一种水处理中臭氧尾气的利用设备及利用其处理水的方法与流程

本发明属于水处理设备领域，特别涉及一种水处理中臭氧尾气的利用设备，还涉及利用该设备进行水处理的方法。
背景技术：
：水污染控制对保障人类健康和水环境生态安全至关重要。对水源水或使用后排放的污/废水进行有效的处理，是水污染控制的重要手段之一。在众多的水处理技术中，臭氧氧化技术因其较高的处理效率和良好的可操控性而受到人们的青睐。臭氧具有较强的氧化能力，可以直接与有机物发生有选择性的反应。同时，臭氧在水中，尤其是在碱性水体中，会分解产生羟基自由基，从而引发近乎无选择性的快速的氧化反应。此外，臭氧对病毒、细菌的杀灭快速、高效，能够在很短的时间内达到灭菌消毒的效果。臭氧微生物灭活是一种在全世界范围内被广泛应用的水体消毒工艺。然而，臭氧水处理过程中也存在一些缺陷，例如臭氧氧化的不彻底性，生成臭氧的成本较高，高剂量使用时可能产生有害副产物，以及臭氧水处理过程中臭氧利用率较低，大量的臭氧成分随尾气逸出，为防止其对大气造成二次污染需要对其进行吸收或破坏。特别的，当水体中含有易挥发的有机污染物时，采用含臭氧气体曝气工艺时，有机污染物会随着尾气逸出，污染大气。如何有效利用水处理中臭氧尾气是该工艺进一步优化和推广要解决的关键问题之一。将紫外辐射与臭氧复合应用(uv/o3)可以克服单一工艺水处理的一些缺陷，在一定条件下二者耦合具有协同作用。在液相体系或含有一定湿度的气相体系中，紫外辐射下臭氧可分解产生次生氧化物来加强处理效果。此外，紫外辐射和臭氧都是高效的水体消毒技术，二者耦合在水体消毒领域也具有良好的应用前景。虽然关于该工艺已有许多研究报道，但主要集中于水处理效率的提高。如何通过巧妙的工艺流程优化和反应装置设计，利用紫外/臭氧耦合作用的原理来解决臭氧尾气污染问题值得探索。技术实现要素：发明目的：本发明的目的是提供了一种高效、经济、安全、环保的水处理中臭氧尾气的利用设备以及利用该设备进行水处理的方法。技术方案：为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水处理中臭氧尾气的利用设备，包括臭氧发生装置、臭氧接触氧化反应装置、一号曝气装置、一号排气阀、紫外/臭氧复合反应装置、紫外灯、石英套管、密封装置、二号曝气装置、二号排气阀，所述一号曝气装置设于臭氧接触氧化反应装置内底部，一号排气阀设于臭氧接触氧化反应装置顶部，臭氧发生装置的出气端与一号曝气装置相连接；所述臭氧接触氧化反应装置的出水端与紫外/臭氧复合反应装置的进水端相连接；所述紫外灯置于紫外/臭氧复合反应装置内，并且贯穿其内部空间，紫外灯外周套有石英套管(隔水透光)，两者通过上端和下端的密封装置密封连接，上端的密封装置设有进气口，与一号排气阀连通，下端的密封装置设有出气口，与二号曝气装置连通；二号曝气装置位于紫外/臭氧复合反应装置底部，二号排气阀位于紫外/臭氧复合反应装置顶部。优选，所述紫外灯为普通紫外灯或产臭氧型紫外灯，优选为产臭氧型紫外灯。优选，所述密封装置由耐氧化材质制成，兼具密封石英管两端和固定紫外灯的作用。作为改进，还包括镇流器和电源，所述电源通过镇流器与紫外灯相连接，给紫外灯供电。作为改进，还包括臭氧气相浓度监测仪和气体流量计，所述臭氧气相浓度监测仪和气体流量计依次连接于密封装置的出气口之后，二号曝气装置之前。作为改进，还包括进水泵、水体预处理装置和水体二级处理装置所述进水泵出水口连接水体预处理装置进水口，水体预处理装置出水口连接臭氧接触氧化反应装置进水口；所述水体预处理装置处理工艺可为沉淀、过滤、混凝絮凝等的一种或几种串联组合；所述水体二级处理装置置于臭氧接触氧化反应装置和紫外/臭氧复合反应装置之间，其进水口和臭氧接触氧化反应装置出水口相连接，其出水口与紫外/臭氧复合反应装置进水口相连接；所述水体二级处理装置处理工艺可为生化处理，深度氧化处理、沉淀、澄清等的一种或几种串联组合。利用所述的水处理中臭氧尾气的利用设备进行水处理的方法，包括以下步骤：(a)臭氧发生装置利用氧气或空气为气源生成含臭氧的气体，通过一号曝气装置将其通入臭氧接触氧化反应装置中，对水体进行臭氧氧化处理；臭氧接触氧化反应装置中逸出的未反应的含臭氧尾气通过一号排气阀排出臭氧接触氧化反应装置；(b)排出臭氧接触氧化反应装置的含臭氧尾气经密封装置通入紫外灯和石英套管之间的隔层，在此区间含臭氧尾气中可能携带的有机污染物在紫外/气相臭氧的复合作用下得到降解去除，并且含臭氧尾气中的氧气在紫外辐射作用下生成新的臭氧气体；(c)流出紫外灯和石英套管之间隔层的残余尾气经二号曝气装置通入紫外/臭氧复合反应装置，在紫外/臭氧复合反应装置内形成紫外/液相臭氧复合作用，对水体中的污染物进行降解去除，对细菌病毒等进行灭活，流出紫外/臭氧复合反应装置的水体即为净化水。