申请日2020.01.04
公开(公告)日2020.05.08
IPC分类号C02F1/78; C02F1/52
摘要
一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：包括反应池体、覆盖反应池体顶部的盖板，其中，反应池体通过隔板隔离依次形成反应区、缓流通道、沉淀区;反应区的上游设置有进水管和进气管，沉淀区的下游设置有出水管和排气管，进气管连通臭氧发生器，排气管连通臭氧尾气破坏器，反应区内设置有阻挡组件，阻挡组件包括与反应池体的池壁固定的固定框、以及固定于固定框的下挡板单元和上挡板单元，下挡板单元和上挡板单元自下而上依次沿反应池体的高度方向排布，本发明具有使臭氧的利用更加充分的优点。
权利要求书
1.一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：包括反应池体(1)、覆盖所述反应池体(1)顶部的盖板(4)，其中，所述反应池体(1)通过隔板(10)隔离依次形成反应区(11)和沉淀区(13);所述反应区(11)上游池壁连通设置有进水管(2)和进气管(8)，所述进水管(2)和所述进气管(8)沿池壁内侧伸入池底并分别连通有固定于所述反应区(11)池底的布水管(21)和布气管(81)，所述布气管(81)朝向所述盖板(4)一侧的管壁连通固定有微孔曝气盘(82);所述沉淀区(13)的顶部设有穿过所述盖板(4)的排气管(9)，所述沉淀区(13)的下游的池壁连通设置有出水管(3);所述反应区(11)内设置有阻挡组件(7)，所述阻挡组件(7)包括与所述反应池体(1)的池壁固定的固定框(77)以及固定于所述固定框(77)的下挡板单元和上挡板单元，所述下挡板单元和所述上挡板单元自下而上依次沿所述反应池体(1)的高度方向排布，所述下挡板单元包括V形挡板(71)和倒V形板(72)，所述V形挡板(71)的尖端朝向所述反应区(11)的底部，所述倒V形板(72)的尖端朝向所述反应区(11)的顶部，所述倒V形板(72)位于相邻的两块所述V形挡板(71)之间且位于两块所述V形挡板(71)的下方，所述倒V形板(72)和所述V形挡板(71)的相对板面之间相互平行，相对的板面之间留出的空间构成了第一过水通道(731)，构成所述第一过水通道(731)的所述倒V形板(72)和所述V形挡板(71)相对的板面分别设置有沿板面水平方向延伸并沿板面高度方向排布的齿条，同一板面上的所述齿条组成第一齿带(732)，板面两侧的第一齿带(732)的波峰和波峰相对应，波谷和波谷相对应，所述倒V形板(72)和所述V形挡板(71)横向穿过并固定有加强筋(76)，所述加强筋(76)固定于所述固定框(77)。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：所述上挡板单元至少为两层且皆由折形板(73)和所述倒V形板(72)组成，在同一层，所述折形板(73)始终位于所述倒V形板(72)的上方，所述折形板(73)的一侧板面与所述倒V形板(72)的外侧壁相对且平行设置，所述折形板(73)和所述倒V形板(72)相对的板面之间留出的空间构成了第二过水通道(733)，所述倒V形挡板(71)和所述折形板(73)相对平行的板面分别设置有沿板面水平方向延伸并沿板面高度方向排布的齿条，同一板面上的所述齿条组成第二齿带(734)，板面两侧的所述第二齿带(734)的波峰和波峰相对应，波谷和波谷相对应，所述加强筋(76)穿过所述倒V形板(72)和所述折形板(73)并固定于所述固定框(77)。
