申请日2011.09.15
公开(公告)日2013.06.05
IPC分类号C02F1/78; C02F9/04
摘要
本发明公开了一种生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，包括水处理装置固定架、活性炭水处理装置和后续与之联用的臭氧处理装置。活性炭水处理装置包括柱状容器和固定置于柱状容器中的生物活性炭柱，生物活性炭柱包括活性炭和固定于活性炭上的微生物。臭氧处理装置包括气密封柱状容器，将臭氧通过导气管引入气密封柱状容器中，导气管的出气口连接曝气装置。生物活性炭柱和臭氧柱形成一套二级水处理系统。水处理实验装置还包括与二级水处理系统对照的第二套二级水处理系统，由普通活性炭柱和臭氧柱形成，普通活性炭柱由普通纯活性炭构成。本发明装置结构简单、占地少、组装简便，对于实际的水处理过程具有很好的模拟性，可用于室内实验室等地点。
权利要求书
1. 一种生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，包括水处理装置固定架(4)、活性炭水处理装置和后续与之联用的臭氧处理装置，所述活性炭水处理装置的进水口(12)通过污水输水管(2)与待处理污水水桶(1)连通，通过蠕动泵(3)将待处理污水水桶(1)中的污水注入活性炭水处理装置中，所述活性炭水处理装置的出水口(13)通过输水管(6)与所述臭氧处理装置的进水口(12)连通，经过处理后获得的纯净水从臭氧处理装置的出水口(13)流出，其特征在于：所述活性炭水处理装置包括柱状容器(15)和固定置于所述柱状容器(15)中的生物活性炭柱(5)，所述生物活性炭柱(5)包括活性炭和固定于活性炭上的微生物，所述柱状容器(15)的进水口(12)位于所述生物活性炭柱(5)的下方，所述柱状容器(15)的出水口(13)位于所述生物活性炭柱(5)的上方;
所述臭氧处理装置包括气密封柱状容器(16)，将臭氧通过导气管(9)引入所述气密封柱状容器(16)中，所述导气管(9)的出气口设置于靠近所述气密封柱状容器(16)的底部位置处，所述导气管(9)的出气口连接曝气装置(7)，臭氧发生器(10)通过所述导气管(9)向所述气密封柱状容器(16)中输入臭氧，使所述曝气装置(7)的上方形成臭氧与水混合的气水混合区，臭氧气泡在所述气水混合区持续扩散形成臭氧柱(8)，所述气密封柱状容器(16)的进水口(12)位于所述曝气装置(7)的下方，在所述曝气装置(7)的附近区域形成进气进水区，分别位于所述臭氧柱(8)上下区段所在的气密封柱状容器(16)的侧壁上设有上出水口(17)和下出水口(19)，将所述上出水口(17)和下出水口(19)之一的出水口封住，从未封住的出水口取不同高度的水样，在所述臭氧柱(8)的上方气体脱离水面形成废气汇集区，在所述废气汇集区的所述气密封柱状容器(16)壁面上设有废气出气口(11);
所述生物活性炭柱(5)和所述臭氧柱(8)形成一套二级水处理系统，所述水处理实验装置还包括与所述二级水处理系统对照的第二套二级水处理系统，所述第二套二级水处理系统由普通活性炭柱(14)和另一个所述臭氧柱(8)形成，所述第二套二级水处理系统的活性炭水处理装置包括柱状容器和固定置于所述柱状容器中的普通活性炭柱(14)，所述普通活性炭柱(14)由普通纯活性炭构成，所述第二套二级水处理系统的柱状容器的进水口(12)位于所述普通活性炭柱(14)的下方，所述第二套二级水处理系统的柱状容器的出水口(13)位于所述普通活性炭柱(14)的上方。
2. 根据权利要求1所述的生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，其特征在于：所述曝气装置(7)为曝气头或曝气石。
3. 根据权利要求1或2所述的生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，其特征在于：在所述活性炭水处理装置的柱状容器(15)内底部铺设一层硬性透水层(18)，所述硬性透水层(18)支撑位于其上的生物活性炭柱(5)或普通活性炭柱(14)。
