專利名稱：綜合運用混頻超聲與臭氧及其它非還原性氣體混合處理污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種綜合運用混頻超聲與臭氧及其它非還原性氣體混合處理污水的方法。
背景技術(shù)：
各種污水中，含有油類、有機(jī)污染物、水生生物和病原體的污水占有很大的比重。其中，船舶的“三水”很具有代表性。
船舶的“三水”(即壓艙水、洗艙水和機(jī)艙底水的總稱)是船舶日常航運業(yè)務(wù)必須使用或產(chǎn)生的物料。由于實際技術(shù)條件和取水水源的原因，“三水”肯定含有油類或有機(jī)化學(xué)品污染物以及異地遷入的水生生物和病原體。由于“三水”不可避免地需要排放或者更換，由此就會給排放的水域和陸地帶來油類和有機(jī)化學(xué)品的污染以及外來水生生物和病原體的入侵。將船舶“三水”經(jīng)過高效處理使之達(dá)到排放或使用的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一直是各國在管理上嚴(yán)格督查，在處理技術(shù)上大力研究開發(fā)的目標(biāo)。
當(dāng)前，在針對船舶“三水”處理的工藝和技術(shù)裝備上已經(jīng)有多種技術(shù)。下面將已投入實際使用或者正處于研發(fā)中的技術(shù)，作為本發(fā)明的背景分述如下1、消除船舶“三水”中油類和有機(jī)物化學(xué)品污染的技術(shù)1)生化處理法大型船舶攜帶的壓艙水量非常大，一般情況下空載時需要攜帶船舶總排水量30％以上的壓艙水才能安全航行。根據(jù)每次航行任務(wù)的不同，壓艙水中最多可能有超過一半的“骯臟壓艙水”?！绑a臟壓艙水”的主要污染物是油類和有機(jī)化學(xué)污染物。這些壓艙水到岸載貨時必須立即卸除但是又不能直接排放，進(jìn)行生化曝氣處理是可靠的方法，但由于生化處理強(qiáng)度太低，設(shè)備龐大，無法在船上進(jìn)行，故一般是將其輸送到岸上的污水處理廠進(jìn)行生化處理。顯然，這在經(jīng)濟(jì)上、時效上對于船主都是一個沉重的負(fù)擔(dān)。
2)油水重力分離法油水分離器是一種利用重力分離油類和油性化學(xué)品污染物的非常成熟可靠的工藝技術(shù)裝備。其體積小、能耗低或無能耗，可能載在船上，對于含油(包括乳化油)和油性化學(xué)品濃度較大的“三水”，不同結(jié)構(gòu)的油水分離器通過加化學(xué)藥劑、絮凝、沉降、分層、離心和過濾等補(bǔ)充辦法的單獨或組合使用，可以將含油量降到15ppm以下，有些結(jié)構(gòu)的油水分離器甚至可以達(dá)到5ppm以下。油水分離器是當(dāng)前船舶含油水污(廢)水處理的主力設(shè)備。
但是，油水分離器有一個很大的缺陷，就是它的處理能力偏小，一般不超過每小時2噸。這對于量少、濃度大的機(jī)艙底水(一般每1000kW船舶主機(jī)功率每小時約產(chǎn)生0.5噸機(jī)艙底水)完全可以作高質(zhì)量的處理，但是對于動輒數(shù)百甚至數(shù)萬噸的“骯臟壓艙水”，則顯得處理能力嚴(yán)重不足。
3)臭氧法臭氧，又名三原子氧，因具有類似魚腥味的臭味而得名，其分子式為O3，是氧氣的同素異構(gòu)體。臭氧自一百多年以前被發(fā)現(xiàn)以來，作為一種氣體或水的安全高效消毒劑被廣泛應(yīng)用于食品，生活和工業(yè)污水的處理。
臭氧在水中釋放出的新生態(tài)氧原子[O]具有極強(qiáng)的氧化功能。臭氧的氧化還原電價位為2.07V，僅次于氟(2.87V)，高于氯(1.36V)和二氧化氯(1.5V)。臭氧不僅對各種有機(jī)物有強(qiáng)烈的氧化、降解作用，能將所有已知化學(xué)有機(jī)污染物分解為無害物質(zhì)或者形成沉淀物，而且能有效地脫色、脫臭，是一種有效的水處理方法。
但是水中的臭氧必須達(dá)到一定高的濃度才能奏效，而臭氧在水中的溶解度又不大，因此，用臭氧處理較大流量的污水時有困難。
