本發(fā)明屬于污/廢水技術(shù)領(lǐng)域，涉及污/廢水深度處理，特別涉及一種復(fù)合式臭氧氣浮一體化裝置。

背景技術(shù)：

臭氧是一種活潑小分子，具有很強(qiáng)氧化性，其氧化還原電位為2.07v，僅次于氟。臭氧廣泛應(yīng)用于微污染水源水的給水處理和污水處理。氣浮具有高效分離水中懸浮物的特點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低。兩者結(jié)合，協(xié)同利用臭氧氧化特性和氣浮分離特性，創(chuàng)造出了臭氧氣浮技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于設(shè)備具有進(jìn)水、進(jìn)藥劑、進(jìn)臭氧空氣、排水、排氣和排渣等多種管道，有臭氧化、混凝和氣浮等多種功能，傳統(tǒng)設(shè)備的外形限制了操作的便利性。另外，在罐體內(nèi)混凝和氣浮反應(yīng)后，生成絮凝污泥大部分會(huì)被溶氣攜帶到頂部排渣口排出。在運(yùn)行的間歇期和水流擾動(dòng)時(shí)，總有部分浮渣會(huì)沉積到罐體底部。沉積在罐底的積泥會(huì)隨水流攜帶到出水口，降低出水有機(jī)物和懸浮物去除效率，影響了臭氧氣浮裝置的正常運(yùn)行。受限于現(xiàn)有溶氣技術(shù)，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧存在較大程度的浪費(fèi)。同時(shí)，豎流式臭氧氣浮裝置為了保證其氣浮效果使得其高度過(guò)高，對(duì)加工、安裝及調(diào)試造成了很多不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合式臭氧氣浮一體化裝置，利用中心筒、中間筒和容器壁三層的特殊結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)臭氧化、氣浮分離和自動(dòng)排渣等功能，具有安裝快捷、操作簡(jiǎn)單和處理效率高等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種復(fù)合式臭氧氣浮一體化裝置，包括同軸的筒體6、中間筒7和中心筒8，筒體6與中心筒8共底，筒體6與中間筒7共頂，中間筒7設(shè)置在筒體6與中心筒8之間的支撐槽鋼4上，中心筒8頂部位于中間筒7中，且中心筒8頂部敞口，筒體6的上部設(shè)置有排水管14，頂部設(shè)置有內(nèi)筒排氣管12和排渣管9，中間筒7的上部設(shè)置有外筒排氣管13，中心筒8的下部與進(jìn)水管15、溶氣進(jìn)水管1以及連接內(nèi)筒放空排泥管16連接，在筒體6與中間筒7之間的下部位置設(shè)置有帶曝氣內(nèi)絲頭18的環(huán)形曝氣管5，環(huán)形曝氣管5與進(jìn)氣管25連接，筒體6的下部與連接外筒放空排泥管2連接，在中心筒8中形成接觸區(qū)a，在中間筒7的上部形成氣浮分離區(qū)b，在中間筒7的頂部形成排渣區(qū)c，在筒體6與中心筒8之間的下部區(qū)域形成污泥沉淀區(qū)d，在筒體6與中間筒7之間的下部區(qū)域形成臭氧氧化區(qū)e。

所述筒體6的底部有底板26，頂部有頂蓋11，其中，底板26設(shè)置在設(shè)備基座27上，頂蓋11為錐形頂，內(nèi)筒排氣管12連接在頂蓋11上，所述筒體6的底部為錐形排泥斗3，錐形排泥斗3錐形出口中心線上傾角為30°～45°。

所述中間筒7的上部通過(guò)浮渣導(dǎo)流椎體10與頂部連接，浮渣導(dǎo)流椎體10為錐形外擴(kuò)口結(jié)構(gòu)，錐形出口中心線上傾角為80°～85°，外筒排氣管13連接在浮渣導(dǎo)流椎體10上。

所述中心筒8的頂部設(shè)置有中心筒導(dǎo)流斜板22，所述導(dǎo)流斜板22為錐形外擴(kuò)口，錐形出口中心線上傾角為40°～50°。

所述筒體6上部環(huán)繞中間筒7設(shè)置有鋸齒形的溢流堰19，排水管14設(shè)置在溢流堰19的底部。

所述進(jìn)水管15和進(jìn)水泵、混凝劑加藥泵出水管相連，進(jìn)水管15以切向形式向中心筒8輸送原水，所述溶氣進(jìn)水管1的端部設(shè)置溶臭氧空氣釋放器21。

所述內(nèi)筒排氣管12和外筒排氣管13通過(guò)排氣三通23連接帶排氣電動(dòng)閥24的排氣總管，所述排水管14上設(shè)置有出水電動(dòng)閥20，所述內(nèi)筒放空排泥管16上設(shè)置有中心筒排空電動(dòng)閥17，所述外筒放空排泥管2上設(shè)置有集泥斗排空電動(dòng)閥28。

所述排氣電動(dòng)閥24、出水電動(dòng)閥20、中心筒排空電動(dòng)閥17和集泥斗排空電動(dòng)閥28連接時(shí)間繼電器，根據(jù)設(shè)定間隔時(shí)間自動(dòng)啟閉。

