一种新型臭氧活性炭组合装置
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域,具体而言,涉及一种新型臭氧活性炭组合装置。
背景技术
臭氧催化氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径实现。直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应,这种方式具有较强的选择性,一般是进攻具有双键的有机物,通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有效;间接反应是指臭氧在催化剂的作用下分解产生羟基自由基(·OH),通过羟基自由基与有机物进行氧化反应,这种方式不具有选择性。臭氧催化氧化技术是将强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来,能较为有效地解决有机物降解不完全的问题。
臭氧活性炭工艺(O3/BAC)是在活性炭过滤之前投加臭氧,臭氧和污水在臭氧接触反应池中进行简单臭氧接触氧化反应,使水中的有机物污染物氧化降解,一部分被直接矿化,一部分大分子有机物被分解为小分子的中间产物,反应产物进入活性炭滤池进一步处理。活性炭颗粒可以吸附一部分小分子物质,同时活性炭颗粒物表面的生物膜或微生物菌群通过生物吸收和氧化分解等作用,提高了活性炭的生物吸附量,增加了活性炭的使用寿命。臭氧活性炭工艺可以提高有机物的可生化性,同时还可以使一些胶体状态的有机物发生絮凝,使之成为可过滤的物质,有效去除污水中的色度、有机物、重金属离子、病原微生物、消毒副产物前质等。
随着废水处理要求的提高,现有臭氧活性炭装置出现许多不足。现有的臭氧活性炭装置的臭氧催化氧化池和活性炭滤池完全分开建设,配套***复杂,占地面积大。废水中含有大量小分子有机物时,普通臭氧接触反应氧化效果差,臭氧利用率低,进一步导致出水有机物含量高,可生化性差,无法在后续的生物活性炭滤池形成稳定的生物膜,使活性炭饱和周期大大缩短,增加了活性炭的更换频率,运行成本高。
由以上分析可知,现有的臭氧活性炭装置存在以下不足:
1、现有的臭氧活性炭装置在进行污水处理时臭氧催化氧化池和活性炭池完全分开建设,配套***复杂,占地面积大,结构松散;
2、现有的臭氧活性炭装置在进行污水处理时无法在活性炭滤池形成稳定的生物膜,活性炭更换频率高,运行成本高。
实用新型内容
本实用新型提供了一种新型组合式多相催化臭氧化装置,能够有效解决现有臭氧活性炭装置占地面积大的问题,还能解决现有臭氧活性炭装置运行成本高的问题。
为了解决以上问题,本实用新型提供了一种新型臭氧活性炭组合装置,技术方案如下:
一种新型臭氧活性炭组合装置,包括反应塔,所述反应塔用于提供反应空间;进水装置,所述进水装置与所述反应塔的上部贯通,用于引入污水;催化剂层,所述催化剂层位于所述反应塔内,设置在所述反应塔的上部,用于提供催化剂;臭氧曝气装置,所述臭氧曝气装置与所述反应塔的中部贯通,用于提供臭氧;生物活性炭过滤层,所述生物活性炭过滤层位于所述反应塔内,设置在所述反应塔的下部,用于提供污水过滤和有机物分解;反洗装置,所述反洗装置与所述反应塔的下部贯通,用于对所述催化剂层和所述生物活性炭过滤层进行清洗;外循环装置,所述外循环装置安装在所述反应塔的侧壁上,并与所述反应塔贯通,用于提供污水循环。
如上述的新型臭氧活性炭组合装置,进一步优选为:还包括臭氧尾气破坏装置,所述臭氧尾气破坏装置与所述反应塔相连,用于提供尾气处理。
如上述的新型臭氧活性炭组合装置,进一步优选为:所述臭氧尾气破坏装置包括尾气收集管和臭氧尾气破坏器;所述臭氧尾气破坏器用于提供尾气处理;所述尾气收集管一端与所述反应塔的顶部贯通,另一端与所述臭氧尾气破坏器相连,用于提供尾气收集。