4)超聲波法人們所能聽到的聲音頻率處于20Hz～20000Hz之間，高于20000Hz的聲波稱為超聲波。聲波的傳遞依照正弦曲線縱向傳播，即一波正相(峰頂)一波負(fù)相(峰谷)交替?zhèn)鬟f。當(dāng)負(fù)相聲波能量作用于液體中時，會對液體產(chǎn)生一定的負(fù)壓，使液體微粒體積增加，液體中分子空隙加大，形成許許多多微小的空化氣泡，即“空化穴”；而正相的聲波能量作用于液體時，則會對液體微粒產(chǎn)生一定的正壓，使得液體體積被壓縮減小，將液體中先前由于負(fù)壓形成的微空化穴壓碎。每個空化穴的破裂會產(chǎn)生能量極大的沖擊波，可使微小區(qū)域內(nèi)于瞬間產(chǎn)生幾千度的高溫、高達(dá)數(shù)百個的大氣壓和數(shù)百公里時速的局部射流，這種現(xiàn)象被稱之為“空化效應(yīng)”。
水溶液中發(fā)生超聲空化時，水分子可直接產(chǎn)生[H]和[OH]，這些活性自由基可與氣泡中的其它物質(zhì)反應(yīng)。另外，氣泡界面層區(qū)域的溫度可高達(dá)2000K，而且泡界面層區(qū)域的水處于溶解能力很強(qiáng)的超臨界狀態(tài)，因此，污染物容易被溶解而有助于發(fā)生氧化和降解反應(yīng)。有機(jī)物經(jīng)超聲處理后的產(chǎn)物(例如生成二氧化碳和炭黑等)與高溫?zé)峤饣蚍贌愃啤?br> 超聲波對處理污水中的油類比較有效，“空化效應(yīng)”可使油珠迅速分散成微滴而乳化，使表面積增加幾百倍至幾萬倍，因而易于氧化和降解。
在超聲處理水時，單位時間內(nèi)空化穴越多，空化效應(yīng)產(chǎn)生的[H]和[OH]數(shù)量越多，處理水的效果就越好；同時，因為不同的化學(xué)物質(zhì)分子團(tuán)對不同頻率的超聲的感受敏感度不同，使得難以用一種頻率的超聲波將其分子鍵打斷，這就不利于[H]和[OH]對其進(jìn)行氧化降解，造成超聲波處理污(廢)水時難以達(dá)到高水平的效果、效率。
5)高壓電場法在高壓電場下，水會產(chǎn)生具有活性的羥基自由基[OH]和新生態(tài)氧[O]，能夠迅速氧化水中的污染物質(zhì)。這是一種上世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的技術(shù)，還被不很準(zhǔn)確地稱為“羥基自由基法”，由于污染水的導(dǎo)電程度增加，高壓電場不易保持而產(chǎn)生大的電流，因此耗電能較高。
2、滅殺船舶“三水”中水生生物和病原體的技術(shù)當(dāng)前在船舶航運業(yè)中，針對壓艙水中的水生生物和病原體的處理技術(shù)大多還處于研發(fā)階段，投入商業(yè)化運用的尚無。這些技術(shù)手段主要有1)機(jī)械/物理法(1)過濾法在壓艙水裝載過程中使用過濾網(wǎng)或膜等介質(zhì)濾除大于或部分略小于濾孔尺寸的水生生物和病原體。但過濾法由于受過濾介質(zhì)面積和壽命的限制，且無法避免頻繁更換被污染的過濾介質(zhì)，所以難以高速處理大量壓艙水。
(2)離心分離法離心分離法是一種去除大顆粒水生生物體的有效方法。這種方法可以高效迅速除去大多數(shù)水生多細(xì)胞動植物。這種方法操作簡單、成本低廉，但在處理與海水比重接近或顆粒極微小的水生生物微粒和病原體時，效果就較差。
(3)稀釋法稀釋法就是船上同時安裝兩套管道，一套管道在連續(xù)裝入當(dāng)?shù)亟号撍耐瑫r，另一套管道排放異地來的壓艙水。其目的可以在航行過程中，不斷使海水連續(xù)流過壓載艙以稀釋壓艙水中水生生物和病原體的濃度使之達(dá)標(biāo)和節(jié)省停泊的時間。但稀釋法僅起到了濃度稀釋作用，并沒有減少水生生物或有機(jī)污染物的總量，很不合理。隨著國際上和各國對壓艙水排放管理制度的嚴(yán)格執(zhí)行，稀釋法已沒有繼續(xù)采用的前景了。
