一种利用臭氧高效处理生活污水的装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种利用臭氧高效处理生活污水的装置。


背景技术：

2.生活污水的处理方式一般结合了生物降解，化学和物理过滤三大类技术手段。其中，采用臭氧气体来对生活污水进行脱色，除臭，消毒和分解水中的有机物质是一种很成熟的传统工艺。臭氧气体的最大的好处是绿色环保，因为臭氧气体在大气中会自然分解成氧气，同时臭氧气体所带来的氧化活性强于常见的其它的消毒产品，如双氧水，因此具备优越的净化污水的条件。然而，由于人工产生的臭氧气体是需要消耗电能的，同时，如何将臭氧气体带入生活污水中并及时让臭氧分子和因臭氧分子而产生的氢、氧自由基与要分解的物质进行有效接触从而实现分解目的，这个过程存在着效率的问题，因为在水中的臭氧分子和氢、氧自由基是处于非稳定态，在一定的时间内会还原成水和氧气，如果臭氧分子和氢、氧自由基分子在遇到有机物(待处理的物质)之前就还原了，那么这些耗费电能才产生的臭氧就浪费了，这造成了能耗高和处理速度慢的问题。现有技术的臭氧处理生活污水装置直接将含臭氧气体的空气注入装有污水的容器中，让这些气体和污水中的有机物发生接触并产生有机物的分解。然而，由于这些注入污水中的气体是一直保持着气泡的形态的，分解反应只能发生在气泡的表面，而这些气泡在污水容器中的停留时间非常短暂，因为气体很快就会漂到液面上然后立刻破裂，这带来了臭氧气体利用率低和能耗高的问题。有气体注入装置的漩涡泵，能将注入液体中的气体以微米级直径的气泡形态出现，进而有效的延长气体的液体中的滞留时间。这方法有两种弊病：1、设备投入成本高，而且这些设备的能耗很大。2、气体注入的流量和气泡的直径是正比关系，当气泡的直径变小的时候，气体的注入量也变小了，因此当反应物质的总量变少了，反应效率自然也就下降了。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，该装置臭氧与污水接触时间长，利用率高，且设备整体的制作要求简单，成本较低、能耗较低、处理速率较高。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，包括均为竖桶状的曝气室和主反应室；
5.曝气室内位置上靠近其底部处设有曝气装置，曝气室外侧设有臭氧气体发生装置，臭氧气体发生装置通过臭氧输送管与曝气装置相连，曝气室上侧设有连通曝气室内外的第一排气管路，第一排气管路上设有排气安全阀；
6.主反应室内的底部设有竖向布置的托架，托架上设有筛板，筛板上堆设有促反应填料，主反应室上侧设有连通主反应室内外的第二排气管路，第二排气管路上设有气液分离装置；
7.曝气室和主反应室的上部之间设有连通曝气室和主反应室的u形管路，u形管路上
设有紫外线照射装置；
8.曝气室和主反应室的下侧之间设有连通曝气室和主反应室的下部管路，下部管路上设有水泵，下部管路位置上靠近主反应室处设有进水支管，进水支管上设有进水阀，下部管路位置上靠近曝气室处设有出水支管，出水支管上设有出水阀。
9.作为优选的，所述的紫外线照射装置的紫外线波长等级是uvc。
10.作为优选的，所述的促反应填料包括活性炭，碳纳米管，沸石，二氧化钛，氧化铝，参杂铈的过渡金属氧化物，铁基固体催化剂，锰基固体催化剂，锌基固体催化剂，镁基固体催化剂，钴基固体催化剂中的一种或几种混合。
11.作为优选的，所述的u形管路上侧高度为曝气室总高度的二分之一到五分之四之间的位置。
12.作为优选的，所述从曝气装置排出的臭氧气体空载压强为20-200kpa。
13.为简单说明问题起见，以下对本实用新型所述的一种利用臭氧高效处理生活污水的装置均简称为本装置。
