一种臭氧高级氧化处理工业污水一体化撬装设备的制作方法

本实用新型涉及工业污水处理技术，尤其涉及一种臭氧高级氧化处理工业污水一体化撬装设备，具体涉及臭氧氧化反应器管网和高精度纤维布块高效过滤器。

背景技术：

社会前进的动力是创新，创新就是一种积累，特别是失败经历的积累。程中和的发明专利：含油污水及污泥资源化处理一体化撬装设备(ZL：201210145000.1；CN：102659261.B)存在如下问题：

1、含油污泥固液快速分离器(70)每次卸载污泥时装在设备中的核桃壳滤料也同时被卸出，与污泥混合在一起又需要进行二次分离，增大了处理成本；

2、该撬装设备没有设置前处理装置，单靠絮凝及过滤是很难将污水处理达标(COD严重超标)。

该撬装设备存在的问题，使其无法推广。

高级氧化技术是污水处理中的重要方法，也是当今学术界与工业界的研究应用热点之一。高级氧化技术已成为治理生物难降解有机有毒污染物的重要手段，在印染、化工、农药、造纸、电镀和印制板、制药、医疗、矿山、垃圾渗透液等废水的处理上已获得应用。

高级氧化技术的优点：

1、通过反应产生的羟基自由基将难降解的有毒有机污染物有效地分解，直至彻底转化为无害的无机物，如：CO₂、N₂、SO₄²、PO₄^3-、O₂、H₂O等，没有二次污染，这是其他氧化法难以达到的。

2、反应时间短，反应速度快，且过程可以控制，无选择性，能将多种有机污染物全部降解。

然而，臭氧处理污水必须满足三个条件，才能得到满意的结果。

第一，臭氧浓度；

第二，臭氧与污水的混合程度；

第三，臭氧与污水的反应时间。

臭氧与污水的反应时间是很难达到的，时至今日，还没有一个很好的办法，控制臭氧反应时间及在反应时间内的时时混合。

过滤技术发展到今天，在过滤器行业中明显分成二大系列：

第一系列是初级过滤器，如：双滤料过滤器、核桃壳过滤器和砂滤器等；

第二系列是深度(精细)过滤器，如：纤维球过滤器、滤芯过滤器、陶瓷过滤器和膜过滤器等；

这些过滤器各有各的优缺点：初级过滤器对来水的要求不高，但出水水质不高；精细过滤器出水水质很高，但对来水的水质的要求很高，因此精细过滤器就需要对其进行多级的保护。

经检索，时至今日，还没有一种过滤设备能把这二大过滤器系列的优点有机地结为一体。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种臭氧高级氧化处理工业污水一体化撬装设备。

其中臭氧氧化反应器管网成功有效地控制了臭氧的反应时间以及处处接触、时时混合。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型是对上述问题进行了改革：

1、增加前处理装置——臭氧氧化反应器管网；

2、提供高精度纤维布块高效过滤器；

3、将原含油污泥固液快速分离器改换成叠螺污泥脱水机。

具体地说：本设备包括污水进水泵、臭氧发生器装置、双氧水进料装置、pH调节装置、臭氧氧化反应器管网、提升泵、絮凝剂进料装置、静态混合器、1#沉降箱、2#沉降箱、污泥箱、过滤泵、高精度纤维布块高效过滤器和叠螺污泥脱水机；

其连接关系是：

污水进水泵的进口和污水连通，污水进水泵的出口分别与臭氧发生器装置、 双氧水进料装置、pH调节装置和臭氧氧化反应器管网的入口连接；

臭氧氧化反应器管网的出口、提升泵和静态混合器依次连接，絮凝剂进料装置和静态混合器的入口连接；

静态混合器的出口分别与1#沉降箱和2#沉降箱的入口连接；

1#沉降箱和2#沉降箱的出水口、过滤泵和高精度纤维布块高效过滤器的入口依次连接，过滤水从高精度纤维布块高效过滤器的出口流出；

1#沉降箱和2#沉降箱的出泥口、污泥箱和叠螺污泥脱水机的入口依次连通，污泥从叠螺污泥脱水机的出口落下。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