(4)岸上專業(yè)污水廠進(jìn)行生化等方法處理船舶將帶有外來水生生物和病原體的壓艙水輸送到岸上水處理廠進(jìn)行生化等方法處理，可以將壓艙水處理到比較高的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是在港口建立污水處理廠顯然受到很多因素的限制，如港區(qū)面積和布局、船舶停靠送水的時間、建設(shè)水處理廠的資金等。
另外，這些帶有活體水生生物和病原體的壓艙水上岸以后，由于總量較大，必須預(yù)先貯存再陸續(xù)進(jìn)行處理。因此外來水生生物和病原體在被滅殺以前，仍不可避免地會在土壤、水體、空氣中通過自行擴(kuò)散、滲透、泄漏等途徑給排放所在地帶來外來水生生物和病原體侵入的危險。
(5)在航深海交換壓艙水在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，國際海事組織(IMO)同意處理壓艙水中水生生物和病原體的途徑是船舶在鄰近目的港的公海用深海水替換壓艙水，以避免水生生物和病原體被攜帶到目的港所在地。2000年，國際海事組織(IMO)海上環(huán)境保護(hù)委員會曾建議采用“在航船舶深海海域(水深2000米以下，距岸200海里以外)替換壓艙水方法”。如果采用這種方法，一艘20萬噸的油輪停泊在港口外海替換壓艙水約需24個小時，每年多支出接進(jìn)200萬美元，費用高昂。并且與深海交換壓艙水能耗高、操作運行時間長，而且不會滅殺和減少附著大量微生物的艙底沉積物，這些都是在深海更換壓艙水法的重大缺陷。因此，國際海事組織認(rèn)也指出“公海交換壓艙水只是一個暫時的措施，從長遠(yuǎn)角度看，最好的方法是在船上直接殺死壓艙水中的大量生物。”(6)壓艙水加熱法壓艙水加熱法是將船舶冷凍設(shè)備或者船舶發(fā)動機(jī)工作中發(fā)出的熱量通入壓水艙加熱壓艙水，以期殺死其中的水生生物和病原體。此法具有潛在實用性，但存在加熱處理時間長、能耗大、船舶結(jié)構(gòu)改造復(fù)雜、熱應(yīng)力使船舶外形改變影響船舶航行安全和縮短船體結(jié)構(gòu)壽命等難以解決的問題。并且，加熱不足的艙區(qū)中生物和病原體反而可能加速孳生繁殖。
(7)超聲波法德國生物學(xué)家Schormann等人在20世紀(jì)90年代提出了采用超聲波殺死微生物的方法。它的原理是利用超聲波的“空化效應(yīng)”，與用超聲波處理油類和有機(jī)污染物的作用類似?！翱栈?yīng)”的劇烈振蕩、擠壓、剪切使生物、微生物的細(xì)胞受到損傷死亡，并將它們的尸體破碎肢解成無害物質(zhì)；同時，空化穴中發(fā)熱產(chǎn)生的高溫對水生物和病原體的細(xì)胞也起到致命的殺死作用。另外，“空化效應(yīng)”產(chǎn)生的自由基和氧化劑對水生物和病原體的細(xì)胞也起到非常強(qiáng)烈的滅殺的作用，這是一個有前途的技術(shù)。但和用超聲波處理油類和有機(jī)污染物一樣，存在效費比不盡理想，并且存在不同水生生物、病原體對不同頻率超聲波的感受敏感性不同的問題。
(8)紫外光照射法紫外光可有效殺死多種水生生物和病原體，但紫外線的穿透力較差，在水中只能殺死處于紫外線光源附近薄層水區(qū)的水生生物和病原體。
(9)伽馬射線法高穿透力的伽馬射線是一種強(qiáng)大有效的殺滅水生生物和病原體的技術(shù)途徑，在處理船舶壓艙水領(lǐng)域有值得期待的優(yōu)良效果。但是目前受大功率伽馬射線發(fā)生器件制造水平的影響，要應(yīng)用于高效處理船舶壓艙水還有待時日。
(10)電泳法微生物處于電極之間的電場，不同種類的微生物會大量地向自身電性相異的電極移動。通過電擊，這些生物會被殺滅。電泳法對壓艙水中的微小生物起作用，但對不帶電荷的質(zhì)點如較大的藻類孢子和魚、蝦、蟹的卵或幼體等無效。
(11)高壓電場法高壓電場下，水所產(chǎn)生的羥基自由基[OH]和新生態(tài)氧[O]可以殺滅水生生物的卵、孢子和微生物。由于同時會產(chǎn)生大電流，耗電量較大。這是一種上世紀(jì)六十年代發(fā)展起來的技術(shù)，還被不很準(zhǔn)確地稱為“羥基自由基法”。