3.根据权利要求1所述的一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：所述反应区(11)的中心位置设有立式搅拌机(6)，所述立式搅拌机(6)包括固定于所述盖板(4)顶部的电机(61)和位于所述反应区(11)内的搅拌桨(63)，所述电机(61)的转轴(62)穿过所述盖板(4)伸入所述反应区(11)内并与所述搅拌桨(63)固定，所述阻挡组件(7)环绕设置于所述搅拌桨(63)的周侧，所述盖板(4)位于所述立式搅拌机(6)的上游的一侧设置有投药机(5)，所述投药机(5)连通所述反应区(11)。
4.根据权利要求1所述的一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：所述倒V形板(72)的板面内侧以中间的折线为分界线，分界线两侧的板面分别设置有至少两块联动板(74)，所述联动板(74)与所述倒V形板(72)的板面抵接，倒V形板(72)和联动板(74)贯穿设有凹槽(752)，所述联动板(74)设有所述凹槽(752)部分的槽壁设置有均匀排列的弹片(75)，每片所述弹片(75)的两侧皆凸出固定有固定轴(751)，所述固定轴(751)与所述联动板(74)的内壁转动连接，所述弹片(75)之间通过一根联动杆(753)串联。
5.根据权利要求4所述的一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：所述联动板(74)的一端铰接于倒V形板(72)，所述联动板(74)的自由端通过两块磁铁(755)与倒V形板(72)的内侧板面固定，在同一板面上，相邻两块所述联动板(74)的铰接端方向相反且铰接端的一侧固定有限位块(754)。
6.根据权利要求4所述的一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：所述联动板(74)的板壁内部设置有相互配合的涡轮(78)和蜗杆(79)，所述涡轮(78)的中心孔与所述固定轴(751)固定，所述蜗杆(79)的一端伸出所述联动板(74)的板壁。
7.根据权利要求1所述的一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：所述沉淀区(13)倾斜设置有第一缓流板(121)，所述第一缓流板(121)的侧壁与池壁固定，所述第一缓流板(121)的顶部抵接隔板(10)且所述第一缓流板(121)的底部远离所述隔板(10)，所述第一缓流板(121)的板面平行设置有第二缓流板(122)，所述第二缓流板(122)的顶端和所述盖板(4)固定且侧壁与池壁固定，所述第二缓流板(122)的底端与池底之间相间隔，所述第二缓流板(122)顶部板面连通设有过气孔(125)，所述第一缓流板(121)与所述第二缓流板(122)之间构成缓流通道(12)，所述缓流通道(12)两端分别连通所述反应区(11)和所述沉淀区(13)，所述第一缓流板(121)和所述第二缓流板(122)相对的板面设置有沿所述第一缓流板(121)和所述第二缓流板(122)板面的长度方向纵向排布的横向齿条，横向齿条构成第三齿带(124)，第一缓流板(121)和第二缓流板(122)相对板面上设置的第三齿带(124)的波峰和波峰相对，波谷和波谷相对。