4. 根据权利要求3所述的生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，其特征在于：所述硬性透水层(18)由小石子或石英砂构成。
5. 根据权利要求4所述的生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，其特征在于：在所述气密封柱状容器(16)侧壁上的上出水口(17)和下出水口(19)之间还设有中出水口(20)，
将所述上出水口(17)、下出水口(19)和中出水口(20)中的任意两个出水口封住，从未封住的出水口取不同高度的水样。
6. 根据权利要求5所述的生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，其特征在于：所述柱状容器(15)也具有与所述气密封柱状容器(16)相同的所述上出水口(17)、下出水口(19)和中出水口(20)，使其中任意一个出水口通过所述输水管(6)与所述臭氧处理装置的进水口(12)连通。
7. 根据权利要求5所述的生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，其特征在于：所述水处理装置固定架(4)的主体为刚性结构架，所述刚性结构架上装有两层平板，其中下层平板支撑所述柱状容器(15)和气密封柱状容器(16)，其中上层平板设有部分镂空的孔和槽，所述孔的内径分别与所述柱状容器(15)和气密封柱状容器(16)外径分别相适应，用以固定安装所述柱状容器(15)和气密封柱状容器(16)，所述槽的宽度与穿越所述上层平板的输水管或导气管的外径相适应。
8.根据权利要求7所述的生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，其特征在于：所述刚性结构架的材料为不锈钢，所述两层平板的材料为有机玻璃。
说明书
生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置
技术领域
本发明涉及一种水处理实验装置，特别是一种活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，该实验装置对于实际的水处理过程具有很好的模拟性，可用于室内实验室等地点。
背景技术
活性炭通常是以木质和煤质果壳或果核等含碳物质为原料，经化学活化或物理活化过程制成，是一种非极性吸附剂，吸附性能好，化学性质稳定。活性炭以其发达的微孔结构和特异的表面特性，使它具有极强的吸附性能、氧化还原性能，对水中有机物、无机物、离子型或非离子型杂质都能有效去除，所以被广泛用于净水过程中。如果活性炭表面有微生物吸附生长，则活性炭上的微生物同时能对水中污染物产生降解作用，可以显著地提高了出水水质，活性炭的使用周期也能明显延长。由于这种活性炭具有明显的生物活性，被称之为生物活性炭。臭氧是氧的同素异形体，由3个氧原子组成，其分子式为03，是一种具有刺激性、特殊气味的不稳定气体，具有强氧化作用。臭氧在水处理中也被广泛应用。臭氧作为一种广谱型的消毒剂，其强氧化作用使微生物细胞中多种成分产生不可逆转的变化而死亡，能有效灭活病原体、原生动物和藻类，作用快，耗量少，不残留有毒有害物质。同时，臭氧对水中微量有机物也有较好的去除作用。
鉴于活性炭和臭氧的特性，将活性炭与臭氧联合使用，将活性炭与微生物结合形成生物活性炭，发挥吸附和降解功效，同时臭氧发挥强氧化和消毒的作用，已经成为现今水处理的重要手段。我国自二十世纪七十年代以来开始对臭氧和活性炭联用进行研究，在八十年代初已建成一批应用该工艺的净化水厂。臭氧和生物活性炭联用的技术，将成为处理各类废水以及饮用水深度净化的主要工艺。
一般的活性炭和臭氧联用装置设备都较庞大，适用于大型工业试验或者中试规模的试验，不能满足实验室对模拟实验设备的小型化要求。通常的臭氧和生物活性炭联用的设备规模较大，不利于拆装和运输，不能满足实验室对设备便携式使用的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，设备小巧、耗材少、装置占地少、组装简便，对于实际的水处理过程具有很好的模拟性，可用于室内实验室等地点。
