CN219194741U - 一种组合式臭氧催化氧化净水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型要解决的技术问题是提供一种组合式臭氧催化氧化净水装置，通过臭氧气泡与臭氧微纳米气泡复合催化氧化有机物，实现低臭氧投加和高臭氧利用效率，其包括有臭氧发生装置、微纳米气泡发生器、臭氧氧化反应器和原水罐；臭氧氧化反应器内从下往上依次设置有横向分布的膜组件、紫外灯柱组、催化剂组和活性炭组，膜组件的进水口和出水口分别延伸至臭氧氧化反应器的外部，臭氧氧化反应器的上部设有净化水出口；原水罐的供水口连通膜组件的进水口，臭氧发生装置的臭氧供气口分别连通微纳米气泡发生器的进气口和臭氧氧化反应器的进气口；微纳米气泡发生器的吸水口和排水口均连通臭氧氧化反应器的侧壁，微纳米气泡发生器的吸水口高于其排水口的位置。

Description

一种组合式臭氧催化氧化净水装置

技术领域

本实用新型涉及废水臭氧处理技术领域，具体涉及一种组合式臭氧催化氧化净水装置。

背景技术

臭氧作为一种强氧化剂在水处理中有广泛应用，其氧化机理可分为臭氧直接氧化和间接氧化，前者为选择性反应，其氧化能力仅针对部分有机物，后者基本不存在选择性，其氧化机理主要依靠羟基自由基和有机物氧化反应。现有技术（专利号为CN202020375240.0的实用新型专利）公开一种废水处理用臭氧催化氧化装置，主要包括臭氧发生器、反应箱体及废水管道，所述臭氧发生器通过管道与臭氧扩散装置连接，所述废水管道通过进水泵与所述臭氧扩散装置连接，所述反应箱体包括由上到下依次设置在壳体内的尾气处理装置、出水堰、催化填料区及布水***，所述布水***均匀设置在所述壳体底部；所述臭氧发生器内产生的臭氧在臭氧扩散装置内与废水充分混合后依次经过布水***及催化填料区，并在催化填料区内催化剂的作用下进行氧化还原反应。

这类臭氧氧化反应器存在的缺陷是，仅仅通过臭氧与待处理水反应，存在臭氧利用率低，臭氧投加量大的问题。在水处理行业所使用的臭氧催化氧化技术中，臭氧常常被直接投加或者以微孔曝气的形式投加，形成的臭氧气泡直径大，气泡上升速度快，反应不完全。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种组合式臭氧催化氧化净水装置及原水净化方法，通过臭氧气泡与臭氧微纳米气泡复合催化氧化有机物，实现低臭氧投加和高臭氧利用效率。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种组合式臭氧催化氧化净水装置，包括有臭氧发生装置、微纳米气泡发生器、臭氧氧化反应器和原水罐；

臭氧氧化反应器内从下往上依次设置有横向分布的膜组件、紫外灯柱组、催化剂组和活性炭组，膜组件的进水口和出水口分别延伸至臭氧氧化反应器的外部，臭氧氧化反应器的上部设有净化水出口；

原水罐的供水口连通膜组件的进水口，臭氧发生装置的臭氧供气口分别连通微纳米气泡发生器的进气口和臭氧氧化反应器的进气口；

微纳米气泡发生器的吸水口和排水口均连通臭氧氧化反应器的侧壁，微纳米气泡发生器的吸水口高于其排水口的位置。

进一步的，臭氧发生装置包括依次连通的氧气瓶、气体干燥器和臭氧发生器，臭氧发生器的臭氧供气口通过三通阀分别连通微纳米气泡发生器的进气口和臭氧供气管；

臭氧氧化反应器的侧壁靠近顶部位置设有臭氧回收管，臭氧回收管的另一端连通臭氧供气管的侧壁上，臭氧回收管上设有循环气泵。

进一步的，微纳米气泡发生器的吸水口位于催化剂组和活性炭组的区域，微纳米气泡发生器的排水口位于膜组件与紫外灯柱组之间的区域。

进一步的，微纳米气泡发生器的排水口连通有布水装置，布水装置竖向固定在臭氧氧化反应器的内侧壁上，布水装置包括多条纵横交错连通的布水管，每条布水管上设置有多个伞状的布水头，布水头的顶面均匀分布多个布水孔。