8.根据权利要求1所述的一种用于污水处理系统的臭氧反应池：所述沉淀区(13)底部设有第二污泥斗(131)，所述第二污泥斗(131)连通设有第二排泥管(132)，所述沉淀区(13)的池壁抵接有导流板(14)，所述导流板(14)包括两块相互铰接的单板，所述导流板(14)的开口朝向池底，所述导流板(14)通过角度调节结构与所述盖板(4)固定，所述角度调节结构包括位于所述盖板(4)上方的螺套(142)、与所述螺套(142)螺纹连接的螺杆(141)、与所述螺杆(141)铰接的滑块(145)、以及开设于所述导流板(14)表面的滑槽(144)，所述滑块(145)与所述滑槽(144)滑移连接，位于所述导流板(14)下方设置有跌落板(143)，所述跌落板(143)两端固定于所述反应池体(1)的池壁并向池底倾斜设置，所述跌落板(143)的下端倾斜朝向第二污泥斗(131)。
9.根据权利要求1所述的一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：所述出水管(3)设有电控单向阀(31)，所述沉淀区(13)内侧壁连通设有回流管(15)，所述回流管(15)另一端连通所述反应区(11)，所述回流管(15)设有所述电控单向阀(31)。
10.根据权利要求1至7所述的一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其特征在于：所述排气管(9)连通设有臭氧尾气破坏器(91)。
说明书
一种用于污水处理系统的臭氧反应池
技术领域
本发明涉及臭氧接触反应处理污水和废水的技术领域，尤其是涉及一种用于污水处理系统的臭氧反应池。
背景技术
随着工业的发展，工业废水的组成成分越来越复杂且可生化性越来越差，绝大部分的工业废水都需经过预氧化处理或者三级深度处理才能够达到水污染治理和废水回用的要求，臭氧作为有效的废水预氧化和深度处理手段之一，具有氧化能力强，反应速度快，使用方便，反应后不产生二次污染等一系列优点而受到人们的重视。
现有的用于臭氧接触的反应池最为常见的构造就是池内设置有用于延长臭氧气体与水体之间的反应时间的挡板，如公开号为CN104609534B的专利所运用的设计方法设计出的臭氧接触池即为当前最为常见的基本池型之一，但是，由于臭氧气体在水体中存在时间较短且由于臭氧气体自身的气浮性使其容易溢散出水体，池体内竖直方向设置挡板主要作用还是延长了水体的流动时间，在水体流过挡板之间并在水体下降阶段的池底设置曝气装置其本质上还是对于水体的多段式曝气，是为了弥补臭氧与水体接触时间的不足而采取的加量措施，且由于池体的开放式开口会使得未溶解于水体内的臭氧迅速溢散从而造成臭氧利用量上的浪费。
在上述类型的臭氧接触池的基础上，为了提高臭氧与污水的溶解率和臭氧的利用效率，形成了塔式臭氧接触池，如公开号为CN203530002U(板式)，CN105036294B(填料式)的专利即为该类型的常规代表类型，塔式臭氧接触池利用臭氧自身相对于水体的向上的溢散性并通过隔板或是填料来延长气液的接触时间，然而，塔式臭氧接触池虽然提升了臭氧利用率但是这种工艺具有非常明显的以下缺点，其一是由于塔式结构的容积受限对于处理水量会不如在平地上设置的臭氧接触池，其二是对于使用填料工艺的使用过程中由于微生物生长和迭代形成会使得填料层堵塞难以清理，其三是对于横向布设隔板的塔式结构来说，从底端进气的气体并非完全按照设计的气体流向而与水体相接触，更多的气泡会堆积在底部的几块隔板上，无法溢散的气泡会在板面底部形成一层气膜并与水体隔离，进入气膜中的臭氧直至分解为氧气也很难再溶于水体进行反应，这无疑是对臭氧的利用造成了浪费，其四是水体上进下出与气体下进上出进行排布需要严格控制气压和液压否则易形成液泛从而降低传质效率。