2)化學(xué)法(1)次氯酸鹽或氯法次氯酸鹽常用于游泳池水消毒和物品表面的清洗。用于處理船舶壓艙水可以起到迅速滅殺水生生物和病原體的作用。但是使用氯或氯的化合物處理污水時，會與污水中的有機(jī)物和烴類反應(yīng)生成三氯化烷烴，是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)，因此限制了次氯酸鹽和氯對含有油類和有機(jī)物濃度較高的“三水”的使用。
(2)過氧化氫法過氧化氫(H2O2)即“雙氧水”，它可以產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的羥基自由基[OH]和新生態(tài)氧[O]。針對壓艙水中的水生生物和病原體，過氧化氫(H2O2)有“一觸即殺”的強(qiáng)大功能。但過氧化氫用于船舶壓艙水處理時，需要達(dá)到3％左右的濃度，才有顯著效果，因此成本偏高，限制了應(yīng)用推廣的前景。
(3)臭氧法臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，氧化還原電介位高達(dá)2.07V，會產(chǎn)生的新生態(tài)氧原子[O]，臭氧能徹底滅殺各種水生動物的幼卵、幼體、成熟體以及各種水生植物、藻類等，并對細(xì)菌、衣原體、支原體、病毒也具有強(qiáng)烈的殺滅作用，并將被殺死的水生生物和病原體的尸體氧化降解成無害物質(zhì)。滅殺水生生物和病原體的效果在羥基自由基[OH]之上，而且使用中不存在二次污染問題。但臭氧在水中的溶解度和溶解速度不高，水中臭氧的濃度無法提高，因此設(shè)備的效率不夠高，提高了處理成本。
(4)好氧物質(zhì)法亞硫酸鈉、二氧化硫、偏亞硫酸鈉等好氧物質(zhì)加入到封閉壓載艙的壓載水艙中，可消耗掉壓艙水中的氧氣，造成缺氧環(huán)境，是一種滅殺水生生物和病原體的方法。但是用這種方法窒息并殺滅水生生物和微生物需要較長的時間，并且對厭氧微生物和處于休眠期的某些水生生物的卵或孢子的作用不明顯。
通過以上的技術(shù)背景介紹和分析可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前還沒有一種單一的船舶“三水”處理技術(shù)可以同時完全滿足如下四點要求①既能消除船舶的“三水”中的油類、有機(jī)化學(xué)污染物，②又能徹底滅殺水中的水生生物和病原體，③還要隨時隨刻(不靠岸)可以啟動運行④依靠高強(qiáng)度的處理能力，在短時間內(nèi)能處理數(shù)量非常大的船舶“三水”，并使之達(dá)標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能快速高效處理含有油類和多種有機(jī)化學(xué)污染物以及水生生物和病原體的污水，包括船舶“三水”，使之達(dá)到相關(guān)的排放或使用的標(biāo)準(zhǔn)的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供了一種綜合運用混頻超聲與臭氧及其它非還原性氣體混合處理污水的方法，待處理的污水由主路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器后全充滿并連續(xù)進(jìn)水運行，還包括以下步驟a、利用增壓泵為安裝在支路進(jìn)水管路上的射流器提供高速射流水，射流器從其氣體引入口吸入供給裝置中的臭氧和其它非還原性氣體，混合了臭氧和其它非還原性氣體的支路進(jìn)水由支路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器；所述其它非還原性氣體是除臭氧外氧氣、空氣或氬氣等非還原性氣體中的至少一種；b、所述混合反應(yīng)器設(shè)進(jìn)水口和出水口，其器壁外裝有至少兩個不同工作頻率的超聲波換能器，上述超聲波換能器同時運行時，任意兩個超聲波換能器之間的工作頻率差值為16～800kHz；所述超聲換能器同時安裝于混合反應(yīng)器的器壁外或混合反應(yīng)器的腔內(nèi)、或分別安裝于混合反應(yīng)器的器壁外和混合反應(yīng)器的腔內(nèi)。