进一步的，紫外灯柱组和催化剂组的顶面和底面均设有顶挡板和底挡板，顶挡板与底挡板交错分布。

进一步的，臭氧氧化反应器的顶部设有浮球液位计和臭氧尾气破坏器。

本实用新型与现有技术相比所取得的有益效果如下：

1、复杂的原水先经膜组件膜滤后进入臭氧氧化反应器内，臭氧发生装置产生的臭氧一部分直接进入臭氧氧化反应器内，另一部分进入微气泡发生器内部形成直径50μm以下的微纳米气泡，微纳米气泡与待处理水样混合形成溶气微纳米气泡水重新返回臭氧氧化反应器内；臭氧气泡与臭氧微纳米气泡破裂可产生大量的羟基自由基，羟基自由基对待处理水样内的有机物进行处理，同时，紫外灯柱组、催化剂组能够提高臭氧产生羟基自由基的效率；

微纳米气泡发生器产生的气泡具有粒径小、比表面积大的特点，臭氧微纳米气泡具有更高的溶氧传质效率可大幅提高臭氧在水体内的气液传质速率以及浓度峰值,能够有效延长臭氧在水中的停留时间同时通过与臭氧联用可产生臭氧气泡水，臭氧气泡破裂可产生大量的羟基自由基，可有效地增强臭氧的氧化能力强化臭氧对难降解有机污染物的去除效果；与以往直接通臭氧进行氧化的技术相比，能够降低臭氧投加量，从而提高臭氧利用效率；

此装置实现了普通臭氧气泡和微纳米臭氧气泡，可通过调节三通阀分配用于产生普通臭氧气泡和微纳米臭氧气泡的臭氧比例，主要是用于控制进入膜组件的臭氧浓度，低剂量的臭氧可以缓解膜上污染情况，另外，微纳米气泡也可用于清洗膜表面截留的微小物质，极大缓解膜污染，提高膜组件的使用寿命；

此装置可依据水质情况选择投加普通臭氧或微纳米臭氧以及两者同时使用，水质较好时可仅通入普通臭氧气泡，不必开启微纳米臭氧，极大的降低了能源消耗；

2、臭氧回收管通过循环气泵能够将臭氧氧化反应器内顶部的臭氧循环利用重新加入臭氧氧化反应器内继续氧化反应，从而提高臭氧的利用率；

3、布水装置的设计能够将混合后的臭氧微纳米气泡水均匀打入臭氧氧化反应器内，使臭氧微纳米气泡更加分散，提高反应效率；

4、紫外灯柱组和催化剂组的顶面和底面均设有顶挡板和底挡板，顶挡板与底挡板交错分布，能够改变臭氧上升流动路线呈S形，从而增加臭氧在待处理水样内的时间。

附图说明

图1为本实用新型所述组合式臭氧催化氧化净水装置结构示意图；

图2为本实用新型所述布水装置示意图；

图3为本实用新型所述布水头示意图；

图中：1、微纳米气泡发生器，2、臭氧氧化反应器，3、原水罐，4、膜组件，5、紫外灯柱组，6、催化剂组，7、活性炭组，8、净化水出口，9、浮球液位计，10、臭氧尾气破坏器，11、顶挡板，12、底挡板，13、氧气瓶，14、气体干燥器，15、臭氧发生器，16、臭氧回收管，17、臭氧供气管，18、循环气泵，19、布水管，20、布水头。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1-3所示，本实施例公开一种组合式臭氧催化氧化净水装置，其主要包括有臭氧发生装置、微纳米气泡发生器1、臭氧氧化反应器2和原水罐3。臭氧氧化反应器2为密闭的箱体，臭氧氧化反应器2内从上往上依次安装有横向分布的膜组件4、紫外灯柱组5、催化剂组6和活性炭组7。膜组件4、紫外灯柱组5、催化剂组6和活性炭组7将臭氧氧化反应器2从下往上依次划分为膜组件区、混合区、紫外催化区、混合区、固相催化区、混合区、活性炭区、出水区。膜组件4为管状结构，膜组件的进水口和出水口分别延伸至臭氧氧化反应器2的外部，原水罐3的供水口通过离心泵连通膜组件的进水口。臭氧氧化反应器2的侧壁靠近顶部位置安装有净化水出口8，在臭氧氧化反应器2的顶部设有浮球液位计9和臭氧尾气破坏器10，浮球液位计9用于监测臭氧氧化反应器2内水位情况，确保使用安全，臭氧尾气破坏器10用于破坏多余未利用的臭氧。在臭氧氧化反应器2的侧壁还假装有加药管，可以根据不同的水质情况，通过加药管实时增加不同类型的氧化剂或催化剂。紫外灯柱组5和催化剂组6的顶面和底面均设有顶挡板11和底挡板12，顶挡板11与底挡板12交错分布，能够改变臭氧上升流动路线呈S形，从而增加臭氧在待处理水样内的时间。

