公布日：2022.10.18

申請日：2022.09.13

分類號：C02F9/14(2006.01)I;C02F1/78(2006.01)N;C02F7/00(2006.01)N

摘要

本公開涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種臭氧氧化‑曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)及污水處理方法。本公開實(shí)施例提供的臭氧氧化‑曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)中空分裝置的第一出氣管與純氧曝氣生物濾池連接，所述空分裝置的第二出氣管與臭氧發(fā)生器連接，以使所述空分裝置產(chǎn)生的氧氣分別通入所述純氧曝氣生物濾池和所述臭氧發(fā)生器；所述臭氧發(fā)生器與所述臭氧反應(yīng)池通過第三氣管連接，以使通入所述臭氧發(fā)生器的氧氣經(jīng)所述臭氧發(fā)生器后生成臭氧，并將所述臭氧通入所述臭氧反應(yīng)池�？墒钩粞跷矚獾玫匠浞掷�用，是臭氧尾氣回收循環(huán)利用的有效方案。

權(quán)利要求書

1.一種臭氧氧化-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括：進(jìn)水池（1）、臭氧反應(yīng)池（2）、溶解臭氧分解池（3）、純氧曝氣生物濾池（4）、尾破裝置、空分裝置（7）和臭氧發(fā)生器（8）；所述進(jìn)水池（1）的出口與所述臭氧反應(yīng)池（2）進(jìn)口通過第一管道（103）連通，所述臭氧反應(yīng)池（2）與所述溶解臭氧分解池（3）通過底部溢流口連通，所述溶解臭氧分解池（3）的出口與所述純氧曝氣生物濾池（4）的進(jìn)口通過第二管道（104）連通；所述尾破裝置與所述臭氧反應(yīng)池（2）通過第一氣管（101）連接，所述尾破裝置和所述溶解臭氧分解池（3）通過第二氣管（102）連接，以使所述尾破裝置收集所述臭氧反應(yīng)池（2）和所述溶解臭氧分解池（3）產(chǎn)生的尾氣，并將所述尾氣與空氣混合后通入所述空分裝置（7）；所述空分裝置（7）的第一出氣管（105）與所述純氧曝氣生物濾池（4）連接，所述空分裝置（7）的第二出氣管（106）與所述臭氧發(fā)生器（8）連接，以使所述空分裝置（7）產(chǎn)生的氧氣分別通入所述純氧曝氣生物濾池（4）和所述臭氧發(fā)生器（8）；所述臭氧發(fā)生器（8）與所述臭氧反應(yīng)池（2）通過第三氣管（107）連接，以使通入所述臭氧發(fā)生器（8）的氧氣經(jīng)所述臭氧發(fā)生器（8）后生成臭氧，并將所述臭氧通入所述臭氧反應(yīng)池（2）；所述臭氧反應(yīng)池（2）包括第一反應(yīng)池（21）和第二反應(yīng)池（22），所述第一反應(yīng)池（21）和所述第二反應(yīng)池（22）通過頂部溢流口連通；所述第三氣管（107）與所述第一反應(yīng)池（21）連通，并伸入所述第一反應(yīng)池（21）的底部；所述第三氣管（107）設(shè)有第一溶氣射流器（17）；所述尾破裝置包括依次連接的一級尾破裝置（5）和二級尾破裝置（6）；所述第一氣管（101）與所述一級尾破裝置（5）連通，所述第二氣管（102）與所述二級尾破裝置（6）連通，所述二級尾破裝置（6）的出氣端與所述空分裝置（7）連通；所述第一反應(yīng)池（21）的底部設(shè)有攪拌器（9）；所述第一反應(yīng)池（21）與催化反應(yīng)器（10）連接，所述催化反應(yīng)器（10）用于向所述第一反應(yīng)池（21）投加藥劑；所述溶