一种臭氧发生和处理装置的制作方法

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及一种臭氧发生和处理装置。
背景技术：
：污水深度处理技术主要是用于去除二级处理中不能去除或不能完全去除的污染物和病原微生物。其发展趋势主要体现在两个方面：1)污水处理厂普遍采用以除磷脱氮为重点的强化二级生物处理技术，并增加三级处理流程，包括各种过滤、消毒技术；2)采用微滤、反渗透、膜生物反应器和高级氧化等技术，使处理后的再生水达到市政杂用、生活杂用、园林绿化、生态景观、工业冷却和工艺用水、回灌地下水、发电厂锅炉补给水等。(1)常规混凝沉淀工艺常规处理工艺是指混凝-沉淀-过滤-消毒，其目的是去除悬浮物、浊度和杀菌，该工艺在一定程度上可去除有机污染物、浊度、磷和氮等。但对溶解性物质的去除率较低，同时也难以彻底去除水中病原微生物、有毒有害微量污染物和生态毒性等。作为一种常用的水处理方法，其在近半个世纪的发展中主要体现在混凝剂的发展与研制，以及与新工艺的集成处理，是我国目前城市污水回用的主要处理技术，应用十分广泛。(2)臭氧化学氧化技术污水经二级生物处理后，有机污染物大多难生物降解，如果直接采用生物法，很难实现较好的去除效果。基于化学氧化可以改变二级出水中有机物的分子结构、降低有机物的分子量，进而提高有机物的可生化性，所以考虑二级出水先经过预氧化，再与生物法联用，既能够提高二级出水的处理效果，又在一定程度上会降低处理成本。(3)MBBR工艺MBBR工艺原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。MBBR工艺兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，是一种新型高效的污水处理方法，依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，这就使得移动床生物膜使用了整个反应器空间，充分发挥附着相和悬浮相生物两者的优越性，使之扬长避短，相互补充。与以往的填料不同的是，悬浮填料能与污水频繁多次接触因而被称为“移动的生物膜”。(4)活性炭及生物碳工艺活性炭特别是生物活性炭(BAC)结合并优化了生物降解和活性炭吸附两个过程，对多种废水处理显示了良好效果。但活性炭的成本问题成为市政污水大规模应用的瓶颈。(5)曝气生物滤池生物膜法是利用固体界面固定微生物对水中污染物进行去除的一种水处理技术，其机理是将生物接触氧化法与给水快滤池进行有机结合，将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中，以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料表面生长大量生物膜。当污水流经时，利用滤料上所附生物膜中高浓度的活性微生物的氧化分解作用、充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用，完成污染物的高效去除。技术实现要素：针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种臭氧发生和处理装置，所述装置至少包括臭氧发生器和臭氧接触池；其中所述臭氧发生器和所述臭氧接触池集成为一体式装置；所述臭氧发生器连接所述臭氧接触池的投加分配单元从而与多个臭氧接触池连接；所述臭氧发生器连接制氧系统，所述制氧系统连接所述臭氧发生器的臭氧发生室，所述臭氧发生室设有臭氧取气口；所述臭氧发生器还包括臭氧浓度检测仪；所述装置还包括空气压缩机、储气罐、冷冻干燥机、过滤器、制氧机以及除尘过滤器；所述空气压缩机连接所述储气罐，所述储气罐连接所述冷冻干燥机；所述冷冻干燥机通过过滤器连接所述制氧机，所述制氧机通过除尘过滤器连接臭氧发生室。根据一种优选实施方式，所述臭氧发生器包括冷却水闭路循环冷却水系统。根据一种优选实施方式，所述冷却水闭路循环冷却水系统通过板式换热器换热。根据一种优选实施方式，所述闭路循环水冷却系统还包括板式换热器、循环水泵以及呼吸阀。根据一种优选实施方式，所述臭氧发生器的冷却水出水管路还包括流量开关和温度变送器。根据一种优选实施方式，所述臭氧接触池的底部安装有微孔曝气盘。