如上述的新型臭氧活性炭组合装置,进一步优选为:所述进水装置包括配水器和布水器,所述配水器用于提供污水调节;所述布水器安装在所述反应塔内,并与所述配水器相连,所述布水器位于所述催化剂层的上方,用于分布污水。
如上述的新型臭氧活性炭组合装置,进一步优选为:所述臭氧曝气装置包括臭氧发生器和微孔曝气管;所述臭氧发生器用于提供臭氧气体;所述微孔曝气管安装在所述反应塔内,并位于所述催化剂层和所述生物活性炭过滤层之间,所述微孔曝气管与所述臭氧发生器相连,用于提供曝气。
如上述的新型臭氧活性炭组合装置,进一步优选为:所述生物活性炭过滤层设有多层滤料板,所述滤料板采用不锈钢材质的冲孔板制成,所述滤料板上铺设有生物活性炭滤料,所述生物活性炭滤料铺设厚度可调节;所述生物活性炭滤料设有多种粒径。
如上述的新型臭氧活性炭组合装置,进一步优选为:所述反洗装置包括水反洗装置和气反洗装置;所述水反洗装置用于提供反洗水;所述气反洗装置用于提供反洗气体。
如上述的新型臭氧活性炭组合装置,进一步优选为:所述水反洗装置包括反洗水泵和穿孔反洗布水器;所述反洗水泵用于提供反洗水;所述穿孔反洗布水器安装在所述反应塔内,位于所述催化剂层的下方,并与所述反洗水泵相连,用于分布反洗水。
如上述的新型臭氧活性炭组合装置,进一步优选为:所述气反洗装置包括空气压缩机和输气管;所述空气压缩机用于提供压缩空气;所述输气管一端与所述空气压缩机相连,另一端与所述穿孔反洗布水器相连。
如上述的新型臭氧活性炭组合装置,进一步优选为:所述外循环装置包括第一循环进水管、第二循环进水管、循环水泵和循环出水管;所述第一循环进水管与所述反应塔的侧壁贯通,并位于所述生物活性炭过滤层的下方;所述第二循环进水管与所述反应塔的侧壁贯通,并位于所述生物活性炭过滤层与所述催化剂层之间;所述循环水泵分别与所述第一循环进水管、第二循环进水管相连;所述循环出水管一端与所述反应塔的侧壁贯通,并位于所述催化剂层的上方,另一端与所述循环水泵相连。
分析可知,与现有技术相比,本实用新型的优点和有益效果在于:
1、本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置通过在反应塔内设置催化剂层和生物活性炭过滤层,并设置臭氧曝气装置与反应塔相连,能有效的将臭氧催化氧化和生物活性炭过滤结合在一起,运行操作简单,配套设备少,便于实现标准化、设备化,建设周期短,结构紧凑,占地面积小,便于项目推广应用;通过设置反洗装置,便于对催化剂层和生物活性炭过滤层进行同时清洗,操作简单,运行能耗低,能够有效解决催化剂层结垢和污染的风险,并控制生物活性炭过滤层的生物膜厚度,减少活性炭的更换频率,降低运行成本,从而使得本实用新型具有占地面积小、运行成本低的特点。
2、本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置通过设置外循环装置,能够根据进水装置的污水流量对反应塔内的污水流量进行调节,增强反应塔的抗冲击负荷能力,提高臭氧氧化效率,同时能对污水进行臭氧消毒,保证污水中的臭氧残余量,提高臭氧利用率,降低运行成本低,从而使得本实用新型具有运行成本低的特点。
3、本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置通过设置微孔曝气管能够将臭氧气体均匀高效的输送进反应塔内,臭氧利用率高,能耗低,微孔曝气管设置在生物活性炭过滤层的上方,不会对生物活性炭过滤层的生物膜产生干扰,保证了生物活性炭过滤层的过滤分解效率,从而使得本实用新型具有成本低、效率高的特点。