解臭氧分解池（3）的底部區(qū)域設(shè)有曝氣盤（11），所述曝氣盤（11）與設(shè)置于所述溶解臭氧分解池（3）外的曝氣機(jī)（12）連接，用于將殘余的臭氧吹脫；所述空分裝置（7）包括冷卻器、第一緩沖罐、增壓系統(tǒng)、第二緩沖罐、干燥凈化設(shè)備、變壓吸附制氧設(shè)備和產(chǎn)品氧氣緩沖罐；所述干燥凈化設(shè)備包括氣液分離器、冷凍式干燥機(jī)、精密過濾器、吸附式干燥機(jī)和粉塵精濾器；所述變壓吸附制氧設(shè)備包括空氣緩沖罐、變壓吸附分離設(shè)備、粉塵精濾器、控制系統(tǒng)、檢測與放空系統(tǒng)；經(jīng)臭氧尾破后的氣體依次經(jīng)過所述冷卻器、所述第一緩沖罐、所述增壓系統(tǒng)、所述第二緩沖罐、所述氣液分離器、所述冷凍式干燥機(jī)、所述精密過濾器、所述吸附式干燥機(jī)和所述粉塵精濾器后進(jìn)入所述空氣緩沖罐，經(jīng)緩沖后分別進(jìn)入所述變壓吸附制氧設(shè)備，所述變壓吸附制氧設(shè)備生產(chǎn)的氧氣經(jīng)所述粉塵精濾器進(jìn)入所述產(chǎn)品氧氣緩沖罐進(jìn)行緩沖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧氧化-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述一級尾破裝置（5）和所述二級尾破裝置（6）均為加熱-催化混合型尾氣臭氧破壞器，所述加熱-催化混合型尾氣臭氧破壞器包括催化反應(yīng)槽、加熱器、風(fēng)機(jī)、除霧器和控制柜；所述催化反應(yīng)槽包括不銹鋼催化槽、不銹鋼網(wǎng)狀格板及支承柵板和催化劑；所述加熱器包括溫控器、不銹鋼外殼和加熱元件；所述風(fēng)機(jī)為漩渦式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)包括鋁質(zhì)渦輪和葉片以及單/三相電機(jī)；所述除霧器包括外殼、支撐架、除霧篩網(wǎng)和排水裝置；所述控制柜包括顯示調(diào)節(jié)儀表，顯示調(diào)節(jié)儀表分別與報(bào)警器和控制器連接，所述控制器用于根據(jù)報(bào)警器的信息控制所述顯示調(diào)節(jié)儀表。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧氧化-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述臭氧反應(yīng)池（2）和所述溶解臭氧分解池（3）的頂部均設(shè)有呼吸閥（16）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧氧化-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)，其特征在于，所述純氧曝氣生物濾池（4）內(nèi)設(shè)有懸浮球組合功能化載體（19），所述懸浮球組合功能化載體（19）包括多個(gè)體積為25-30mm3的聚氨酯基立方塊；所述純氧曝氣生物濾池（4）底部設(shè)有排泥閥，所述排泥閥連接有排泥泵；所述純氧曝氣生物濾池（4）的出口設(shè)有排水泵（14）；所述第一出氣管（105）設(shè)有第二溶氣射流器（18）；所述第二管道（104）設(shè)有進(jìn)水泵（13）；所述純氧曝氣生物濾池（4）包括碳源投加系統(tǒng)，所述碳源投加系統(tǒng)包括儲罐、加藥泵和加藥管線，所述加藥管線分別與所述儲罐和所述純氧曝氣生物濾池（4）連接，所述加藥泵設(shè)置于所述加藥管線。