根据一种优选实施方式，所述臭氧接触池顶部设置有尾气排放口。根据一种优选实施方式，所述臭氧接触池还连接尾气分解器。根据一种优选实施方式，所述尾气分解器通过尾气破坏箱进行控制。根据一种优选实施方式，所述臭氧发生器和臭氧接触池位于同一集装箱内。附图说明图1是示出了实施方式1中工艺流程图及装置图；图2是示出了本实用新型臭氧发生器的流程图；图3是示出了实施方式2的工艺流程及装置图；图4是本实用新型实施方式9的流程框图及装置图；图5示出了5月13日-31日按照实施方式1处理后进出水COD变化曲线；图6示出了5月13日～31日按照实施方式1处理后进出水COD去除率曲线；图7示出了5月13～31日按照实施方式2处理后进出水COD变化曲线；图8示出了5月13日31日按照实施方式2处理后出水COD去除率曲线图9示出了6月1日～30日按照实施方式1臭氧+MBBR处理的进出水COD变化曲线；图10示出了6月1日～30日按照实施方式1臭氧+MBBR处理的进出水COD去除率曲线；图11示出了6月1～30日按照实施方式2臭氧+活性炭处理的进出水COD变化曲线；图12示出了6月1～30日按照实施方式2臭氧+活性炭处理的出水COD去除率曲线；图13示出了7月1～7日标定阶段MBBR和生物活性炭出水COD曲线。1：空气压缩机2：储气罐3：冷冻干燥剂4：过滤器5：制氧机6：除尘过滤器7：发生室8：板式换热器9：冷却水泵10：投加分配单元11：接触池12：尾气分解器13：呼吸阀14：膨胀罐具体实施方式石化废水污染物质成分复杂，主要包括石油类、醇、酚、有机酸、氰、胺等有机污染物，氮、磷、硫等无机污染物，以及多种重金属元素。污水经二级生化处理后，出水COD在60mg/L左右，出水中分子量小于1KDa的有机物占原水的54％～62％，溶解性微生物产物对原水的COD贡献较大。在溶解态COD中，可生化部分约占10％～15％，可生化性的组分主要是分子量在1000以下的有机物，主要是非腐殖质类有机物；亲水性较强，主要是亲水酸、蛋白质、氨基酸、低分子糖类等组成，可生化性相对较差。根据一种实施方式，原水为某公司污水厂二次生化池进水，虽然已达到一级B标准，由于可生化性较差，要提高排放要求，出水达到地表水五类标准难度较大，现有装置需进行提标改造。本次污水深度处理实施方式根据主要功能分为三个单元：预处理单元、高级氧化单元、MBBR单元、生物活性炭单元，拟采用两条工艺路线。实施方式1实施方式1装置的总进水量3m3/h，来水首先进入某公司准备的缓冲罐，通过潜水泵提升，加入混凝剂和助凝剂后进入3m3/h网格滤池去除悬浮物，去除悬浮物的产水进入滤后水箱，滤后水通过提升泵加压后，进入3m3/h的臭氧接触池，把不可生化的COD进行降解，臭氧接触后产水进入第一中间水箱，通过提升泵进入MBBR进行生化，MBBR出水进入第二中间水池，通过溶气泵进入气浮滤池进一步降低COD和悬浮物，产水合格达标排放。图1示出了本实施方式中工艺流程图及装置图。预处理单元由于某公司污水厂排水悬浮物偏高，为保证后续臭氧单元的稳定运行，预处理采用聚铁混凝、PAM助凝的网格反应池和砂滤。加药后的原水，进入网格絮凝池，絮凝池由按一定顺序相互连通的网格组成，水在不同网格内依次上下翻腾，使悬浮物充分碰撞，促进颗粒脱稳析出，矾花逐渐长大。为增加水的涡漩度，在网格内设置网格板，水流经过小孔的网格板后，产生高比例和高密度的微涡漩，带动了悬浮颗粒的高效碰撞，利用其离心效应促进颗粒凝结，促进颗粒脱稳析出，矾花由小变大、由松散到密实，既可保证矾花的大小和密实度，又增强矾花的抗剪切能力。根据矾花的大小及水力学特性，在絮凝池不同区域网格内放置规格不同的网格板。原水经过混凝后，流入砂滤池，进一步去除水中的细小颗粒、悬浮物、胶体等杂质。高级氧化单元由于石油化工废水的原水可生化性较差，直接进行生化处理难以满足处理程度的要求。所以高级氧化阶段采用臭氧氧化工艺，利用臭氧作为化学强氧化剂的氧化作用，将污水中难降解或不可生化降解有机物质加以氧化分解，使之转变为可通过生化反应加以去除的物质，提高废水可生化性以及进一步降解COD。臭氧是人类所知道的氧化能力最强的氧化剂之一，其氧化还原电位仅低于氟和羟基自由基。臭氧在水中的溶解度是氧气的13倍，密度是空气的1.658倍。在正常条件下臭氧很不稳定，容易分解为氧气。