1、过滤精度高，水质可达到微滤水平；

2、过滤范围大，可将初级过滤和精密过滤结合在同一台过滤罐内；

3、通用性强，适用于各类工业污水。

总之，本实用新型不仅适用于油田含油污水处理技术领域，也适用于印染污水、造纸污水、电镀污水、医药污水、屠宰污水和皮革污水等多种工业污水处理技术领域。

附图说明

图1是本设备的结构示意图；

图2是臭氧氧化反应器管网的结构示意图；

图3是高精度纤维布块高效过滤器的结构示意图；

图4是上封头装置的结构示意图；

图5.1是下封头装置的结构示意图；

图5.2是圆锥形内胆的结构示意图；

图5.3是刚性支撑座的结构示意图；

图6是下封头装置的结构示意图；

图7是搅拌轴的结构示意图；

图8是形成密度梯度的说明图。

图中：

A—污水；

B—污水进水泵；

C—臭氧发生器装置；

D—双氧水(H₂O₂)进料装置；

E—pH调节装置；

F—臭氧氧化反应器管网；

10—横向管，

11、12……18—第1、2……8横向管；

20—纵向管，

21、22—左、右纵向管；

30—堵头，

31、32……35—第1、2……5堵头；

40—管道桥，

41、42……46—第1、2……6管道桥；

50—静态混合器，

51、52—第1、2静态混合器。

a—进口；b—出口。

G—提升泵；

H—絮凝剂进料装置；

I—静态混合器；

J—1#沉降箱；

K—2#沉降箱；

L—污泥箱；

M—过滤泵；

N—高精度纤维布块高效过滤器；

100—上封头装置，

101—上固定筛板， 102—上人孔，

103—反冲洗水出口法兰， 104—搅拌轴密封套，

105—滤后水出口法兰， 106—上封头；

200—筒体装置，

201—圆锥形内胆， 202—中间人孔， 203—视镜，

220—刚性支撑座，

221—活动钢块，

222—小液压缸法兰， 223—小箱体法兰， 224—上下筋板，

225—筒体加强板， 226—前进油嘴， 227—后退油嘴，

228—连接螺杆， 229—小液压杆， 210—筒体。

300—下封头装置，

301—下活动筛板， 302—支撑钢管，

303—支撑钢管大法兰， 304—排污口法兰，

305—液压缸大法兰， 306—进水口法兰，

307—液压缸， 308—下封头；

400—搅拌轴装置，

401—搅拌减速机， 402—空套凹型活节，

403—凸型活节， 404—轴用卡圈，

405—哈夫铜板法兰， 406—筛板法兰，

407—桨叶平键， 408—哈夫式搅拌桨叶，

409—搅拌轴， 410—小平键；

500—纤维布块；

600—钢管支撑架。

O—叠螺污泥脱水机；

P—过滤水；

Q—污泥。

具体实施方式

下面结合附图对本撬装装置系统详细说明：

一、设备

1、总体

如图1，本设备包括污水进水泵B、臭氧发生器装置C、双氧水进料装置D、pH调节装置E、臭氧氧化反应器管网F、提升泵G、絮凝剂进料装置H、静态混合器I、1#沉降箱J、2#沉降箱K、污泥箱L、过滤泵M、高精度纤维布块高效过滤器N和叠螺污泥脱水机O；

其连接关系是：

污水进水泵B的进口和污水A连通，污水进水泵B的出口分别与臭氧发生器装置C、双氧水进料装置D、pH调节装置E和臭氧氧化反应器管网F的入口连接；

臭氧氧化反应器管网F的出口、提升泵G和静态混合器I依次连接，絮凝剂进料装置H和静态混合器I的入口连接；

静态混合器I的出口分别与1#沉降箱J和2#沉降箱K的入口连接；

1#沉降箱J和2#沉降箱K的出水口、过滤泵M和高精度纤维布块高效过滤器N的入口依次连接，过滤水P从高精度纤维布块高效过滤器N的出口流出；

1#沉降箱J和2#沉降箱K的出泥口、污泥箱L和叠螺污泥脱水机O的入口依次连通，污泥从叠螺污泥脱水机O的出口落下。

2、功能装置

1)臭氧氧化反应器管网N

(1)总体

如图2，臭氧氧化反应器管网由横向管10、纵向管20、堵头30、管道桥40和静态混合器50组成；

其连接关系是：

多根横向管10均匀平行排列，纵向管20设置在横向管10的两端，横向管10的两头全部插入纵向管20的管道中，在纵向管20的管道中分别设置堵头30，在横向管10的前2根管道中还设置有静态混合器50。