5.一種污水處理方法，使用權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的臭氧氧化-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：S100、通過臭氧發(fā)生器（8）向臭氧反應(yīng)池（2）加入臭氧，溶解臭氧的污水通過池底設(shè)置的混合設(shè)備混合，將進(jìn)水池（1）內(nèi)的部分原水加入臭氧反應(yīng)池（2），通過臭氧發(fā)生器（8）加入臭氧，通過催化反應(yīng)器（10）向臭氧反應(yīng)池（2）加入催化劑，含臭氧的污水在催化劑的催化作用下，激發(fā)產(chǎn)生羥基自由基，使大部分難降解的有機(jī)物發(fā)生斷鏈反應(yīng)形成短鏈的有機(jī)物或直接被氧化至CO2和H2O；S200、在溶解臭氧分解池（3）通過曝高氧氣體方式分解溶解臭氧；S300、廢水中有機(jī)物在曝氣生物濾池內(nèi)徹底生化降解；S400、臭氧發(fā)生器（8）和溶解臭氧分解池（3）內(nèi)產(chǎn)生的尾氣經(jīng)尾破裝置與補(bǔ)充空氣混合，作為空分制氧的原料氣；S500、空分制氧后產(chǎn)生的一部分高純度氧氣經(jīng)臭氧發(fā)生器（8）利用產(chǎn)生臭氧，供臭氧反應(yīng)池（2）使用以氧化處理污廢水；空分制氧后產(chǎn)生的另一部分高純氧氣通過射流曝氣方式進(jìn)入純氧曝氣生物濾池（4），供純氧曝氣生物濾池（4）生化使用；步驟S400中，空分制氧的步驟包括：S401、經(jīng)臭氧尾破后的氣體經(jīng)冷卻器、第一緩沖罐、增壓系統(tǒng)進(jìn)入第二緩沖罐進(jìn)行緩沖儲氣；S402、第二緩沖罐進(jìn)行緩沖儲氣后依次進(jìn)入氣液分離器、冷凍式干燥機(jī)除去大部分油、水、塵埃后，再進(jìn)入精密過濾器、吸附式干燥機(jī)，除去部分油、水、塵埃后，使壓縮空氣的常壓露點(diǎn)降至-55℃，除去大量的水分，最后再經(jīng)粉塵精濾器，使出口潔凈壓縮空氣含油量≤0.01ppm、含塵量≤0.01μm；S403、潔凈的壓縮空氣進(jìn)入空氣緩沖罐，經(jīng)緩沖后分別進(jìn)入兩只填裝吸附劑的變壓吸附分離設(shè)備，壓縮空氣由變壓吸附分離設(shè)備底端進(jìn)入，氣流經(jīng)多層不銹鋼空氣擴(kuò)散器擴(kuò)散以后，均勻進(jìn)入變壓吸附分離設(shè)備，進(jìn)行氧氮吸附分離，然后從出口端流出氧氣，這一過程經(jīng)均壓和減壓，吸附劑脫除所吸附的雜質(zhì)組分，完成吸附劑的再生，兩個(gè)變壓吸附分離設(shè)備交替循環(huán)操作，持續(xù)送入原料壓縮空氣，連續(xù)生產(chǎn)合格氧氣；S404、變壓吸附制氧設(shè)備生產(chǎn)的氧氣進(jìn)入氧氣緩沖罐進(jìn)行緩沖，平衡氧氣壓力和純度，再經(jīng)粉塵精濾器過濾后，從而得到純度為90-93.0%的合格氧氣，其輸出壓力為0.2-0.3MPa、常壓露點(diǎn)≤-60℃、含油量≤0.001ppm、含塵量≤0.01μm；合格氧氣一部分進(jìn)入臭氧發(fā)生器（8）用于臭氧制備，一部分通入純氧曝氣生物濾池（4）的第二溶氣射流器（18），混合后用于生化供氧；還包括步驟S600，氣體循環(huán)過程的計(jì)算方法；A、首先確定參數(shù)：臭氧反應(yīng)池需氧量和生物濾池需氧氣量；臭氧反應(yīng)池需臭氧量：Qo1=(Co3•q廢水)/y03；式中：q廢水—所處理廢水流量，m3/h；Co3—臭氧投加量，mg/L；y03—臭氧發(fā)生器產(chǎn)氣濃度；生物濾池需氧氣量：Qo2=(q廢水•△COD•1.5)/w01；式中：△COD—生物濾池去除COD,mg/L；wo1—空分產(chǎn)氣氧氣組分；B、然后確定以下參數(shù)：空分制氧產(chǎn)氣量、一級尾破氣量、溶解臭氧分解池曝氣量和二級尾破氣量；空分制氧產(chǎn)氣量為Q1，Q1=Qo1+Qo2；一級尾破氣量為Q3，Q3=Q1（1-yo3）；一級尾破氣氧氣組分wo3=(w01-yo3)/Q3；溶解臭氧分解池曝氣量為Q4，Q4=（Q1•wo1-Q3•wo3）/21%；式中：wo1—空分產(chǎn)氣氧氣組分，wo3—一級尾破尾氣氧氣組分，21%—空氣氧氣組分；溶解臭氧分解池曝氣量即作為溶解臭氧分解池曝氣氣體，同時(shí)作為系統(tǒng)氧氣損失補(bǔ)充，據(jù)此調(diào)整溶解臭氧分解池鼓風(fēng)機(jī)氣量；二級尾破氣量為Q6，Q6=Q3+Q4。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種臭氧氧化-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)及污水處理方法。

