一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统及其应用的制作方法

本发明属于臭氧制备，特别涉及一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，还涉及一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统的应用。

背景技术：

1、臭氧催化氧化技术因氧化性强、反应速度快、无二次污染等优点，在水处理、食品加工、烟气脱硝、医疗卫生等领域被广泛应用，尤其在水处理领域，臭氧催化氧化作为重要的cod削减技术，应用规模巨大。

2、据不完全统计，截至2022年底，臭氧发生器在水处理应用装机量约占其应用总量的55%，臭氧产量达到68000 kg/h，臭氧制备一般采用高频放电法，具备如下的技术短板：1、现状臭氧氧化水处理系统采用的臭氧发生器单元受限于臭氧发生技术，生产臭氧气体浓度低（臭氧/氧气比例一般为10wt%/90wt%），导致臭氧溶气效率低，溶气能耗较大，另外，未反应的氧气一般作为尾气排放，造成资源浪费；

3、2、现状臭氧催化氧化水处理设施底部采用布水布气器形式为滤头滤板，日常维护工作量较高，池体底部需预留约1.2m空间用于维护；

4、3、现状臭氧催化氧化水处理系统尾气通过尾破后直排大气，造成氧气浪费；

5、4、现状臭氧催化氧化水处理单元压力与大气环境相同，由于空气中臭氧分压低，液相溶解臭氧易溢出，臭氧停留时间短

6、因此，开发新型臭氧/氧气分离回收系统，并与传统臭氧催化氧化水处理系统相结合，做好氧气回收利用，对提高臭氧催化氧化经济性，做好提质增效，助力“碳中和”意义重大。

技术实现思路

1、通过一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统的实施做到氧气回用，稳定提高臭氧发生器输出臭氧浓度，减少臭氧催化氧化水处理系统运行费用，减污降碳。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，此处理系统包括从左往右依次包括臭氧发生系统、臭氧/氧气分离系统、污水处理系统、以及污水进一步处理系统，

4、所述臭氧发生系统与臭氧/氧气分离系统相连，臭氧/氧气分离系统一条管线与臭氧发生系统相连，另一条管线通过防倒流罐与高效溶气装置连通，所述高效溶气装置通过混合设备连通污水处理系统，所述污水处理系统通过射流泵将污水输送至高效溶气装置内，所述污水处理系统上通过曝气系统与污水进一步处理系统连接，且污水处理系统与污水进一步处理系统之间还通过自流水管连通。

5、所述臭氧发生系统包括纯氧供给系统、臭氧发生器，所述纯氧供给系统连接臭氧发生器，所述臭氧发生器通过稳定罐连接臭氧/氧气分离系统。

6、所述臭氧/氧气分离系统包括臭氧增压设备、臭氧/氧气分离单元、氧气增加设备以及净化系统，所述臭氧增压设备前端连接稳定罐，后端连接臭氧/氧气分离单元，分离出的臭氧通过臭氧/氧气分离单元连接至防倒流罐，分离出的氧气通过氧气增压设备和净化系统回流至臭氧发生器。

7、所述臭氧发生系统包括纯氧供给系统、臭氧发生器、臭氧/氧气分离系统，所述纯氧供给系统连接臭氧发生器，所述臭氧发生器通过稳定罐连接臭氧增压设备，所述臭氧增压设备连接臭氧/氧气分离系统，分离出的臭氧通过臭氧/氧气分离系统连接至防倒流罐，分离出的氧气通过氧气增压设备和净化系统回流至臭氧发生器。

8、所述污水处理系统包括臭氧催化氧化单元、污水泵，所述臭氧催化氧化单元的上部一侧接通污水泵，另一侧通过自流水管与污水进一步处理系统上部连通，顶部通过曝气系统连接至污水进一步处理系统底部。

9、所述高效溶气装置通过混合设备连通臭氧催化氧化单元底，所述臭氧催化氧化单元底通过射流泵将污水输送至高效溶气装置。

10、所述臭氧催化氧化单元内通过隔墙分为六个区域，其中中间四个区域自下而上依次包括滤砖层、级配率料层、催化剂填料层以及臭氧催化氧化单元分区。

11、所述催化剂填料层还通过臭氧催化氧化单元反洗配气管连接臭氧催化氧化单元反洗风机。

12、所述污水进一步处理系统为膜曝气生物反应器，所述膜曝气生物反应器底部为曝气系统，中部为曝气组件，上部为污水分区，顶部为风机和废气处理系统。

13、一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统的应用，包括臭氧的制备及污水处理流程，

14、臭氧的制备及污水处理流程包括：纯氧供给系统为臭氧发生器提供氧气，臭氧发生器生产浓度为5-15wt%臭氧混合气体，臭氧混合气体依次通过稳定罐和臭氧增压设备，进入到臭氧/氧气分离系统，完成臭氧和氧气分离；

