本发明涉及一种臭氧多级利用的多相流气浮装置及处理方法，属于给水处理气浮技术领域。
背景技术：
气浮是一种高效、快速的固液分离技术，国内外气浮按照气泡产生的方法，可分为加压溶气气浮、叶轮气浮、曝气气浮、引风空气气浮、电解气浮等。给水处理领域主要采用加压溶气气浮工艺，适用于天然色度较高、低温、低浊高藻类水体的处理。臭氧-气浮工艺是将臭氧氧化与气浮技术相结合的处理工艺，臭氧对水中的有机物和细菌等进行氧化，具有良好的除色、臭、味、消毒等效果。多相流泵可用于带气液体、气液混合或气化液体的输送，液体和气体在泵的入口处同时被吸入，随后在泵内增压过程中完成气液两相的溶解性混合，气体饱和度可达到100％。臭氧化气浮组合工艺主要存在以下问题：第一，臭氧在水中溶解度低，利用率不高，臭氧氧化和气浮不能有机结合，尾气直接排放；第二，采用溶气气浮工艺，气浮效果较差，占地面积大，运行维护成本高，臭氧和空气比例不易调节。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种新型的臭氧多级利用的多相流气浮装置及处理方法。
为解决这一技术问题，本发明提供了一种臭氧多级利用的多相流气浮装置，包括混合室、絮凝室、气浮接触室、分离室和多相流泵，所述混合室和絮凝室连接，在混合室上方设有进水管；所述气浮接触室底部与絮凝室联通、上部与分离室联通，在气浮接触室上方设有尾气收集系统，所述尾气收集系统通过管路与设置在进水管上的预氧化系统连接；所述分离室上部设有刮渣系统；溶气释放管一端联通气浮接触室，另一端与位于分离室下方的回流系统连接，所述多相流泵设置在溶气释放管上，多相流泵分别与空气源和臭氧源连接。
所述刮渣系统的末端设有渣槽，渣槽底部设排渣管。
所述多相流泵采用耐腐蚀多相流泵。
所述混合室和絮凝室采用机械混凝。
本发明还提供了一种利用臭氧多级利用的多相流气浮装置的处理方法，原水经过预氧化系统预氧化后，依次进入混合室和絮凝室，混凝剂采用聚合氯化铝铁，混凝后的絮体颗粒进入气浮接触室；空气、臭氧和水介质进入多相流泵，产生的溶气水通过溶气释放管进入气浮接触室；释放的臭氧、空气超微气泡与原水中的絮体、杂质完成碰触，超微气泡将形成的密度小于水的絮体带到水面上形成浮渣，由刮渣系统排出；反应完成后的原水进入分离室，臭氧化气浮产生的尾气通过尾气收集系统进入预氧化系统进行预氧化。
所述混凝剂投加量为0.5-1mg/l。
所述的气浮接触室接触时间为3-5min，分离室停留时间不小于30min。
所述的臭氧质量浓度在8％-10％；空气和臭氧的投加比例为5:1-2:1。
所述多相流泵气浮系统回流比为10％-30％，多相流泵的出口压力为0.3-0.5mpa。
有益效果：本发明将预氧化、混凝、臭氧化气浮、尾气回收等有机结合起来，解决臭氧利用率低、多相介质混合效果差、气液传质效能低等难题：1)采用改进的高效耐腐蚀多相流泵气浮系统，将臭氧和气浮进行有机结合，臭氧和空气分别进入多相流泵，气液两相充分混合，获得高度弥散的超微气泡，提高气浮效果，回流量较普通溶气系统减少20％-40％，降低了投资成本；2)通过调整空气和臭氧等不同气体比例，形成单独空气气浮、臭氧化气浮、空气/臭氧混合气浮、预氧化-臭氧化气浮处理工艺，可应对低温低浊、高藻、微污染等不同类型的水源，可处理难于单独气浮处理的水源；3)气浮后产生的臭氧尾气收集后作为预氧化剂，实现了臭氧的多级利用，改善了混凝效果，提高了絮体的可气浮性，降低了气浮接触室的设计负荷，臭氧利用率大于98％。
附图说明
图1为本发明的的结构示意图。
图中：1混合室、2絮凝室、3气浮接触室、4分离室、5多相流泵、6回流系统、7空气源、8臭氧源、9溶气释放管、10尾气收集系统、11预氧化系统，12进水管、13刮渣系统。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做具体描述。
图1所示为本发明的的结构示意图。
本发明包括混合室1、絮凝室2、气浮接触室3、分离室4和多相流泵5。
所述混合室1和絮凝室2连接，在混合室1上方设有进水管12。