4、本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置通过设置臭氧尾气破坏装置,便于收集处理反应后的尾气,避免对空气造成污染,通过设置水反洗装置和气反洗装置,采用水气联合反洗,能够有效避免催化剂层结垢和污染,保证生物活性炭过滤层的生物膜厚度,便于清理维护,从而使得本实用新型具有污染小、便于维护的特点。
附图说明
图1为本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置结构示意图。
图中:1-配水器;2-布水器;3-催化剂层;4-反应塔;5-尾气收集管;6-臭氧尾气破坏器;7-臭氧发生器;8-空气压缩机;9-穿孔反洗布水器;10-生物活性炭过滤层;11-第一循环进水管;12-反洗水泵;13-微孔曝气管;14-第二循环进水管;15-循环水泵;16-循环出水管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示,本实用新型提供了一种新型臭氧活性炭组合装置,主要包括反应塔4,反应塔4用于提供反应空间;进水装置,进水装置与反应塔4的上部贯通,用于引入污水;催化剂层3,催化剂层3位于反应塔4内,设置在反应塔4的上部,用于提供催化剂;臭氧曝气装置,臭氧曝气装置与反应塔4的中部贯通,用于提供臭氧;生物活性炭过滤层10,生物活性炭过滤层10位于反应塔4内,设置在反应塔4的下部,用于提供污水过滤和有机物分解;反洗装置,反洗装置与反应塔4的下部贯通,用于对催化剂层3和生物活性炭过滤层10进行清洗;外循环装置,外循环装置安装在反应塔4的侧壁上,并与反应塔贯通,用于提供污水循环。
具体而言,本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置通过设置进水装置引入污水;通过设置臭氧曝气装置提供臭氧,臭氧与污水中的有机物在催化剂层3发生臭氧催化氧化反应,通过臭氧自身的氧化性与催化剂催化产生的羟基自由基(·OH),能够将废水中的有机物分解矿化;污水经生物活性炭过滤层10进行过滤,生物活性炭表面的生物膜能够有效吸附、分解污水中的小分子有机物,通过在反应塔4内设置催化剂层3和生物活性炭过滤层10,并设置臭氧曝气装置与反应塔4相连,能有效的将臭氧催化氧化和生物活性炭过滤结合在一起,运行操作简单,配套设备少,便于实现标准化、设备化,与现有臭氧活性炭装置相比,建设工期缩短了50%,建设周期短,结构紧凑,与现有臭氧活性炭装置相比,占地面积减小了50%,占地面积小,便于项目推广应用;通过设置反洗装置,便于对催化剂层3和生物活性炭过滤层10进行同时清洗,操作简单,运行能耗低,能够有效解决催化剂层3结垢和污染的风险,并有效控制生物活性炭过滤层10的生物膜厚度,减少活性炭的更换频率,从而降低本实用新型的运行成本;通过设置外循环装置,能够根据进水装置的污水流量对反应塔4内的污水流量进行调节,以适应不同的污水流量,增强反应塔4的抗冲击负荷能力,提高臭氧氧化效率,同时能对污水进行消毒,提高臭氧利用率,运行成本低,从而使得本实用新型具有占地面积小、运行成本低的特点。
为了减小本实用新型对环境的污染,如图1所示,本实用新型还包括臭氧尾气破坏装置,臭氧尾气破坏装置与反应塔4相连,用于提供尾气处理。本实用新型通过设置臭氧尾气破坏装置,便于收集处理反应塔4内反应后产生的尾气,避免对空气造成污染,从而使得本实用新型具有污染小的特点。
为了使本实用新型便于进行尾气收集,如图1所示,本实用新型的臭氧尾气破坏装置包括尾气收集管5和臭氧尾气破坏器6;臭氧尾气破坏器6用于提供尾气处理;尾气收集管5一端与反应塔4的顶部贯通,另一端与臭氧尾气破坏器6相连,用于提供尾气收集。本实用新型通过设置与反应塔4顶部贯通的尾气收集管5,便于臭氧破坏装置对尾气进行收集处理,不会对环境造成二次污染,从而使得本实用新型具有便于收集尾气的特点。