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述臭氧的用量為1～10mg/L水。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述其它他非還原性氣體的體積流量與水流量之比為1∶1～1∶10。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶10～1∶50。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，處理污水過程中所用射流器的氣體引入口與臭氧供給裝置之間的管路上設(shè)有止回閥。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器的超聲波換能器外側(cè)包覆有一層隔音層。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器的頂部設(shè)置一個氣體釋放閥。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，處理污水過程中所用超聲波換能器連接調(diào)節(jié)頻率的控制器。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有至少一塊擾流板。
作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，處理污水過程中所用臭氧的供給裝置是臭氧發(fā)生器。
與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益的效果是使用本發(fā)明中的方法處理含有油類和多種有機(jī)化學(xué)污染物以及水生生物和病原體的船舶“三水”，可以同時完全滿足如下四點要求①既能消除船舶的“三水”中的油類、有機(jī)化學(xué)污染物，②又能滅殺水中的水生生物和病原體，③還要隨時隨刻(不靠岸)可以啟動運行④依靠高強(qiáng)度的處理能力，在短時間內(nèi)能處理數(shù)量非常大的船舶“三水”，并使之達(dá)標(biāo)。本方法可應(yīng)用于隨船舶作移動式或者置于陸地作固定或機(jī)動式的快速高效“三水”處理。本發(fā)明主要針對船舶的“三水”，同樣也可以適用于其它類似的污水。


圖1是本發(fā)明中雙換能器混頻示意圖；圖2是本發(fā)明實施例1中混合反應(yīng)器的縱向剖視圖；圖3是本發(fā)明實施例1中混合反應(yīng)器的橫向剖視圖；圖4是本發(fā)明實施例1中裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖1～4對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
混頻超聲技術(shù)的原理當(dāng)船舶的“三水”受到兩種或多種超聲波頻率照射時，各種不同頻率的超聲波會各自對水產(chǎn)生空化效應(yīng)，而且，多種頻率的超聲波混合時會通過倍頻、分頻波等途徑產(chǎn)生復(fù)雜多變的頻率并產(chǎn)生更多的空化效應(yīng)；再者，兩種或多種頻率的混頻超聲波可以消除單一頻率超聲波產(chǎn)生的駐波，而駐波會導(dǎo)致的空化穴減少(見圖1)；此外，不同的化學(xué)物質(zhì)和水生生物、病原體對不同頻率的超聲感受敏感性不同，混頻超聲復(fù)雜多變的頻率，比單獨施加某種單一頻率的超聲效果要好得多。
因此，在兩種或多種超聲波作用下，待處理水中油類和有機(jī)物污染的氧化降解反應(yīng)速度被大大加快，同時也強(qiáng)烈地促進(jìn)了水生生物和病原體的滅殺。
臭氧加入混頻超聲的原理