本發(fā)明第一方面提供了一種臭氧氧化-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)，包括：進(jìn)水池、臭氧反應(yīng)池、溶解臭氧分解池、純氧曝氣生物濾池、尾破裝置、空分裝置和臭氧發(fā)生器；

所述進(jìn)水池的出口與所述臭氧反應(yīng)池進(jìn)口通過第一管道連通，所述臭氧反應(yīng)池與所述溶解臭氧分解池通過底部溢流口連通，所述溶解臭氧分解池的出口與所述純氧曝氣生物濾池的進(jìn)口通過第二管道連通；

所述尾破裝置與所述臭氧反應(yīng)池通過第一氣管連接，所述尾破裝置和所述溶解臭氧分解池通過第二氣管連接，以使所述尾破裝置收集所述臭氧反應(yīng)池和所述溶解臭氧分解池產(chǎn)生的尾氣，并將所述尾氣與空氣混合后通入所述空分裝置；

所述空分裝置的第一出氣管與所述純氧曝氣生物濾池連接，所述空分裝置的第二出氣管與所述臭氧發(fā)生器連接，以使所述空分裝置產(chǎn)生的氧氣分別通入所述純氧曝氣生物濾池和所述臭氧發(fā)生器；

所述臭氧發(fā)生器與所述臭氧反應(yīng)池通過第三氣管連接，以使通入所述臭氧發(fā)生器的氧氣經(jīng)所述臭氧發(fā)生器后生成臭氧，并將所述臭氧通入所述臭氧反應(yīng)池。

進(jìn)一步的，所述臭氧反應(yīng)池包括第一反應(yīng)池和第二反應(yīng)池，所述第一反應(yīng)池和所述第二反應(yīng)池通過頂部溢流口連通；

所述第三氣管與所述第一反應(yīng)池連通，并伸入所述第一反應(yīng)池的底部；

所述第三氣管設(shè)有第一溶氣射流器。

進(jìn)一步的，所述尾破裝置包括依次連接的一級尾破裝置和二級尾破裝置；

所述第一氣管與所述一級尾破裝置連通，所述第二氣管與所述二級尾破裝置連通，所述二級尾破裝置的出氣端與所述空分裝置連通；

所述第一反應(yīng)池的底部設(shè)有攪拌器；

所述第一反應(yīng)池與催化反應(yīng)器連接，所述催化反應(yīng)器用于向所述第一反應(yīng)池投加藥劑。

進(jìn)一步的，所述一級尾破裝置和所述二級尾破裝置均為加熱-催化混合型尾氣臭氧破壞器，所述加熱-催化混合型尾氣臭氧破壞器包括催化反應(yīng)槽、加熱器、風(fēng)機(jī)、除霧器和控制柜；

