专利名称：一种臭氧氧化水处理的方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理的方法，特别可以利用本方法对造纸污水进行处理。
通常对水进行处理的方法是化学方法如氯法、碘法等，物理方法是紫外线照射，吸附过滤等，还有用生物降解法等。现有技术处理水的方法或由于成本高，或由于处理效果不好、操作复杂、使用不便而限制了推广使用。
臭氧是一种极强的氧化剂，其标准氧化电位为-2.07Ve，仅次于氟和原子氧，臭氧还是一种广谱灭菌剂，在常温下对原核生物，直核生物、原生动物、后生动物都有极强的灭杀作用，对于细菌雷菌、藻类、病毒、瞬间即可完成灭杀消毒作用。臭氧在灭菌消毒的同时，还可以有效的降解所迂有毒、有害物，如烷烃、苯、酚、萘、烷基苯、氯苯、硝基苯、有机胺、木质李、腐植质、硫化物、氯化烷、杀虫剂等，还可以破坏剧毒的氰化物和苯并(@)芘、苯并蒽等强致癌物，臭氧还可以去除水中的铁、锰等金属离子，对水体的浊度、色度及特殊气味去除效果也十分显著。且臭氧最终还原为氧气，无其它任何毒付作用和二次环境污染。但目前臭氧在水处理中的应用仅限于消毒。
本发明的目的是提供一种利用臭氧和电气浮相结合进行水处理的方法，特别是对多年来未解决的造纸污水进行水处理。
本发明是以如下技术方案实现的用臭氧和电气浮相结合进行水处理，其步骤如下(1)将水过滤除去水中悬浮物，泥砂及较大生物等。
(2)在0.6～1MPa压力下爆气使水中易氧化物质氧化。
(3)在臭氧化室对水进行臭氧氧化，臭氧浓度在0.05～0.5ppm，气体与水体积比为1∶3～5，氧化时间25～30分钟，同时加紫外光照射，超声波震荡。
(4)将氧化水在电流密度控制在每平方米5～20A的情况下电气浮20～30分钟。
(5)过滤除去沉降物。
(6)二次臭氧氧化处理。
本发明可用于处理各类造纸污水、生活污水、也适用于饮用水的处理，彻底消除了化学方法处理水造成的二次污染，且消毒杀菌效果特别显著。
下面以造纸污水为例进一步详细说明
图1是造纸污水处理工程示意图；参照图1，污水(1)经阀(2)控制进入水池(3)，在水池(3)的前部设置一粗滤网布(4)，此滤网用镀锌铁丝或不锈钢丝网做成，它的面积可在0.5～5m2选择。这种滤网用至少为两个，放置时底边向前倾斜。其中一个滤网在作清除第一滤网时作替换，用机械装置(5)可将滤网提出水面，并清除上面的脏物，在粗滤网后部设置一细滤布(6)，滤布(6)可为回卷式当滤布作慢速回卷运动时其上面有一轧辊将滤布上的附着物轧成薄饼，到一定位置时落入料斗中而后由料斗上的刮板定时清除，在水池(3)的后部为一较大容积的滤池(7)，滤池(7)的底部布有集水管(8)，集水管(8)的底部打很多小孔整个集水管裹捆2层以上玻璃丝布以隔细砂。集水支管(8)上面装填细砂+木炭+无烟煤细块+小石子等作滤水层(9)，滤水层(9)的最上面辅设滤布(10)，滤布(10)做成带框式的，可用机械或人工在清池时提出，清除上面的附着物。水池(3)的底面应向一个方向有一定的斜度，在斜面的最低处设有放水阀(11)作彻底放净使用。集水支管(8)汇集到集水总管(12)经阀(13)控制接入水泵(4)，水泵(14)的出水压力控制在0.25～0.4MPa之间，水泵(14)出水经止回阀(15)进入射流气爆器(6)射入压力水罐(17)，压力水罐的使用压力应在0.6～1MPa选择。射流气爆器的进入气体为纯氧(也可用普通空气)当使用纯氧时，小型水处理可用氧气瓶(18)作气源，大型水处理场可用制氧机，氧气气源应装有调压装置(19)，经流量计(20)指示流量，用氧气量可在1～5％之间(与水体积比)。在射流气爆器(16)进口与流量计之间管道上应装止回阀(21)以防止水泵(14)停机时水倒流到气源设备内，用氧气作爆气气源的作用是待处理的水经射流气爆器与氧气强行混合射入压力罐(17)内，在高压作用下加速氧化和增加熔解氧。压力罐(17)外侧装有液面指示管(22)，顶部装有电接点压力表(23)，它与电机控制系统(24)配合控制水泵在额定的压力范围内运行。压力罐(17)顶部分装有液面控制器(25)的电极(26)，当罐(17)内液面偏离额定高度时调节调压装置(19)以保持在一定高度范围，压力罐(17)的底部有出水管(27)，上部有出气管(28)，罐顶部气体经流量控制器(29)的控制(在调节时与流量计(20)的流量相同或相近)，经阀(30)与水混合经流量计(31)控制进入射流气爆器(32)，流量计(31)的旁边装有阀(33)，在运行稳定时可关闭流量计(31)流经阀(33)送入，射流气爆器(32)的过气口装有止回阀(34)以防在(32)有故障时水进入臭氧发生器系统中。