臭氧是一種極強(qiáng)的氧化劑，所產(chǎn)生的新生態(tài)氧[O]對于水中的油類和有機(jī)化學(xué)污染物有很強(qiáng)的氧化和降解作用，對水中的水生生物和病原體也有很強(qiáng)的滅殺作用。在處理水的過程中，臭氧在混頻超聲作用下除了大大增加在水中的溶解度和氧化能力外，還可以將單一頻率超聲對臭氧的氧化滅殺激勵作用顯著放大加強(qiáng)，這和無臭氧時混頻超聲比單一超聲有效的原理相符。
臭氧中加入其它氣體的原理臭氧的主要問題之一是所生成的新生態(tài)氧[O]的壽命不長，在水中存在的平均時間不超過0.5h，特別是臭氧濃度比較高時，新生態(tài)氧很容易自我合并而湮滅，其平均壽命將大大低于0.5h[O]+[O]→O2經(jīng)過研究和觀察得知，由于[O]的活性極強(qiáng)，[O]和污染物反應(yīng)的平衡常數(shù)極大，反應(yīng)幾乎是完全不可逆的。因此反應(yīng)成功的幾率與臭氧的濃度基本無關(guān)，而只取決于臭氧分子的總量。也就是說，在不減少臭氧分子總量的前提下，適當(dāng)減小臭氧的濃度，可以延長新生態(tài)氧[O]的壽命，提高臭氧氧化污染物、滅殺水生生物的效率。根據(jù)這一原理，本發(fā)明在固定量的臭氧中，混入其它非還原性氣體，以適當(dāng)減小臭氧的濃度。其它非還原性氣體可以是氧氣、空氣、氮氣、氬氣其中一種或任意比例的混合物。若混入氧氣可增加額外的氧化劑(雖然其氧化還原電位低于臭氧)。加入惰性氣體的作用主要只是為了降低臭氧的濃度。另外，加入其它氣體可以幫助及時排出揮發(fā)性的氧化反應(yīng)中間產(chǎn)物如CO、甲醛(HCHO)、甲醇(CH3OH)和裂解降解產(chǎn)物如甲烷(CH4)、乙烯(C2H4)等。這些揮發(fā)性反應(yīng)物和中間產(chǎn)物的及時排出可以大大節(jié)省臭氧的用量，不然臭氧就需要繼續(xù)耗用于這些物質(zhì)的氧化。
應(yīng)用混頻超聲技術(shù)的混合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)將每兩個同頻率的超聲波換能器作為一組，以90度角安裝在橫截面邊長70cm，寬50cm的箱型混合反應(yīng)器1器壁的外側(cè)，分別為超聲波換能器2和超聲波換能器3，如圖2、3所示?；旌戏磻?yīng)器內(nèi)交錯布設(shè)擾流板以增強(qiáng)污水處理效果。待處理的污水充滿整個混合反應(yīng)器1，當(dāng)其流經(jīng)兩種不同頻率的超聲波組成的超聲波聲場后，即進(jìn)行過了處理。
本發(fā)明的實施例中綜合運用混頻超聲與臭氧及其它氣體摻混處理污水的裝置如圖4所示。
混合反應(yīng)器1的器壁外安裝的超聲波換能器連接有控制器4，可設(shè)定換能器工作頻率、強(qiáng)度、工作時間等參數(shù)。超聲波換能器2、3外側(cè)還可包覆一層隔音層，以隔絕換能器工作時產(chǎn)生的噪音?；旌戏磻?yīng)器1的頂部設(shè)置一個氣體釋放閥5，根據(jù)需要將污水處理過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性反應(yīng)物和中間產(chǎn)物排放出去。混合反應(yīng)器1上還安裝一個溫度計6，以便對污水處理過程進(jìn)行監(jiān)控。
混合反應(yīng)器有兩個進(jìn)水口，一個進(jìn)水口連接主路進(jìn)水管路，另一個進(jìn)水口連接支路進(jìn)水管路，支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶10～1∶50；在支路進(jìn)水管路上有一個射流器7，射流器7是利用射流來吸入和強(qiáng)烈混合的設(shè)備。射流器7的氣體引入口通過管路連接一個止回閥8，止回閥8前端通過管路連接臭氧供給裝置9，臭氧供給裝置9可以是臭氧壓縮存儲容器或臭氧發(fā)生器，本實施例中采用了臭氧發(fā)生器。
