臭氧投加二步射流混合法多级反应器

摘要

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种臭氧投加二步射流混合法多级反应器。本发明提出的臭氧投加二步射流混合法多级反应器，由投加系统、混合室和反应室组成，整个反应器分三级，臭氧经水射器加入水管，然后再经反应室内部的二次射流进行充分混合。臭氧的投加也分三级，臭氧在反应室内部的混合为射流混合方式，用于射流混合的喷嘴和导流筒为水平布置。臭氧的反应分为三步，第一步是臭氧经射流混合器与原水混合均匀后，在管道内部进行反应。第二步是在混合室内，混合循环过程产生大气泡均匀向上运动，与来水逆向混合，继续反应；第三步是细小气泡随水流带入下格，继续反应。

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种臭氧投加二步射流混合法多级反应器。

背景技术

投加方法分两类，一类是臭氧与水通过各自途径进入接触装置，如鼓泡塔、填料鼓泡塔，祸轮注入器等；另一类是臭氧与水先通过气水混合装置先行混合，然后进入气水接触装置，如文丘利水射器压力喷射法、固定螺旋混合器等。

鼓泡塔和填料鼓泡塔——在一个高达数米的圆形或其它形状的接触塔下部，架起由各种材质组成的微孔扩散板。处理水自上而下流动，带有一定压力的臭氧经扩散板由下而上，呈微气泡浮升，使臭氧在传质过程中将水中的污染物充分氧化。填料鼓泡塔则在微孔扩散板的上鼓泡塔空间，铺设一定厚度的瓷环，塑料环、波纹板或活性炭之类的填料，以改善气液接触条件，提高氧化效率。鼓泡塔的优点是水的阻力小，其损失可以忽略不计，臭氧的投加量容易控制，传质好。 

涡轮注人器工作原理是水流在重力状态下流人接触罐，罐中央有一台电机，驱动一个转子注人器，产生负压吸入臭氧。这种型式的优点是气体注入迅速、气泡小、接触效率高，可以自动运行，不需建造很高的接触塔。缺点是驱动电机要耗费电能。

固定螺旋混合器固定螺旋混合器是由一列装在管子里的反向螺旋组成的气水接触装置。这种混合器非常接近推流式反应器。液体在管内作充分的径向混合而几乎没有轴向混合，水流在旋转分割运动中与臭氧气泡接触而产生许多微小的旋涡紊流。这种混合器具有较大的传质面积和较快的传质速度。该混合器的臭氧实际利用率比鼓泡塔高，缺点是水头损失大。

压力喷射法的原理是水在一定的压力下通过一个水射器产生的负压将臭氧吸入并立即与水混合，气水混合液被导入接触池底部，再从池底翻腾到上面，完成传质全过程。最近喷射法又发展一种叫分部喷射法的型式。其原理是将部分水量通过喷射器，吸人臭氧后再与其余水量混合进人接触池。压力喷射法的优点是不用机械搅拌，适合小水厂使用。

发明内容

本发明目的在于提供一种臭氧投加及反应装置，以实现臭氧分布更加均匀，传质效率更高的混合效率。

发明提供了一种臭氧投加二步射流混合法多级反应器，包括投加系统、混合室和反应室，所述的反应器分为三级，由三个第一混合室、第一反应室、第二混合室、第二反应室、第三混合室、第三反应室依次串联而成；所述的投加系统为三个并列的单元，每个单元由臭氧发生器、水射器、喷嘴和导流筒构成，臭氧发生器中的臭氧经水射器与水混合，再通过喷嘴进入导流筒中；投加系统中三个单元的喷嘴和导流筒分别位于所述三个混合室内。喷嘴及导流筒为水平设置，其中心位置距其所在的混合室的底部0.8~1.2m，导流筒最小截面直径与的最大截面直径之比在0.6~0.75:1。

所述混合室靠近顶端的部分设置有进水口，混合室中的水流方向自上而下，反应室中的水流方向自下而上。水流经混合室底端的过流孔进入反应室。各反应室内有效水深不低于4m

水流在第一混合室下端与反应室连接的连接处进入第一反应室，再自下而上流经第一反应室，在第一反应室顶端与第二混合室的连接处进入第二混合室，以此类推最终流经第三反应室靠近顶端部分设置的出水口出水。

所述的臭氧发生器和多个臭氧经水射器之间均可设置有臭氧投加控制阀。

在该反应器中，还设置有回流系统，包括回流吸水口和循环水泵，回流吸水口设置于第三反应室的底端，经回流管道分成三个支路分别连接投加系统中三个单元的臭氧经水射器。回流管道分成三个支路分别连接投加系统中三个单元的水射器之前，分别先经过三个流量计，经过水射器之后，分别流经三个循环水量控制阀。