有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：一、对臭氧氧化处理后尾气进行充分利用，减少了传统的臭氧尾气处理成本，防止了尾气排放可能造成的大气污染，又提高了水处理效率。二、臭氧氧化进行水处理过程中，一些挥发性有机污染物可能随臭氧尾气逸出水体，其排入大气可造成大气污染。在传统的臭氧尾气利用过程中，尾气携带的挥发性有机污染物可重新进入水体造成水体污染。本发明中，对该成分的污染物进行了有效去除。三、当利用氧气气源制备臭氧时，臭氧氧化处理过程中排放的尾气中主要为氧气，本发明中利用该部分氧气在紫外辐射下来生成新的臭氧进行水处理，提高了废气利用率。四、尾气流经紫外灯和石英套管之间的隔层，不但使污染物得到降解，残余氧气得以利用，气流还具备对紫外灯管工作过程中产生的热量进行散热的功效，保障紫外灯稳定、高效的工作。附图说明图1是实施例1的水处理中臭氧尾气的利用设备的结构示意图。图2是实施例2的水处理中臭氧尾气的利用设备的结构示意图。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本发明。实施例1水处理中臭氧尾气的利用设备，见图1，包括臭氧发生装置1、臭氧接触氧化反应装置2、一号曝气装置3、一号排气阀4、紫外/臭氧复合反应装置5、紫外灯6、石英套管7、密封装置8、二号曝气装置9、二号排气阀10、镇流器11、电源12和进水泵15。臭氧发生装置1的出气端与一号曝气装置3相连接；一号曝气装置3置于臭氧氧化反应装置2内底部；一号排气阀4置于臭氧氧化反应装置2顶部；臭氧氧化反应装置2的出水端与紫外/臭氧复合反应装置5的进水端相连接；紫外灯6置于紫外/臭氧复合反应装置5内，并且贯穿其内部空间，其外设置石英套管7以隔水透光，两者通过上端和下端的密封装置8密封连接，上端的密封装置8设有进气口，与一号排气阀4连通，下端的密封装置8设有出气口，与二号曝气装置9连通；二号曝气装置9位于紫外/臭氧复合反应装置5底部；二号排气阀10位于紫外/臭氧复合反应装置5顶部；电源12通过镇流器11与紫外灯6相连接，供给紫外灯6电；进水泵15水出口与臭氧接触氧化反应装置2进水口相连接，将待处理原水输送至臭氧接触氧化反应装置2。本发明实施例中，臭氧发生装置1的进气气源为氧气，一号曝气装置3和二号曝气装置9均为微孔曝气头，紫外灯6为产臭氧型紫外灯。具体工作原理如下：臭氧发生装置1利用氧气生成含臭氧的气体，通过一号曝气装置3将其通入臭氧接触氧化反应装置2中，对水体进行臭氧氧化处理；臭氧接触氧化反应装置2中逸出的含残余臭氧尾气通过一号排气阀4排出臭氧接触氧化反应装置2，经密封装置8通入紫外灯6和石英套管7之间的隔层，在此区间含臭氧尾气中可能携带的有机污染物在紫外/气相臭氧的复合作用下得到降解去除，并且含臭氧尾气中的氧气在紫外辐射作用下生成新的臭氧气体。而后，尾气流出紫外灯6和石英套管7之间隔层区，经二号曝气装置9通入紫外/臭氧复合反应装置5，在紫外/臭氧复合反应装置5内形成紫外/液相臭氧复合作用，对水体中的污染物进行降解去除，对细菌病毒等进行灭活。流出紫外/臭氧复合反应装置5的水体即为净化水。实施例2水处理中臭氧尾气的利用设备，见图2，与实施例1基本相同，不同之处仅在于：还包括臭氧气相浓度监测仪13、气体流量计14、水体预处理装置16和水体二级处理装置17。臭氧气相浓度监测仪13和气体流量计14依次连接于密封装置8的出气口之后，二号曝气装置9之前。水体预处理装置16与进水泵15出水口连接，水体预处理装置16出水口连接臭氧接触氧化反应装置2进水口；水体预处理装置16处理工艺为砂滤工艺；水体二级处理装置17置于臭氧接触氧化反应装置2和紫外/臭氧复合反应装置5之间，其进水口和臭氧接触氧化反应装置2出水口相连接，其出水口与紫外/臭氧复合反应装置5进水口相连接；水体二级处理装置17处理工艺为生物活性炭工艺。对某地表水体进行处理，检测其出水灭菌率，原水中细菌总数约为2×104cfu/ml。处理参数及效果见表1。表1水处理中臭氧尾气的利用设备进行水处理效果批号设备紫外功率(w)气相臭氧投加浓度(mg/l)灭菌率(％)1实施例1的设备2012.299.02实施例2的设备2026.799.9当前第1页1 2 3