一种臭氧气泡破碎系统的制作方法

本发明涉及废水处理技术领域，具体地说，涉及一种臭氧气泡破碎系统。

背景技术：

随着工业的日益发展，污水的产量逐年剧增。同时，污水成分的复杂化使得传统的污水处理工艺很难达到人们对水质的要求，水体中一些有毒，有害的物质难以得到有效的去除。作为针对复杂成分水的有效手段，高级氧化法以其高效快速改善水质的特点得到了广泛的推广应用。其中，催化臭氧氧化技术在兼具一般高级氧化技术的优点的同时还具有效果稳定，无需二次处理，工艺操作简单等特点。

传统非均相臭氧氧化废水的气泡破碎器仅仅使实现臭氧气泡供给，未考虑催化剂的密度及催化剂床层结构，而上述参数会显著影响催化剂的流化态，进而会影响到氧化反应过程中的气液固传质。此外，工程应用中气泡破碎器距反应器底部距离大，且通过较长管道的连接供气，该方式会造成已经破碎的气泡在长管道汽水输送过程中气泡再聚并。

因此如何设计一种一种臭氧气泡破碎系统，有效实现废水中气泡破碎，提高废水处理效果是目前亟需解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明公开了一种臭氧气泡破碎系统，充分考虑催化剂的密度及催化剂床层结构，在气泡破碎器出口端合理设置静态混合器，减小气泡破碎器与废水反应器底端的距离，实现了臭氧氧化废水反应系统中气泡的均匀分布，同时有助于催化剂的流态化；其包括：

废水反应器，所述废水反应器内设有催化剂床层；

循环泵，所述循环泵布置于废水反应器外部，所述循环泵进水端通过管路与所述废水反应器侧壁靠近顶端位置连接；

气泡破碎器，若干个所述气泡破碎器布置于所述废水反应器内部，并且位于所述催化剂床层下方，所述气泡破碎器其中一个入口端通过出水管道与所述循环泵出水端连接，所述气泡破碎器另一个入口端与臭氧气体管道连接；

静态混合器，若干个所述静态混合器均匀连接于所述气泡破碎器出口端。

优选的，所述循环泵为离心泵和溶气泵中的任意一种。

优选的，所述气泡破碎器采用水力切割的破碎方式，所述气泡破碎器数量设置为2～10个。

优选的，所述静态混合器与气泡破碎器倾斜布置，并且所成角度设置为60°～120°。

优选的，每个所述气泡破碎器配制有4～6个静态混合器，所述静态混合器与所述气泡破碎器的连接管道长度为0.1～0.2m。

优选的，所述气泡破碎器垂直向下布置，并且所述气泡破碎器与所述废水反应器底部的距离为0.3～1.0m，所述气泡破碎器与所述催化剂床层的距离为0.5～0.8m。

优选的，所述气泡破碎器数量n、静态混合器与气泡破碎器角度和一个气泡破碎器配制的静态混合器数量m，计算方法为：

其中，α为常数，其范围为0.8～1.2；β为常数，其范围为0.6～1.2；γ为常数，其范围为0.9～1.2；s1为废水反应器的截面积，单位为m²；s2为单个气泡破碎器底部的截面积，单位为m²；ρs为臭氧催化剂密度，单位为kg/m³；ρl废水的密度，单位kg/m³；u为废水反应器中废水上升流速，单位为m/s；d为臭氧催化剂粒径，单位为m；s3为静态混合器的截面积，单位为m²；n为气泡破碎器的数量，取整数；为静态混合器与气泡破碎器所成角度，单位为度；m为一个气泡破碎器配制的静态混合器数量，取整数。

