一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备及方法
【专利摘要】本发明公开了一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备及方法，通过联合使用脉冲臭氧微曝气器和浸渍烧结膜，可实现污/废水、净水的复相催化臭氧氧化有机物协同充氧，达到净化和提升水质的目的；脉冲臭氧微曝气器和浸渍烧结膜采用一体化预安装，避免现场施工造成的技术误差，降低了不可控风险；配水在臭氧微气泡扰动下与臭氧充分混合，有利于臭氧氧化有机物，在催化臭氧分解过程中提高水中溶解氧含量。
【专利说明】
一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备及方法
技术领域
[0001]本发明涉及净水领域，尤其涉及一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备及方法。
【背景技术】
[0002]臭氧是强氧化剂，氧化电位很高(水中氧化还原电位为2.07V)，在氧化时放出一个活泼氧原子，生成的OH自由基，同时被还原成氧分子，故水中的无机、有机物质易被氧化。催化臭氧氧化是近几年才发展起来的新型技术，已经成为去除水中高稳定性、难降解有机污染物的关键技术之一，其采用一系列固状金属盐及其氧化物催化剂，促进臭氧分解，以产生自由基等活性中间体来强化臭氧化，强化分解水中高稳定性、难降解有机污染物，可显著提高出厂水的安全性。
[0003]但，目前的催化臭氧氧化技术，对合乎实际需求、具备活性组分的催化剂及其工艺设备的研究还不够透彻，已有的技术方法和设备只关注臭氧投量和接触时间的影响，容易造成臭氧环境污染;且对工艺条件相对苛刻，往往需要贵金属等作为催化载体或涂层，并需要高频、高压电源放电，严重受到工艺过程和工序操作技术的影响，因而能耗极大，极容易造成环境污染；同时现场工艺设备制作，往往容易造成技术误差，提高了设备不可控风险因素，致使工艺易出现技术缺陷。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备及方法，可实现污/废水、净水的复相催化臭氧氧化有机物协同充氧，达到净化和提升水质的目的。
[0005]为此，本发明第一方面提供了一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备，包括顶空稳压腔、脉冲臭氧微曝气器、浸渍烧结膜和泥斗。
[0006]所述顶空稳压腔的顶端设有压力平衡口、侧面设有出水口和臭氧入口、底端设有排泥口；所述压力平衡口上设有压力平衡阀，所述出水口设于所述臭氧入口的上部。
[0007]所述顶空稳压腔内部的下端设有进水布水管，所述进水布水管上设有进水口，净水和二沉池出水通过所述进水口进入进水布水管。
[0008]所述脉冲臭氧微曝气器设于所述进水布水管的上方，臭氧通过脉冲臭氧微曝气器进入所述顶空稳压腔内。
[0009]所述浸渍烧结膜设于所述脉冲臭氧微曝气器的上方。
[0010]所述泥斗设于所述进水布水管的下方。
[0011 ]所述脉冲臭氧微曝气器和所述浸渍烧结膜采用一体化预安装于所述顶空稳压腔的内部。
[0012]所述脉冲臭氧微曝气器至少为悬挂链式、膜片式、旋切式、管式、盘式微曝气器中的一种。
[0013]所述浸渍烧结膜为纳孔迷路无机非晶氧化铝陶瓷基-金属盐浸渍烧结膜，该金属盐至少为锰盐、铁盐、钴盐、镍盐、铜盐、锌盐中的一种。
[0014]进一步地，还包括污泥自控装置，所述污泥自控装置与泥斗信号连接。
[0015]本发明第二方面提供一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的方法，包括如下步骤:
[0016]S1、臭氧通过脉冲臭氧微曝气器；
[0017]S2、净水、二沉池出水通过进水口进入并通过进水布水管配水；
[0018]S3、调节曝气量，配水在脉冲臭氧微曝气器分离出的臭氧微气泡扰动下与臭氧充分均匀混合，同时保证混合水液面处无明显气泡；
[0019]S4、由于臭氧曝气增压，在压差的推动作用下，以全通道推流和单元紊流复合状态通过无机非晶氧化铝陶瓷基-金属盐浸渍烧结膜的纳孔迷路，在催化臭氧分解过程中氧化有机物和提高水中溶解氧含量，实现净水、二沉池出水的复相催化臭氧氧化有机物和协同充氧。
[0020]进一步地，步骤S4中:
[0021]臭氧非曝气时间段，浸渍烧结膜外压骤然下降，造成浸渍烧结膜内迷路中氧气分压增大，导致浸渍烧结膜内迷路和中空管路内溶解氧以气体形式析出，在水中形成小气泡，增大了汽水混合体积，处于平衡要求，致使膜内迷路和中空管路内混合汽水向膜外运动，形成汽水反冲的效果。
[0022]进一步地，还包括步骤S5:
[0023]设备运行和反冲过程中，水中以及浸渍烧结膜上的物理、化学和生物沉积物因聚集和沉淀作用，形成大颗粒物质，所述大颗粒物质在重力作用下进入泥斗。
[0024]进一步地，还包括步骤S6:
[0025]泥斗内泥面到达设定高度时，通过污泥自控装置，在气体和水压联合作用下通过排泥口进行排泥。
[0026]基于上述技术方案的公开，本发明提供的所述复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备及方法具有以下有益效果:
[0027]1、通过联合使用脉冲臭氧微曝气器和浸渍烧结膜，提高了臭氧利用率，进而提高了处理水量，同时避免高压和高频电流-电压，有效降低了水处理成本，同时节约了能耗；
[0028]2、脉冲臭氧微曝气器和浸渍烧结膜采用一体化预安装，避免现场施工造成的技术误差，降低了不可控风险；
[0029]3、配水在臭氧微气泡扰动下与臭氧充分混合，有利于臭氧氧化有机物，在催化臭氧分解过程中提高水中溶解氧含量；
[0030]4、非曝气时间段，膜内迷路中溶解氧在形成小气泡，在压差推动下可造成汽水联合反冲，可有效防止颗粒物沉积于滤膜外表面；
[0031 ] 5、通过设置污泥自控装置，当泥斗内泥面到达设定高度时，可在气体和水压联合作用下通过排泥口进行排泥。
【附图说明】
[0032]图1为本发明提供的一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备的结构示意图；
[0033]图2为图1中浸渍烧结膜截面图，其中:
[0034]1-压力平衡阀，2-顶空稳压腔，3-进水口，4-浸渍烧结膜，5-出水口，6-脉冲臭氧微曝气器，7-进水布水管，8-泥斗，9-臭氧入口，10-排泥口，11-压力平衡口。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本发明的实施例进行详述。
[0036]请参阅图1至图2，本发明提供一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备，包括顶空稳压腔2、脉冲臭氧微曝气器6、浸渍烧结膜4和、泥斗8和污泥自控装置。
[0037]所述顶空稳压腔2的顶端设有压力平衡口11、侧面设有出水口 5和臭氧入口 9、底端设有排泥口 10;所述压力平衡口 11上设有压力平衡阀1，所述出水口 5设于所述臭氧入口 9的上部。
[0038]所述顶空稳压腔2内部的下端设有进水布水管7，所述进水布水管7上设有进水口3，净水和二沉池出水通过所述进水口 3进入进水布水管7。
[0039]所述脉冲臭氧微曝气器6设于所述进水布水管7的上方，臭氧通过脉冲臭氧微曝气器6进入所述顶空稳压腔2内。
[0040]所述浸渍烧结膜4设于所述脉冲臭氧微曝气器6的上方。
[0041]所述泥斗8设于所述进水布水管7的下方。
[0042]所述脉冲臭氧微曝气器6和所述浸渍烧结膜4采用一体化预安装于所述顶空稳压腔2的内部。
[0043]所述脉冲臭氧微曝气器6至少为悬挂链式、膜片式、旋切式、管式、盘式微曝气器中的一种，本实施例中优选膜片式，但并不以此为限。
[0044]所述浸渍烧结膜4为纳孔迷路无机非晶氧化铝陶瓷基-金属盐浸渍烧结膜，该金属盐至少为锰盐、铁盐、钴盐、镍盐、铜盐、锌盐中的一种，本实施例中优选锰盐，但并不以此为限。
[0045]所述污泥自控装置与泥斗8信号连接。
[0046]工作时，包括如下步骤:
[0047]S1、臭氧通过脉冲臭氧微曝气器6;
[0048]S2、净水、二沉池出水通过进水口 3进入并通过进水布水管7配水；
[0049]S3、调节曝气量，配水在脉冲臭氧微曝气器6分离出的臭氧微气泡扰动下与臭氧充分均匀混合，同时保证混合水液面处无明显气泡；
[0050]S4、由于臭氧曝气增压，在压差的推动作用下，以全通道推流和单元紊流复合状态通过无机非晶氧化铝陶瓷基-金属盐浸渍烧结膜4的纳孔迷路，在催化臭氧分解过程中氧化有机物和提高水中溶解氧含量，实现净水、二沉池出水的复相催化臭氧氧化有机物和协同充氧;同时:
[0051]S5、设备运行和反冲过程中，水中以及浸渍烧结膜4上的物理、化学和生物沉积物因聚集和沉淀作用，形成大颗粒物质，所述大颗粒物质在重力作用下进入泥斗8;
[0052]S6、泥斗8内泥面到达设定高度时，通过污泥自控装置，在气体和水压联合作用下通过排泥口 10进行排泥。
[0053]步骤S4中，臭氧非曝气时间段，浸渍烧结膜4外压骤然下降，造成浸渍烧结膜4内迷路中氧气分压增大，导致浸渍烧结膜4内迷路和中空管路内溶解氧以气体形式析出，在水中形成小气泡，增大了汽水混合体积，处于平衡要求，致使膜内迷路和中空管路内混合汽水向膜外运动，形成汽水反冲的效果。
[0054]综上，本发明提供的所述复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备及方法通过联合使用脉冲臭氧微曝气器6和浸渍烧结膜4，提高了臭氧利用率，进而提高了处理水量，同时避免高压和高频电流-电压，有效降低了水处理成本，同时节约了能耗;脉冲臭氧微曝气器6和浸渍烧结膜4采用一体化预安装，避免现场施工造成的技术误差，降低了不可控风险;配水在臭氧微气泡扰动下与臭氧充分混合，有利于臭氧氧化有机物，在催化臭氧分解过程中提高水中溶解氧含量;非曝气时间段，膜内迷路中溶解氧在形成小气泡，在压差推动下可造成汽水联合反冲，可有效防止颗粒物沉积于滤膜外表面;通过设置污泥自控装置，当泥斗8内泥面到达设定高度时，可在气体和水压联合作用下通过排泥口 10进行排泥。
