申请日2019.12.23
公开(公告)日2020.01.31
IPC分类号C02F1/78; C02F1/72; C02F1/32; C02F1/36
摘要：
本发明创造提供了一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法，包括：箱体、污水循环单元和臭氧循环单元。所述箱体的一侧为进料侧，另一侧为出料侧，在箱体内部设有污水槽，在污水槽上方设有催化单元。污水循环单元，所述污水循环单元包括多个循环组件，多个所述循环组件能分别在污水槽的不同区域内采集污水，并在相应采集区域的上方进行喷淋。所述臭氧循环单元包括文丘里射流器和循环管道，所述文丘里射流器设置在箱体的进料侧，文丘里射流器的进料口与气泵相连，出料口与污水槽相连，吸入口通过循环管道与箱体的顶部相连。本发明创造所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法，能够提升臭氧的利用率和污水的净化效果。
权利要求书
1.一种高效的臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于包括：
箱体(1)，所述箱体(1)的一侧为进料侧，另一侧为出料侧，在进料侧向箱体(1)内部输送待处理的污水和参与反应的臭氧;在箱体(1)内部设有用于容纳污水的污水槽(11)，在污水槽(11)上方设有催化单元;
臭氧循环单元，所述臭氧循环单元能利用外界空气实现臭氧的强制循环，并使箱体(1)内部的臭氧浓度沿进料侧至出料侧逐渐降低，臭氧循环单元包括文丘里射流器(31)和循环管道(32)，所述文丘里射流器(31)设置在箱体(1)的进料侧，文丘里射流器(31)的进料口通过气泵(33)与外界环境相连，出料口与污水槽(11)相连，吸入口通过循环管道(32)与箱体(1)的顶部相连;
污水循环单元，所述污水循环单元包括多个循环组件，多个所述循环组件分别在污水槽(11)的不同区域内采集污水，并根据污染物浓度在相应臭氧浓度区域的上方进行喷淋，所述循环组件的喷淋密度与循环污水的污染物浓度呈正比;所述循环组件包括：喷淋机构、循环泵(211)和吸液管(212)，所述喷淋机构设置在箱体(1)内部，且位于催化单元上方，所述循环泵(211)设置在箱体(1)外部，循环泵(211)的进液口通过吸液管(212)与污水槽(11)相连，出液口与喷淋机构相连。
2.根据权利要求1所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述污水循环单元包括：
第一循环组件(21)，所述第一循环组件(21)用于循环高污染物浓度的污水，第一循环组件(21)的吸液管(212)管口位于污水槽(11)的进料侧下层区域内;
第二循环组件(22)，所述第二循环组件(22)用于循环中污染物浓度的污水，第二循环组件(22)的吸液管(212)管口位于污水槽(11)的中部中层区域内;
第三循环组件(23)，所述第三循环组件(23)用于循环低污染物浓度的污水，第三循环组件(23)的吸液管(212)管口位于污水槽(11)的出料侧上层区域内。
3.根据权利要求1所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述喷淋机构包括喷淋管(213)，所述喷淋管(213)与循环泵(211)的出液口相连，在喷淋管(213)上设有多个喷淋头(214)。
4.根据权利要求1所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述催化单元包括第一催化层(4)，所述第一催化层(4)包括镂空框笼，所述镂空框笼置于污水槽(11)内部，且镂空框笼通过支架与箱体(1)内壁相连，在镂空框笼内部设有催化填料(44)。
5.根据权利要求4所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述镂空框笼包括支撑框架(41)，在支撑框架(41)的顶部和底部均设有筛板(42)，支撑框架(41)的四周焊接有挡板(43)。
6.根据权利要求5所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述催化单元包括第二催化层(5)，所述第二催化层(5)设置在第一催化层(4)上方，且通过支架与箱体(1)内壁相连;所述第二催化层(5)包括拉西环填料、鲍尔环填料或多面空心球填料中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述催化单元包括第三催化层，所述第三催化层设置在第一催化层(4)下方，包括紫外灯(61)和超声波探头(62)，所述紫外灯(61)和超声波探头(62)交替布置。
8.根据权利要求7所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统，其特征在于：所述箱体(1)内部设有堰流组件，所述堰流组件包括出水堰(71)和出水管(72)，所述出水堰(71)设置箱体(1)的出料侧，且位于第一催化层(4)和第二催化层(5)之间，在所述出水堰(71)上设有容纳槽(711)，所述出水管(72)的一端与容纳槽(711)相连通，另一端与箱体(1)外部相连。
9.一种高效的臭氧催化氧化水处理系统控制方法，用于控制如权利要求1-8任一所述的水处理系统，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、根据待处理污水的污染物浓度计算相适应的臭氧量，根据计算数值向箱体(1)内部注入臭氧和待处理污水，进行催化氧化反应;
步骤二、反应开始后，连续采集净化后污水的污染物浓度，当净化后污水的污染物浓度变化率小于预设阈值时，提高气泵(33)的输出功率，从而提升箱体(1)内部的臭氧循环速度;
步骤三、再次连续采集净化后污水的污染物浓度，当净化后污水的污染物浓度变化率再次小于预设阈值时，降低循环泵(211)的输出功率，从而降低污水的循环速度。
说明书
一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法
技术领域