为了便于本实用新型对污水进行处理,如图1所示,本实用新型的进水装置包括配水器1和布水器2,配水器1用于提供污水调节;布水器2安装在反应塔内,并与配水器1相连,布水器2位于催化剂层3的上方,用于分布污水。本实用新型通过设置配水器1,便于对污水进行PH值调节处理,能够将污水的PH值调节为7-9,形成弱碱性环境,有效提高催化剂层3的反应效率,解决生物活性炭过滤层10出水PH值降低的问题,通过设置布水器2,便于将调节PH值后的污水分布到反应塔4中,使污水在催化剂层3均匀的发生反应,从而使得本实用新型具有处理方便的特点。
为了提高本实用新型的反应效率,如图1所示,本实用新型的臭氧曝气装置包括臭氧发生器7和微孔曝气管13;臭氧发生器7用于提供臭氧气体;微孔曝气管13安装在反应塔4内,并位于催化剂层3和生物活性炭过滤层10之间,微孔曝气管13与臭氧发生器7相连,用于提供曝气。本实用新型通过臭氧发生器7制取臭氧气体,臭氧发生器7与微孔曝气管13相连,微孔曝气管13能够将臭氧气体均匀高效的输送进反应塔4内,增大臭氧与污水的接触面积,臭氧在反应塔4内与污水中的有机物快速进行氧化反应,臭氧利用率高,能耗低,微孔曝气管13设置在生物活性炭过滤层10的上方,不会对生物活性炭过滤层10的生物膜产生干扰,从而使得本实用新型具有反应效率高的特点。
为了增强本实用新型的过滤效果,如图1所示,本实用新型的生物活性炭过滤层10设有多层滤料板,滤料板采用不锈钢材质的冲孔板制成,滤料板上铺设有生物活性炭滤料,生物活性炭滤料铺设厚度可调节;生物活性炭滤料设有多种粒径。本实用新型可以根据污水污染程度设置多层滤料板,生物活性炭滤料采用多种粒径,能够有效吸附废水中的有机物,生物活性炭滤料表面的生物膜能够对有机物进行吸收降解,废水达标后直接回用排放,从而使得本实用新型具有过滤效果好的特点。
为了使本实用新型便于清理维护,如图1所示,本实用新型的反洗装置包括水反洗装置和气反洗装置;水反洗装置用于提供反洗水;气反洗装置用于提供反洗气体。本实用新型通过设置水反洗装置和气反洗装置,便于对催化剂层3和生物活性炭过滤层10进行清洗维护,有效避免催化剂层3和生物活性炭过滤层10结垢,从而使得本实用新型具有维护方便的特点。
为了增强本实用新型的清洗效果,如图1所示,本实用新型的水反洗装置包括反洗水泵12和穿孔反洗布水器9;反洗水泵12用于提供反洗水;穿孔反洗布水器9安装在反应塔4内,位于催化剂层3的下方,并与反洗水泵12相连,用于分布反洗水。本实用新型通过设置反洗水泵12提供反洗水,通过设置穿孔反洗布水器9,能够均匀的分布反洗水,水洗强度在3L·㎡/S-5L·㎡/S,便于均匀的清理催化剂层3和生物活性炭过滤层10的每个角落,从而使得本实用新型具有清洗效果好的特点。
为了提高本实用新型的清洗能力,如图1所示,本实用新型的气反洗装置包括空气压缩机8和输气管;空气压缩机8用于提供压缩空气;输气管一端与空气压缩机8相连,另一端与穿孔反洗布水器9相连。本实用新型通过设置空气压缩机8,便于输送清洗空气,通过设置输气管与穿孔反洗布水器9相连,便于均匀的输送清洗气体,气洗范围在8L·㎡/S-13L·㎡/S,在水反洗装置进行脉冲冲洗的同时输送气体进行清洗,能够在催化剂层3和生物活性炭过滤层10的表面形成强大的切应力,采用气水联合反洗,能够有效清洗催化剂层3和生物活性炭过滤层10结垢严重的区域,清洗彻底,从而使得本实用新型具有清洗能力强的特点。