具体地说：

横向管10包括第1、2、3、4、5、6、7、8横向管11、12、13、14、15、16、17、18，均匀平行排列；

纵向管20包括左、右纵向管21、22，设置在横向管10的两端，横向管10的两头全部插入纵向管20的管道中，在纵向管20的管道中分别设置有第1、2……5堵头31、32……35，在横向管10的第1、2横向管11、12还设置有第1、2静态混合器51、52。

(2)功能部件

*横向管10

横向管1是一种长管，包括第1、2……N横向管11、12……1N。

是臭氧的通道。

是由若干PVC塑料管道组装而成，其管道的直径、管道总的长度等参数由系统的进水量和污水的浓度决定。

*纵向管20

纵向管20是一种长管，包括左、右纵向管21、22。

是臭氧的通道。

*堵头30

堵头30是一种短圆柱，其外径和纵向管20的内径适配；

使臭氧的通道转向。

*管道桥40

管道桥40是一种短圆筒，其外径和横向管10的外径适配，其内径较小；

使臭氧的通道变狭。

*静态混合器50

静态混合器50是使气、液、固能充分混合的专用设备，流体一旦进入静态混合器50就会自动在管道内旋转达到混合的目的。

管网的工作机理

高级氧化技术是指氧化能力超过所有常见氧化剂或氧化电位接近或达到羟基自由基-OH水平，可与有机污染物进行系列自由基链反应，从而破坏其结构，使其逐步降解为无害的低分子量的有机物，最后降解为CO₂、H₂O和其它矿物盐的技术。

臭氧(O₃)又称为超氧，是氧气(O₂)的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。臭氧主要分布在10～50km高度的平流层大气中，极大值在20～30km高度之间。在常温常压下，稳定性较差，可自行分解为氧气。臭氧具有青草的味道，吸入少量对人体有益，吸入过量对人体健康有一定危害。具有极高氧化电位及氧化能力极强的羟基自由基-OH，尽管羟基自由基-OH存在时间极短(小于10^-4秒)，但它可强烈地氧化降解有机污染物，迅速降低废水的COD和色度。凡产生羟基自由基-OH并通过它进行氧化降解的废水处理技术在国际上均被称为高级氧化技术。

反应过程中产生新生态的一般都带有正电荷，具有极强的表面活性和吸附能 力，可有效地吸附、包裹生共沉淀未被羟基自由基-OH氧化降解的各种污染物，从而可进一步除去废水的COD、色度。

臭氧作为强氧化剂、消毒剂，在比较发达的国家和地区广泛应用于饮用水处理、废水处理及其它方面。它的处理效能是多方面的，能在达到所期望的处理目的的同时，获得额外的有益的处理效果。它能非常有效地灭活被处理水中各种细菌和病毒，有脱色、除臭、去味，改善被处理水的感官性状之功效，能降解有机物并消除与癌变有关的各种THM母体物；能去除各种重金属离子，降低水中BOD、COD、TOC和浊度等指标。

2)纤维布块高精度过滤器

(1)总体

如图3，本过滤器由上封头装置100、筒体装置200、下封头装置300、搅拌轴装置400、纤维布块500和钢管支撑架600组成；

上封头装置100、筒体装置200、下封头装置300和钢管支撑架600依次连接组成一个整体，在筒体装置200内设置有搅拌轴装置400和纤维布块500。

(2)功能装置

*上封头装置100

如图4，上封头装置100包括上固定筛板101、上人孔102、反冲洗水出口法兰103、搅拌轴密封套104、滤后水出口法兰105和上封头106；

在上封头106的下面连接有上固定筛板101，在上封头106的周边设置有上人孔102、反冲洗水出口法兰103和滤后水出口法兰105，在上封头106中间的顶部设置有搅拌减速机401，在上封头106中间的下部设置有搅拌轴密封套104；

上封头106和搅拌轴密封套104及固定筛板101上下连接成一个整体。

*筒体装置200

如图5.1、5.2，筒体装置200包括筒体210、圆锥形内胆201、中间人孔202、视镜203和刚性支撑座装置220；

其位置和连接关系是：

在筒体210内设置有圆锥形内胆201，在筒体210上的圆锥形内胆201的下面的400-500mm处的圆周上等分3点设置有3组刚性支撑座装置220，在筒体210的中间设置有中间人孔202和视镜203。

如图5.3，所述的刚性支撑座装置220包括箱体22A、小液压缸22B、活动钢块221、小液压缸法兰222、小箱体法兰223、上下筋板224、筒体加强板225、前进油嘴226、后退油嘴227、连接螺杆228和小液压杆229；

