公布日：2022.04.08
申请日：2021.12.23
分类号：C02F1/78(2006.01)I;B01F23/20(2022.01)I;B01F33/71(2022.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种臭氧加压溶气罐及其应用的污水深度处理系统，所述臭氧加压溶气罐的进气口与臭氧进气管路连接，所述臭氧加压溶气罐的进水口与污水进水管路连接，所述臭氧加压溶气罐通过液体释放管路与臭氧反应塔的进水口连接，所述臭氧加压溶气罐连接的气体释放管路与液体释放管路在臭氧反应塔的进水口汇接。本发明充分发挥加压溶气的优势，提高臭氧加压溶气罐内的臭氧溶解度，提高臭氧对污水氧化治理的效果，同时通过臭氧加压溶气罐内未完全溶解的臭氧气体，通过释压过程，在臭氧反应塔内形成气水射流，构建异相催化臭氧微气泡反应器系统，臭氧氧化反应效率及利用率将得到显著提升，实现对剩余臭氧的利用和污水二次深度净化。
权利要求书
1.臭氧加压溶气罐，其特征在于：包括密封罐体，所述密封罐体上分别设有进气口、进水口、气体释放口和液体释放口，所述进气口位于罐体底部，连接臭氧气体进气管路(1)，所述进水口位于罐体顶部，连接污水进水管路(2)，所述气体释放口位于罐内液位之上，通过第三减压阀(401)连接气体释放管路(4)，所述液体释放口位于罐内液位之下，通过压力释放阀(501)连接液体释放管路(5)；所述进气口和进水口之间的密封罐体内部通道布置若干截气盘(302)，通过进气口持续通入密封罐体内部的臭氧气体提高罐内压力，并通过截气盘(302)的拦截提高臭氧气体在罐内污水中的溶解度。
2.根据权利要求1所述的臭氧加压溶气罐，其特征在于：所述截气盘(302)为碗状圆盘，其碗口朝向进气口倒扣设置。
3.根据权利要求2所述的臭氧加压溶气罐，其特征在于：所述截气盘(302)分组布置，同组的截气盘(302)同轴固定在同一竖杆(303)上，相邻竖杆上的截气盘之间在竖直方向上交错分布，所有截气盘的竖杆两端通过安装架(304)与密封罐体固定。
4.根据权利要求1所述的臭氧加压溶气罐，其特征在于：所述密封罐体底部设有曝气管与进气口连接。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的臭氧加压溶气罐，其特征在于：所述密封罐体上设有压力表(305)。
6.污水深度处理系统，其特征在于：包括臭氧反应塔(6)和权利要求1-5中的臭氧加压溶气罐(3)，所述臭氧加压溶气罐(3)的进气口与臭氧进气管路(1)连接，所述臭氧加压溶气罐(3)的进水口与污水进水管路(2)连接，所述臭氧加压溶气罐(3)通过液体释放管路(5)与臭氧反应塔(6)的进水口连接，所述臭氧加压溶气罐(3)连接的气体释放管路(4)与液体释放管路(5)在臭氧反应塔(6)的进水口汇接；所述臭氧反应塔(6)内部设置附着有羟基氧化铁的铁催化剂层(602)。
7.根据权利要求6所述的污水深度处理系统，其特征在于：所述臭氧进气管路(1)上包括串联的气体混合罐(101)、臭氧发生器(102)和空压机(103)，所述气体混合罐(101)的进气包括空气气源和氧气气源，所述空气气源和氧气气源均设有可调流量的气体流量计。
8.根据权利要求7所述的污水深度处理系统，其特征在于：所述空压机(103)与臭氧加压溶气罐(3)之间的臭氧进气管路上还设有减压阀、气体流量计和止回阀。
9.根据权利要求6所述的污水深度处理系统，其特征在于：所述污水进水管路(2)上包括串联的水泵(201)、液体流量计和止回阀。
10.根据权利要求7所述的污水深度处理系统，其特征在于：所述臭氧反应塔(6)的进水口设置文丘里射流器(601)与汇接后的气体释放管路(4)和液体释放管路(5)连接。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对臭氧气体通过曝气形成气液多相反应在治理污水中利用率低的问题，提供一种臭氧加压溶气罐及其应用的水处理系统。
本发明采用如下技术方案实现：
臭氧加压溶气罐，包括密封罐体，所述密封罐体上分别设有进气口、进水口、气体释放口和液体释放口，所述进气口位于罐体底部，连接臭氧气体进气管路1，所述进水口位于罐体顶部，连接污水进水管路2，所述气体释放口位于罐内液位之上，通过第三减压阀401连接气体释放管路4，所述液体释放口位于罐内液位之下，通过压力释放阀501连接液体释放管路5；
所述进气口和进水口之间的密封罐体内部通道布置若干截气盘302，通过进气口持续通入密封罐体内部的臭氧气体提高罐内压力，并通过截气盘302的拦截提高臭氧气体在罐内污水中的溶解度。