臭氧发生装置包括依次连通的氧气瓶13、气体干燥器14和臭氧发生器15，氧气瓶13与气体干燥器14的管路上设有压力表和减压阀，臭氧发生器15的臭氧供气口通过三通阀分别连通微纳米气泡发生器1的进气口和臭氧供气管17，臭氧供气管17的另一端连通臭氧氧化反应器2侧壁靠近底部位置的进气口，为了方便臭氧在臭氧氧化反应器2内混合，臭氧氧化反应器2内设置有曝气头，曝气头安装在进气口位置。在臭氧氧化反应器2的侧壁靠近顶部位置设有臭氧回收管16，臭氧回收管16的另一端连通臭氧供气管17的侧壁上，在臭氧回收管16上设有循环气泵18。为了方便观测臭氧浓度，可以再臭氧回收管16和臭氧供气管17上分别安装有浓度检测仪。

微纳米气泡发生器1的吸水口和排水口均连通臭氧氧化反应器2的侧壁，为了良好的臭氧氧化效果，微纳米气泡发生器1的吸水口位于催化剂组6和活性炭组7的混合区，微纳米气泡发生器1的排水口位于膜组件与紫外灯柱组5之间的混合区，使微纳米气泡发生器1的吸水口高于其排水口的位置，保证溶气微纳米气泡水从臭氧氧化反应器2的底部混合入液体内。为了混合后的溶气微纳米气泡水均匀打入臭氧氧化反应器2内，使臭氧微纳米气泡更加分散，在微纳米气泡发生器1的排水口连通有布水装置，布水装置竖向固定在臭氧氧化反应器2的内侧壁上，布水装置包括多条纵横交错连通的布水管19，每条布水管19上设置有多个伞状的布水头20，布水头20的顶面均匀分布多个布水孔。

微纳米气泡发生器1主要包括气泡雾化器、压力溶气罐、释气罐、进气控制阀、压力表。其工作过程：臭氧经其进气口进入微纳米气泡发生器1内部，同时待处理水样经微纳米气泡发生器1吸水口进入，臭氧气体在气泡雾化器的作用下形成微纳米臭氧气泡，生成直径50μm以下的微纳米气泡，后在气泡雾化器和压力溶气罐的共同作用下形成溶气微纳米气泡水，再经过排气口配合布水装置以曝气的形式释放。另外，微纳米气泡发生器1上设置有压力表和进气控制阀，可通过进气控制阀控制进气的臭氧浓度，压力表实时监测工作压力。

基于本实施例公开的组合式臭氧催化氧化净水装置，本实用新型还公开一种原水净化方法，能够对原水进行高效率净化，其包括以下步骤：

（1）打开臭氧氧化反应器，在催化剂组和活性炭组内填充催化剂和活性炭，并开启紫外灯柱组预热；

（2）将待处理的废水从原水罐打入膜组件的进水口，废水在膜组件内流动，废水经过膜滤的初次过滤后进入臭氧氧化反应器内，剩余的浓液体经过出水口流出形成膜浓水；

当臭氧氧化反应器内待处理废水充满时，原水罐停止供水；

（3）开启臭氧发生装置，臭氧发生装置产生的臭氧先进入臭氧氧化反应器内，通过观测浓度检测仪，待臭氧氧化反应器内的臭氧浓度稳定时，臭氧发生装置的臭氧供气口通过三通阀将一部分臭氧输送至微纳米气泡发生器；

