申請(qǐng)公布日：2022.04.15
申請(qǐng)日：2021.12.15
分類(lèi)號(hào)：C02F9/14(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F1/78(2006.01)N;C02F3/02(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置及其方法，包括依次連接的砂濾池、中間水池、EP氧化池、生化調(diào)節(jié)池、BAC池和清水池，EP氧化池連接有雙氧水發(fā)生器、臭氧發(fā)生器和臭氧尾氣破壞器。本發(fā)明采用原位產(chǎn)生雙氧水和臭氧，可直接用于污水處理，無(wú)需另外準(zhǔn)備雙氧水和臭氧，雙氧水和臭氧分別配有專(zhuān)門(mén)的投加裝置，可提高兩者在水中的溶解度，增加雙氧水和臭氧的接觸概率，提高羥基自由基的產(chǎn)生率，可將水中部分簡(jiǎn)單的有機(jī)物氧化為水和二氧化碳，同時(shí)還可氧化水中的難生物降解的大分子物質(zhì)，打破分子鏈，將長(zhǎng)鏈大分子氧化成短鏈小分子有機(jī)物，同時(shí)還可將不可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可降解有機(jī)物。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：包括依次連接的砂濾池、中間水池、EP氧化池、生化調(diào)節(jié)池、BAC池和清水池，EP氧化池連接有雙氧水發(fā)生器、臭氧發(fā)生器和臭氧尾氣破壞器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述中間水池連接有酸加藥管和堿加藥管，生化調(diào)節(jié)池也連接有酸加藥管和堿加藥管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述中間水池與EP氧化池的連接管道上設(shè)置有中間水池出水泵，生化調(diào)節(jié)池與BAC池的連接管道上設(shè)置有生化調(diào)節(jié)池出水泵，清水池的底部設(shè)置有清水池出水泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述中間水池與EP氧化池的連接管道上設(shè)置有管道混合器，雙氧水發(fā)生器出水管路分成兩路分別與管道混合器和EP氧化池連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述EP氧化池外側(cè)設(shè)置有兩端分別與EP氧化池連通的循環(huán)管路，循環(huán)管路上設(shè)置有氣液混合泵，臭氧發(fā)生器與氣液混合泵連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述EP氧化池底部設(shè)置有鈦板曝氣頭，臭氧發(fā)生器與EP氧化池內(nèi)的鈦板曝氣頭連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述雙氧水發(fā)生器包括電解系統(tǒng)，電解系統(tǒng)包括電解槽和直流電源，電解槽內(nèi)設(shè)置有陽(yáng)極和氣體擴(kuò)散陰極，在氣體擴(kuò)散陰極遠(yuǎn)離陽(yáng)極的一側(cè)設(shè)置有與氣體擴(kuò)散陰極相連通的氣室，直流電源的正、負(fù)極分別連接陽(yáng)極和氣體擴(kuò)散陰極；供氣系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)向氣室提供氣體；供液系統(tǒng)，向電解槽提供電解液，電解液為可溶性硫酸鹽溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述供氣系統(tǒng)提供氣體為空氣或氧氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述可溶性硫酸鹽包括硫酸鈉、硫酸鉀中的一種或兩種的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