本实用新型涉及一种臭氧氧化系统，特别涉及一种能够实现臭氧梯级利用的臭氧氧化系统。
背景技术：
有机污染物是最常见的水体污染，人工合成的有机添加物是水体有机污染的主要成分，其在环境中不易被水体自净过程去除，对水环境均构成了严重威胁。臭氧在水中具有较高的氧化还原电位（2.07V），其氧化能力仅次于氟，在低浓度下也能瞬时完成氧化反应，并且无二次污染，常用来进行杀菌消毒、除臭、脱色等。因此利用臭氧氧化性强、具有脱臭和脱色等特点，可以用作染料废水的处理，改变难生化降解有机物的机构，消除或减弱它们的毒性，增加其可生化性，是目前很有发展前途的水处理技术，近几年常被用于纺织印染废水中脱色和去除难降降解有机污染物。
臭氧接触池为纺织印染废水臭氧处理的主要反应器，是将臭氧气体扩散到废水中使之与废水全面接触并完成反应的废水处理构筑物。利用臭氧的强氧化性，分解废水中的有色基团，从而达到降低污水色度；同时原水已经经过生化处理，其中的COD值比较低，可生化性也比较差，所以就利用臭氧的强氧化性将污水中的难降解有机物分解为易降解有机物。臭氧与印染废水中有机、无机物的反应极为复杂，它主要通过两条途径，即臭氧的直接反应和臭氧分解产生羟基自由基的间接反应。两者相比较臭氧的直接反应速度慢，但有选择性，是去除水中污染物的主要反应，羟基自由基虽然反应能力强、速度快，但无选择性，臭氧的无用耗费量大。因此，在臭氧处理印染废水过程中需注意控制臭氧反应途径，使臭氧能被有效利用。利用臭氧处理印染废水，就是利用其强氧化能力使燃料分子发色基团中的不饱和键断裂，生成分子质量小且无色的有机酸、醛等，从而达到脱色和降解有机物的目的。
臭氧处理的接触池是提供臭氧溶解于水和确保臭氧反应时间的装置。由此，臭氧接触池应具备以下两个功能：让臭氧有较高的臭氧吸收溶解率和较高的反应效率。具有代表性的臭氧接触池的类型为扩算管式接触池，是目前世界上广泛使用的一种类型。基本构造为同向流式3格接触池，分三格投加臭氧，后加滞留池，增加反应时间。在扩散式接触池中，因为溶解和反应同时进行，所以很难明确划分其溶解过程和反应过程。从而使得臭氧吸收溶解率和反应率较低。而且由于臭氧具有毒性，空气中臭氧浓度达到0.1mg/m3时就对人的眼睛、鼻、喉及呼吸道产生刺激作用，在0.01～0.02mg/m3时可闻到臭味，因此臭氧尾气一般都要经过臭氧尾气破坏器设备处理将残余的臭氧分解后再排放至大气，造成很大的能源浪费和设备投入。
因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种使臭氧得到有效利用的臭氧氧化系统，以克服现有技术中的所述缺陷。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种能够实现臭氧梯级利用的臭氧氧化系统，能有效提高臭氧的利用效率，降低能耗。
为实现上述第一目的，本实用新型采取的技术方案为：一种实现臭氧梯级利用的臭氧氧化系统，包括臭氧发生器、曝气头、臭氧接触池和射流曝气机，所述臭氧接触池包括进水管、第一气水接触区、第一反应区、第二气水接触区、第二反应区、第三气水接触区、第三反应区、呼吸阀、尾气破坏器和出水管，所述进水管和出水管位于接触池两端的上部，所述第一气水接触区、第一反应区、第二气水接触区、第二反应区、第三气水接触区、第三反应区依次并行设置，所述呼吸阀位于所述臭氧接触池的顶部，所述曝气头包括第一曝气头、第二曝气头和第三曝气头，所述第一曝气头、第二曝气头和第三曝气头分别设置于所述臭氧接触池的第一气水接触区、第二气水接触区和第三气水接触区的底部，其中第一曝气头和第二曝气头与臭氧发生器相连通，第三曝气头与臭氧接触池顶部和射流曝气机相连通，第三曝气头利用臭氧接触池尾气作为气源，通过射流曝气机鼓入第三气水接触区。
进一步地，该系统中，所述第一曝气头和第二曝气头的曝气量相同。
进一步地，该系统中，第三曝气头与第二反应区顶部和射流曝气机相连通。
进一步地，该系统中，所述呼吸阀设有两个，分别设置于所述第二反应区顶部和所述第三反应区顶部。
进一步地，该系统中，所述第二反应区和第三气水接触区之间设置有隔板，所述隔板底部连接至所述臭氧接触池底部，所述隔板上端延伸至所述臭氧接触池顶部，在所述靠近第三气水接触区液位处开设有一开口。
进一步地，该系统中，尾气破坏器设置于所述第三气水接触区和/或第三反应区的上部，用于破坏系统的尾气。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：通过提升臭氧的吸收率和反应率，有效地提高臭氧的利用效率，降低能耗，同等处理要求的情况下，有效实现臭氧的梯级利用，减少了臭氧投放量。同时降低臭氧氧化工艺的相关设备的建设成本和运行费用，以及减少尾气破坏器的负荷和设备数量的投入。
附图说明
图1 本实用新型提供的一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的实施例提供的附图，对本实用新型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实用新型的较佳实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的较佳实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。下面对本实用新型作进一步详细说明。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。前述定义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结构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。
