[發(fā)明專利]基于臭氧微納米氣泡的廢水處理系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2016-01-30
• 公開（公告）號: CN105668762B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡黎明;夏志然
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;C02F101/30
• 代理公司: 深圳市鼎言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44311
• 代理人: 賈艷春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于臭氧微納米氣泡的廢水處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展，我國地表水污染狀況堪憂，全國七大流域水體都存在一定程度的污染，城鎮(zhèn)中產(chǎn)生大量工業(yè)及生活污水，嚴(yán)重危害飲用水安全，尤其石油化工以及造紙農(nóng)藥等工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生大量有機(jī)污染物，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展，因此環(huán)境問題逐漸受到社會的普遍關(guān)注。

微生物法是目前應(yīng)用最廣泛的有機(jī)污染廢水處理方法，通過選取自然界中存在或人工馴養(yǎng)的微生物，在適當(dāng)環(huán)境條件下進(jìn)行有機(jī)污染物的生物降解。微生物法對石油烴等大部分有機(jī)污染物都具有去除能力，能夠有效降低水體內(nèi)的污染物含量以及毒性，但微生物方法對可生化性差的有機(jī)污染物處理較困難，且常適用于低污染負(fù)荷水體修復(fù)，對環(huán)境條件有比較強(qiáng)的依賴性，修復(fù)處理效果常受到鹽度、電子受體/供體含量等因素的制約，尤其是當(dāng)廢水具有較高鹽度或鹽度波動較大時，會導(dǎo)致微生物的死亡以及菌膠團(tuán)的解體，嚴(yán)重影響微生物的生長以及正常運(yùn)行，微生物法的處理效果將大大降低。

對于高鹽度有機(jī)污染廢水，由于其較高的導(dǎo)電性，電化學(xué)法具有一定的應(yīng)用空間，電化學(xué)法處理過程中陽極金屬離子進(jìn)入水體與有機(jī)污染物發(fā)生絮凝作用，能有效降低污染物濃度，電解過程中產(chǎn)生的次氯酸等強(qiáng)氧化性物質(zhì)可氧化降解水體內(nèi)有機(jī)污染物，但是電化學(xué)法處理效率主要取決于電流密度，電極在處理過程中表面鈍化會造成電解效率的降低和能耗的增加，且電化學(xué)處理過程中產(chǎn)生的重金屬離子以及氯氣等易造成二次污染。

目前，人們常用臭氧作強(qiáng)氧化物質(zhì)，直接通過氧化分解提高有機(jī)污染物的可生化性，也可以直接將有機(jī)污染物降解生成最終產(chǎn)物CO₂和H₂O，相比于氯氣等氧化劑臭氧具有無二次污染的特點(diǎn)，且臭氧易溶于水，溶解態(tài)臭氧可在催化劑作用下分解產(chǎn)生羥基自由基，羥基自由基具有強(qiáng)氧化性，對有機(jī)污染物的選擇氧化性則較小，對大部分有機(jī)污染物都體現(xiàn)出明顯的氧化降解能力。

然而，溶解態(tài)臭氧極不穩(wěn)定，易自分解生成O₂，在水中的半衰期僅約20分鐘，在水體內(nèi)很難達(dá)到較高濃度；氣態(tài)臭氧相對于溶解態(tài)臭氧更穩(wěn)定，常態(tài)下半衰期接近16小時，但氣泡在水體內(nèi)會迅速上浮溢出。可見，臭氧氣泡大量溢出以及自分解，導(dǎo)致臭氧的利用率較低，從而難以提高對有機(jī)污染物的處理效率。

發(fā)明內(nèi)容

因此，確有必要提供一種高效率的基于臭氧微納米氣泡的廢水處理系統(tǒng)及方法。

一種基于臭氧微納米氣泡的廢水處理系統(tǒng)，其包括：一水泵，該水泵具有一進(jìn)水口和出水口；一第一水力傳導(dǎo)裝置，該第一水力傳導(dǎo)裝置與所述水泵的進(jìn)水口連通；一臭氧發(fā)生裝置，用于提供臭氧；一微納米氣泡發(fā)生裝置，該微納米氣泡發(fā)生裝置具有一進(jìn)水口、出水口和進(jìn)氣口，所述微納米氣泡發(fā)生裝置的進(jìn)水口與所述水泵的出水口連通，所述微納米氣泡發(fā)生裝置的進(jìn)氣口與所述臭氧發(fā)生裝置連通；一第二水力傳導(dǎo)裝置，該第二水力傳導(dǎo)裝置與所述微納米氣泡發(fā)生裝置的出水口連通。

一種基于臭氧微納米氣泡的廢水處理系統(tǒng)處理廢水的方法，其包括以下步驟：提供一種基于臭氧微納米氣泡的廢水處理系統(tǒng)，其包括：一水泵，該水泵具有一進(jìn)水口和出水口；一第一水力傳導(dǎo)裝置，該第一水力傳導(dǎo)裝置與所述水泵的進(jìn)水口連通；一臭氧發(fā)生裝置，用于提供臭氧；一微納米氣泡發(fā)生裝置，該微納米氣泡發(fā)生裝置具有一進(jìn)水口、出水口和進(jìn)氣口，所述微納米氣泡發(fā)生裝置的進(jìn)水口與所述水泵的出水口連通，所述微納米氣泡發(fā)生裝置的進(jìn)氣口與所述臭氧發(fā)生裝置連通；一第二水力傳導(dǎo)裝置，該第二水力傳導(dǎo)裝置與所述微納米氣泡發(fā)生裝置的出水口連通；開啟所述臭氧發(fā)生器進(jìn)行預(yù)熱，產(chǎn)生氣體臭氧；同時打開所述第一水力傳導(dǎo)裝置及所述第二水力傳導(dǎo)裝置；啟動所述水泵，抽取所述廢水池中的水體并通過所述微納米氣泡發(fā)生裝置的進(jìn)水口流入所述微納米氣泡發(fā)生裝置；開啟所述微納米氣泡發(fā)生裝置，所述微納米氣泡發(fā)生裝置將水體與所述臭氧混合生成臭氧微納米氣泡水，并通過所述微納米氣泡發(fā)生裝置的出水口流入所述第二水力傳導(dǎo)裝置從而流入到所述廢水池。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的基于臭氧微納米氣泡的廢水處理系統(tǒng)及方法中臭氧以微納米氣泡的形式存在于水體內(nèi)，臭氧微納米氣泡粒徑較小，可在水體內(nèi)長時間穩(wěn)定存在，不容易上浮溢出并可隨水流大范圍遷移；臭氧微納米氣泡內(nèi)臭氧不斷溶解進(jìn)入水體，有效提高水體內(nèi)溶解臭氧的濃度。本發(fā)明基于臭氧微納米氣泡的廢水處理系統(tǒng)及方法對有機(jī)污染水體，尤其是對微生物方法難以處理的高鹽度或含難降解有機(jī)污染物的水體具有顯著地修復(fù)處理效果。

附圖說明