申请日2018.07.23
公开(公告)日2018.10.26
IPC分类号C02F9/08; C02F1/34; C02F1/78; C02F1/32; C02F1/50; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置及方法，装置包括进水管、臭氧发生器、文丘里式水气混合器、混合反应箱、空化装置，进水管与文丘里式水气混合器进水口连接，臭氧发生器通过臭氧输送管与文丘里式水气混合器连通，臭氧输送管位于文丘里式水气混合器内的一端上设置有臭氧曝气管，文丘里式水气混合器与混合反应箱底部一侧连通，混合反应箱底部另一侧设置有出水口，2个空化装置设置在文丘里式水气混合器内，混合反应箱内设置有紫外灯;本发明装置结构简单、操作方便，巧妙联合臭氧氧化、水力空化和紫外辐射作用，促进羟基自由基·OH的生成，提高体系氧化能力，减少臭氧用量，有效氧化难降解有机物和病原微生物，且效果显著。
权利要求书
1.一种基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置，其特征在于：包括进水管(2)、臭氧发生器(3)、文丘里式水气混合器(7)、混合反应箱(9)、空化装置，进水管(2)与文丘里式水气混合器(7)进水口连接，臭氧发生器(3)通过臭氧输送管(4)与文丘里式水气混合器(7)连通，臭氧输送管(4)位于文丘里式水气混合器(7)内的一端上设置有臭氧曝气管(12)，文丘里式水气混合器(7)与混合反应箱(9)底部一侧连通，混合反应箱(9)底部另一侧设置有出水口(16)，2个空化装置设置在文丘里式水气混合器(7)内，混合反应箱(9)内设置有紫外灯。
2.根据权利要求1所述的基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置，其特征在于：进水管(2)入口处设置有滤网孔板(1)。
3.根据权利要求1所述的基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置，其特征在于：文丘里式水气混合器(7)由两个文丘里管连接组成，在两个文丘里管的喉管前端处分别设置有一个空化装置，空化装置包括圆形孔板Ⅰ(17)、圆形孔板Ⅱ(18)，圆形孔板Ⅰ直径大于圆形孔板Ⅱ，圆形孔板Ⅰ、圆形孔板Ⅱ上孔的孔径均小于5mm，臭氧发生器(3)连接在与进水管连接的文丘里管的喉管处。
4.根据权利要求3所述的基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置，其特征在于：在两个文丘里管的喉管上分别设置有压力表Ⅰ(6)、压力表Ⅱ(8)。
5.根据权利要求1所述的基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置，其特征在于：混合反应箱(9)是由箱体Ⅰ(19)和箱体Ⅱ(20)顶部连通构成的中空倒U型箱体，箱体Ⅰ(19)和箱体Ⅱ(20)连接处设置有弧形凹槽(14)，箱体Ⅰ(19)和箱体Ⅱ(20)内壁上交替设置有2个以上的带孔挡板(10)分别形成2条折流通道，在箱体Ⅰ(19)右侧内壁上、在箱体Ⅱ(20)左侧内壁上分别设置有一个以上的紫外灯Ⅰ(11)，混合反应箱(9)顶部设置有一个以上的紫外灯Ⅱ(13)，带孔挡板上孔的孔径小于5mm。
6.根据权利要求1所述的基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置，其特征在于：臭氧输送管(4)上设置有流量计(5)。
7.根据权利要求1所述的基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置，其特征在于：混合反应箱(9)的出水口(16)上设置有压力表和调节阀(15)。
8.根据权利要求5所述的基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置，其特征在于：紫外灯Ⅰ(11)和紫外灯Ⅱ(13)上设置有灯罩。
9.权利要求1-8任一项所述的基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：
(1)污水通过孔板滤网过滤后，经进水管、空化装置流入文丘里式水气混合器中;
(2)污水在文丘里式水气混合器内与臭氧快速混合，通过空化装置迅速产生大量羟基自由基·OH，污水进入混合反应箱，通入臭氧的浓度为5-20g/(L·h);
(3)在混合反应箱内污水经过折流通道，并在臭氧氧化、水力空化和紫外辐射三者协同下氧化，高效去除难降解有机物和病原微生物;处理达标后污水通过出水口排出。
说明书