其在空气中的半衰期为20～50min，且随温度与湿度的增加而加快；在纯水中的半衰期为35min，并随水质和水温不同而异。由于臭氧的强氧化性，自臭氧被发现以来，便在给水及废水处理领域得到广泛应用。由于臭氧不稳定，不能贮存，必须在使用现场发生制备。主要的臭氧生成技术有电解法、核辐射法、紫外线法、等离子体及电晕放电法等。目前常用的臭氧发生器是电晕放电法。采用氧气为原料制取臭氧，生产的是臭氧化氧气，且臭氧的浓度、产量和产率均可成倍提高。本实施方式利用臭氧的氧化水中的铁、锰，除藻和嗅味，强化混凝和提高水中有机物的可生化性的功能，对网格絮凝池出水进行处理。制氧系统制出的氧气进入臭氧发生器。氧气经粉尘过滤、减压稳压后进入臭氧发生室。在臭氧发生室内部分氧气通过中频高压放电变成臭氧，产品气体经温度、压力、流量监测调节后由臭氧出气口产出。臭氧发生室上设有臭氧取气口，可通过在臭氧发生器配备的臭氧浓度检测仪在线监控臭氧发生器的出气浓度，通过控制系统计算出臭氧产量。臭氧发生器冷却水闭路循环冷却水系统，通过板式换热器换热，为臭氧发生器提供冷却水。闭路循环水冷却系统包括板式换热器、循环水泵及阀门等。臭氧发生器冷却水出水管路装有流量开关、温度变送器，当冷却水流量不足、温度超过设定值时报警。臭氧气体通向臭氧接触池，通过接触池底部安装的微孔曝气盘曝气，与接触池内的水充分接触反应，分3点投加，投加比例2∶1∶1。臭氧接触池顶部设置尾气排放口等。池子内的尾气经除雾器去除水雾后，进入尾气分解器。尾气分解器采用加热催化的方式将臭氧分解，整个尾气分解器的控制由尾气破坏箱控制。分解后的气体臭氧浓度小于0.1ppm，可直接排放到大气中。本实施方式设计的制氧机臭氧发生器和臭氧接触池位于一个集装箱内，采取现场制氧、纯氧制臭氧化气体的方式，臭氧发生器为500g/h发生量的装置，图2示出了本实用新型臭氧发生器的流程图。移动床生物膜反应器为了在原有活性污泥的基础上提高曝气池内的生物量，增加废水的处理能力，克服污泥膨胀，提高运行的稳定性，人们发明了移动床生物膜反应器(MovingBedBiofilmReactor，简称MBBR)。该工艺是在传统的活性污泥法的曝气池中投加一定数量的浮动载体，提供微生物附着生长表面的载体。使曝气池中同时存在附着相和悬浮相，充分发挥两者的优越性，从而形成了一种复合生物处理过程。根据水处理传质理论，为了加强生物膜反应器的传质效率，试验设计将生物悬浮填料填装在生物膜反应器中，所采用的生物悬浮填料比重接近于水，轻微搅拌下易于随水自由运动，有效表面积大，适合微生物吸附生长，当曝气充氧时，空气泡的上升浮力推动填料和周围的水体流动起来，当气流穿过水流和填料的空隙时又被填料阻滞，并被分割成小气泡。在这样的过程中，填料被充分地搅拌并与水流混合，而空气流又被充分地分割成细小的气泡，增加了生物膜与氧气的接触和传氧效率，使污水在较短时间内达到净化的目的。这种复合生物处理系统既具有传统生物膜法耐冲击负荷、泥龄长、剩余污泥量少的特点，又具有活性污泥法的高效性和运转灵活的特点。国内外许多研究证明，移动床生物膜反应器对处理生活污水及工业废水中磷和氮的效果显著。本实施方式选用的MBBR池型为方形，设计处理规模为1m3/h。气浮滤池气浮滤池(DAFF，DissolvedAirFlotationandFiltration)是溶气浮选池(DAF，DissolvedAirFlotation)与多介质滤池(MMF，MultimediaFilter)相结合的一种新型工艺。气浮滤池上部为矩形溶气浮选池，下部为多介质滤池。该滤池运行稳定，操作方便，可全自动，也可全手动，处理精度高，出水水质好。实施方式2图3示出了本实施方式的工艺流程及装置图。本实施方式装置的总进水量3m3/h，来水通过潜水泵提升，加入混凝剂和助凝剂后进入3m3/h网格滤池去除掉悬浮物，去除悬浮物的进水进入滤后水箱；滤后水箱水通过提升泵加压后，分两个阶段进入1m3/h的生物活性炭吸附池：第一阶段：滤后水直接进入生物活性炭滤池，水中的COD被粉末活性炭吸附，通过MF实现水和粉末活性炭的分离；饱和的粉末活性炭通过渣浆泵抽至1m3/h第二臭氧接触池，把不可生化的COD进行降解，被粉末活性吸附的COD，通过臭氧降解提高可生化性后返回生物活性炭吸附池进行生物降解，完成再生，重新吸附废水中的COD；合格产水通过MF产水泵抽走。