15、分离出的高浓度氧气依次通过氧气增压设备和净化系统再次进入臭氧发生器内，完成氧气回收利用步骤；

16、分离出的高浓度臭氧通过防倒流罐进入到高效溶气装置内，射流泵将污水泵入到高效溶气装置内，臭氧在高效溶气装置内溶解于形成臭氧水；

17、溶解后的臭氧水按照比例通过混合设备分段投于臭氧氧化催化单元内，依次经过滤砖层、级配填料层、臭氧催化填料层，在催化剂的作用下，进行cod氧化降解过程；

18、经降解后产生的尾气通过曝气系统输送至到膜曝气生物反应器底部，降解后的水通过自流管道进入膜曝气生物反应器上部，在风机和尾气双重曝气作用下，曝气组件对残余cod进一步降解，降解后的尾气经过废气处理系统，达标后排入大气环境，进一步降解后的水由自流管道流出。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1、在本系统中，通过臭氧/氧气分离系统实现氧气和臭氧的分离，一方面，分离后的臭氧浓度增加，提高臭氧在高效溶气装置与污水的溶气效率，另一方面，分离出来的氧气通过氧气增压设备回流至臭氧发生器用于制备臭氧，能显著提高臭氧催化氧化水处理系统的处置效率和经济性。

21、2、在本系统的臭氧催化氧化单元中，采用滤砖作为布水布气器，日常维护工作量低，无需预留池体维护空间，降低了建设高度。

22、3、在本系统中，将臭氧催化氧化单元与膜曝气生物反应器的工艺耦合，臭氧氧化尾气作为膜曝气生物反应器的曝气气源被重新利用，此外结合膜曝气生物反应器自身结构紧凑、氧气利用率高的特征，可构建低能耗高效率cod脱除系统工艺。

23、4、将臭氧催化氧化单元内的尾气通过曝气系统与膜曝气生物反应器底部配气管相连，可提高臭氧催化氧化单元气相压力约0.5 atm，可降低溶解臭氧从液相向气相溢出速率，进而提高臭氧催化氧化效率。

技术特征：

1.一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：此处理系统包括从左往右依次包括臭氧发生系统、臭氧/氧气分离系统、污水处理系统、以及污水进一步处理系统，

2.根据权利要求1所述的一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述臭氧发生系统包括纯氧供给系统（1）、臭氧发生器（2），所述纯氧供给系统（1）连接臭氧发生器（2），所述臭氧发生器（2）通过稳定罐（3）连接臭氧/氧气分离系统。

3.根据权利要求2所述的一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述臭氧/氧气分离系统包括臭氧增压设备（4）、臭氧/氧气分离单元（5）、氧气增加设备（12）以及净化系统（13），所述臭氧增压设备（4）前端连接稳定罐（3），后端连接臭氧/氧气分离单元（5），分离出的臭氧通过臭氧/氧气分离单元（5）连接至防倒流罐（6），分离出的氧气通过氧气增压设备（12）和净化系统（13）回流至臭氧发生器（2）。

4.根据权利要求1所述的一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述污水处理系统包括臭氧催化氧化单元（10）、污水泵（11），所述臭氧催化氧化单元（10）的上部一侧接通污水泵（11），另一侧通过自流水管与污水进一步处理系统上部连通，顶部通过曝气系统（14）连接至污水进一步处理系统底部。

5.根据权利要求4所述的一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述高效溶气装置（7）通过混合设备（9）连通臭氧催化氧化单元（10）底，所述臭氧催化氧化单元（10）底通过射流泵（8）将污水输送至高效溶气装置（7）。

6.根据权利要求5所述的一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述臭氧催化氧化单元（10）内通过隔墙（104）分为六个区域，其中中间四个区域自下而上依次包括滤砖层（101）、级配率料层（102）、催化剂填料层（103）以及臭氧催化氧化单元分区（105）。

7.根据权利要求6所述的一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述催化剂填料层（103）还通过臭氧催化氧化单元反洗配气管（19）连接臭氧催化氧化单元反洗风机（18）。

8.根据权利要求1所述的一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述污水进一步处理系统为膜曝气生物反应器（15），所述膜曝气生物反应器（15）底部为曝气系统（14），中部为曝气组件（151），上部为污水分区（152），顶部为风机（16）和废气处理系统（17）。

9.一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统的应用，其特征在于：包括臭氧的制备及污水处理流程，

技术总结
本发明涉及本发明属于臭氧制备技术领域，特别涉及一种低碳型臭氧催化氧化水处理系统，此处理系统包括从左往右依次包括臭氧发生系统、污水处理系统、以及污水进一步处理系统，臭氧发生系统与臭氧/氧气分离系统相连，臭氧/氧气分离系统一条管线与臭氧发生系统相连，另一条管线通过防倒流罐与高效溶气装置连通，高效溶气装置通过混合设备连通污水处理系统，污水处理系统通过射流泵将污水输送至高效溶气装置内，污水处理系统上通过曝气系统与污水进一步处理系统连接。分离后的臭氧浓度增加，提高臭氧在污水处理系统内氧化效率，分离出来的氧气通过氧气增压设备回流至臭氧发生器用于制备臭氧，能显著提高臭氧催化氧化水处理系统的处置效率和经济性。

技术研发人员：钱震,杨志宏,郑伟,王光辉,徐婧,黄立鲲,周志强
受保护的技术使用者：江苏省环保集团南通有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15