针对不同类型的工业废水例如对于工业印染废水来说，印染废水由于其可生化性差以及高色度的原因对于预处理或是深度处理过程使用臭氧化处理用于加强水体的可生化性和降低水体色度，但由于只是单使用一种脱色工艺无法使这种类型的出水达到排放标准，所以衍生出了各种类型的组合工艺如絮凝+臭氧工艺，紫外+臭氧工艺等，用于使出水水质达标。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于污水处理系统的臭氧反应池，其具有更加充分的利用臭氧的优点。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于污水处理系统的臭氧反应池，包括反应池体、覆盖所述反应池体顶部的盖板，其中，所述反应池体通过隔板隔离依次形成反应区、缓流通道、沉淀区;所述反应区上游池壁连通设置有进水管和进气管，所述进水管和所述进气管沿池壁内侧伸入池底并分别连通有固定于所述反应区池底的布水管和布气管，所述布气管朝向所述盖板一侧的管壁连通固定有微孔曝气盘;所述沉淀区的顶部设有穿过所述盖板的排气管，所述沉淀区的下游的池壁连通设置有出水管;所述反应区内设置有阻挡组件，所述阻挡组件包括与所述反应池体的池壁固定的固定框以及固定于所述固定框的下挡板单元和上挡板单元，所述下挡板单元和所述上挡板单元自下而上依次沿所述反应池体的高度方向排布，所述下挡板单元包括V形挡板和倒V形板，所述V形挡板的尖端朝向所述反应区的底部，所述倒V形板的尖端朝向所述反应区的顶部，所述倒V形板位于相邻的两块所述V形挡板之间且位于两块所述V形挡板的下方，所述倒V形板和所述V形挡板的相对板面之间相互平行，相对的板面之间留出的空间构成了第一过水通道，构成所述第一过水通道的所述倒V形板和所述V形挡板相对的板面分别设置有沿板面水平方向延伸并沿板面高度方向排布的齿条，同一板面上的所述齿条组成第一齿带，板面两侧的第一齿带的波峰和波峰相对应，波谷和波谷相对应，所述倒V形板和所述V形挡板横向穿过并固定有加强筋，所述加强筋固定于所述固定框。
通过采用上述技术方案，臭氧通过微孔曝气盘进入水体，在反应区的底部同污水形成气液高效混合区，臭氧与污水的气液混合物向上攀升，通过V形挡板板面的引导进入第一过水通道，并由于第一过水通道突然扩大和缩小的口径使污水产生涡流从而使臭氧进一步溶解于污水中，气液混合物进入第二过水通道同样由于通道口径的变化产生涡流进而使臭氧进一步溶解于污水中，整个过程中污水与臭氧整体在向上涌动，并由于V形挡板的导向和折形板与倒V形板的阻挡作用使得气液接触时间延长，从而使臭氧与污水具有更多的反应时间，进而提高臭氧的利用效率。
本发明进一步配置为：所述上挡板单元至少为两层且皆由折形板和所述倒V形板组成，在同一层，所述折形板始终位于所述倒V形板的上方，所述折形板的一侧板面与所述倒V形板的外侧壁相对且平行设置，所述折形板和所述倒V形板相对的板面之间留出的空间构成了第二过水通道，所述倒V形挡板和所述折形板相对平行的板面分别设置有沿板面水平方向延伸并沿板面高度方向排布的齿条，同一板面上的所述齿条组成第二齿带，板面两侧的所述第二齿带的波峰和波峰相对应，波谷和波谷相对应，所述加强筋穿过所述倒V形板和所述折形板并固定于所述固定框。
通过采用上述技术方案：使得上涌的污水由于第二过水通道使其形成的涡流，经过延长的过水途径以及倒V形板的阻挡使得臭氧微气泡与污水的接触时间大大延长而不是迅速溢出水体，进而提升臭氧的利用效率。
本发明进一步配置为：所述反应区的中心位置设有立式搅拌机，所述立式搅拌机包括固定于所述盖板顶部的电机和位于所述反应区内的搅拌桨，所述电机的转轴穿过所述盖板伸入所述反应区内并与所述搅拌桨固定，所述阻挡组件环绕设置于所述搅拌桨的周侧，所述盖板位于所述立式搅拌机的上游的一侧设置有投药机，所述投药机连通所述盖板。