为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：
一种生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，包括水处理装置固定架、活性炭水处理装置和后续与之联用的臭氧处理装置，活性炭水处理装置的进水口通过污水输水管与待处理污水水桶连通，通过蠕动泵将待处理污水水桶中的污水注入活性炭水处理装置中，活性炭水处理装置的出水口通过输水管与臭氧处理装置的进水口连通，经过处理后获得的纯净水从臭氧处理装置的出水口流出。活性炭水处理装置包括柱状容器和固定置于柱状容器中的生物活性炭柱，生物活性炭柱包括活性炭和固定于活性炭上的微生物，柱状容器的进水口位于生物活性炭柱的下方，柱状容器的出水口位于生物活性炭柱的上方。臭氧处理装置包括气密封柱状容器，将臭氧通过导气管引入气密封柱状容器中，导气管的出气口设置于靠近气密封柱状容器的底部位置处，导气管的出气口连接曝气装置，臭氧发生器通过导气管向气密封柱状容器中输入臭氧，使曝气装置的上方形成臭氧与水混合的气水混合区，臭氧气泡在气水混合区持续扩散形成臭氧柱，气密封柱状容器的进水口位于曝气装置的下方，在曝气装置的附近区域形成进气进水区，分别位于臭氧柱上下区段所在的气密封柱状容器的侧壁上设有上出水口和下出水口，将上出水口和下出水口之一的出水口封住，从未封住的出水口取不同高度的水样，气密封柱状容器的出水口位于臭氧柱的上部，在臭氧柱的上方气体脱离水面形成废气汇集区，在废气汇集区的气密封柱状容器壁面上设有废气出气口。生物活性炭柱和臭氧柱形成一套二级水处理系统，水处理实验装置还包括与二级水处理系统对照的第二套二级水处理系统，第二套二级水处理系统由普通活性炭柱和另一个臭氧柱形成，第二套二级水处理系统的活性炭水处理装置包括柱状容器和固定置于柱状容器中的普通活性炭柱，普通活性炭柱由普通纯活性炭构成，第二套二级水处理系统的柱状容器的进水口位于普通活性炭柱的下方，第二套二级水处理系统的柱状容器的出水口位于普通活性炭柱的上方。
上述曝气装置可采用曝气头或曝气石。
在上述活性炭水处理装置的柱状容器内底部铺设一层硬性透水层，硬性透水层支撑位于其上的生物活性炭柱或普通活性炭柱。
上述硬性透水层由小石子或石英砂构成。
在上述气密封柱状容器侧壁上的上出水口和下出水口之间还设有中出水口，将上出水口、下出水口和中出水口中的任意两个出水口封住，从未封住的出水口取不同高度的水样。
上述水处理装置固定架的主体为刚性结构架，刚性结构架上装有两层平板，其中下层平板支撑柱状容器和气密封柱状容器，其中上层平板设有部分镂空的孔和槽，孔的内径分别与柱状容器和气密封柱状容器外径分别相适应，用以固定安装柱状容器和气密封柱状容器，槽的宽度与穿越上层平板的输水管或导气管的外径相适应。
上述刚性结构架的材料为不锈钢，两层平板的材料为有机玻璃。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1. 本发明实验组的活性炭柱通过固定不同种类的微生物，形成不同功能的生物活性炭柱，通过活性炭的吸附和微生物的降解，达到去除水中目标污染物的目的，臭氧柱内通过臭氧曝气，达到除菌消毒，并进一步去除污染物的目的。通过对比实验，获得水处理实验装置的污水净化参数，达到很好的实验效果。
2. 本发明水处理实验装置，设备小巧、耗材少、装置占地少、组装简便，便于携带，可到污水处理现场进行实地实验并获得第一手污水处理效果数据，对于实际的水处理过程具有很好的模拟性，可用于室内实验室等地点。
3. 本发明可以实现多种实验组合，具有多种实验要素，用方便用于研究和开发新型的生物活性炭和臭氧联用的水处理实验装置，方便使用者做选择性实验，满足不同的实验水平和实验要素需要，并可以对活性炭所固定的微生物的水处理效果进行验证。