述雙氧水發(fā)生器還包括自動(dòng)化控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)基于供氣系統(tǒng)發(fā)出的氣體流量和/或氣室的壓力信號(hào)調(diào)節(jié)供氣系統(tǒng)向電解槽的供氣，且自動(dòng)化控制系統(tǒng)基于電解槽中電解液的電導(dǎo)率和/或供液系統(tǒng)的液體流量信號(hào)調(diào)節(jié)供液系統(tǒng)向電解槽供液；H2報(bào)警裝置，測(cè)定氣體擴(kuò)散陰極所產(chǎn)生的H2濃度，并在所測(cè)定的H2濃度超過(guò)安全閾值時(shí)發(fā)出警報(bào)；H2O2儲(chǔ)罐，連接電解槽用于接收由電解槽產(chǎn)生的H2O2。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述供氣系統(tǒng)包括干燥器，用于對(duì)氣體進(jìn)行干燥；流量計(jì)，用于控制干燥后氣體的氣體流量。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述供液系統(tǒng)包括軟水設(shè)備，用于脫除自來(lái)水中的堿土金屬離子，軟水設(shè)備為離子交換型軟水器或納濾膜軟水器；電解液儲(chǔ)備罐，電解液儲(chǔ)備罐設(shè)有進(jìn)水口、加料口和出液口，電解液儲(chǔ)備罐進(jìn)水口與軟水設(shè)備的出水口連接，電解液儲(chǔ)備罐進(jìn)料口用于向電解液儲(chǔ)備罐內(nèi)添加電解質(zhì)，電解液儲(chǔ)備罐出液口連接電解槽以向電解槽提供電解液，電解液儲(chǔ)備罐內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)以攪拌形成電解液；反應(yīng)罐，反應(yīng)罐設(shè)有沉淀劑添加口和進(jìn)液口，反應(yīng)罐進(jìn)液口用于向反應(yīng)罐內(nèi)添加硫酸鈉粗鹽溶液，反應(yīng)罐沉淀劑添加口用于向反應(yīng)罐內(nèi)添加沉淀劑以沉淀硫酸鈉粗鹽溶液中的Ca2+、Mg2+；澄清罐，澄清罐連接反應(yīng)罐以接收來(lái)自反應(yīng)罐的反應(yīng)液，澄清罐還連接絮凝劑提供裝置以向澄清罐內(nèi)提供絮凝劑；過(guò)濾裝置，過(guò)濾裝置連接澄清罐以對(duì)來(lái)自澄清罐的液體進(jìn)行過(guò)濾，得到一次精制的可溶性硫酸鹽溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述過(guò)濾裝置包括砂濾器，砂濾器連接澄清罐，對(duì)來(lái)自澄清罐的液體進(jìn)行粗濾得到粗濾液；α-纖維素助濾劑預(yù)涂碳素管過(guò)濾器，α-纖維素助濾劑預(yù)涂碳素管過(guò)濾器連接砂濾器，以對(duì)來(lái)自砂濾器的粗濾液進(jìn)行精濾，得到一次精制的硫酸鈉溶液。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述供液系統(tǒng)還包括螯合樹(shù)脂塔，螯合樹(shù)脂塔連接過(guò)濾裝置，以對(duì)一次精制的可溶性硫酸鹽溶液進(jìn)行二次精制，得到二次精制的可溶性硫酸鹽溶液。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述電解槽中設(shè)置有陽(yáng)離子交換膜，陽(yáng)離子交換膜位于陽(yáng)極和氣體擴(kuò)散陰極之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述陽(yáng)極含有Ir氧化物或Ir與選自Ru、Ta、Pt、Sn中的一種或多種金屬的金屬氧化物混合物，氣體擴(kuò)散電極負(fù)載有催化劑，催化劑為貴金屬類(lèi)催化劑或碳基催化劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：所述貴金屬類(lèi)催化劑為Au-Ni-Pt、Au-Pd、Pt-Hg、Pd-Hg、Pd-Sn、Ag-Pt催化劑中的一種或多種，碳基催化劑為石墨、活性炭、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或多種。