优选的，所述气泡破碎器包括预混合装置，所述预混合装置安装于所述气泡破碎器内部顶端，并且与所述出水管道和臭氧气体管道连接，所述预混合装置包括：

第一壳体，所述第一壳体连接于所述气泡破碎器顶端，并且所述第一壳体顶端和侧端均与所述气泡破碎器内壁连接；

进水口，所述进水口开设于所述第一壳体顶端，并且与所述出水管道连接；

进气口，所述进气口开设于所述第一壳体侧端，并且与所述臭氧气体管道连接；

第一电机，所述第一电机连接于所述第一壳体内壁顶端；

导向座，所述导向座固定连接于所述第一壳体内壁顶端中心位置；

卡块，所述卡块一端滑动连接于于所述导向座内部，并且另一端延伸出所述导向座，所述卡块延伸出所述导向座的一端设有楔形面；

弹簧，所述弹簧安装于所述导向座内部，并且抵触连接于所述卡块和导向座之间；

连杆，所述连杆一端固定连接于所述卡块外侧，所述连杆另一端通过配合连接的螺帽、螺杆与所述第一电机输出端连接；

固定槽，所述固定槽连接于所述第一壳体底端，并且所述固定槽槽底端开设楔形口，所述固定槽与所述卡块卡接；

卡环，所述卡环环设于所述固定槽槽底端；

出水管，所述出水管靠近所述固定槽槽底的一端设有卡槽，所述出水管与所述卡环卡接，所述出水管远离所述固定槽槽底的一端与所述气泡破碎器气泡破内腔连通；

柔性块，所述柔性块安装于所述出水管和固定槽之间；

端盖，所述端盖与所述出水管外圆螺纹连接，并且所述端盖通过螺钉连接于所述第一壳体底端，所述出水管穿设所述端盖设置。

优选的，所述所述预混合装置还包括臭氧调流装置，所述臭氧调流装置安装于所述第一壳体内部，所述臭氧调流装置包括：

第二壳体，所述第二壳体连接于所述第一壳体内部侧端，并且所述第二壳体入口端与所述进气口连接；

第一挡板，两个所述第一挡板固定连接于所述第二壳体内壁靠近所述进气口的一端；

第二挡板，两个所述第二挡板转动连接于所述第二壳体内壁远离所述进气口的一端，所述第二挡板侧端通过弹簧拉紧与所述第一挡板卡接；

第二电机，所述第二电机安装于所述第二壳体外侧；

第一齿轮，所述第一齿轮安装于所述第二壳体外侧，并且与所述第二电机输出端连接；

第二齿轮，所述第二齿轮安装于所述第二壳体外侧，并且与所述第一齿轮啮合连接；

凸轮，所述凸轮安装于所述第二壳体内部，并且与所述第二齿轮同轴设置，所述凸轮与所述第二挡板抵触连接；

出气口，三个所述出气口开设于所述第二壳体远离所述进气口的一端，三个所述出气口分别连通于所述第二挡板分割而成的各空间内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明预混合装置结构示意图；

图3为本发明臭氧调流装置结构示意图；

图4为本发明臭氧调流装置第二挡板调节状态示意图。

图中：1.循环泵；2.气泡破碎器；3.静态混合器；4.出水管道；5.臭氧气体管道；6.废水反应器；7.催化剂床层；8.预混合装置；81.第一壳体；82.进水口；83.进气口；84.第一电机；85.导向座；86.卡块；87.弹簧；88.连杆；89.固定槽；810.卡环；811.出水管；812.柔性块；813.端盖；814.臭氧调流装置；815.第二壳体；816.第一挡板；817.第二挡板；818.第二电机；819.第一齿轮；820.第二齿轮；821.凸轮；822.出气口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

下面将结合附图对本发明做进一步描述。

废水反应器6，所述废水反应器6内设有催化剂床层7；

循环泵1，所述循环泵1布置于废水反应器6外部，所述循环泵1进水端通过管路与所述废水反应器6侧壁靠近顶端位置连接；

气泡破碎器2，若干个所述气泡破碎器2布置于所述废水反应器6内部，并且位于所述催化剂床层7下方，所述气泡破碎器2其中一个入口端通过出水管道4与所述循环泵1出水端连接，所述气泡破碎器2另一个入口端与臭氧气体管道5连接；

静态混合器3，若干个所述静态混合器3均匀连接于所述气泡破碎器2出口端。

本发明的工作原理和有益效果为：

本发明提供一种臭氧气泡破碎系统，使用时，臭氧通过臭氧气体管道5均匀输送至所述气泡破碎器2内，废水反应器6中的废水经催化剂床层7的催化后，呈流化态混合于废水中，经过所述循环泵1作用，实现废水从所述废水反应器6顶端至底端的循环，将废水输送至靠近废水反应器6底端的所述气泡破碎器2内，废水和臭氧在所述气泡破碎器2内充分混合后进行气泡破碎，根据结构尺寸和催化剂参数设置所述静态混合器3，通过所述静态混合器3将废水和臭氧混合液输送至所述气泡破碎器2外部废水中，并与之充分混合。

本发明充分考虑催化剂的密度及催化剂床层结构，在气泡破碎器2出口端合理设置静态混合器3，减小气泡破碎器2与废水反应器6底端的距离，实现了臭氧氧化废水反应系统中气泡的均匀分布，同时有助于催化剂的流态化。

在一个实施例中，所述循环泵1为离心泵和溶气泵中的任意一种。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

离心泵是利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的，水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路；溶气泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，无需采用空气压缩机和大气喷射器，高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌。所述循环泵1采用两者中的任意一种均可实现废水的循环，废水通过所述催化剂床层7后，催化剂混入废水中，经所述循环泵1重新回到废水反应器6底端，实现含催化剂的混合废水与原废水充分混合。