进一步的，可在混合室顶端和反应室顶端的连接处设置有透气孔。

第三反应室的顶端设置有出气口连接臭氧破坏器，以进一步去除臭氧尾气。

本发明整个反应器分三级，分别是一级混合室，一级反应室，二级混合室，二级反应室；三级混合室，三级反应室。

臭氧发生器中的臭氧经水射器加入水管，然后再经反应室内部的二次射流进行充分混合。 

本发明中，臭氧的反应分为三步，第一步是臭氧经射流混合器与原水混合均匀后，在管道内部进行反应，由于溶气作用的气水接触效果好，反应效率高；第二步是在混合室内，混合循环过程产生大气泡均匀向上运动，与来水逆向混合，继续反应；第三步是细小气泡随水流带入下格，继续反应。

本发明的有益效果：由于臭氧在水中有效停留时间较短，在20 min～30 min反应时间内，常规采用曝气盘的方法一般分为3～4级反应，每级包含一个上下往复过程，每级根据计算需要布置曝气盘。本发明根据水量大小分为3级，减少反应器构造上的复杂程度。每级均设置射流混合器，臭氧全流程根据需求量投加，前段需要量大，投加量也大，中后段需要量减小，投加量也相应减少。整个过程保证尾气中臭氧残留量尽量小。因此与常规工程应用装置比较，本发明构造简化，臭氧分布更加均匀，传质效率进一步提高，尾气残留臭氧量少。

附图说明

图1为本发明的结构图示。

图中标号：1为进水口，2为第一混合室，3为导流筒，4为过流孔，5为第一反应室，6为第二混合室，7为第二反应室，8为第三混合室，9为第三反应室，10为出水管，11为透气孔，12为臭氧破坏器，13为喷嘴，14为循环水量控制阀，15为射流器，16流量计，17为臭氧投加控制阀，18为臭氧总管，19为回水管，20为循环水泵，21为臭氧发生器，22为回流吸水口。 

具体实施方式

实施例1

二步射流混合法多级反应器：

反应器包括投加系统、混合室和反应室，反应器分为三级，由三个第一混合室2、第一反应室5、第二混合室6、第二反应室6、第三混合室8、第三反应室9依次串联而成；投加系统为三个并列的单元，每个单元由臭氧发生器21、水射器15、喷嘴13和导流筒3构成，臭氧发生器21中的臭氧经水射器15与水混合，再通过喷嘴13进入导流筒3中；投加系统中三个单元的喷嘴13和导流筒3分别位于所述三个混合室内；喷嘴13及导流筒3为水平设置，其中心位置距其所在的混合室的底部1.0m。导流筒3最小截面直径与的最大截面直径之比为0.65:1。

水流在混合室2下端与反应室5连接的连接处进入反应室5，再自下而上流经反应室5，在反应室5顶端与混合室6的连接处进入混合室6，以此类推最终流经反应室9靠近顶端部分设置的出水口10出水。各个反应室内的水深为4.2m。

臭氧发生器21和多个臭氧经水射器15之间均可设置有臭氧投加控制阀17。

反应器另设置有回流系统，包括回流吸水口22和循环水泵20，回流吸水口22设置于反应室9的底端，经回流管道分成三个支路分别连接投加系统中三个单元的臭氧经水射器15。回流管道分成三个支路分别连接投加系统中三个单元的水射器15之前，分别先经过三个流量计16，经过水射器15之后，分别流经三个循环水量控制阀14。

混合室顶端和反应室顶端的连接处设置有透气孔。第三反应室9的顶端设置有出气口连接臭氧破坏器12，以进一步去除臭氧尾气。

实施例2

采用实施例1所示的反应器中试装置进行微污染原水的臭氧氧化试验，处理能力为100t/d。以硝基苯作为特征污染物，初始浓度为500mg/L。臭氧投加浓度为10mg/L，在水力停留时间为30min的情况下，硝基苯的去除率为58%臭氧的利用率为92%。将中试装置中的射流混合装置拆除，改为钛合金曝气头曝气方式，在相同的运行工况下，曝气头方式的硝基苯去除率为49%，臭氧利用率为80%；因此本射流混合反应器的效率及臭氧利用率明显高于现在普遍采用的曝气方式。

实施例3

采用实施例1所示的反应器中试装置进行微污染原水的臭氧氧化试验，处理能力为100t/d，原水COD_Mn为6.0mg/L，导流筒最小截面直径与的最大截面直径之比为0.65:1，当导流筒轴线与水平线夹角分别为0°、45°、90°时，臭氧利用率分别为92%、90%、87%。而在导流筒最小截面直径与的最大截面直径之比分别为0.3、0.6、0.8、1.0时，臭氧的利用率分别为85%、91%、90%、89%。因此导流筒最小截面直径与的最大截面直径之比在0.6~0.75:1，且轴线水平时，臭氧利用率最高。