本发明创造属于污水处理设备领域，尤其是涉及一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法。
背景技术
随着水污染事件的频发爆发，人们对污水处理工作越来越重视，由于臭氧具有很强的氧化性能，能氧化污水中的多种污染物，因此臭氧催化氧化技术在水处理领域备受关注。在利用臭氧进行污水催化氧化时，臭氧与催化剂的接触能够产生大量的高氧化性自由基，利用氧化自由基能使水中的有机污染物被氧化分解，最终实现净水的目的。
但是，由于臭氧在水中的溶解度较低，注入废水中的臭氧会快速的向环境中逸散，因此现有装置中臭氧与污水的混合效果较差，注入装置中的臭氧无法得到有效的利用。装置中残留的臭氧会随净化后的污水排向外界，从而对外界环境造成污染。此外，当臭氧利用率较低时，污水的净化效果就会变差，污水中的COD去除率只有20%左右，因此无法有效的降低污水中的污染物含量。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法，以实现提升臭氧利用率的目的。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一方面的，本发明创造提供一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法，包括：
箱体，所述箱体的一侧为进料侧，另一侧为出料侧，在箱体内部设有用于容纳污水的污水槽，在污水槽上方设有催化单元;
臭氧循环单元，所述臭氧循环单元能利用外界空气实现臭氧的强制循环，并使箱体内部的臭氧浓度沿进料侧至出料侧逐渐降低，臭氧循环单元包括文丘里射流器和循环管道，所述文丘里射流器设置在箱体的进料侧，文丘里射流器的进料口通过气泵与外界环境相连，出料口与污水槽相连，吸入口通过循环管道与箱体的顶部相连;
污水循环单元，所述污水循环单元包括多个循环组件，多个所述循环组件分别在污水槽的不同区域内采集污水，并根据污染物浓度在相应臭氧浓度区域的上方进行喷淋，以尽可能与所述臭氧浓度相适应;所述循环组件包括：喷淋机构、循环泵和吸液管，所述喷淋机构设置在箱体内部，且位于催化单元上方，所述循环泵设置在箱体外部，循环泵的进液口通过吸液管与污水槽相连，出液口与喷淋机构相连。
进一步的，所述污水循环单元包括：
第一循环组件，所述第一循环组件用于循环高污染物浓度的污水，第一循环组件的吸液管管口位于污水槽的进料侧下层区域内;
第二循环组件，所述第二循环组件用于循环中污染物浓度的污水，第二循环组件的吸液管管口位于污水槽的中部中层区域内;
第三循环组件，所述第三循环组件用于循环低污染物浓度的污水，第三循环组件的吸液管管口位于污水槽的出料侧上层区域内。
进一步的，所述循环组件的喷淋密度与循环污水的污染物浓度呈正比。
进一步的，所述喷淋机构包括喷淋管，所述喷淋管与循环泵的出液口相连，在喷淋管上设有多个喷淋头。
进一步的，所述催化单元包括第一催化层，所述第一催化层包括镂空框笼，所述镂空框笼置于污水槽内部，且镂空框笼通过支架与箱体内壁相连，在镂空框笼内部设有催化填料。
进一步的，所述镂空框笼包括支撑框架，在支撑框架的顶部和底部均设有筛板，支撑框架的四周焊接有挡板。
进一步的，所述催化单元包括第二催化层，所述第二催化层设置在第一催化层上方，且通过支架与箱体内壁相连;所述第二催化层包括拉西环填料、鲍尔环填料或多面空心球填料中的一种或几种。
进一步的，所述催化单元包括第三催化层，所述第三催化层设置在第一催化层下方，包括紫外灯和超声波探头，所述紫外灯和超声波探头交替布置。
进一步的，所述箱体内部设有堰流组件，所述堰流组件包括出水堰和出水管，所述出水堰设置箱体的出料侧，且位于第一催化层和第二催化层之间，在所述出水堰上设有容纳槽，所述出水管的一端与容纳槽相连通，另一端与箱体外部相连。
另一方面的，本发明创造还包括一种高效的臭氧催化氧化水处理系统控制方法，用于控制上述水处理系统，所述控制方法包括如下步骤：
步骤一、根据待处理污水的污染物浓度计算相适应的臭氧量，根据计算数值向箱体内部注入臭氧和待处理污水，进行催化氧化反应;
步骤二、反应开始后，连续采集净化后污水的污染物浓度，当净化后污水的污染物浓度变化率小于预设阈值时，提高气泵的输出功率，从而提升箱体内部的臭氧循环速度;
步骤三、再次连续采集净化后污水的污染物浓度，当净化后污水的污染物浓度变化率再次小于预设阈值时，降低循环泵的输出功率，从而降低污水的循环速度。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法具有以下优势：
(1)本发明创造所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法，能在箱体内部同步进行污水循环和臭氧循环，通过污水循环能够提升污水与臭氧的接触几率，提升本系统对污水的净化效果，通过臭氧循环能够提升臭氧的利用率，降低装置中残留的臭氧含量。
(2)本发明创造所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法，能根据箱体内部臭氧的分布浓度对不同污染物浓度的污水进行喷淋，使高浓度的污水与高浓度的臭氧相接触，低浓度的污水与低浓度的臭氧相接触，从而提升臭氧对污水的净化效果和臭氧的利用率。
(3)本发明创造所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法，其催化单元分为三层，其中第一催化层设置在污水槽内部，能够对污水内部的臭氧进行催化，提升臭氧的氧化效率;第二催化层设置在第一催化层上方，能够对液面上方的臭氧进行催化，提升喷淋污水的净化效率;第三催化层设置在第一催化层下方，能通过紫外灯和超声波探头提升臭氧的催化氧化的效率。
(4)本发明创造所述的一种高效的臭氧催化氧化水处理系统及控制方法，在箱体内部设有堰流组件，通过堰流组件能在箱体的出料侧收集净化后的污水，并将污水排向箱体外部。此外，设置堰流组件还能对污水槽中的污水容量进行限制，当污水的液面高度高于出水堰高度时，多余的污水能通过出水管排向箱体外部，避免本系统在工作时发生事故。（发明人：冯辉;苏志龙;丁晔;贾晓晨;董建铎;朱德成;李俊超）