18.一種權(quán)利要求1-17任一項(xiàng)所述的原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置的處理方法，其特征在于包含以下步驟：待處理污水首先進(jìn)入砂濾池，經(jīng)過(guò)石英砂過(guò)濾后的污水進(jìn)入中間水池，隨后在中間水池出水泵的提升下進(jìn)入EP氧化池，在臭氧發(fā)生器和雙氧水發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧和雙氧水的共同作用下，對(duì)進(jìn)水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化降解，出水進(jìn)入生化調(diào)節(jié)池，在生化調(diào)節(jié)池出水泵的作用下將污水提升至BAC池，污水經(jīng)活性炭過(guò)濾處理，進(jìn)一步降低出水的有機(jī)物濃度，同時(shí)過(guò)濾和吸附污水中的雜質(zhì)和部分因臭氧產(chǎn)生的副產(chǎn)物，濾出水進(jìn)入清水池，在清水池提升泵的作用下將污水排出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的處理方法，其特征在于：所述臭氧發(fā)生器中臭氧的單位產(chǎn)量為100-400g/h，雙氧水發(fā)生器的單位產(chǎn)量為90-200/h，砂濾池設(shè)計(jì)流速為5-8m/h，EP好氧池停留時(shí)間為100-140min，BAC池接觸時(shí)間為30-40min。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置及其方法，通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備原位產(chǎn)生雙氧水和臭氧，在雙氧水和臭氧的協(xié)同氧化作用下對(duì)污水進(jìn)行處理，從而去除污水中的難降解有機(jī)物，使污水達(dá)標(biāo)排放。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置，其特征在于：包括依次連接的砂濾池、中間水池、EP氧化池、生化調(diào)節(jié)池、BAC池和清水池，EP氧化池連接有雙氧水發(fā)生器、臭氧發(fā)生器和臭氧尾氣破壞器。
進(jìn)一步地，所述中間水池連接有酸加藥管和堿加藥管，生化調(diào)節(jié)池也連接有酸加藥管和堿加藥管。
進(jìn)一步地，所述中間水池與EP氧化池的連接管道上設(shè)置有中間水池出水泵，生化調(diào)節(jié)池與BAC池的連接管道上設(shè)置有生化調(diào)節(jié)池出水泵，清水池的底部設(shè)置有清水池出水泵。
進(jìn)一步地，所述中間水池與EP氧化池的連接管道上設(shè)置有管道混合器，雙氧水發(fā)生器出水管路分成兩路分別與管道混合器和EP氧化池連接。
進(jìn)一步地，所述EP氧化池外側(cè)設(shè)置有兩端分別與EP氧化池連通的循環(huán)管路，循環(huán)管路上設(shè)置有氣液混合泵，臭氧發(fā)生器與氣液混合泵連接。
進(jìn)一步地，所述EP氧化池底部設(shè)置有鈦板曝氣頭，臭氧發(fā)生器與EP氧化池內(nèi)的鈦板曝氣頭連接。
進(jìn)一步地，所述雙氧水發(fā)生器包括電解系統(tǒng)，電解系統(tǒng)包括電解槽和直流電源，電解槽內(nèi)設(shè)置有陽(yáng)極和氣體擴(kuò)散陰極，在氣體擴(kuò)散陰極遠(yuǎn)離陽(yáng)極的一側(cè)設(shè)置有與氣體擴(kuò)散陰極相連通的氣室，直流電源的正、負(fù)極分別連接陽(yáng)極和氣體擴(kuò)散陰極；供氣系統(tǒng)，供氣系統(tǒng)向氣室提供氣體；供液系統(tǒng)，向電解槽提供電解液，電解液為可溶性硫酸鹽溶液。