所述進(jìn)水管15和進(jìn)水泵、混凝劑加藥泵出水管相連。

所述筒體(6)、中間筒(7)和中心筒(8)的高度比為10：6.5～8：4～5，筒體(6)的直徑、中間筒(7)的底部直徑、中心筒(8)的直徑為5：(3～3.5)：(1～1.5)。

所述接觸區(qū)a、沉淀區(qū)d、集渣區(qū)c、臭氧氧化區(qū)e和氣浮分離區(qū)b體積比為1:5:5:15:20。內(nèi)筒排氣管12和外筒排氣管13頂部比排渣管9頂部高約0.9～1.2m。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在：

1、進(jìn)水管切向噴口結(jié)構(gòu)

本發(fā)明進(jìn)水管15切向進(jìn)水，提高了水力旋流強(qiáng)度，能增加氣、固和液三相接觸與混合，提高反應(yīng)效率的同時(shí)增大設(shè)備容積負(fù)荷率。

2、中心筒、中間筒和筒壁復(fù)合結(jié)構(gòu)

裝置特征三層筒復(fù)合結(jié)構(gòu)，將反應(yīng)器空間區(qū)分為內(nèi)、中和外三層，每一層根據(jù)水處理流程具有對(duì)應(yīng)功能，互不干擾。裝置整體從上到下由浮渣清除區(qū)、氣浮分離區(qū)和污泥沉淀區(qū)等組成，各分區(qū)功能明確。

3、浮渣排放程序控制

臭氧氣浮設(shè)備操作按順序可分為進(jìn)水、排渣、降液位、再進(jìn)水等，裝置進(jìn)水泵、排氣電動(dòng)閥24、出水電動(dòng)閥20由時(shí)間繼電器或plc控制。其中排氣電動(dòng)閥24、出水電動(dòng)閥20聯(lián)動(dòng)控制，同時(shí)處于開或關(guān)狀態(tài)。通過(guò)閥門開閉實(shí)現(xiàn)工作與排渣的交替運(yùn)行。

4、底部沉積污泥自清渣系統(tǒng)

內(nèi)筒和罐體底部沉積污泥，由泥水界面儀控制，在泥面接近底部高度的50％時(shí)，通過(guò)控制中心筒排空電動(dòng)閥17和集泥斗排空電動(dòng)閥28自動(dòng)排泥。

綜上，本發(fā)明改變了原有高效臭氧氣浮裝置依靠u形管進(jìn)行多級(jí)臭氧氣浮的模式，通過(guò)內(nèi)、中和外三層結(jié)構(gòu)的完成反應(yīng)、分離、氧化和沉淀等四個(gè)過(guò)程。本發(fā)明提供的切向進(jìn)水方式，進(jìn)水呈旋流向上運(yùn)行，使得系統(tǒng)能耗最低且氣、水和藥劑混合均勻。本發(fā)明在投加臭氧與混凝劑后，通過(guò)混合過(guò)程均勻分布到中心筒中，完成氧化反應(yīng)過(guò)程，在有機(jī)物被氧化去除的同時(shí)，懸浮物質(zhì)也能被微氣泡攜帶到頂部通過(guò)排渣管排出。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明復(fù)合式臭氧氣浮一體化裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中底層平面管道結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明中中層平面管道結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明中頂層平面管道結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行描述，以下的描述僅是示范性和解釋性的，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何限制作用。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，所述系統(tǒng)包括殼體、進(jìn)出水單元、臭氧氣浮單元、臭氧氧化單元、排渣系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)等。

殼體包括筒體6、頂蓋11、底板26及設(shè)備基座27等。

進(jìn)出水單元單元包括進(jìn)水管15、溶氣進(jìn)水管1和排水管1等。

臭氧氣浮單元包括中心筒8、溶臭氧空氣釋放器21、中間筒7等。

臭氧氧化單元包括進(jìn)氣管25、環(huán)形曝氣管5等。

排渣系統(tǒng)包括內(nèi)筒排氣管12、外筒排氣管13、排渣管9等。

排泥系統(tǒng)包括外筒放空排泥管2、內(nèi)筒放空排泥管16等。

具體地，筒體6、中間筒7和中心筒8同軸設(shè)置，筒體6與中心筒8共底，與中間筒7共頂，中間筒7的上部通過(guò)浮渣導(dǎo)流椎體10與頂蓋11連接，浮渣導(dǎo)流椎體10為錐形外擴(kuò)口結(jié)構(gòu)，錐形出口中心線上傾角為80°～85°。中間筒7設(shè)置在筒體6與中心筒8之間的支撐槽鋼4上，支撐槽鋼4起支撐作用，不影響水流通過(guò)。中心筒8頂部位于中間筒7中，且中心筒8頂部設(shè)置有中心筒導(dǎo)流斜板22，導(dǎo)流斜板22為錐形外擴(kuò)口，錐形出口中心線上傾角為40°～50°。