通过采用上述技术方案，阻挡组件环绕搅拌桨设置一方面为搅拌桨预留搅拌空间，另一方面搅拌桨对污水流向的整体影响配合环绕搅拌桨分布的阻挡组件形成多股环状水流，使反应区内的污水进行循环涌动，在这个过程中，污水会反复流经底部的微孔曝气盘并多次与臭氧微气泡接触并再次通过阻挡组件进一步利用臭氧反应污水中的污染物质，投药机用于向反应区内投加絮凝剂，并进由搅拌机对水体的搅动加快絮凝反应的进行，絮凝剂投加进入污水后，絮凝剂同污水发生絮凝沉淀并由于沉淀自身重力进入过水通道，污水形成涡流进而加快絮凝沉淀的生成，但由于搅拌机对于水体的不断搅动，只有少部分的絮凝沉淀通过阻挡组件跌落至池底，绝大部分的絮凝沉淀物随污水进入缓流通道，污水的絮凝沉淀和臭氧曝气同时在反应区内进行，加快了对于污水的处理效率。
本发明进一步配置为：所述倒V形板的板面内侧以中间的折线为分界线，分界线两侧的板面分别设置有至少两块联动板，所述联动板与所述倒V形板的板面抵接，倒V形板和联动板贯穿设有凹槽，所述联动板设有所述凹槽部分的槽壁设置有均匀排列的弹片，每片所述弹片的两侧皆凸出固定有固定轴，所述固定轴与所述联动板的内壁转动连接，所述弹片之间通过一根联动杆串联。
通过采用上述技术方案，联动板板面设置的弹片在污水流经的时候会发生抖动，使臭氧微气泡难以聚集在联动板表面，当污水不断流经联动板，弹片整体也会由于污水不同的流向而相对联动板发生转动，并由于设置有联动杆，弹片之间的运动状态是保持联动的，当气液混合物流经联动板时，由于弹片之间的缝隙连通至第一过水通道和第二过水通道，当气液混合物流过弹片之间的缝隙时，使得气液混合物被分割为更小的水流并进入过水通道进一步产生涡流从而使得污水和臭氧的混合更为充分并由于弹片使聚集在倒V形板底部的臭氧微气泡难以难以停留，使得原本会形成气膜一部分的臭氧微气泡重新混入污水中，进而提高臭氧的利用率。
本发明进一步配置为：所述联动板的一端铰接于倒V形板，所述联动板的自由端通过两块磁铁与倒V形板的内侧板面固定，在同一板面上，相邻两块所述联动板的铰接端方向相反且铰接端的一侧固定有限位块。
通过采用上述技术方案，由于联动板朝向池底设置且由于重力的影响，联动板具有朝池底扬起的倾向，但由于固定端设置有磁铁难以脱离，污水中的铁质会吸附在磁铁的周侧，当磁铁表面的铁质使磁铁的质量增加至高于磁铁之间的吸引力时，污水流经联动板时，联动板扬起，并由于设置有限位块使联动板扬起的角度受限，同时，破坏倒V形板底部形成的气膜，使气膜内臭氧气体再次进入污水中从而再次进行利用，同时由于倒V形板相对于联动板的板面连通设有孔洞，此时孔洞连通增加了过水量从而增加了污水的流速，通过搅拌机的搅拌作用使得反应区内的污水的循环水流的速度加快，从而增加污水通过池底高效混合区的次数，进而提高污水与臭氧的反应效率，联动板扬起的过程磁铁表面的铁质不断脱离，当自下而上涌动的水流给联动板冲击使其贴合回倒V形板时，由于磁铁之间的吸附作用，联动板再次固定在倒V形板上。
本发明进一步配置为：所述联动板的板壁内部设置有相互配合的涡轮和蜗杆，所述涡轮的中心孔与所述固定轴固定，所述蜗杆的一端伸出所述联动板的板壁。
通过采用上述技术方案，阻挡组件安装时，通过预先调查入水所需水量和流速，通过蜗杆调节涡轮改变弹片的张角从而改变水流的通过量。
本发明进一步配置为：所述沉淀区倾斜设置有第一缓流板，所述第一缓流板的侧壁与池壁固定，所述第一缓流板的顶部抵接隔板底部远离隔板，所述第一缓流板的板面平行设置有第二缓流板，所述第二缓流板的顶端和所述盖板固定且侧壁与池壁固定，所述第二缓流板的底端与池底之间相间隔，所述第二缓流板顶部板面连通设有过气孔，所述第一缓流板与所述第二缓流板之间构成缓流通道，所述缓流通道两端分别连通所述反应区和所述沉淀区，所述第一缓流板和所述第二缓流板相对的板面设置有沿所述第一缓流板和所述第二缓流板板面的长度方向纵向排布的横向齿条，横向齿条构成第三齿带，第一缓流板和第二缓流板相对板面上设置的第三齿带的波峰和波峰相对，波谷和波谷相对。