第二阶段：滤后水首先进入3m3/h的第一臭氧接触池，把不可生化的COD进行降解，臭氧接触后提高可生化性的废水再进入生物活性炭滤池，这个阶段由颗粒活性炭代替第一阶段的粉末活性炭，颗粒活性炭作为生物的载体，既可以自身吸附COD，又可以通过生物降解COD，使废水中的COD达标，MF则实现水和悬浮颗粒的分离，合格产水通过MF产水泵抽走。生物活性炭单元生物活性炭法：臭氧和活性炭去除水中有机物时，活性炭滤料表面有大量微生物，出水水质很好并且活性炭再生周期明显延长，于是发展成为一种有效的给水深度处理方法，即生物活性炭(BAC)法。生物活性炭法定义如下：在厌氧、缺氧或好氧的条件下，粉状或颗粒活性炭表面所生长和繁殖的微生物利用水中一些基质为养料，通过活性炭吸附和微生物分解的协同作用，达到去除水中污染物的目的，这一过程称为生物活性炭处理法。这种水处理法是在充分发挥活性炭物理吸附的同时，又充分利用活性炭床中微生物对有机物的生物降解作用，由此延长活性炭使用寿命，降低水处理费，提高水处理效果。生物活性炭法是利用活性炭为载体，使炭在处理废水过程中炭表面上生成生物膜，产生活性炭吸附和微生物氧化分解有机物的协同作用的废水生物处理过程。此法提高了对废水中有机物的去除率，增加了对毒物和负荷变化的稳定性，改善了污泥脱水及消化的性能，延长了活性炭的使用寿命，是一种以生物处理为主，同时具有物化处理特点的一项生物处理新技术。本实施方式中选用的生物活性炭池为方形，设计处理规模为1m3/h。浸没式MF单元浸没式膜组件包括固定在垂直或水平框架上的中空纤维膜、设在框架顶部和底部的透过液集水管。周期性反冲洗和平缓温和的空气擦洗可以减少膜面的浓差极化，这种运行方式对应于低的膜污染速率。由于所选膜丝的孔径只有0.01mm，使产水浊度小于1NTU，能很好的起到拦截活性炭的目的。实施方式3本实施方式设备由2个20英尺集装箱和2个40英尺集装箱组成的大型装备完整的系统，配有完备的在线监测仪表及自控系统，同时安排了合理的取样口。各集装箱分配如下：集装箱No.1：网格滤池单元和滤后水箱；集装箱No.2：臭氧发生及臭氧接触池单元；集装箱No.3：生物活性炭单元；集装箱No.4：流化床生物膜反应器MBBR单元。本实施方式预处理单元包括网格滤池单元和滤后水箱，位于集装箱No.1中，设计规模为3m3/h，下表示出了网格过滤池设备配置。表2-1网格过滤池单元设备配置表本实施方式中集装箱No.2包括制氧机、臭氧发生器一套，臭氧接触池两套，采用微孔膜曝气，第一臭氧接触池体积2m3，第二臭氧接触池体积0.5m3，主要设备和规格或性能参数如下表2-2表2-2臭氧氧化单元主要设备表本实施方式的集装箱No.4包括流化床生物膜反应器，MBBR单元设计进水规模为1m3/h，主要设备和规格或性能参数如下表2-3。表2-3MBBR单元主要设备表气浮滤池单元表2-4气浮滤池单元设备表本实施方式的集装箱No.3为生物活性炭吸附池，主要作用是为活性炭吸附COD提供场所，其次是活性炭作为生物的载体，通过生物降解COD。表2-5生物活性炭池单元设备表MF单元MF单元主要是为了实现活性炭和水的分离，它配备了产水泵和气动阀可实现自动运行和反洗。表2-6MF单元设备表实施方式4从5月13开始，MBBR和生物活性炭单元基本稳定后，开始连续运行，初步稳定运行阶段的数据分析从5月13日开始，对5月13日至5月31日采用某公司污水厂检测中心的数据进行统计分析。表3-6污水进水检测结果(5月13日～5月31日)5月13日至5月31日数据显示：进水COD浓度平均值约为57.8mg/L，COD最大值80.8mg/l，COD最小值36.5mg/l。MBBR产水水质表3-7根据实施方式1工艺及装置的产水：臭氧+MBBR(5月13～31日)5月13日至5月31日数据显示：MBBR出水COD浓度平均值约为47.2mg/L，悬浮物浓度平均值约为89.8mg/L，COD去除率为18.3％。图5示出了5月13日-31日按照实施方式1处理后进出水COD变化曲线；图6示出了5月13日～31日按照实施方式1处理后进出水COD去除率曲线。实施方式5按照实施方式2处理后生物活性炭+MF产水水质表3-8：按照实施方式2的产水：臭氧+活性炭(5月13～31日)5月13日至5月31日数据显示：活性炭进水COD浓度平均值约为57.8mg/L，MF出水COD浓度平均值约为27.4mg/L，悬浮物浓度平均值约为73.4mg/L，COD去除率52.3％。