[发明专利]利用臭氧处理废水的方法及装置

说明书

本发明涉及一种用于处理主废水流(1’)的方法及装置，所述主废水流在封闭管道(1)中流动且具有流动方向，所述方法包括以下步骤：将液体引入至少一个预处理流(10’)中；产生含有臭氧气体的气流；通过气体注射器(15)将所述气流引入所述至少一个预处理流(10’)中，以产生至少一个包含臭氧载气和液体的混合相流；使至少一个混合相流通过至少一个静态混合器(17，17’)，以产生预定尺寸的气泡；沿着与所述流动方向垂直的方向将所述至少一个混合相流(10’)注射到所述主废水流(1’)中。

本发明涉及一种利用臭氧处理废水的方法及装置。

臭氧是一种强氧化剂。所以用气态臭氧对水进行消毒处理是有效的。已经设计出各种类型的装置和方法以将气态臭氧引入并溶解到水中，然而上述方法的主要目的是将足够的气态臭氧转移到待处理的水体中。出于对臭氧生产成本的考虑，另外还试图将尽可能多的可用臭氧溶解在水中以最大限度地减少气态臭氧因脱气造成的损失。同时也希望在水中得到均匀分布的臭氧浓度以使得在水流的每个流体元素中达到理想的消毒效率所需的最小浓度，从而不必引入过量的臭氧。含臭氧的气泡需要与水接触足够长的时间，以允许臭氧从气态转换成液态，其中臭氧开始发生最终的消毒反应。臭氧转换效率是指进入系统的臭氧量与转换成液态的参与消毒反应的臭氧量之比。高效率的臭氧消毒通常需要高于80％的转换效率。

常见的臭氧溶解方法包括气泡扩散接触器、注射器和涡轮混合器。

加拿大专利CA2662763C公开了一种用于使臭氧与例如废水的竖直液体流接触的注射器。将该液体流的分流与含有臭氧的气体混合，形成两相分流。通过竖直注射管将该两相分流作为旁流引入到竖直液体流中，产生具有竖直向下速度分量的射流，该竖直向下速度分量足以带动气泡向下运动，使得气泡不会逆着废水的竖直下降而上升。

因此，专利CA2662763C中描述的臭氧注射系统的主要焦点是防止气泡上升到表面，这是基于通过“捕集”更多气泡进入废水内，臭氧转换效率将必然增加的假设。为了将气泡捕集在废水内，气泡的向下注射速度必须足以克服气泡上升到表面的自然趋势。

然而，由于需要高的向下注射速度使得其具有显著的缺点：它会产生不均匀的气泡/废水混合物，妨碍臭氧从气态到液态的有效转换。具体地，向下的高速注射流会扰动注射点的废水，从而产生具有不希望的漩涡的湍流。因为流体现在包含沿不同方向移动的湍流，使得流体不再呈活塞状。

非均匀流动状态导致不同流体和含有臭氧的气泡之间接触时间非常不同。因此，流体的臭氧溶解度和臭氧浓度各不相同，导致系统效率下降。

本发明的目的是提供一种有效的利用臭氧处理废水流的方法及装置，与现有技术相比，该方法及装置产生更均匀的废水和气体分布。

在此作为示例并概括描述的，本发明提供了一种用于处理主废水流的方法，该主废水流在闭合管道中流动且具有流动方向，所述方法包括：

将液体引入至少一个预处理流中；产生含有臭氧气体的气流；

将所述气流引入所述至少一个预处理流中，优选地，通过文丘里注射器将所述气流引入各个预处理流中，以产生至少一个包含臭氧载气(ozone laden gas)和液体的混合相流。

使所述至少一个混合相流通过至少一个静态混合器，以产生预定尺寸的气泡；

沿着与所述流动方向大体垂直的方向将所述至少一个混合相流注射到所述主废水流中。

沿大体垂直于废水流动方向的方向将混合相流注射到主废水流中具有以下优点，即它不会干扰整个活塞流而且它覆盖废水流的直径或宽度以形成大体与流动方向垂直的所谓的“液压防护罩”，即，它形成一个区域，在该区域内几乎不会出现无臭氧的流体元素(ozone-free volume elements)通过主废水流在注射点处的横截面回流的情况。因此，通过管道的废水的气体分布均匀性得到改善。

在这种方法中，将所述至少一个混合相流注射到主废水流的竖直向下流动部分中，也不会带来问题。