所述气浮接触室3底部与絮凝室2联通、上部与分离室4联通，在气浮接触室3上方设有尾气收集系统10，所述尾气收集系统10通过管路与设置在进水管12上的预氧化系统11连接。
所述分离室4上部设有刮渣系统13。
所述溶气释放管9一端联通气浮接触室3，另一端与位于分离室4下方的回流系统6连接。
所述多相流泵5分别与空气源7和臭氧源8连接，多相流泵5设置在溶气释放管9上。
所述刮渣系统13的末端设有渣槽，渣槽底部设排渣管。
所述多相流泵5采用耐腐蚀多相流泵。
所述混合室1和絮凝室2采用机械混凝。
本发明的处理方法：原水经过预氧化系统11预氧化后，依次进入混合室1和絮凝室2，混凝剂采用聚合氯化铝铁，混凝后的絮体颗粒进入气浮接触室3；空气7、臭氧8和水介质进入多相流泵5，产生的溶气水通过溶气释放管9进入气浮接触室3；释放的臭氧、空气超微气泡与原水中的絮体、杂质完成碰触改善气浮效果，超微气泡将形成的密度小于水的絮体带到水面上形成浮渣，由刮渣系统13排出；反应完成后的原水进入分离室4，水面上的浮渣排出后进行下一步处理，臭氧化气浮产生的尾气通过尾气收集系统10进入预氧化系统11进行预氧化，进一步提高工艺的运行效果。
所述的臭氧预氧化气源来自气浮接触室3收集的臭氧气浮后产生的尾气，臭氧投加点在混合区之前，采用射流投加，投加量为0.5-1mg/l。
所述的气浮接触室3接触时间为3-5min，分离室4停留时间不小于30min。
所述多相流泵5气源为空气源7和臭氧源8，臭氧的质量浓度在8％-10％，空气和臭氧的投加比例根据水质情况确定，可通过流量计调节，空气和臭氧投加比例为5:1-2:1。
气浮系统回流比为10％-30％，多相流泵5的出口压力为0.3-0.5mpa。
所述的尾气收集系统10通过气浮接触室3上方的尾气收集系统10对气浮产生的臭氧等尾气进行收集，通过射流器进入预氧化系统11，增强絮凝效果，避免了臭氧污染，提高了臭氧的利用率。
实施例
在某中试基地处理低温低浊水，原水浊度2.51-5.62ntu，水温8.1-10.5℃，codmn、uv254、toc平均值分别为3.09mg/l、0.043、3.59mg/l，叶绿素a为15.2μg/l。
中试装置处理规模5m3/h，原水依次进入混合室1和絮凝室2，混凝剂采用聚合氯化铝铁，投加量为6mg/l，絮凝时间控制为13～15min，絮凝速度梯度g值为50～80s-1；预氧化臭氧投加量在0.5mg/l；絮体颗粒进入气浮接触室3和分离室4，气浮接触室3接触时间为4min，分离室4停留时间为30min，多相流泵5产生臭氧和空气的超微气泡与絮体接触，絮体被带至液体表面，由刮渣系统排出；回流水量6为1m3/h，空气和臭氧的比例为3:1，臭氧流量3l/min，多相流泵5的出口压力为0.45mpa；溶气释放管9为dn25直管，距离池底15cm；通过分离区后设备出水，进入后续处理单元；气浮后产生的尾气被尾气收集系统10收集后，进入预氧化系统11。
表1为不同处理工艺处理出水效果对比情况，可以看到，臭氧-气浮组合工艺出水效果要优于传统气浮工艺。
表1不同处理工艺处理出水效果对比
本发明将预氧化、混凝、臭氧化气浮、尾气回收等有机结合起来，解决臭氧利用率低、多相介质混合效果差、气液传质效能低等难题：1)采用改进的高效耐腐蚀多相流泵气浮系统，将臭氧和气浮进行有机结合，臭氧和空气分别进入多相流泵，气液两相充分混合，获得高度弥散的超微气泡，提高气浮效果，回流量较普通溶气系统减少20％-40％，降低了投资成本；2)通过调整空气和臭氧等不同气体比例，形成单独空气气浮、臭氧化气浮、空气/臭氧混合气浮、预氧化-臭氧化气浮处理工艺，可应对低温低浊、高藻、微污染等不同类型的水源，可处理难于单独气浮处理的水源；3)气浮后产生的臭氧尾气收集后作为预氧化剂，实现了臭氧的多级利用，改善了混凝效果，提高了絮体的可气浮性，降低了气浮接触室的设计负荷，臭氧利用率大于98％。
本发明上述实施方案，只是举例说明，不是仅有的，所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包围。