流程图中(35)是臭氧发生室，根据所需臭氧量装置陶瓷片状臭氧发生器，一般选用20W～60W若干并联安装在绝缘及耐氧化的支架上，片与片之间相隔50～100mm，并且将片的面与面装成不平行的夹角状态，所用连接导线也尽量破坏平行布线走向，并用粗硬导线，以减少部分电容，使总电容量保持稳定，以利电源工作。臭氧发生室空间选择以每装1KW的空间在0.5m3以上，室内应装1台以上功率在60W以上的电扇(36)，用于搅拌空气。臭氧的送出管(37)，臭氧发生室的气源可用普通空气或纯氧，使用的空气应进入空气冷却室(38)，冷却室的气温在露点以下，并设排水管。在大气湿度较高时应使用空气干燥室(39)，干燥室的进气口设有空气滤清装置(40)，使用纯氧时，小型水处理可用氧气瓶供应，大型系统用制氧机(41)供气，臭氧浓度在送入氧化室(42)以前经臭氧浓度测试仪(43)测定，污水处理时根据情况在0.05～0.5ppm之间试验选择，臭氧浓度测定仪(3)控制经变换器(44)控制流量阀(45)调节供气量和控制电源(46)的电压、频率以调节臭氧发生器件的工作状态。臭氧发生器的电源是3100V，12～30KHz的交流电源，如使用的臭氧发生器件组合成2KW单台套每小时产生臭氧量为用普通空气是116克左右，用纯氧在0.6Kg左右。交流市电经控制器(48)分别供给以IGBT为主功率器件的电源(46)工作，臭氧化气体经流量计(49)控制进入射流气爆器(32)。射流气爆器所产生的负压将臭氧气体带入水中，气体的控制量与水体积比为1∶3～5。
臭氧氧化室(42)是一个密闭池室，池的深度可在1.2～2米之间选择，臭氧氧化室池中设巡进隔板(50)，使水在池中沿箭头所指的方向前进，从气爆口运行到换池口A处总时间在25～30分钟左右，A处为换池口，应设在水面以下1米或更深些，水口水流速应与巡水道中水流速相近。臭氧氧化室内部压力在正常运行时控制在0.01～0.015MPa之间。室内空间水面之上下不小于1米，池底面应向A处逐步倾斜以利随水流带走沉降物(倾斜度在每米1～2.5cm即可)靠池底部设气爆支管(51)，管子下面打小孔，孔径在1mm以下，孔的总面积应大于总管(52)孔截面1～3倍，支管设置在每个巡进水道底部，每道设1管以上。支管可在室外设阀，控制每管气量以达到每个管子都均匀出气。每个巡进水道水面中部留有玻璃窗以便观看气爆情况。在射流气爆器(32)的射出口装有一个水轮机(53)，该机大小视射出水量选定，它的轴延长到水面以上，并连接一个旋转式气泵(54)，气泵的出气压力不小于0.02MPa，气量可为每小时处理水量的1～5倍，使用此装置的目的是水轮机可破碎一定数量的气泡使之更细小，也可用电机带动气泵(54)，此时水轮(53)的轴输出装适当叶片，用以搅拌出水，起到水气混合作用，气泵的进气口(55)，设在氧化池上部空间适当处，它将未作用于水的臭氧和罐(17)未熔解的多余氧气经气爆罐(51)再多次进行气爆混合，充分发挥臭氧及氧气作用。氧化室的上部装有可产生臭氧的紫外线灯(56)若干，灯管数量可在每平方米面积装0.5～1.5只40W的灯管，紫外线灯的作用是光氧化、活化臭氧、产生臭氧、杀菌消毒等。氧化室的每个巡水道设水咀(51)一只，用以检测水质。池底最低处设有放水阀(58)，作放净检修使用。池底最高处装一进水管和阀(59)，此水来自反洗泵(60)，用于清洗氧化池，在臭氧化池水中设置超声波换能器(77)，用以破坏化学分子结构。
