[发明专利]一种提高臭氧在饮用水消毒中利用效率的装置

说明书

(一)技术领域

本发明涉及工程水处理技术和饮用水消毒技术，具体涉及一种提高臭氧在饮用水消毒中利用效率的装置。

(二)技术背景

臭氧有极强的氧化能力，其氧化还原电位仅次于氟，通常利用臭氧的强氧化性来对水体进行消毒，包括饮用水消毒。臭氧消毒的优点主要是消毒效果好，而且臭氧最终分解为氧气不会产生二次污染，但因臭氧的大量制取不够经济，因此一般是在小规模饮用水处理工程中采用。臭氧消毒通常在专用的消毒池中进行，还要保证供水中留存微量的臭氧，以确保持续消毒作用。一般来说，臭氧在水体中的浓度越高，其消毒效果越好，消毒过程也越短，因此提高臭氧在水体中的溶解度，减少臭氧溢出或排放也就提高了臭氧消毒的利用效率。

臭氧用于水处理的投加方式包括射流和曝气两种，曝气需要的水深一般在6米以上，是为了保证臭氧与水充分混合；射流方式是采用文丘里原理，靠负压将臭氧气体吸入与水混合。在常温常压空气中分解半衰期为16h左右。随着温度的升高，分解速度加快，温度超过100℃时，分解非常剧烈，达到270℃高温时，可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快。在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气，如水中臭氧浓度为3mg/l时，其半衰期为5-30min。臭氧的大量生成和排放对环境是有害的，需要预防或者将其分解，而且产生过量的臭氧对能源的消耗也是浪费，将臭氧分解同样需要消耗大量能源。

本发明涉及的装置主要是在射流投加臭氧的基础上，使溢出水体的臭氧最大量地被循环到水中，减少向外界空气的排放，从而提高臭氧在消毒中的利用效率，缩短臭氧发生器的运行时间。

(三)发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种提高臭氧在饮用水消毒中利用效率的装置，利用该装置可以使溢出水体的臭氧被循环进入水体，扩大臭氧的溶解度，减少臭氧向外界大气的排放，缩短臭氧发射器的运行时间，提高臭氧在饮用水消毒中利用效率。

本发明的技术方案：

一种提高臭氧在饮用水消毒中利用效率的装置，由密闭箱体和臭氧供气系统组成，密闭箱体下部为水体，密闭箱体侧壁设有出水管和进水管，密闭箱体内设有悬墙并将密闭箱体分隔为臭氧空气混合气室和排气室，悬墙的上部设有通气孔，悬墙的下部深入水体的液面之下，密闭箱体的排气室的底部固定有不锈钢潜水泵，密闭箱体的排气室的顶部设有排气管，排气管下端设有穿孔管并位于水体的液面之上；臭氧供气系统由臭氧发生器、臭氧输出管、射流器进气管、射流器、时间控制器和交流电源组成，臭氧输出管进入密闭箱体内并通过射流器进气管与射流器连接，臭氧输出管设有支管并穿过悬墙与密闭箱体排气室的排气管相通，臭氧发生器通过导线与时间控制器连接，时间控制器通过导线与交流电源连接。

所述密闭箱体为钢筋混凝土结构；密闭箱体的水面以上的部分和悬墙材质为玻璃或PVC板；臭氧空气混合气室的容积一般为臭氧发生器运行5-10min的排气总量。

本发明的工作机理：

悬墙、通气孔和穿孔管的设置主要起到先排空水面上方空气的作用并且保证使位于水面上方每个位置的臭氧都能够被循环利用，悬墙的作用是改变气体流向，消毒池水面上方被悬墙分成两部分，靠排气一侧的空间须尽量小，以利于储存气体一侧空间足够大。溢出水面的臭氧和空气可以把水面上方各方位原有的空气通过通气孔、穿孔管和通气管“挤”出到大气。臭氧发生器运行时，也会有部分臭氧被排出，需要把通气管的上口抬高以利于扩散，或者在通气管的上口安装臭氧分解设施。

时间控制器的作用是控制臭氧发生器间歇运行；臭氧发生器运行初始阶段，水体中臭氧含量很低，溶入水体的臭氧量较大，随着水体臭氧含量升高，溢出水体的臭氧也逐渐增加，位于水体上方的臭氧空气混合气室中臭氧含量越来越高，此时，停止臭氧发生器的运行，臭氧空气混合气通过通气孔和穿孔管进入射流器进气管实现循环入水，使臭氧空气混合气中的臭氧更大量的溶入水体，提高臭氧的利用效率。随着水体中臭氧的分解，水体中臭氧浓度降低，臭氧发生器再重新开启运行，补充臭氧，如此循环至完成消毒完成。一般整个过程需要50min左右。臭氧发生器运行时间和停止时间均通过时间控制器来设定，需要根据密闭消毒池的容积、实际消毒水量以及臭氧发生器的臭氧产量来确定。

不锈钢潜水泵和射流器是实现臭氧循环利用的关键，整个消毒过程中，不锈钢潜水泵和射流器一直处于工作状态。

本发明的优点是：利用该装置可以使溢出水体的臭氧被循环进入水体，扩大臭氧的溶解度，减少臭氧向外界大气的排放，缩短臭氧发射器的运行时间，提高臭氧在饮用水消毒中利用效率。

(四)附图说明