基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置及方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及利用水力空化协同紫外辐射作用强化臭氧高级氧化技术深度处理农村污水的装置及方法。
背景技术
随着农村生活水平的提高，农村用水量越来越大，相应地产生的污水量越来越大，这些农村污水往往只经过简单处理或者不处理就直接排放或者用于农田灌溉，但是经过处理后的农村污水中还含有如多环芳烃、氯化芳香族化合物和杂环类化合物等难降解污染物，以及粪大肠菌群等病原微生物，直接用于农业生产会降低粮食和蔬菜品质，甚至威胁人体健康，而直接排放势必造成更严重的环境问题，因此处理过的农村污水在排放和回用之前必须进行深度处理。
目前臭氧曝气是我国应用较广的高级氧化技术，不仅能显著杀灭病原微生物，还能将难降解有机物氧化，以及降低污水COD、浊度、色度等，是一项绿色环保的技术;但是在处理过程中，臭氧利用率低，且对于一些难降解有机物和病原微生物氧化不彻底，病原微生物再生长，造成水体二次污染;水力空化联合臭氧氧化是近年来颇具发展应用前景的一项新型水处理技术;水力空化技术操作简单，设备要求低。液体流经空化装置形成空化泡，空化泡溃灭产生的冲击波和射流会促使水分子分裂产生羟基自由基·OH，·OH氧化有机物时不具有选择性，反应更加彻底。此外，强大的水力剪切力可破坏、断裂大分子主链上的碳键，达到降解高分子有机物的目的。如李清方等人发明了一种水力空化与臭氧耦合处理污水的方法，通过污水与臭氧进入空化装置后产生大量自由基，再进入立式罐进行反应形成二级处理系统。该方法反应过程较繁琐，臭氧用量较大，需进一步改进;由于臭氧在紫外作用下也可产生羟基自由基·OH，同时紫外还具有良好的消毒作用。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置，该装置在紫外辐射、水力空化与臭氧协同作用下处理农村污水，三种技术的联合可显著增强系统的氧化性能，提高臭氧利用率，使污水中有机物的去除效率更高，促进难降解有机物的氧化和病原微生物的灭活。
本发明基于水力空化协同紫外强化臭氧处理农村污水的装置包括进水管、臭氧发生器、文丘里式水气混合器、混合反应箱、空化装置，进水管与文丘里式水气混合器进水口连接，臭氧发生器通过臭氧输送管与文丘里式水气混合器连通，臭氧输送管位于文丘里式水气混合器内的一端上设置有臭氧曝气管，文丘里式水气混合器与混合反应箱底部一侧连通，混合反应箱底部另一侧设置有出水口，2个空化装置设置在文丘里式水气混合器内，混合反应箱内设置有紫外灯。
所述进水管入口处设置有滤网孔板，拦截污水残渣。
所述文丘里式水气混合器由两个文丘里管连接组成，在两个文丘里管的喉管前端处分别设置有一个空化装置，空化装置包括圆形孔板Ⅰ、圆形孔板Ⅱ，圆形孔板Ⅰ直径大于圆形孔板Ⅱ，圆形孔板Ⅰ、圆形孔板Ⅱ上孔的孔径均小于5mm，臭氧发生器连接在与进水管连接的文丘里管的喉管处。
所述在两个文丘里管的喉管上分别设置有压力表Ⅰ、压力表Ⅱ。
所述混合反应箱是由箱体Ⅰ、箱体Ⅱ顶部连通构成的中空倒U型箱体，箱体Ⅰ和箱体Ⅱ连接处设置有弧形凹槽，箱体Ⅰ和箱体Ⅱ内壁上交替设置有2个以上的带孔挡板分别形成2条折流通道，在箱体Ⅰ右侧内壁上、在箱体Ⅱ左侧内壁上分别设置有一个以上的紫外灯Ⅰ，混合反应箱顶部设置有一个以上的紫外灯Ⅱ，带孔挡板上孔的孔径小于5mm。
所述臭氧输送管上设置有流量计。
所述混合反应箱的出水口上设置有压力表和调节阀。
所述紫外灯Ⅰ和紫外灯Ⅱ上设置有灯罩。
本装置中紫外灯、臭氧发生器均与电源连接。
本发明另一目的是提供上述装置的使用方法，步骤如下：
(1)污水通过孔板滤网过滤后，经进水管、空化装置流入文丘里式水气混合器中;
(2)污水在文丘里式水气混合器内与臭氧快速混合，通过空化装置迅速产生大量羟基自由基·OH，污水进入混合反应箱，通入臭氧的浓度为5-20g/(L·h);
(3)在混合反应箱内污水经过折流通道，并在臭氧氧化、水力空化和紫外辐射三者协同下氧化，高效去除难降解有机物和病原微生物;处理达标后污水通过出水口排出。
本发明的有益效果在于：
(1)文丘里式水气混合器使臭氧快速分散在污水中，文丘里式水气混合器和空化装置的设置使得水压急速变化，发生水力空化作用，促进臭氧在水体中的传质;
(2)该强化装置可以根据待处理水的水质，灵活的调控臭氧流量以及紫外灯工作数量，以最少的资源消耗，达到最佳的污水处理效果;
(3)该强化装置的混合反应箱内设置的双折流通道，不仅增加了污水停留时间，使臭氧利用率大大提高，还减少了装置的占地面积;
(4)水力空化作用和紫外辐射贯穿反应始终，加速多余的臭氧向氧化能力更强的羟基自由基·OH转化，整个体系氧化能力提高，高效彻底的氧化难降解有机物和病原微生物。
(5)本发明装置结构简单，操作方便，适合工业化生产和市场推广应用。