出水體的臭氧被循環(huán)進(jìn)入水體，擴(kuò)大臭氧的溶解度，減少臭氧向外界大氣的排放，縮短臭氧發(fā)射器的運(yùn)行時(shí)間，提高臭氧在飲用水消毒中利用效率。

(四)附圖說明