如图1所示，本实用新型提供一种实现臭氧梯级利用的臭氧氧化系统的较佳实施例，包括臭氧发生器曝气头、臭氧接触池和射流曝气机，所述臭氧接触池包括进水管1、第一气水接触区2、第一反应区4、第二气水接触区5、第二反应区7、第三气水接触区8、第三反应区10、呼吸阀13、尾气破坏器14和出水管11，所述进水管1和出水管11位于接触池两端的上部，所述呼吸阀13位于接触池的顶部，所述曝气头包括第一曝气头3、第二曝气头6和第三曝气头9，所述分别布置于臭氧接触池的第一气水接触区2、第二气水接触区5和第三气水接触区8的底部，其中第一曝气头3和第二曝气头6与臭氧发生器15相连通，第三曝气头9与臭氧接触池顶部和射流曝气机12相连通，第三曝气头9利用臭氧接触池尾气作为气源，通过射流曝气机12鼓入第三气水接触区8。由于本实用新型仅向第一、第二气水接触区2、5投放臭氧，在第一、第二反应区4、7未反应的尾气（此处仅为尾气主要来源，当然也可以为整个系统中的尾气）通过和射流曝气机12相连的第三曝气头引入第三气水接触区8。因此同量的臭氧与废水的接触面积和接触时间均得到很大提升，臭氧的溶解率和反应率也得到了很大提升。
进一步地，该系统中，所述第一曝气头3和第二曝气头6的曝气量相同。
进一步地，该系统中，第三曝气头9通过管道与第二反应区7顶部和射流曝气机12相连通。
优选地，呼吸阀13设有两个，分别为设置于所述第二反应区7的第一呼吸阀和第三反应区10顶部的第二呼吸阀。呼吸阀的工作原理如下：当往系统内补充气体时，其上部气体空间的压力升高达到呼吸阀的操作正压时，压力阀被顶开，气体从呼吸阀呼出口逸出，当达到操作负压时，呼吸阀的负压阀顶开，气体补充进入区域，保持系统的气密性。由于第三气水接触池和第三反应区的臭氧量比较少，所以第一、第二反应区能够快速的进入到第三反应区进行反应，所述臭氧接触池顶部的气压得到有效的控制，不需要在每个反应区上都设置呼吸阀。设置上述两个呼吸阀，能够达到精确调节臭氧接触池的气压，同时又能够减少局部气压过大时呼吸阀打开造成尾气的排放和破坏，造成浪费能源。
优选地，所述第二反应区7和第三气水接触区8之间设置有隔板，所述隔板下端连接至所述臭氧接触池底部，所述隔板上端延伸至所述臭氧接触池顶部，在所述靠近第三气水接触区8液位处开设有一开口。
由于本实用新型仅向第一、第二气水接触区投放臭氧，在第一、第二反应区4、7未反应的尾气（这里仅描述尾气主要来源，当然也可以为整个系统中的尾气，后不赘述）通过和射流曝气机12相连的第三曝气头9引入第三气水接触区8。因此同量的臭氧与废水的接触面积和接触时间均得到很大提升，臭氧的溶解率和反应率也得到了很大提升。
并通过设置于所述第二反应区7和第三反应区10顶部的第一呼吸阀和第二呼吸阀来控制第一、第二反应区4、7和第三反应区10的排气正压和吸气负压，维持整个系统的压力平衡和安全。当区域内的压力在呼吸阀的控制操作压力范围之内时，呼吸阀不工作，保持臭氧接触池的气密性。而且由于在所述第二反应区7和第三气水接触区8之间设置有隔板，在第三气水接触区最高液位处开设有一开口。通过设置该开口使第一、第二反应区4、7和第三反应区10的尾气能更畅快地直接逸入第三气水接触区8，避免第一、第二反应区3顶部气压过大时直接通过呼吸阀打开进行尾气的排放和破坏，造成浪费能源。
当第一、第二呼吸阀达到操作负压时，负压阀顶开，第一、第二气水接触区2、5补充臭氧时，第一反应区4和第二反应区7上部气体空间的压力升高时，由于第三气水接触区8中臭氧量少，所述第二呼吸阀仍处于负压操作，第一呼吸阀的压力阀不被顶开，第一反应区、第二反应区4、7上部的气体从所述隔板的开口逸出进入第三气水接触区10，并通过射流曝气机12加速其在所述第三反应区10内的流动、溶解和反应；当第一、第二呼吸阀再次达到操作负压时，负压阀顶开，臭氧进入第一、第二气水接触区2、5，臭氧被系统消耗后，再次循环。只有当第一、第二呼吸阀同时达到操作正压时，气体才从第一、第二呼吸阀逸出，通过尾气破坏器14进行破坏后排到大气中。
因此，和现有技术相比，本实用新型大大提升了臭氧和接触池的接触面积和接触时间，提高了臭氧溶解率和反应率。根据影响臭氧溶解率和反应率的各种因素关系，其输入条件包括：输入接触池的外形尺寸、接触方法、处理条件、臭氧注入条件等。如果臭氧的需要量一定的情况下，当其他条件相同时，采用该系统，对于所需臭氧发生器的发生量和发生能力要求将会大大降低，同时对于尾气破坏器的数量和设备破坏能力要求也将大大降低。故而该系统，通过提升臭氧的吸收率和反应率，有效地提高臭氧的利用效率，降低能耗，同等处理要求的情况下，有效实现臭氧的梯级利用，减少了臭氧投放量。同时降低臭氧氧化工艺的相关设备的建设成本和运行费用，以及减少尾气破坏器的负荷和设备数量的投入。减少了运行臭氧接触池而产生的资源浪费与不必要的开支，具有潜在的经济适用性，同时帮助水厂获得更加良好的资源、环境、社会可持续发展。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。