[0055]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备，其特征在于，包括顶空稳压腔、脉冲臭氧微曝气器、浸渍烧结膜和泥斗，其中: 所述顶空稳压腔的顶端设有压力平衡口、侧面设有出水口和臭氧入口、底端设有排泥口 ；所述压力平衡口上设有压力平衡阀，所述出水口设于所述臭氧入口的上部； 所述顶空稳压腔内部的下端设有进水布水管，所述进水布水管上设有进水口，净水和二沉池出水通过所述进水口进入进水布水管； 所述脉冲臭氧微曝气器设于所述进水布水管的上方，臭氧通过脉冲臭氧微曝气器进入所述顶空稳压腔内； 所述浸渍烧结膜设于所述脉冲臭氧微曝气器的上方； 所述泥斗设于所述进水布水管的下方。2.根据权利要求1所述的一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备，其特征在于，所述脉冲臭氧微曝气器和所述浸渍烧结膜采用一体化预安装于所述顶空稳压腔的内部。3.根据权利要求1所述的一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备，其特征在于，所述脉冲臭氧微曝气器至少为悬挂链式、膜片式、旋切式、管式、盘式微曝气器中的一种。4.根据权利要求1所述的一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备，其特征在于，所述浸渍烧结膜为纳孔迷路无机非晶氧化铝陶瓷基-金属盐浸渍烧结膜。5.根据权利要求4所述的一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备，其特征在于，金属盐至少为锰盐、铁盐、钴盐、镍盐、铜盐、锌盐中的一种。6.根据权利要求1所述的一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备，其特征在于，还包括污泥自控装置，所述污泥自控装置与泥斗信号连接。7.—种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的方法，基于权利要求1至权利要求6的复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的设备，其特征在于，包括如下步骤: 51、臭氧通过脉冲臭氧微曝气器； 52、净水、二沉池出水通过进水口进入并通过进水布水管配水； 53、调节曝气量，配水在脉冲臭氧微曝气器分离出的臭氧微气泡扰动下与臭氧充分均匀混合，同时保证混合水液面处无明显气泡； 54、由于臭氧曝气增压，在压差的推动作用下，以全通道推流和单元紊流复合状态通过无机非晶氧化铝陶瓷基-金属盐浸渍烧结膜的纳孔迷路，在催化臭氧分解过程中氧化有机物和提高水中溶解氧含量，实现净水、二沉池出水的复相催化臭氧氧化有机物和协同充氧。8.根据权利要求7所述的一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的方法，其特征在于，步骤S4中: 臭氧非曝气时间段，浸渍烧结膜外压骤然下降，造成浸渍烧结膜内迷路中氧气分压增大，导致浸渍烧结膜内迷路和中空管路内溶解氧以气体形式析出，在水中形成小气泡，增大了汽水混合体积，处于平衡要求，致使膜内迷路和中空管路内混合汽水向膜外运动，形成汽水反冲的效果。9.根据权利要求7所述的一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的方法，其特征在于，还包括步骤S5: 设备运行和反冲过程中，水中以及浸渍烧结膜上的物理、化学和生物沉积物因聚集和沉淀作用，形成大颗粒物质，所述大颗粒物质在重力作用下进入泥斗。10.根据权利要求7所述的一种复相催化臭氧氧化有机物协同充氧的方法，其特征在于，还包括步骤S6: 泥斗内泥面到达设定高度时，通过污泥自控装置，在气体和水压联合作用下通过排泥口进行排泥。
【文档编号】C02F101/30GK106045005SQ201610640150
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月8日 公开号201610640150.8, CN 106045005 A, CN 106045005A, CN 201610640150, CN-A-106045005, CN106045005 A, CN106045005A, CN201610640150, CN201610640150.8
【发明人】俞晟, 钟旭东, 胡涛
【申请人】苏州希克曼物联技术有限公司