進(jìn)一步的，所述催化反應(yīng)槽包括不銹鋼催化槽、不銹鋼網(wǎng)狀格板及支承柵板和催化劑；

進(jìn)一步的，所述加熱器包括溫控器、不銹鋼外殼和加熱元件；

進(jìn)一步的，所述風(fēng)機(jī)為漩渦式風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)包括鋁質(zhì)渦輪和葉片以及單/三相電機(jī)；

進(jìn)一步的，所述除霧器包括外殼、支撐架、除霧篩網(wǎng)和排水裝置等；

進(jìn)一步的，所述控制柜包括顯示調(diào)節(jié)儀表，顯示調(diào)節(jié)儀表分別與報(bào)警器和控制器連接，所述控制器用于根據(jù)報(bào)警器的信息控制所述顯示調(diào)節(jié)儀表。

進(jìn)一步的，所述溶解臭氧分解池的底部區(qū)域設(shè)有曝氣盤，所述曝氣盤與設(shè)置于所述溶解臭氧分解池外的曝氣機(jī)連接，用于將殘余的臭氧吹脫。

進(jìn)一步的，所述臭氧反應(yīng)池和所述溶解臭氧分解池的頂部均設(shè)有呼吸閥。

進(jìn)一步的，所述純氧曝氣生物濾池內(nèi)設(shè)有懸浮球組合功能化載體，所述懸浮球組合功能化載體包括多個(gè)體積為25-30mm3的聚氨酯基立方塊；

所述純氧曝氣生物濾池底部設(shè)有排泥閥，所述排泥閥連接有排泥泵；

所述純氧曝氣生物濾池的出口設(shè)有排水泵；

所述第一出氣管設(shè)有第二溶氣射流器；

所述第二管道設(shè)有進(jìn)水泵；

所述純氧曝氣生物濾池包括碳源投加系統(tǒng)，所述碳源投加系統(tǒng)包括儲罐、加藥泵和加藥管線，所述加藥管線分別與所述儲罐和所述純氧曝氣生物濾池連接，所述加藥泵設(shè)置于所述加藥管線。

進(jìn)一步的，所述空分裝置包括冷卻器、第一緩沖罐、增壓系統(tǒng)、第二緩沖罐、干燥凈化設(shè)備、變壓吸附制氧設(shè)備和產(chǎn)品氧氣緩沖罐；

所述干燥凈化設(shè)備包括氣液分離器、冷凍式干燥機(jī)、精密過濾器、吸附式干燥機(jī)和粉塵精濾器；

所述變壓吸附制氧設(shè)備包括空氣緩沖罐、變壓吸附分離設(shè)備、粉塵精濾器、控制系統(tǒng)、檢測與放空系統(tǒng)；

經(jīng)臭氧尾破后的氣體依次經(jīng)過所述冷卻器、所述第一緩沖罐、所述增壓系統(tǒng)、所述第二緩沖罐、所述氣液分離器、所述冷凍式干燥機(jī)、所述精密過濾器、所述吸附式干燥機(jī)和所述粉塵精濾器后進(jìn)入所述空氣緩沖罐，經(jīng)緩沖后分別進(jìn)入所述變壓吸附制氧設(shè)備，所述變壓吸附制氧設(shè)備生產(chǎn)的氧氣經(jīng)所述粉塵精濾器進(jìn)入所述產(chǎn)品氧氣緩沖罐進(jìn)行緩沖。

本發(fā)明第二方面提供了一種污水處理方法，使用第一方面所述的臭氧氧化-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)，包括以下步驟：

S100、通過臭氧發(fā)生器向臭氧反應(yīng)池加入臭氧，溶解臭氧的污水通過池底設(shè)置的混合設(shè)備混合，將進(jìn)水池內(nèi)的部分原水加入臭氧反應(yīng)池，通過臭氧發(fā)生器加入臭氧，通過催化反應(yīng)器向臭氧反應(yīng)池加入催化劑，含臭氧的污水在催化劑的催化作用下，激發(fā)產(chǎn)生羥基自由基，使大部分難降解的有機(jī)物發(fā)生斷鏈反應(yīng)形成短鏈的有機(jī)物或直接被氧化至CO2和H2O；