其位置和连接关系是：

在箱体22A的左面设置有小箱体法兰223，在箱体22A的右面设置有筒体加强板225，在箱体22A的上下面设置有上下筋板224，在箱体22A内设置有活动钢块221；

在小液压缸22B的右边设置有小液压缸法兰222，在小液压缸22B上设置有前进油嘴226、后退油嘴227，在小液压缸22B内设置有小液压杆229；

活动钢块221通过连接螺杆228和小液压杆229连接；

小液压缸22B的小液压缸法兰222与箱体22A的小箱体法兰223采用螺栓连接，这样就形成了刚性支撑座装置220。

其工作机理是：

当前进油嘴226进油时，活动钢块221前进并伸入筒体210，下活动筛板301就定位在活动钢块221上，当液压缸307需要下行时，后退油嘴227进油，活动钢块221向左移动，退出筒体210，这样活动钢块221活动就很自由了。

在筒体210的中部圆周上设置有三组刚性支撑座220，其作用是支撑定位下活动筛板301，筒体装置200的设置是过滤器的最大亮点，下活动筛板301的压紧，接着松开，且刚性地定位在上止点下行400mm处，这一压紧又一松开就自动形成了设计的密度梯度。

*下封头装置300

如图6，下封头装置300包括下活动筛板301、支撑钢管302、支撑钢管大法兰303、排污口法兰304、液压缸大法兰305、进水口法兰306、液压缸307和下封头308；

其位置和连接关系是：

在下封头308左边设置有进水口法兰306，在下封头308右边设置有排污口法兰304，在下封头的上边设置有下活动筛板301，在下活动筛板301中间的上部设置有筛板法兰406，在下活动筛板301中间的下部依次连接有支撑钢管302、支撑钢管大法兰303、液压缸大法兰305和液压缸307。

*搅拌轴装置400

如图7，搅拌轴装置400包括搅拌减速机401、空套凹型活节402、凸型十字活节403、轴用卡圈404、哈夫铜板法兰405、筛板法兰406、桨叶平键407、哈夫式搅拌桨叶408、搅拌轴409和小平键410；

其位置和连接关系是：

搅拌轴409的上端穿过搅拌轴密封套104及搅拌减速机401的空套凹型活节402，空套凹型活节402的上端和凸型活节403离合连接；

凸型活节403和搅拌轴409通过小平键410连接，凸型活节403的固定由下有搅拌轴409的止口和上有轴用卡圈404而锁住；

哈夫式搅拌桨叶408与搅拌轴409的扭矩传递采用桨叶平键407固定，哈夫式搅拌桨叶408是采用螺栓连接，搅拌轴409的最下端与下活动筛板301连接是：搅拌轴409的下端有一凹槽，哈夫铜板法兰405嵌入其中，然后，再与焊接在下活动筛板301的筛板法兰406采用螺栓连接。

*纤维布块500

纤维布块500见程中和的发明专利“污水回用纤维布块深度过滤器”(ZL 2004 1 0012642.X)和“纤维布块海水淡化处理器”(ZL 2005 1 0019891.6)

人们一直在寻找一种不怕油、强度高、能耐磨、耐腐蚀、耐酸碱、化学稳定性好、耐热、不霉、不蛀、能反洗再生、并且在其结构中含有亲水性的强羟基,这就是说吸水性要特强的滤料。人们寻找了很久很久,也找了很多滤料,但都不理想。时至今日，本实用新型人找到并加以研制了一种新的滤料——纤维布块500，这种新的纤维滤料，强度高、能反洗再生、使用寿命长。新滤料的材质是由腈纶加天丝(Tencel)混纺而成，然后，用这种混纺纤维纺成粗纱、纱捻成线、线织成布、布缝成块，这就形成了一种新的滤料——纤维布块滤料。这种滤料不仅强度高，而且弹性好。由于弹性好，压缩时密度增加，过滤精度高；松开时空隙增大，藏在里面的悬浮物、颗粒在其机械离心力的作用下很容易清洗干净