图7示出了5月13～31日按照实施方式2处理后进出水COD变化曲线；图8示出了5月13日31日按照实施方式2处理后出水COD去除率曲线。实施方式6从6月1开始，MBBR和生物活性炭单元稳定连续运行，稳定运行阶段的数据分析从6月1日开始，对6月1日至6月30日采用某公司污水厂检测中心的数据进行统计分析。表3-9污水进水检测结果(6月1日～6月30日)MBBR产水水质表3-10按照实施方式1处理后的MBBR产水：臭氧+MBBR(6月1～30日)6月1日至6月30日数据显示：MBBR进水COD浓度平均值约为69.34mg/L，MBBR出水COD浓度平均值约为45.6mg/L，COD去除率34.2％。图9示出了6月1日～30日按照实施方式1臭氧+MBBR处理的进出水COD变化曲线；图10示出了6月1日～30日按照实施方式1臭氧+MBBR处理的进出水COD去除率曲线。实施方式7生物活性炭+MF产水水质表3-11：按照实施方式2处理工艺的产水：臭氧+活性炭(6月1～30日)6月1日至30日数据显示：臭氧+生物炭进水COD浓度平均值约为69.34mg/L，生物炭出水COD浓度平均值约为32.6mg/L，COD去除率53％。图11示出了6月1～30日按照实施方式2臭氧+活性炭处理的进出水COD变化曲线；图12示出了6月1～30日按照实施方式2臭氧+活性炭处理的出水COD去除率曲线。实施方式8从7月1开始，MBBR和生物活性炭单元进入标定阶段，对7月1日至7月7日标定阶段的数据采用天津石化污水厂检测中心的数据进行统计分析。日期MBBRCODmg/l生物活性炭CODmg/l7.18：0067.952.67.119：0049.547.77.28：0029.110.97.219：3026.414.17.36：3037.616.67.319：0032.131.77.46：3040.914.57.419：0030.4397.56：0024.67.727.516：3031.338.87.66：0054.635.27.616：3023.316.17.76：0035.38.02平均值37.225.67月1日至7日数据显示：MBBR产水的COD浓度平均值为37.2mg/L，生物炭出水COD浓度平均值25.6mg/L。图13示出了7月1～7日标定阶段MBBR和生物活性炭出水COD曲线。实施方式9根据某公司污水深度处理要求，水量为800m3/h，据此技术方案设计进水量为800m3/h。处理流程为：废水调节池→自清洗过滤器→臭氧接触池→MBBR→活性炭→MF池→MF，图4示出了本实施方式的流程框图。污水首先进入污水收集池，用泵提升至自清洗过滤器出去大的颗粒物，通过臭氧接触池提高生化性后进入MBBR，MBBR的产水通过加入粉末活性炭进入MF池，合格的产水通过MF产水泵抽走，吸附COD的粉末活性炭回流进入MBBR池，通过生化降解掉，多余的污泥通过MBBR的排泥排至某公司污泥处理系统。1)根据实施方式截止7月7日的运行数据来看，实施方式1：臭氧+MBBR，出水的COD在40mg/l左右。2)实施方式2：臭氧+活性炭，出水效果稳定，基本都可以保证出水COD小于30mg/l的要求。3)由于活性炭的价格偏高，为了使整个流程的运行成本降低下来，又可保证产水的COD稳定的达到30mg/l以下，可以把两个流程合并考虑，把MBBR的产水再用活性炭处理一下，即可保证产水的合格，而运行成本又增加不大。4)另外，从实施方式的实际运行效果来看，单凭生化使废水的COD在40mg/l以下连续稳定的运行，几乎不可能实现，还需借助活性炭的吸附才能实现。为此，认为从控制COD排放总量的原则出发，通过适当的预处理，利用膜浓缩，回收75％的废水，而浓水的COD继续控制在60mg/l以下，从节能降耗和保护环境而言，其实际意义更加重大。需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本实用新型的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本实用新型的目的，并非用于限制本实用新型。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。当前第1页1 2 3