止回閥8前端還通過管路并聯(lián)連接其它非還原性氣體供給裝置11，氣體供給裝置11可以是氣體壓縮機(jī)或存儲容器，本實施例所用的其它非還原性氣體可以是除臭氧以外的氣體，如氧氣、空氣或氬氣中的任意一種，也可以是它們的混和物。
本發(fā)明中綜合運用混頻超聲與臭氧及其它氣體摻混處理污水的方法包括待處理的污水由主路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器1后全充滿并連續(xù)進(jìn)水運行；利用增壓泵10為安裝在支路進(jìn)水管路上的射流器7提供高速射流水，射流器7從其氣體引入口引入臭氧供給裝置9中的臭氧，摻混了臭氧的支路進(jìn)水由支路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器1。同時，射流器從其氣體引入口引入氣體供給裝置中的氣體，摻混了氣體的支路進(jìn)水由支路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器；所述氣體供給裝置中的氣體是氧氣、空氣或氬氣中的至少一種。
混合反應(yīng)器1設(shè)進(jìn)水口和出水口，其器壁外裝有至少兩個不同工作頻率的超聲波換能器，上述超聲波換能器同時運行時，任意兩個超聲波換能器之間的工作頻率差值為16～800kHz。
其中臭氧的用量為為1～10mg/L水，其它他非還原性氣體的體積流量與水流量之比為1∶1～1∶10，支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶10～1∶50。
在下面的實施例1～3中測試樣品自行配制水樣取自浙江寧波北侖港油碼頭棧橋起點處(取樣水深1.5至2米之間)，并在200L水中加入0#柴油40g，并強(qiáng)烈攪拌即增加了200mg/L的含油量；24kHz和40kHz換能器由杭州瑞利超聲器件公司生產(chǎn)；100kHz和850kHz換能器由日本日立公司生產(chǎn)；水質(zhì)監(jiān)測儀采用美國ISI公司生產(chǎn)的BA-200型水中油分析儀；生物檢測采用法國梅立埃公司生產(chǎn)的TEMPO微生物定量檢測儀，測定單位體積水經(jīng)培養(yǎng)后的菌落個數(shù)(cfu，colony forming units)；增壓泵采用浙江錢江泵業(yè)公司生產(chǎn)的QJB10A高壓計量泵除水樣化驗及生物檢測外，整個試驗在2h內(nèi)完成。
實驗時超聲波的總功率為3W/cm2。
實施例1混頻24kHz+40kHz功率比為1∶2的超聲波對待處理水進(jìn)行照射，然后與再加入臭氧及氧氣比較水質(zhì)的變化情況。
其中臭氧的用量為1mg/L水，氧氣的用量為0.1L/L水，支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶10。
試驗結(jié)果見表1。
實施例2混頻24kHz+100kHz功率比為1∶2的超聲波對待處理水進(jìn)行照射，然后與再加入臭氧和空氣比較水質(zhì)的變化情況。
其中臭氧的用量為2mg/L水，空氣的用量為1L/L水，支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶20。
試驗結(jié)果見表1。
實施例3混頻24kHz+824kHz功率比為1∶2的超聲波對待處理水進(jìn)行照射，然后與再加入臭氧和氬氣比較水質(zhì)的變化情況。
其中臭氧的用量為10mg/L水，氬氣的用量為0.2L/L水，支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶50。
試驗結(jié)果見表1。
表1

權(quán)利要求