進(jìn)一步地，所述供氣系統(tǒng)提供氣體為空氣或氧氣。
進(jìn)一步地，所述可溶性硫酸鹽包括硫酸鈉、硫酸鉀中的一種或兩種的組合。
進(jìn)一步地，所述雙氧水發(fā)生器還包括自動(dòng)化控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)基于供氣系統(tǒng)發(fā)出的氣體流量和/或氣室的壓力信號(hào)調(diào)節(jié)供氣系統(tǒng)向電解槽的供氣，且自動(dòng)化控制系統(tǒng)基于電解槽中電解液的電導(dǎo)率和/或供液系統(tǒng)的液體流量信號(hào)調(diào)節(jié)供液系統(tǒng)向電解槽供液；H2報(bào)警裝置，測(cè)定氣體擴(kuò)散陰極所產(chǎn)生的H2濃度，并在所測(cè)定的H2濃度超過(guò)安全閾值時(shí)發(fā)出警報(bào)；H2O2儲(chǔ)罐，連接電解槽用于接收由電解槽產(chǎn)生的H2O2。
進(jìn)一步地，所述供氣系統(tǒng)包括干燥器，用于對(duì)氣體進(jìn)行干燥；流量計(jì)，用于控制干燥后氣體的氣體流量。
進(jìn)一步地，所述供液系統(tǒng)包括軟水設(shè)備，用于脫除自來(lái)水中的堿土金屬離子，軟水設(shè)備為離子交換型軟水器或納濾膜軟水器；電解液儲(chǔ)備罐，電解液儲(chǔ)備罐設(shè)有進(jìn)水口、加料口和出液口，電解液儲(chǔ)備罐進(jìn)水口與軟水設(shè)備的出水口連接，電解液儲(chǔ)備罐進(jìn)料口用于向電解液儲(chǔ)備罐內(nèi)添加電解質(zhì)，電解液儲(chǔ)備罐出液口連接電解槽以向電解槽提供電解液，電解液儲(chǔ)備罐內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)以攪拌形成電解液；反應(yīng)罐，反應(yīng)罐設(shè)有沉淀劑添加口和進(jìn)液口，反應(yīng)罐進(jìn)液口用于向反應(yīng)罐內(nèi)添加硫酸鈉粗鹽溶液，反應(yīng)罐沉淀劑添加口用于向反應(yīng)罐內(nèi)添加沉淀劑以沉淀硫酸鈉粗鹽溶液中的Ca2+、Mg2+；澄清罐，澄清罐連接反應(yīng)罐以接收來(lái)自反應(yīng)罐的反應(yīng)液，澄清罐還連接絮凝劑提供裝置以向澄清罐內(nèi)提供絮凝劑；過(guò)濾裝置，過(guò)濾裝置連接澄清罐以對(duì)來(lái)自澄清罐的液體進(jìn)行過(guò)濾，得到一次精制的可溶性硫酸鹽溶液。
進(jìn)一步地，所述過(guò)濾裝置包括砂濾器，砂濾器連接澄清罐，對(duì)來(lái)自澄清罐的液體進(jìn)行粗濾得到粗濾液；α-纖維素助濾劑預(yù)涂碳素管過(guò)濾器，α-纖維素助濾劑預(yù)涂碳素管過(guò)濾器連接砂濾器，以對(duì)來(lái)自砂濾器的粗濾液進(jìn)行精濾，得到一次精制的硫酸鈉溶液。
進(jìn)一步地，所述供液系統(tǒng)還包括螯合樹(shù)脂塔，螯合樹(shù)脂塔連接過(guò)濾裝置，以對(duì)一次精制的可溶性硫酸鹽溶液進(jìn)行二次精制，得到二次精制的可溶性硫酸鹽溶液。
進(jìn)一步地，所述電解槽中設(shè)置有陽(yáng)離子交換膜，陽(yáng)離子交換膜位于陽(yáng)極和氣體擴(kuò)散陰極之間。
進(jìn)一步地，所述陽(yáng)極含有Ir氧化物或Ir與選自Ru、Ta、Pt、Sn中的一種或多種金屬的金屬氧化物混合物，氣體擴(kuò)散電極負(fù)載有催化劑，催化劑為貴金屬類(lèi)催化劑或碳基催化劑。
進(jìn)一步地，所述貴金屬類(lèi)催化劑為Au-Ni-Pt、Au-Pd、Pt-Hg、Pd-Hg、Pd-Sn、Ag-Pt催化劑中的一種或多種，碳基催化劑為石墨、活性炭、炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或多種。