在一个实施例中，所述气泡破碎器2采用水力切割的破碎方式，所述气泡破碎器2数量设置为2～10个。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

所述气泡破碎器2采用水力切割的破碎方式，有效破碎废水中的大尺寸气泡，降低气阻产生，防止采用局部负压法进行气泡破碎导致的瞬间压力上升，提高气泡破碎效果，同时将所述气泡破碎器2设置为多个并均匀布置，适应废水反应器6的截面尺寸，实现多个气泡破碎器2同时作用，有效提高气泡破碎效率，保证破碎后混合液输出的均匀性。

在一个实施例中，所述静态混合器3与气泡破碎器2倾斜布置，并且所成角度设置为60°～120。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

所述静态混合器3与气泡破碎器2倾斜布置，所述静态混合器3出口端水平设置，臭氧和废水混合液通过所述静态混合器3排出后，沿倾斜方向向四周扩散，从而与废水反应器3内废水充分混合，防止混合液排出后积聚在所述气泡破碎器2末端，促进臭氧与废水的混合率，有效提高催化效果。

在一个实施例中，每个所述气泡破碎器2配制有4～6个静态混合器3，所述静态混合器3与所述气泡破碎器2的连接管道长度为0.1～0.2m。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

4～6个所述静态混合器3均匀连接于所述气泡破碎器2的出口端，将臭氧和废水混合液向四周排出，提高混合液的单位排放量，扩大排放面积，有效提高混合液与废水反应器3内废水的混合均匀性，提高臭氧混合率，同时所述静态混合器3与所述气泡破碎器2连接管道较短，缩短传递路径，防止气泡重新产生。

在一个实施例中，所述气泡破碎器2垂直向下布置，并且所述气泡破碎器2与所述废水反应器6底部距离为0.3～1.0m，所述气泡破碎器2与所述催化剂床层7的距离为0.5～0.8m。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

所述气泡破碎器2靠近所述废水反应器6底部布置，在臭氧废水混合液进入催化剂床层7前实现气泡破碎，减小了所述气泡破碎器2与所述废水反应器6底部之间的距离，同时减小了所述气泡破碎器2与化剂床层7之间的距离，防止臭氧废水混合液输送过程中微小气泡再次聚并，保证废水催化过程中气泡破碎效果，提高废水处理效率。

在一个实施例中，所述气泡破碎器2数量n、静态混合器3与气泡破碎器2角度和一个气泡破碎器2配制的静态混合器3数量m，计算方法为：

其中，α为常数，其范围为0.8～1.2；β为常数，其范围为0.6～1.2；γ为常数，其范围为0.9～1.2；s1为废水反应器6的截面积，单位为m²；s2为单个气泡破碎器2底部的截面积，单位为m²；ρs为臭氧催化剂密度，单位为kg/m³；ρl废水的密度，单位kg/m³；u为废水反应器6中废水上升流速，单位为m/s；d为臭氧催化剂粒径，单位为m；s3为静态混合器3的截面积，单位为m²；n为气泡破碎器2的数量，取整数；为静态混合器3与气泡破碎器2所成角度，单位为度；m为一个气泡破碎器2配制的静态混合器3数量，取整数。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

所述气泡破碎器2均匀布置于所述废水反应器6内，因此所述气泡破碎器2个数依据所述废水反应器6的截面积和单个气泡破碎器2底部的截面积计算得出，所述静态混合器3均匀布置于所述气泡破碎器2出口端，因此所述静态混合器3依据所述静态混合器3的截面积和单个气泡破碎器2底部的截面积计算得出，所述静态混合器3与气泡破碎器2角度与臭氧催化剂密度和粒径等参数相关。所述一种臭氧气泡破碎系统，摒弃了以往设计中完全依据相关手册规范中的经验参数和公式的设计方法，综合考虑催化剂的密度及催化剂床层结构对催化剂流化态的影响，实现了一种臭氧气泡破碎系统的优化设计。

如图2所示，在一个实施例中，所述气泡破碎器2包括预混合装置8，所述预混合装置8安装于所述气泡破碎器2内部顶端，并且与所述出水管道4和臭氧气体管道5连接，所述预混合装置8包括：

