[发明专利]一种高效气液共混污水处理方法及装置

说明书

本发明涉及一种高效气液共混污水处理方法及装置，其解决上述方法中存在的臭氧利用率较低、能效高、处理效果差的技术问题，其设有臭氧发生器、变频高压水泵、射流器，还设有高效气液共混器和催化反应器；高效气液共混器设有外腔、内腔和锥腔；臭氧发生器、变频高压水泵分别通过管路与射流器相连接；射流器与所述高效气液共混器相连接；高效气液共混器与催化反应器相连接。本发明还提供了一种高效气液共混污水处理方法。本发明可用于污水处理领域。

技术领域

本发明涉及环保设备和方法，具体地说，涉及一种高效气液共混污水处理方法及装置。

背景技术

臭氧(O₃)又称为超氧，具有很强的氧化性，臭氧的强氧化性来源于臭氧溶于水后能够生成氧化性极强的羟基自由基(·OH),羟基自由基(·OH)可与有机污染物进行系列自由基链反应，从而破坏其结构,将分子量大、结构复杂、难生化降解的有机物氧化为小分子、易生物降解的有机物或者将分子量小、结构简单、易降解的有机物直接降解。被臭氧氧化后的二次产物是氧气(O₂)，没有二次污染，是非常环保的氧化物。

目前，在工业废水处理时，臭氧的利用方式主要为：(1)曝气法，用曝气设备将臭氧气体在污水中释放，但该方法的混合效率太低，只有0.2％-2％；(2)曝气塔法，一般混合效率在5-20％，曝气塔体积庞大，混合效率不高；(3)溶气泵法，臭氧水溶气泵混合效率可达80％以上。但溶气泵的泵效率太低，一般为50％以下，因此能耗大，这大大限制了这种方法的工程应用；(4)射流器法，射流器采用文丘里原理，是目前很多臭氧行业广泛使用的产品，成本低，但是混合效率只有30-40％。

目前普通商业化高压放电式的臭氧发生器其制备的臭氧浓度都在200mg/L以下(如国内臭氧发生器龙头生产企业青岛国林实业股份有限公司的臭氧设备，臭氧气体浓度为80-120mg/L)，此种低浓度的臭氧混合气体大大增加了臭氧与污水得均匀混合难度。并且臭氧混合气体主要由臭氧和氧气组成，大量得氧气没有得到合理得回收再利用。

例如，公告号CN108017140A的中国发明专利公开了一种基于臭氧微纳米气泡的废水处理系统，包括筒体，筒体内底侧面上固定有一微纳米气泡产生装置，微纳米气泡产生装置的进气口通过一气管连接有一臭氧产生装置，纳米气泡产生装置的进水口通过一水管连接有一水泵；微纳米气泡产生装置的出气口通过一导管连接有一分流装置；筒体内依次设有第一分隔板，第二分隔板和第三分隔板。但是发明并未阐述纳米气泡产生装置的具体结构和原理，而且生成的臭氧微小气泡只是单纯混合溶解于污水之中，因为臭氧本身并不能在污水中产生大量的羟基自由基，臭氧利用率未得到大幅提高。

综上所述,在污水处理的臭氧利用中,主要存在以下问题：

1.臭氧稳定较差，不易溶于水，传统技术手段受到气液两相界面传质制约，臭氧不能均匀分布再污水中，臭氧利用率较低；

2.臭氧本身氧化性具有一定选择性，强氧化性主要依靠生成的羟基自由基(·OH)，传统臭氧利用方式臭氧与污水混合后，收到污水影响，臭氧混合气体大部分以气泡形式存在于污水之中，不能生成大量羟基自由基(·OH)；

3.采用传统的臭氧氧化技术处理污水的设备处理过程繁琐(如曝气头法、曝气塔法等)，污水停留时间长，臭氧投加量大，臭氧利用效率较低，运行能耗较高；

4.臭氧发生器制备臭氧的原料为氧气，氧气成本占臭氧制造成本的60％-70％，臭氧混合气体成分主要为臭氧和氧气，臭氧浓度在10％左右，大量氧气未被二次回收利用，造成资源浪费。

发明内容

本发明就是为了解决上述方法中存在的臭氧利用率较低、能效高、处理效果差的技术问题，提供一种高效气液共混污水处理方法及装置，使臭氧与污水在一定压力下直接快速溶合，使臭氧均匀分布在污水之中，通过催化反应使臭氧产生大量羟基自由基对污水进一步的氧化降解，并且将反应过程中的剩余气体回收再次利用。