本发明中的臭氧加压溶气罐中，进一步的，所述截气盘302为碗状圆盘，其碗口朝向进气口倒扣设置。碗状倒扣式截气盘的作用是截留一部分从密封罐体底部上升的臭氧气体，使其在截气盘底部提高污水的接触时间。
本发明中的臭氧加压溶气罐中，进一步的，所述截气盘302分组布置，同组的截气盘302同轴固定在同一竖杆303上，相邻竖杆上的截气盘之间在竖直方向上交错分布，所有截气盘的竖杆两端通过安装架304与密封罐体固定。
本发明中的臭氧加压溶气罐中，进一步的，所述密封罐体底部设有曝气管与进气口连接。污水通过水泵经污水输送管路从密封罐体上部进入，空压机进气口产生负压，将气体混合罐中的氧气和空气混合气体吸入臭氧发生器产生臭氧气体，并经空压机将臭氧气体从密封罐体底部输入，经底部曝气管形成罐底部曝气。
本发明中的臭氧加压溶气罐中，进一步的，所述密封罐体上设有压力表305。
本发明还公开了一种包含上述臭氧加压溶气罐的污水深度处理系统，包括臭氧反应塔6和臭氧加压溶气罐3，所述臭氧加压溶气罐3的进气口与臭氧进气管路1连接，所述臭氧加压溶气罐3的进水口与污水进水管路2连接，所述臭氧加压溶气罐3通过液体释放管路5与臭氧反应塔6的进水口连接，所述臭氧加压溶气罐3连接的气体释放管路4与液体释放管路5在臭氧反应塔6的进水口汇接；
所述臭氧反应塔6内部设置附着有羟基氧化铁的铁催化剂层602。
本发明的污水深度处理系统中，进一步的，所述臭氧进气管路1上包括串联的气体混合罐101、臭氧发生器102和空压机103，所述气体混合罐101的进气包括空气气源和氧气气源，所述空气气源和氧气气源均设有可调流量的气体流量计。通过调节空气气源和氧气气源连接管路上的气体流量大小可控制气体混合罐中氧气的气体的比重。
本发明的污水深度处理系统中，进一步的，所述空压机103与臭氧加压溶气罐3之间的臭氧进气管路上还设有减压阀、气体流量计和止回阀。整个臭氧进气管路的气体输送动力由空压机提供，气体进气流量由臭氧进气管路上的气体流量计控制。
本发明的污水深度处理系统中，进一步的，所述污水进水管路2上包括串联的水泵201、液体流量计和止回阀。
本发明的污水深度处理系统中，进一步的，所述臭氧反应塔6的进水口设置文丘里射流器601与汇接后的气体释放管路4和液体释放管路5连接，溶解有臭氧的污水经液体释放管路连接文丘里射流器携带气体释放管路的臭氧混合气体从臭氧反应塔底部射流进入，并形成含臭氧的微气泡。
本发明的臭氧发生器吸入气体混合罐中的氧气产生臭氧气体，经空压机加压从臭氧加压溶气罐的底部进行曝气，并维持臭氧加压溶气罐具有一定的气体压力。污水通过水泵从臭氧加压溶气罐上部引入，污水和臭氧气体在罐内形成气水逆流。臭氧气体从臭氧加压溶气罐底部上升的过程中，经过碗状倒扣式截气盘区域，一部分臭氧气体会被截气盘拦截，以进一步提高臭氧气体在污水中的存量。通过控制臭氧加压溶气罐内气体的释放过程，维持臭氧加压溶气罐内气压在一定值，罐内进水和出水水量保持相等，提高臭氧在污水中的溶解率。
本发明的污水深度处理系统利用臭氧加压溶气罐内臭氧气体和污水的释压作用，通过气体释放管路和液体释放管路连接文丘里射流器的气液混合作用，在臭氧反应塔底部进行污水和气体的压力释放，携带的臭氧气体会在臭氧反应塔底部形成微气泡，结合污水内部溶解的臭氧，一并经铁刨花催化，产生强氧化性自由基，最终实现污水的绿色、高效净化处理。
本发明相比较现有的臭氧治理污水技术具有如下有益效果：
(1)通过设置气体混合罐控制氧气和空气的比例，空气可作为氧气来源，能减少纯氧的使用量，具有一定的经济性。
(2)空压机的布设位置在臭氧发生器内部形成负压，为臭氧发生器进气提供了动力，也成为了臭氧进入臭氧加压溶气罐的输送动力。
(3)由于臭氧加压溶气罐中压力较大，臭氧在污水中的溶解度较常压下高出数倍，另一方面污水从臭氧加压溶气罐上部进入与底部上升的臭氧气体形成逆流，提高了臭氧气体在污水中的接触时间，臭氧加压溶气罐内设置有碗状倒扣式截气盘结构，强化了截气盘的碗口臭氧气体与碗口污水的界面氧化，和臭氧在污水中的停留时间。
(4)臭氧加压溶气罐中的臭氧不可能完全反应，未能溶解和反应的气体将在压力式反应罐的顶部积存，为了充分利用这部分的臭氧，通过臭氧加压溶气罐顶部气体释压和底部液体释压混合，经文丘里射流器混合射流进入臭氧反应塔底部，并形成微气泡，塔内装填有铁刨花，可作为催化臭氧氧化的催化剂，催化臭氧产生强氧化性自由基，实现污水的二次处理，最终实现污水的净化。
综上所述，本发明充分发挥加压溶气的优势，提高臭氧加压溶气罐内的臭氧溶解度，提高臭氧对污水氧化治理的效果，同时通过臭氧加压溶气罐内未完全溶解的臭氧气体，通过释压过程，在臭氧反应塔内形成气水射流，构建异相催化臭氧微气泡反应器系统，臭氧氧化反应效率及利用率将得到显著提升，实现对剩余臭氧的利用和污水二次深度净化。
（发明人：刘玉莎;陈剑;林达;曾科;汤桂腾;覃晖;刘妮）