第一壳体81，所述第一壳体81连接于所述气泡破碎器2顶端，并且所述第一壳体81顶端和侧端均与所述气泡破碎器2内壁连接；

进水口82，所述进水口82开设于所述第一壳体81顶端，并且与所述出水管道4连接；

进气口83，所述进气口83开设于所述第一壳体81侧端，并且与所述臭氧气体管道5连接；

第一电机84，所述第一电机84连接于所述第一壳体81内壁顶端；

导向座85，所述导向座85固定连接于所述第一壳体81内壁顶端中心位置；

卡块86，所述卡块86一端滑动连接于于所述导向座85内部，并且另一端延伸出所述导向座85，所述卡块86延伸出所述导向座85的一端设有楔形面；

弹簧87，所述弹簧87安装于所述导向座85内部，并且抵触连接于所述卡块86和导向座85之间；

连杆88，所述连杆88一端固定连接于所述卡块86外侧，所述连杆88另一端通过配合连接的螺帽、螺杆与所述第一电机84输出端连接；

固定槽89，所述固定槽89连接于所述第一壳体81底端，并且所述固定槽89槽底端开设楔形口，所述固定槽89与所述卡块86卡接；

卡环810，所述卡环810环设于所述固定槽89槽底端；

出水管811，所述出水管811靠近所述固定槽89槽底的一端设有卡槽，所述出水管811与所述卡环810卡接，所述出水管811远离所述固定槽89槽底的一端与所述气泡破碎器2内腔连通；

柔性块812，所述柔性块812安装于所述出水管811和固定槽89之间；

端盖813，所述端盖813与所述出水管811外圆螺纹连接，并且所述端盖813通过螺钉连接于所述第一壳体81底端，所述出水管811穿设所述端盖813设置。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

臭氧通过所述进气口83进入所述第一壳体81内，循环废水通过所述进水口82进入所述第一壳体81内，臭氧和循环废水在所述第一壳体81内部实现混合，所述卡块86在弹簧87的作用下与所述固定槽89紧密卡合，所述气泡破碎器2启动同时，所述第一电机84启动，带动所述导向座85向远离所述固定槽89方向移动，从而带动所述卡块86与所述固定槽89脱离连接，混合液经所述出水管811流出进行下一步的气泡破碎，所述卡环810保证所述出水管811安装位置准确，同时防止混合液流出，所述柔性块812套设在所述出水管811外侧，对所述出水管811进行压紧和出水过程的缓冲，防止水压过大导致出水管811外侧螺纹失效脱落。

所述预混合装置8实现了臭氧和循环废水在气泡破碎前的预混合，保证所述臭氧充分融合于循环废水中，防止所述臭氧在废水中产生大气泡聚集，防止部分大气泡未破碎就直接排出，有效提高了气泡破碎效果。

如图3、4所示，在一个实施例中，所述所述预混合装置8还包括臭氧调流装置814，所述臭氧调流装置814安装于所述第一壳体81内部，所述臭氧调流装置814包括：

第二壳体815，所述第二壳体815连接于所述第一壳体81内部侧端，并且所述第二壳体815入口端与所述进气口83连接；

第一挡板816，两个所述第一挡板816固定连接于所述第二壳体815内壁靠近所述进气口83的一端；

第二挡板817，两个所述第二挡板817转动连接于所述第二壳体815内壁远离所述进气口83的一端，所述第二挡板817侧端通过弹簧拉紧与所述第一挡板816卡接；

第二电机818，所述第二电机818安装于所述第二壳体815外侧；

第一齿轮819，所述第一齿轮819安装于所述第二壳体815外侧，并且与所述第二电机818输出端连接；

第二齿轮820，所述第二齿轮820安装于所述第二壳体815外侧，并且与所述第一齿轮819啮合连接；

凸轮821，所述凸轮821安装于所述第二壳体815内部，并且与所述第二齿轮820同轴设置，所述凸轮821与所述第二挡板817抵触连接；

出气口822，三个所述出气口822开设于所述第二壳体815远离所述进气口83的一端，三个所述出气口822分别连通于所述第二挡板817分割而成的各空间内。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：

臭氧通过所述进气口83进入所述第二壳体815内，通过两个所述第一挡板816之间的间隙进行传递，启动所述第二电机818，所述第二电机818驱动弄所述第一齿轮819转动，从而带动所述第二齿轮820转动，所述凸轮821与所述第二齿轮820同轴设置，因此所述凸轮821与所述第二齿轮819同步转动，所述凸轮821与所述第二挡板817接触，并带动所述第二挡板817转动，实现所述第二挡板817与所述第一挡板816之间相对角度和开合调节，从而改变臭氧流动方向。

所述臭氧调流装置814通过对所述第二挡板817角度的调节，实现臭氧流动方向的调节，防止臭氧在出口处聚集，将臭氧有效地分散至废水中，同时由于臭氧气体管道5分为多支路并联设置，处于后端的支路与前端的存在压力差和流量差，通过对所述臭氧调流装置814进行差异性调节，实现臭氧的均匀混合，保证各气泡破碎器2气泡破碎效果一致。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。