专利名称：处理液体的制作方法
技术领域：
本发明是关于用臭氧处理液体的方法和设备。
臭氧是一种氧化剂，可用来处理水使其成为可饮用的水。
已知臭氧可以用无声放电或电晕放电的方法直接从空气中的氧来制取，这种生产方法的功率利用系数不高，能得到的臭氧浓度范围在3%和4%之间。
已知可用氧代替空气作为臭氧发生器的原料气来增加该生产方法的有效利用系数。已知可用变压吸附(PSA)技术来产生臭氧发生器用的富氧原料气。
虽然氧可溶于水，但臭氧的溶解度更大。所以，一个典型的情况是，用臭氧化氧处理液体(如水)后的废气中氧对臭氧的摩尔比增高了。
曾提出各种各样的系统来循环利用从臭氧与水接触的设备(接触器)中来的富氧废气。这些系统已被总述在Evans编，Ann Arbor Science出版社1972出版、Harvey M Rosen撰写的题为“废水处理中臭氧的发生与其对臭氧的经济利用的相互关系”的第Ⅵ章中。设备之一是将空气压缩，氧用变压吸附方法从压缩空气中分离出来，产生的氧气通过臭氧发生器得到臭氧化的氧，再与要处理的水接触。接触器出来的未溶解气体然后循环至压缩段。
上述的设备往往是复杂的并且是不实用的，因为还需要一些设备去再压缩富氧废气以返回到PSA流程中。虽然这些富氧废气是湿的，并且氧浓度减少到75%左右，但是，仍必须使用特殊的风机和压缩机以减少着火的危险。
本发明的一个目标是避免需要特殊的设备而利用现有的PSA装置除去湿气和污染物，并且进而用这样的方法将富氧的废气导入PSA床这些较高质量的气体成为起始的新鲜原料空气的一部分进入PSA装置。
依据本
发明内容
的一个方面，用臭氧处理液体的设备包括一个制备富氧产品气的变压吸附装置，该装置包括至少两个装有吸附剂材料床的压力罐，吸附剂是优先吸附原料空气中与氧依存的其它组分，每个吸附床都经受一个包括制备产品气的吸附阶段和脱吸阶段的操作循环，这个循环按相位相差180°的方式排布，所以产生一个连续的富氧产品气流;每个压力罐在其脱吸阶段时的减压装置;一个臭氧化富氧产品气的臭氧化器;一个使臭氧化氧与被处理液体接触的接触器，该设备在使用中产生一个臭氧处理的液流和一个富氧的废气流;以及将富氧废气流与一个正在脱吸阶段并且减压以后的压力罐内部流体相通的装置。
依据本
发明内容
的另一方面，用臭氧处理液体的方法包括(a)用变压吸附方法从原料空气中分离出氧，变压吸附时，至少有两个各自都经受一个吸附段和一个脱吸附段循环的吸附剂材料床，循环是按相位相差180°的方式排布，以产生一个连续的氧气流;每个吸附剂术在其脱吸阶段时都被抽真空;
(b)臭氧化所述的氧;
(c)使被处理液体与臭氧化氧接触，所以生成一个臭氧处理的液体流和一个富氧的废气流;并且(d)将富氧废气流返送到正在脱吸阶段并且抽真空后的每一吸附床中。
本发明的优选实施方案将通过实例来说明，可以参看所附的示意图，它是一个用臭氧处理液体的设备流程原理图。
如图所示，该设备包括一个产生富氧产品气的氧PSA装置2;一个臭氧发生器4和接触器6。
PSA装置2是通常的两床PSA装置，它包括装有吸附剂和干燥剂床的两个压力罐8，10，干燥剂按通常已知的方式是一个氧化铝层的形状。吸附剂材料优先吸附与氧依存的氮和二氧化碳。按现有技术所知，在操作时每个吸附剂床都经受一个包括吸附阶段和脱吸阶段的循环，压力罐8，10的操作循环按相位差180°的方式排布，以产生一个连续的干的富氧产品气流离开变压吸附装置2。
按通常方式操作时，压缩机12将原料空气压缩，并将其压入一个压力罐，假设压力罐8正处于其吸附阶段，压缩的原料空气从入口13进入压力罐，在吸附阶段时吸附剂材料选择性地吸附氮和二氧化碳，这样得到的富氧产品气经出口14离开压力罐8。
如前所述，当压力罐8处于其吸附阶段时，压力罐10正处于其脱吸阶段，此时，首先打开阀40将罐10内气体经管线18放空减压，随后用真空泵20将罐内压力减至真空。
很显然，两个压力罐8，10按相位相差180°方式操作，一个连续的富氧产品气通过管线22进入臭氧发生器4，存其中，通过无声放电的方法产生臭氧。
产生的臭氧化氧(通常含1至10%体积的臭氧)然后从逆流接触器6的底部进入(见图)，在接触器中，上升的臭氧化氧与向下流动的被处理液体(如水)紧密接触。
朝下的水流是将总的被处理的水流的一部分作为侧流经由管线26进入接触器6的顶部。
从接触器6的底部(如图)，被臭氧处理的水经由管线28流出，同时，富氧的废气也经由管线30离开接触器6。