S200、在溶解臭氧分解池通過曝高氧氣體方式分解溶解臭氧；

S300、廢水中有機(jī)物在曝氣生物濾池內(nèi)徹底生化降解；

S400、臭氧發(fā)生器和溶解臭氧分解池內(nèi)產(chǎn)生的尾氣經(jīng)尾破裝置與補(bǔ)充空氣混合，作為空分制氧的原料氣；

S500、空分制氧后產(chǎn)生的一部分高純度氧氣經(jīng)臭氧發(fā)生器利用產(chǎn)生臭氧，供臭氧反應(yīng)池使用以氧化處理污廢水；空分制氧后產(chǎn)生的另一部分高純氧氣通過射流曝氣方式進(jìn)入純氧曝氣生物濾池，供純氧曝氣生物濾池生化使用。

進(jìn)一步的，步驟S400中，空分制氧的步驟包括：

S401、經(jīng)臭氧尾破后的氣體經(jīng)冷卻器、第一緩沖罐、增壓系統(tǒng)進(jìn)入第二緩沖罐進(jìn)行緩沖儲氣；

S402、第二緩沖罐進(jìn)行緩沖儲氣后依次進(jìn)入氣液分離器、冷凍式干燥機(jī)除去大部分油、水、塵埃后，再進(jìn)入精密過濾器、吸附式干燥機(jī)，除去部分油、水、塵埃后，使壓縮空氣的常壓露點(diǎn)降至-55℃，除去大量的水分，最后再經(jīng)粉塵精濾器，使出口潔凈壓縮空氣含油量≤0.01ppm、含塵量≤0.01μm；

S403、潔凈的壓縮空氣進(jìn)入空氣緩沖罐，經(jīng)緩沖后分別進(jìn)入兩只填裝吸附劑的變壓吸附分離設(shè)備，壓縮空氣由變壓吸附分離設(shè)備底端進(jìn)入，氣流經(jīng)多層不銹鋼空氣擴(kuò)散器擴(kuò)散以后，均勻進(jìn)入變壓吸附分離設(shè)備，進(jìn)行氧氮吸附分離，然后從出口端流出氧氣，這一過程經(jīng)均壓和減壓，吸附劑脫除所吸附的雜質(zhì)組分，完成吸附劑的再生，兩個(gè)變壓吸附分離設(shè)備交替循環(huán)操作，持續(xù)送入原料壓縮空氣，連續(xù)生產(chǎn)合格氧氣；

S404、變壓吸附制氧設(shè)備生產(chǎn)的氧氣進(jìn)入氧氣緩沖罐進(jìn)行緩沖，平衡氧氣壓力和純度，再經(jīng)粉塵精濾器過濾后，從而得到純度為90-93.0%的合格氧氣，其輸出壓力為0.2-0.3MPa、常壓露點(diǎn)≤-60℃、含油量≤0.001ppm、含塵量≤0.01μm；合格氧氣一部分進(jìn)入臭氧發(fā)生器用于臭氧制備，一部分通入純氧曝氣生物濾池的第二溶氣射流器，混合后用于生化供氧。

本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

臭氧氧化-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)及污水處理方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明實(shí)施例提供的新型臭氧尾氣回收循環(huán)利用協(xié)同臭氧-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)可使臭氧尾氣得到充分利用，是臭氧尾氣回收循環(huán)利用的有效方案。

2.本發(fā)明實(shí)施例可以解決純氧曝氣氧氣成本高的問題，使純氧曝氣具有可推廣性。

3.本發(fā)明實(shí)施例提出的氧尾氣回收循環(huán)利用協(xié)同臭氧-曝氣生物濾池水處理系統(tǒng)因其適用性高，運(yùn)營成本低，工藝成熟，可廣泛推廣于工業(yè)難處理廢水領(lǐng)域。

（發(fā)明人：黎澤華;林曉峰;劉牡;朱希坤;張立言;孫凱;蘇英強(qiáng);段夢緣;韓慧銘;肖聰）