通过采用上述技术方案，由于污水从反应区涌出，并进由缓流板进行缓流从而达到适合絮凝沉降的流速，当污水流经缓流通道时，缓流通道的口径变化使污水形成涡流，促进未反应完全的臭氧和污水进一步混合反应，从反应区污水中溢散出的臭氧通过过气孔进入沉淀区并通过排气管排出。
本发明进一步配置为：所述沉淀区底部设有第二污泥斗，所述第二污泥斗连通设有第二排泥管，所述沉淀区的池壁抵接有导流板，所述导流板包括两块相互铰接的单板，所述导流板的开口朝向池底，所述导流板通过角度调节结构与所述盖板固定，所述角度调节结构包括位于所述盖板上方的螺套、与所述螺套螺纹连接的螺杆、与所述螺杆铰接的滑块、以及开设于所述导流板表面的滑槽，所述滑块与所述滑槽滑移连接，位于所述导流板下方设置有跌落板，所述跌落板两端固定于所述反应池体的池壁并向池底倾斜设置，所述跌落板倾斜的一端朝向第二污泥斗。
通过采用上述技术方案，通过缓流通道降低了流速的污水携带着未反应完全的臭氧气泡和因絮凝沉淀产生的矾花进入沉淀区，由于臭氧气泡会与矾花接触并带动矾花沿水流向上升，一部分矾花在上升过程碰撞到导流板内侧时，臭氧气泡破裂从矾花中溢出，矾花自由沉降的过程通过吸附架桥作用不断的增加自身的质量最终跌落至第二污泥斗，另一部分矾花沿水流浮到水面，臭氧气泡破裂溢出通过排气管排出，矾花自由沉降通过导流板，第二缓流板的外壁以及跌落板的导向作用最终跌落至第二污泥斗，但由于长期使用的过程中会有矾花附着在导流板表面，并由于矾花之间的吸附架桥作用会使得导流板外板面的矾花沉淀越来越多越来越厚，影响导流板对矾花沉淀的导向效果，定期通过角度调节组件改变导流板之间的角度，使得板面上的矾花抖落至第二污泥斗内，从而保证沉淀区的正常运作。
本发明进一步配置为：所述出水管设有电控单向阀，所述沉淀区内侧壁连通设有回流管，所述回流管另一端连通所述反应区，所述回流管设有所述电控单向阀。
通过采用上述技术方案，当污水的处理效果不够理想时，通过关闭出水管的电控单向阀，打开回流管设置的电控单向阀，将污水回流至反应区进行再处理以到达预期的污水处理效果。
本发明进一步配置为：所述排气管连通设有臭氧尾气破坏器。
通过采用上述技术方案，通过排气管排出的臭氧通过臭氧尾气破坏器进行分解防止臭氧污染环境。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
通过设置多条过水通道使通过的污水形成涡流从而使污水中的臭氧微气泡更多的溶解于污水中进行反应并由于V形板的导向作用使气液混合物大部分进入了过水通道减少了气液混合物的乱流以及由于设置多块倒V形板、折形板、V形挡板延长了气液接触时间进而提高了臭氧的利用率;
污水的絮凝沉淀和臭氧曝气同时在反应区内进行，并由于搅拌机搅拌水流并配合阻挡组件形成了环流，使污水可以多次通过反应区的底部和臭氧多次接触，提高了臭氧利用率并加快了对于污水的处理效率，且倒V形板同样可以起到絮凝沉淀的跌落过程中导向的作用。
弹片的缝隙同倒V形板连通增加了污水的过水途径并由于弹片之间的缝隙小，使水流分为多股从而促进臭氧溶解于污水内，并由于磁铁吸附水体中的铁质进一步净化污水，通过联动板和弹片破坏臭氧微气泡在倒V形板形成的气膜进一步提高了臭氧的利用率，并同时增加过水量进而增加污水的净化效率。
通过设置缓流通道和沉淀区使因絮凝反应而沉淀的矾花能沉淀至第二污泥斗内并通过第二污泥管排出。（发明人陈沿昌）