电气浮池(61)基本尺寸与氧化室的池子相同，可不用密闭，它的巡进道隔墙(62)上口应低于水面10～15mm。水流的前进方向是氧化池的延续，池底向尾部B处倾斜，池底设排污管及阀(63)。池(61)的上面左右墙设刮板轮道，上面设刮板机构(65)，到水面的悬浮物达一定的数量时刮板机向右运动，刮去水面上的悬浮物至集物池(65)，在集污池左右墙的不同高度设有过桥管阀(68)，使电气浮池的中下～中～中上部的净水经其流入集水池(69)。电气浮池的电源可用8～16V直流电或高压脉冲电流。当使用直流电时电极板(73)、(74)为正负极板，浸没在水中，极板放置距离为50～150mm，电流密度控制在每平方米5～20A，水流经极板间的时间在20～30分钟，当使用高压脉冲作电源时，(70)是脉冲升压器，(71)是功率及高频器件，(72)是时间控制器。使用高压脉冲时电压在250～30V左右选择，脉冲宽度在8～25％(占空比)内调节，可以是等距脉冲也可是疏密脉冲，波形以方波为宜，极板距离比用直流低压时加大，电流密度比用直流时小得多，控制总功率每平方米约为0.1～0.4KW。极板材料，在作电气浮电解时，极板用铝板、铁板、锌板或其他不易氧化的材料，电流密度的选择应视电气浮过程所产生悬浮物和沉降物的多少适当调节。电气浮过程可产生絮凝沉降、气浮、去色、除臭等效果，实验证明进入集水池中水已清澈透明、无色、无味。在电气浮池每道巡道中适当位置装低频波换能器，电源(75)可产生25～50Hz和25K～30KHz左右的工作电流(高频用在氧化池)，电压3～9V可调，控制器(76)可控制电源工作间隔时间等状态。使用此种装置的作用是震荡，破坏一些物质结构。加强沉降气浮效果等。
过滤带(78)从左至右依次加入碎石子、无烟煤细块、木炭、细砂并用筛网相隔，使过滤物不流失和相混。水经过滤带的流速尽量慢，一般控制在水流总时间从入处至出处，可为1～3小时。过滤带相连一个1～3米的静水池(79)以作集水并沉降一些过滤物。(80)是净水池，处理过的净水存放在此池中，水池中设射流气爆器(81)若干只，总出水量以每日将池容水量循环1～3次和更多次，用泵(82)升压至0.25～0.4MPa气源是臭氧化室残余气体和臭氧空气，经气管(83)引入。作二次氧化处理，用气占水体积20～50％。水泵(82)是供水泵，处理过的水送入饮水系统或作生产回用水，放水阀(85)作清池用。阀(86)的作用放净(79)之水，阀(87)放过滤池水，池(88)是污物存放池，池(3)、池(61)、池(66)的污泥等经泵(64)送入池(88)，再用生物降解等常规方法处理，定期清除。
权利要求
1.一种臭氧氧化水处理的方法，其步骤如下(1)将水过滤除去水中悬浮物，泥砂及较大生物等；(2)在0.6～1MPa压力下爆气使水中易氧化物质氧化；(3)在臭氧化室内对水进行臭氧氧化，臭氧浓度在0.05～0.5ppm，气体与水体积比为1∶3～5，氧化时间25～30分钟，同时加紫外光照射，超声波振荡。(4)将氧化水在电流密度控制在每平方米5～20A的情况下电气浮20～30分钟。(5)过滤除去沉降物。(6)二次臭氧氧化处理。
2.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征是步骤(1)用金属网后加滤布进行过滤。
3.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征是步骤(2)是将经步骤(1)过滤过的水经射流气爆器(16)射入压力水罐(17)内用氧气或空气进行爆气。
4.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征是步骤(3)根据所需臭氧量装置n(n＝1、2、3…)个陶瓷片状臭氧发生器或管状臭氧发生器。
5.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征是步骤(4)电气浮在电气浮池内进行，电气浮室内设n(n＝1、2、3…)个电极板，电极板间隔距离为50～150mm。
全文摘要
本发明公开了一种水处理的方法,可用于各种生活污水、造纸污水的水处理。主要技术方案是利用臭氧氧化和电气浮相结合的方法,先将水过滤除去悬浮物及较大生物,再在臭氧化室进行氧化降解除去水中有害物质等,再进行电气浮分解。用该方法处理污水,解决了化学药物的二次污染,处理效果好,可达到国家规定的排放标准。
文档编号C02F9/08GK1362379SQ0110800
公开日2002年8月7日 申请日期2001年1月1日 优先权日2001年1月1日
发明者张绍荣, 王云波 申请人:张绍荣, 王云波