经由管线30离开接触器6的废气通常含有70至85%体积的氧及最高至1%体积的臭氧。这些废气起初可送入缓冲罐32中贮存。管线34可使直接从接触器6或从缓冲罐32中出来的富氧废气经阀36，38与压力罐8和10中的任一个流体相连，一个臭氧分解器33置于管线34上，以除去富氧废气中任何剩余的臭氧。
PSA装置2中利用富氧废气的过程如下当一个压力罐，例如，压力罐10正处于如前所述的脱吸阶段，压力罐10将首先通过打开阀40放空，一旦压力罐10内部达到基本大气压时，阀42也将打开，真空泵20起动，将含有吸附床的压力罐10内部压力降低约10%。当压力罐10将要进入其吸附阶段时，富氧废气则经由管线34及打开的阀38吸入压力罐10内。此后，将压力罐8，10按本技术领域里所周知的方法进行相互均衡。
随后，新鲜的原料空气经过压缩机12压缩后进入压力罐10，开始吸附阶段的操作。
这个过程的结果是，压力罐10中吸附剂床的顶部是与来自废气的已经是高浓度的氧接触，下一“层”由也比空气更富氧的平均气组成，最后，压力罐的底部将与新进入的空气接触。
真空泵20将不需要任何特殊的结构，因为排出气体中的氧浓度比空气中氧浓度还低。真空泵的作用将是改善吸附剂床和吸水的氧化铝层的“清除”作用。
计算表明，按上述提出的方式利用废气，提供臭氧发生器4相同量和质的原料气，PSA装置2的大小及其能耗将可减少大约30%。
作为一个改进，可将填有碳分子筛的罐50与管线22流体相连。这样有时是需要的，因为氩总是与氧保持恒定的比例，并且溶解度也相同，鉴于一些氧转化为溶解度比氧更高的臭氧，将造成氩量逐渐增加。用罐50可从控制氩的累积。
来自PSA装置2的富氧产品气在罐50内由于氧被碳分子筛吸收而使压力升高，当达到最高压力时，罐50就经由阀52放空，排出富氩的气体以充分恢氩的平衡。
这个操作可在每一PSA装置循环中定时地进行一次。
但是，其他方法也可用于上述设备中以控制氩的累积。
权利要求
1.一种用臭氧处理液体的设备包括一个产生富氧产品气的变压吸附装置(2)，所述的装置(2)由至少两个充填吸附剂材料床的压力罐(8，10)组成，吸附剂能优选吸附原料空气中与氧依存的其余组分，每一吸附剂床经受一个由产生产品气吸附阶段和脱吸阶段组成的操作循环，该循环按相位相差180°的方式排布以产生连续的富氧产品气流；每个压力罐(8，10)在其脱吸阶段时的减压装置(20)；一个臭氧化富氧产品气的臭氧发生器(4)；一个使臭氧化氧与被处理液体接触的接触器(6)，操作中产生一个臭氧处理的液流及一个富氧的废气流；和将富氧废气流与一个正在脱吸阶段并且减压以后的压力罐(8，10)内部流体联通装置(34)。
2.按权利要求1所述的设备，其中减压的装置是一个真空泵(20)。
3.按权利要求1或2所述的设备，其中一个缓冲罐(32)被置于接触器(6)的下游以贮存富氧废气。
4.按权利要求1至3中任何一项所述的设备，其中一个充填碳分子筛材料的罐(50)被置放于变压吸附装置(2)和臭氧发生器(4)之间，以吸收离开变压吸附装置(2)的一部分富氧产品气;和将罐(50)放空的装置(52)。
5.按权利要求1至4中任何一项所述的设备，其中将富氧废气流与压力罐(8，10)内部流体连通的装置是管线(34)，在其上设置一个臭氧分解器(33)。
6.用臭氧处理液体的方法包括(a)用变压吸附方法从原料空气中分离出氧，变压吸附时，至少有两个各自都经受一个吸附阶段和一个脱吸阶段循环的吸附剂材料床，循环是按相位相差180°的方式排布，以产生一个连续的氧气流;每个吸附剂床在其脱吸阶段时都被抽真空;(b)用臭氧化所述的氧;(c)使被处理液体与臭氧化氧接触，所以生成一个臭氧处理的液体流和一个富氧的废气流;并且(d)将富氧废气流返送到正在脱吸阶段并且抽真空后的每一吸附床中。
7.按权利要求6所述的方法，其中富氧废气流是当吸附剂床处于其脱吸阶段并且在床间流体相互连通的压力均衡段以前返回到每一吸附剂床中。
全文摘要
在由两个各含吸附剂床的压力罐8，10所组成的PSA装置中制备的氧用臭氧发生器4臭氧化，臭氧化的氧与被处理的液体在接触器6中接触形成一个臭氧处理的液流和一个富氧的废气流。废气流经由管线34返回到PSA装置2的压力罐8，10中的任一个其吸附剂处于脱吸阶段并被真空泵20抽真空后的罐内。
文档编号C02F1/78GK1075701SQ9310182
公开日1993年9月1日 申请日期1993年2月22日 优先权日1992年2月22日
发明者M·E·加列特, J·P·科茨 申请人:英国氧气集团有限公司