一種原位生成雙氧水和臭氧的污水深度處理裝置的處理方法，其特征在于包含以下步驟：待處理污水首先進(jìn)入砂濾池，經(jīng)過(guò)石英砂過(guò)濾后的污水進(jìn)入中間水池，隨后在中間水池出水泵的提升下進(jìn)入EP氧化池，在臭氧發(fā)生器和雙氧水發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧和雙氧水的共同作用下，對(duì)進(jìn)水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化降解，出水進(jìn)入生化調(diào)節(jié)池，在生化調(diào)節(jié)池出水泵的作用下將污水提升至BAC池，污水經(jīng)活性炭過(guò)濾處理，進(jìn)一步降低出水的有機(jī)物濃度，同時(shí)過(guò)濾和吸附污水中的雜質(zhì)和部分因臭氧產(chǎn)生的副產(chǎn)物，濾出水進(jìn)入清水池，在清水池提升泵的作用下將污水排出。
進(jìn)一步地，所述臭氧發(fā)生器中臭氧的單位產(chǎn)量為100-400g/h，雙氧水發(fā)生器的單位產(chǎn)量為90-200/h，砂濾池設(shè)計(jì)流速為5-8m/h，EP好氧池停留時(shí)間為100-140min，BAC池接觸時(shí)間為30-40min。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：（1）本發(fā)明采用原位產(chǎn)生雙氧水和臭氧，可直接用于污水處理，無(wú)需另外準(zhǔn)備雙氧水和臭氧，雙氧水和臭氧分別配有專(zhuān)門(mén)的投加裝置，可提高兩者在水中的溶解度，增加雙氧水和臭氧的接觸概率，提高羥基自由基的產(chǎn)生率，可將水中部分簡(jiǎn)單的有機(jī)物氧化為水和二氧化碳，同時(shí)還可氧化水中的難生物降解的大分子物質(zhì)，打破分子鏈，將長(zhǎng)鏈大分子氧化成短鏈小分子有機(jī)物，同時(shí)還可將不可生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可降解有機(jī)物。提高分子極性和親水性，改善生物降解性進(jìn)而加大對(duì)污水中有機(jī)污染物的去除率，降低出水有機(jī)物濃度。
（2）本發(fā)明采用BAC池作為后處理階段，采用高碘值活性炭對(duì)EP氧化池出水進(jìn)行處理，BAC池上層活性炭吸附污水中的臭氧，降低出水中的臭氧的濃度，同時(shí)吸附的臭氧會(huì)發(fā)生分解，為下層活性炭生物降解過(guò)程提供氧氣，從而進(jìn)一步降低出水的有機(jī)物含量，活性炭通過(guò)其較大的比表面積快速吸附水中溶解的有機(jī)物，富集水中微生物，依次進(jìn)行有機(jī)物的吸附和微生物的氧化，微生物的氧化分解恢復(fù)了活性炭的吸附能力，使活性炭得以再生，活性炭的吸附使微生物獲得豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，臭氧的分解為微生物提供了氧氣，三者相互促進(jìn)形成相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，獲得穩(wěn)定的處理效果，從而大大延長(zhǎng)了活性炭的再生周期，確保了出水的穩(wěn)定性。吸附在活性炭上的硝化細(xì)菌還可將水中的氨氮氧化為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，降低出水的氨氮濃度。
（3）本發(fā)明還在EP氧化池前后設(shè)置了酸堿的投加裝置，可根據(jù)需要改變EP氧化池進(jìn)出水的pH值，可適應(yīng)不同水質(zhì)的污水，增加了設(shè)備的適應(yīng)性。
（4）本發(fā)明的雙氧水發(fā)生器的各組件整合在一個(gè)長(zhǎng)方體的集裝箱中，可靈活運(yùn)輸，即裝即用，快速實(shí)現(xiàn)其功能。
（5）本發(fā)明采用兩種臭氧投加裝置，分別為鈦板曝氣投加和氣液混合投加，可根據(jù)不同需求進(jìn)行選擇，同時(shí)兩種投加裝置互為備用，可避免當(dāng)一種投加裝置出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行的狀況。
（發(fā)明人：李武林;季獻(xiàn)華;李寬;王辰;田聃;劉鼎;楊宏偉;汪文強(qiáng);展巨宏;王玉玨）