14.本装置的工作过程和优点：关闭出水阀、打开进水阀，启动水泵，将待处理的污水从进水支管导入本装置中，当本装置主反应室和曝气室内的液面刚好超过u形管路上侧时，关闭进水阀并保持水泵运转，打开臭氧气体发生装置和曝气装置，此时过量的臭氧气体在曝气装置内与污水混合，并在曝气室内的上部空间建立一定的气压，使得位于曝气室上部的臭氧气体会与污水汇合并一股一股涌入u形管路，此时u形管路内是臭氧气体和污水的混合物，这样可以使得在同样的污水容积下，本装置在单位时间内注入污水中的臭氧量更大，另外注入污水中的臭氧气体在污水中停留的时间也得以延长，u形管路上的紫外线照射装置会激发臭氧的活性，产生氢、氧自由基，水中的氢、氧自由基和臭氧分子与污水接触，与污水中的有机物反应，从而达到净化污水的作用，产生的沉淀物在主反应室内吸附在填料上，填料在臭氧水的接触下产生电解反应，释放出离子，这些离子将部分污水中的有机分子进行絮凝和吸附，有助于污水的分离净化。同时，由于臭氧水里含有大量的强氧化性的活性物质，可以继续将这些被吸附的絮凝分子团进行逐步分解，避免填料被积累的絮凝物堵塞，净化后的污水穿过筛板重新进入下部管路，继续上述循环，根据污水处理的目标要求，控制处理的总时间，当污水指标达到目标要求后，打开出水阀排出处理后的污水。本装置的设备整体的制作要求简单，成本较低、能耗较低、处理速率较高。
附图说明
15.图1是本装置的结构示意图。
具体实施方式
16.参见图1，一种利用臭氧高效处理生活污水的装置，包括均为竖桶状的曝气室1和主反应室2；
17.曝气室1内位置上靠近其底部处设有曝气装置11(纳米曝气盘)，曝气室1上方设有臭氧气体发生装置12，臭氧气体,发生装置12通过臭氧输送管13与曝气装置11相连，曝气室1上侧设有连通曝气室1内外的第一排气管路14，第一排气管路14上设有排气安全阀15(排气安全阀15可以防止超压)；
18.主反应室2内的底部设有竖向布置的托架21，托架21上设有筛板22，筛板22上堆设有促反应填料23，主反应室2上侧设有连通主反应室2内外的第二排气管路24，第二排气管路24上设有气液分离装置25(由于主反应室内气体与液体混合后会产生大量的泡沫，如果仅采用排气阀会导致泡沫流出)；
19.曝气室1和主反应室2的上部之间设有连通曝气室1和主反应室2的u形管路3，u形管路3上设有紫外线照射装置31；
20.曝气室1和主反应室2的下侧之间设有连通曝气室1和主反应室2的下部管路4，下部管路4上设有水泵43，下部管路4位置上靠近主反应室2处设有进水支管41，进水支管41上设有进水阀411，下部管路4位置上靠近曝气室1处设有出水支管42，出水支管42上设有出水阀421。
21.所述的紫外线照射装置31为管式紫外线液体消毒器，其紫外线波长等级是uvc，波长是254nm。
22.所述的促反应填料23包括活性炭，碳纳米管，沸石，二氧化钛，氧化铝，参杂铈的过渡金属氧化物，铁基固体催化剂，锰基固体催化剂，锌基固体催化剂，镁基固体催化剂，钴基固体催化剂中的一种或几种混合。(还可以是前述固体催化剂的复合体如：mgfe2o4，znfe2o4或fe3o4/co3o4)。
23.所述的u形管路3上侧高度为曝气室1总高度的二分之一到五分之四之间的位置。
24.所述从曝气装置11排出的臭氧气体空载压强为180kpa，臭氧气体,发生装置12输出量为10g/h。
25.本装置的工作过程和优点：关闭出水阀421、打开进水阀411，启动水泵43，将待处理的污水从进水支管41导入本装置中，当本装置主反应室2和曝气室1内的液面刚好超过u形管路3上侧时，关闭进水阀411并保持水泵43运转，打开臭氧气体发生装置12和曝气装置11，此时过量的臭氧气体在曝气装置11内与污水混合，并在曝气室1内的上部空间建立一定的气压，使得位于曝气室1上部的臭氧气体会与污水汇合并一股一股涌入u形管路3，此时u形管路3内是臭氧气体和污水的混合物，这样可以使得在同样的污水容积下，本装置在单位时间内注入污水中的臭氧量更大，另外注入污水中的臭氧气体在污水中停留的时间也得以延长，u形管路3上的紫外线照射装置31会激发臭氧的活性，产生氢、氧自由基，水中的氢、氧自由基和臭氧分子与污水接触，与污水中的有机物反应，从而达到净化污水的作用，产生的沉淀物在主反应室2内吸附在填料23上，填料23在臭氧水的接触下产生电解反应，释放出离子，这些离子将部分污水中的有机分子进行絮凝和吸附，有助于污水的分离净化。同时，由于臭氧水里含有大量的强氧化性的活性物质，可以继续将这些被吸附的絮凝分子团进行逐步分解，避免填料23被积累的絮凝物堵塞，净化后的污水穿过筛板22重新进入下部管路4，继续上述循环，根据污水处理的目标要求，控制处理的总时间，当污水指标达到目标要求后，打开出水阀421排出处理后的污水。本装置的设备整体的制作要求简单，成本较低、能耗较低、处理速率较高。