1.一種綜合運用混頻超聲與臭氧及其它非還原性氣體混合處理污水的方法，待處理的污水由主路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器后全充滿并連續(xù)進(jìn)水運行，其特征在于，還包括以下步驟a、利用增壓泵為安裝在支路進(jìn)水管路上的射流器提供高速射流水，射流器從其氣體引入口吸入供給裝置中的臭氧和其它非還原性氣體，混合了臭氧和其它非還原性氣體的支路進(jìn)水由支路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器；所述其它非還原性氣體是氧氣、空氣或氬氣非還原性氣體中的至少一種；b、所述混合反應(yīng)器設(shè)進(jìn)水口和出水口，其器壁外或者腔內(nèi)裝有至少兩個不同工作頻率的超聲波換能器，上述超聲波換能器同時運行時，任意兩個不同頻率的超聲波換能器之間的工作頻率差值為16～800kHz；所述超聲換能器同時安裝于混合反應(yīng)器的器壁外或混合反應(yīng)器的腔內(nèi)、或分別安裝于混合反應(yīng)器的器壁外和混合反應(yīng)器的腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，所述臭氧的用量為1～10mg/L水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，所述其它非還原性氣體的體積流量與水流量之比為1∶1～1∶10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，所述支路進(jìn)水管路中進(jìn)水量與主路進(jìn)水管路中進(jìn)水量的比率為1∶10～1∶50。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用射流器的氣體引入口與臭氧供給裝置之間的管路上設(shè)有止回閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器的超聲波換能器外側(cè)包覆有一層隔音層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水處理裝置，其特征在于，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器的頂部設(shè)置一個氣體釋放閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用超聲波換能器連接調(diào)節(jié)頻率的控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用混合反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)有至少一塊擾流板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述處理污水的方法，其特征在于，處理污水過程中所用臭氧的供給裝置是臭氧發(fā)生器。
全文摘要
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種綜合運用混頻超聲與臭氧及其它非還原性氣體混合處理污水的方法。將待處理的污水由主路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器后全充滿并連續(xù)進(jìn)水運行，射流器從其氣體引入口吸入供給裝置中的臭氧和其它非還原性氣體，混合了臭氧和其它非還原性氣體的支路進(jìn)水由支路進(jìn)水管路進(jìn)入混合反應(yīng)器。使用該方法處理含有油類和多種有機(jī)化學(xué)污染物以及水生生物和病原體的船舶“三水”，既能消除船舶的“三水”中的油類、有機(jī)化學(xué)污染物，又能滅殺水中的水生生物和病原體，還要隨時隨刻(不靠岸)可以啟動運行，依靠高強(qiáng)度的處理能力，在短時間內(nèi)能處理數(shù)量非常大的船舶“三水”，并使之達(dá)標(biāo)。
文檔編號C02F1/34GK101041524SQ20071006746
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者吳億成 申請人:吳億成