臭氧经进入微气泡发生器内部，同时臭氧氧化反应器内待处理水样经微气泡发生器的吸水口进入，臭氧气体在微气泡发生器内形成直径50μm以下的微纳米气泡，微纳米气泡与待处理水样混合形成溶气微纳米气泡水，溶气微纳米气泡水通过微纳米气泡发生器的排水口返回臭氧氧化反应器内；

臭氧气泡与臭氧微纳米气泡破裂可产生大量的羟基自由基，羟基自由基对待处理水样内的有机物进行处理，同时，紫外灯柱组、催化剂组能够提高臭氧产生羟基自由基的效率；

（4）充分氧化后的水样经过活性炭组过滤杂质后，从臭氧氧化反应器上部的净化水出口排出；

（5）臭氧氧化反应器内顶部多余的臭氧会通过臭氧回收管在循环气泵作用下循环利用重新加入臭氧氧化反应器内继续氧化反应，从而提高臭氧的利用率。

本实用新型中，臭氧微纳米气泡发生器产生的气泡具有粒径小、比表面积大的特点，臭氧微纳米气泡具有更高的溶氧传质效率可大幅提高臭氧在水体内的气液传质速率以及浓度峰值,能够有效延长臭氧在水中的停留时间同时通过与臭氧联用可产生臭氧气泡水，臭氧气泡破裂可产生大量的羟基自由基，可有效地增强臭氧的氧化能力强化臭氧对难降解有机污染物的去除效果；与以往直接通臭氧进行氧化的技术相比，通过臭氧气泡与臭氧微纳米气泡复合催化氧化有机物， 能够降低臭氧投加量，从而提高臭氧利用效率。

Claims (6)

1.一种组合式臭氧催化氧化净水装置，其特征在于，包括有臭氧发生装置、微纳米气泡发生器、臭氧氧化反应器和原水罐；

臭氧氧化反应器内从下往上依次设置有横向分布的膜组件、紫外灯柱组、催化剂组和活性炭组，膜组件的进水口和出水口分别延伸至臭氧氧化反应器的外部，臭氧氧化反应器的上部设有净化水出口；

原水罐的供水口连通膜组件的进水口，臭氧发生装置的臭氧供气口分别连通微纳米气泡发生器的进气口和臭氧氧化反应器的进气口；

微纳米气泡发生器的吸水口和排水口均连通臭氧氧化反应器的侧壁，微纳米气泡发生器的吸水口高于其排水口的位置。

2.根据权利要求1所述的组合式臭氧催化氧化净水装置，其特征在于，臭氧发生装置包括依次连通的氧气瓶、气体干燥器和臭氧发生器，臭氧发生器的臭氧供气口通过三通阀分别连通微纳米气泡发生器的进气口和臭氧供气管；

臭氧氧化反应器的侧壁靠近顶部位置设有臭氧回收管，臭氧回收管的另一端连通臭氧供气管的侧壁上，臭氧回收管上设有循环气泵。

3.根据权利要求1所述的组合式臭氧催化氧化净水装置，其特征在于，微纳米气泡发生器的吸水口位于催化剂组和活性炭组的区域，微纳米气泡发生器的排水口位于膜组件与紫外灯柱组之间的区域。

4.根据权利要求1所述的组合式臭氧催化氧化净水装置，其特征在于，微纳米气泡发生器的排水口连通有布水装置，布水装置竖向固定在臭氧氧化反应器的内侧壁上，布水装置包括多条纵横交错连通的布水管，每条布水管上设置有多个伞状的布水头，布水头的顶面均匀分布多个布水孔。

5.根据权利要求4所述的组合式臭氧催化氧化净水装置，其特征在于，紫外灯柱组和催化剂组的顶面和底面均设有顶挡板和底挡板，顶挡板与底挡板交错分布。

6.根据权利要求1-5任一项所述的组合式臭氧催化氧化净水装置，其特征在于，臭氧氧化反应器的顶部设有浮球液位计和臭氧尾气破坏器。

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