[發明專利]一種強化臭氧氧化廢水的裝置

在審

• 申請號: 201610213222.0
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105668763A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 全學軍;羅丹;徐飛;吳俊
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;C02F101/16;C02F103/30
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于環境化工領域，具體涉及一種強化臭氧氧化廢水的裝置及其使用方法。

背景技術

化學工程及相關產業占到我國國民生產總值的20％以上，據有關統計數據，我國 化工行業廢水排放總量已成為工業廢水排放量第二大的行業。而化工廢水特別是生物難 降解化工廢水，由于缺乏高效低成本的處理技術，難降解化工廢水的處理已成為現階段 環境保護技術領域亟待解決的一個難題。

高級氧化技術(也稱AOP)利用各種活性自由基攻擊有機物，可以有效將有毒難 降解有機物礦化或轉化為低毒、易生物降解的低分子有機物，受到了學術與產業界的高 度重視。該類技術主要包括Fenton法、濕式催化氧化、光催化、電催化、催化臭氧氧 化等。相比之下，臭氧氧化法，包括催化臭氧氧化法，具有不受廢水色度、廢水膠體物 質、高溫高壓和嚴格pH限制的要求，也不會產生大量的二次污染物(如Fenton法產生 大量污泥)的特點，且對難降解有機物具有良好的降解與礦化能力。因此，臭氧氧化法 是一種具有廣闊應用前景的高級氧化技術，但在實際廢水處理應用中還存在的主要技術 問題是：(1)臭氧在水中的溶解度很低，傳質效率不高，因而其利用率較低；(2)臭氧 較容易將大分子中不飽和鍵斷裂，使其分解為小分子物質，但繼續氧化礦化這些小分子 物質的能力需要提高；(3)臭氧在堿性條件下被氫氧根催化生成羥基自由基，以間接方 式高效氧化有機物，但高pH值條件下有機物礦化結果又會生成HCO₃^-、CO₂^2-離子，這 些離子正好又是羥基自由基清除劑；相反，在酸性條件下，又可能形成難于臭氧化的酸 性有機物，其結果是完全礦化有機物需要消耗大量的臭氧，導致較高的成本；(4)實際 廢水往往復雜多相，存在膠體或顆粒物，多數情況下還存在大量的自由基清除劑，降低 了臭氧利用率。針對上述問題，人們也提出了如填料塔、鼓泡塔、微孔分布器、旋轉式 超重力反應器、氣升式內環流反應器、套管式微反應器等強化臭氧反應的設備，這些設 備在結構上各有其特點，其強化臭氧傳質效率也各不相同。

如公開號為CN104671389A的專利文獻，公開了一種廢水的臭氧氧化處理裝置，包 括提升泵、氧化反應器、紊流器、臭氧發生器以及循環泵，廢水經提升泵的提升進入氧 化反應器，臭氧發生器通過紊流器連通至氧化反應器內，循環泵、紊流器和氧化反應器 之間通過管子互相連通，形成循環。該發明利用紊流器的設置，使臭氧氣體與廢水在反 應器內高速混合，提高了廢水和臭氧的接觸面積，從而提高臭氧的利用率。但是，目前 強化臭氧反應的設備，其臭氧發生器的臭氧化氣體的壓力一般較低，反應體系的壓力無 法明顯提高，使臭氧在廢水中的溶解度仍然較低，導致臭氧利用率難以提高，而且，這 些裝置的結構也比較復雜。

發明內容

本發明的目的主要是針對現有臭氧氧化處理廢水技術中存在的臭氧利用率低的問 題，提供一種強化臭氧氧化廢水的裝置，該裝置不僅結構簡單，而且可以顯著提高臭氧 的利用率，并提高臭氧對難降解有機污染物的降解與礦化效率。

本發明的具體技術方案為：一種強化臭氧氧化廢水的裝置，包括臭氧發生器、儲液 槽、反應器和氣液混合泵，所述臭氧發生器通過氣液混合泵與反應器連通，所述反應器 與儲液槽通過氣液混合泵循環連通，各連通管路上均設置閥門控制通斷，所述反應器出 口管道上設有系統壓力調節閥。

本發明利用氣液混合泵的負壓作用，同時吸入臭氧氣體和待處理廢水，在氣液混合 泵葉輪高速旋轉下，臭氧氣體與待處理廢水完成充分混合，同時實現臭氧微氣泡化。然 后，含有臭氧微氣泡的廢水進入反應器中，通過調節反應器出口管道上的系統壓力調節 閥，調節整個體系的液體流量，從而實現對反應器內部的壓力調節，達到對反應體系加 壓的目的。臭氧氣體與廢水經過該反應系統后，先后實現了臭氧的微氣泡化和加壓目的， 臭氧微泡化增加了反應體系的氣液傳質面積，提高了氣液傳質系數；對體系加壓強化有 助于減少臭氧氣泡團聚并增大臭氧在廢水中的濃度，從而強化了臭氧與廢水兩相反應速 率，提高了臭氧的利用率。本發明提供的強化臭氧氧化廢水的裝置，也適用于強化其他 難溶氣體與液體之間的反應。

作為優選，所述臭氧發生器依次連有臭氧檢測器和尾氣吸收裝置。

作為優選，所述臭氧發生器與氣液混合泵的連通管路上設有氣體流量計。