为了使本实用新型的污水流量便于调节,如图1所示,本实用新型的外循环装置包括第一循环进水管11、第二循环进水管14、循环水泵15和循环出水管16;第一循环进水管11与反应塔4的侧壁贯通,并位于生物活性炭过滤层10的下方;第二循环进水管14与反应塔4的侧壁贯通,并位于生物活性炭过滤层10与催化剂层3之间;循环水泵15分别与第一循环进水管11、第二循环进水管14相连;循环出水管16一端与反应塔4的侧壁贯通,并位于催化剂层3的上方,另一端与循环水泵15相连。本实用新型通过设置第一循环进水管11,便于调节生物活性炭过滤层10下方污水的回流流量,通过设置第二循环进水管14,便于调节生物活性炭过滤层10与催化剂层3之间污水的回流流量,充分保证废水中的臭氧残余量,能够对废水进行臭氧消毒,同时便于根据进水装置的污水流量对污水回流流量进行调节,污水回流流量比例范围为50%-100%,能够降低催化剂层3的结垢和污染几率,从而使得本实用新型具有便于调节的特点。
如图1所示,下面对本实用新型的工作过程进行详细说明:
污水经进水装置的配水器1调节PH值后,由布水器2进入到反应塔4内,臭氧发生器7产生臭氧气体,臭氧气体经微孔曝气管13进入污水中,与污水在催化剂层3发生臭氧催化氧化反应,反应后的污水进入生物活性炭过滤层10,污水经生物活性炭过滤,生物活性炭表面的生物膜能够吸附分解污水中的有机物。生物活性炭过滤层10下方的污水经第一循环进水管11回流至催化剂层3的上方,生物活性炭过滤层10和催化剂层3之间的污水经第二循环进水管14回流至催化剂层3的上方。在对催化剂层3和生物活性炭过滤层10进行清洗时,反洗水由穿孔反洗布水器9流入反应塔4内进行反洗,反洗气由输气管进入反应塔4内进行清洗。
分析可知,与现有技术相比,本实用新型的优点和有益效果在于:
1、本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置通过在反应塔内设置催化剂层和生物活性炭过滤层,并设置臭氧曝气装置与反应塔相连,能有效的将臭氧催化氧化和生物活性炭过滤结合在一起,运行操作简单,配套设备少,便于实现标准化、设备化,建设周期短,结构紧凑,占地面积小,便于项目推广应用;通过设置反洗装置,便于对催化剂层和生物活性炭过滤层进行同时清洗,操作简单,运行能耗低,能够有效解决催化剂层结垢和污染的风险,并控制生物活性炭过滤层的生物膜厚度,减少活性炭的更换频率,降低运行成本,从而使得本实用新型具有占地面积小、运行成本低的特点。
2、本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置通过设置外循环装置,能够根据进水装置的污水流量对反应塔内的污水流量进行调节,增强反应塔的抗冲击负荷能力,提高臭氧氧化效率,同时能对污水进行臭氧消毒,保证污水中的臭氧残余量,提高臭氧利用率,降低运行成本低,从而使得本实用新型具有运行成本低的特点。
3、本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置通过设置微孔曝气管能够将臭氧气体均匀高效的输送进反应塔内,臭氧利用率高,能耗低,微孔曝气管设置在生物活性炭过滤层的上方,不会对生物活性炭过滤层的生物膜产生干扰,保证了生物活性炭过滤层的过滤分解效率,从而使得本实用新型具有成本低、效率高的特点。
4、本实用新型提供的新型臭氧活性炭组合装置通过设置臭氧尾气破坏装置,便于收集处理反应后的尾气,避免对空气造成污染,通过设置水反洗装置和气反洗装置,采用水气联合反洗,能够有效避免催化剂层结垢和污染,保证生物活性炭过滤层的生物膜厚度,便于清理维护,从而使得本实用新型具有污染小、便于维护的特点。
由技术常识可知,本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此,上述公开的实施方案,就各方面而言,都只是举例说明,并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。