*钢管支撑架600

钢管支撑架600是本过滤器的支撑体。

5)其它功能装置均是常用的装置，在设备上附加的阀门等不须赘述。

(3)工作原理

现有的精细过滤技术中多采用滤芯，尤其是采用微孔滤芯进行过滤。

但现有技术中的滤芯，均存在不可反洗再生以及对进水要求很高的不足。

本过滤器利用大的液压缸307的活塞能提供静压的一个功能，对筒体210内的纤维布块500进行有效地压缩，使纤维布块500在空间随机形成三维微孔结构，维孔孔径沿滤液流向呈梯度分布，集表面、深层和精细过滤于一体，可截留不同粒径的杂质，过滤范围之大(0.1～1000μm)是其它任何过滤器无法比拟的。

深层过滤的最大特点应该具有一定深度的过滤梯度，过滤梯度取决于密度梯度。在反滤的条件下(由下至上过滤)，人们按粗、细从下至上排列，下部最粗、松，上部最细、密，这样的排列人们把它称为理想的密度梯度。然而，只要一反洗，这种人为的排列就会立即被打破。

本过滤器的密度梯度是自动形成的：

过滤器的密度梯度的自动形成是一个难题，因为24h后需要反洗就会打破这个密度梯度。本实用新型克服了这一难题，设计了自动形成密度梯度。

举个例子加以说明：

有多台汽车在十字路口等红绿灯，绿灯亮时，汽车被放行，第一辆汽车过去了，接着第二辆汽车过去了，接着第三辆汽车也过去了……前面已经留出了很大的空间，可是在后面的第八、第九、特别是第十辆汽车却一动都未动。这种现象大家都很清楚，现在本实用新型用这种现象来描述一下自动形成密度梯度，见图6。

图8的左图标注筒体210直径为：Ф1200mm；

底面积：1m2(约)；

圆锥形内胆201的高度：800mm。

第一步：在筒体210内装填320kg纤维布块500，液压缸307上升至上止点。

说明：

a、此时圆锥形内胆201内的纤维布块500的平均密度：400kg/m3；

b、圆锥形内胆201的顶部与上固定筛板101焊接在一起，那么圆锥形内胆201顶部的那部分纤维布块500(大约有200mm高度)就会刚性接触变形，也就是说这部分纤维布块500没有弹性了，会紧紧地贴服在圆锥形内胆201的顶部。

c、圆锥形内胆201顶部这部分纤维布块500：400kg/m³×1m²×0.2m＝80Kg；

d、320kg-80kg＝240kg

第二步：关闭液压系统，打开液压缸307的进出油阀门，让液压缸307自动下行，此时将3组刚性支撑座220的活动钢221块伸进筒210体，当液压缸307下行至刚性支撑座220时就会停止在此处，见图6中间图。

说明：

a、液压缸307下行400mm，那么圆锥形内胆201的容积就会变大：1m²×1.2m＝1.2m³

b、圆锥形内胆201顶部这部分纤维布块500：这部分纤维布块500的密度是大于400kg的，高度为200mm，而且紧紧地贴服在圆锥形内胆201顶部是不会动的；

c、那么，当液压缸307下行的时候，能够反弹移动的纤维布块500的高度1200mm-200mm＝1000mm，大约320Kg-80Kg＝240Kg；

d、当液压缸307下行的时候，动作最快，得到释放最大的纤维布块500应该就是靠近活动筛板的那部分纤维布块500了，其它部分的纤维布块500就要看下层的纤维布块500的动作了，下层纤维布块500动，它们才有机会动，由于是靠纤维布块500的反弹力自然下动(很有规律的动)。什麽时候平衡呢？就是内部的下行与纤维布块500的变形程度相抵。

e、在1000mm高度的过滤的纤维布块500体中平均密度：240÷1＝240kg

第三步：见图8的右图

按照上述松动的规律计算一下

a、高度：1000mm，密度：240kg/m³

b、靠近活动筛板的那部分纤维布块500密度：240kg/m³÷2＝120kg/m³

c、离圆锥形内胆201的顶部200mm处的这部分纤维布块500的密度：240kg/m³+120kg/m³＝360kg/m³。

这样就形成了密度梯度。有了密度梯度，才能实现过滤梯度，这是深层过滤的特点。

深层过滤是利用过滤介质内部间隙进行过滤的过程，悬浮颗粒小于过滤介质的孔隙，因此颗粒可以进人较长而弯曲的孔隙而被截留，这一过程的特征是过滤作用产生于过滤介质层内部，同时每个孔隙具有从流经它的悬浮液中截留颗粒的 可能性。

3)叠螺污泥脱水机O

是一种污泥脱水的主要设备，由厂家提供。

4)其它功能装置均为常用装置；本设备还配置有阀门和仪表，无须赘述。