排水管14連接在筒體6的上部，頂蓋11為錐形頂，內(nèi)筒排氣管12連接在頂蓋11的側(cè)面，排渣管9連接在頂蓋11的頂點(diǎn)位置，外筒排氣管13連接在浮渣導(dǎo)流椎體10上，筒體6的底部為錐形出口中心線上傾角為30°～45°的錐形排泥斗3，進(jìn)水管15、溶氣進(jìn)水管1以及內(nèi)筒放空排泥管16穿過(guò)錐形排泥斗3連接至中心筒8，外筒放空排泥管2連接在錐形排泥斗3底部。進(jìn)氣管25穿過(guò)筒體6連接環(huán)形曝氣管5，環(huán)形曝氣管5為耐臭氧氧化的鈦合金材質(zhì)，其上均勻布置有曝氣內(nèi)絲頭18，曝氣內(nèi)絲頭18選用鈦合金曝氣頭，環(huán)形曝氣管5環(huán)繞設(shè)置在筒體6與中間筒7之間的下部位置。

其中，筒體6上還設(shè)置有人孔，供觀察反應(yīng)過(guò)程使用，筒體6上部環(huán)繞中間筒7設(shè)置有鋸齒形的溢流堰19，排水管14可設(shè)置在溢流堰19的底部。進(jìn)水管15和進(jìn)水泵、混凝劑加藥泵出水管相連，以切向形式向中心筒8輸送原水，溶氣進(jìn)水管1的端部設(shè)置溶臭氧空氣釋放器21，內(nèi)筒放空排泥管16位于進(jìn)水管15的下方位置。

內(nèi)筒排氣管12和外筒排氣管13通過(guò)排氣三通23連接帶排氣電動(dòng)閥24的排氣總管，排水管14上設(shè)置有出水電動(dòng)閥20，內(nèi)筒放空排泥管16上設(shè)置有中心筒排空電動(dòng)閥17，外筒放空排泥管2上設(shè)置有集泥斗排空電動(dòng)閥28。排氣電動(dòng)閥24、出水電動(dòng)閥20、中心筒排空電動(dòng)閥17和集泥斗排空電動(dòng)閥28連接時(shí)間繼電器，根據(jù)設(shè)定間隔時(shí)間自動(dòng)啟閉。

最終，在中心筒8中形成接觸區(qū)a，在中間筒7的上部形成氣浮分離區(qū)b，在中間筒7的頂部形成排渣區(qū)c，在筒體6與中心筒8之間的下部區(qū)域形成污泥沉淀區(qū)d，在筒體6與中間筒7之間的下部區(qū)域形成臭氧氧化區(qū)e。接觸區(qū)a、沉淀區(qū)d、集渣區(qū)c、臭氧氧化區(qū)e和氣浮分離區(qū)b體積比為1:5:5:15:20，內(nèi)筒排氣管12和外筒排氣管13頂部比排渣管9頂部高約0.9～1.2m。

本發(fā)明臭氧氣浮原理：

進(jìn)水管15切向進(jìn)水，進(jìn)水在中心筒8狹小區(qū)域通過(guò)筒壁導(dǎo)流形成渦旋流。從溶氣進(jìn)水管1進(jìn)入的混合有臭氧、空氣和混凝劑的回流水與原水充分混合，混凝劑混凝捕捉懸浮顆粒，反應(yīng)后通過(guò)導(dǎo)流斜板22進(jìn)入裝置上部氣浮分離區(qū)。在溶臭氧空氣釋放器21作用下，臭氧和空氣形成大量微氣泡。臭氧微氣泡具有巨大表面積，氧化原水中有機(jī)物。在混凝劑的催化作用下，臭氧分解產(chǎn)生大量羥基自由基，能將原水中難降解有機(jī)物進(jìn)一步去除。氧化產(chǎn)物中的一部分是疏水性物質(zhì)，通過(guò)混凝氣浮作用而被混凝劑絮體小顆粒捕捉得以分離。

本發(fā)明臭氧氧化原理：

臭氧通過(guò)進(jìn)氣管25進(jìn)入環(huán)形曝氣管5，曝氣內(nèi)絲頭18進(jìn)行曝氣。一方面臭氧氧化區(qū)位于設(shè)備外環(huán)，雖然半徑占比較小但體積占比大，較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間為臭氧充分反應(yīng)提供了較好條件。另一方面，經(jīng)過(guò)前段臭氧氣浮處理，出水濁度很低，氧化單元中的臭氧主要因?yàn)槿コ袡C(jī)物而被消耗，這就提高了臭氧利用率。

本發(fā)明排渣原理：

通過(guò)時(shí)間繼電器控制出水電動(dòng)閥20和排氣電動(dòng)閥24的啟閉狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)液位上升與下降，保證排渣與運(yùn)行的狀態(tài)正常進(jìn)行。

本發(fā)明排泥原理：

外筒放空排泥管2和內(nèi)筒放空排泥管16連接時(shí)間繼電器，根據(jù)設(shè)定間隔時(shí)間分別開閉中心筒排空電動(dòng)閥17和集泥斗排空電動(dòng)閥28，將錐形排泥斗3和中心筒8內(nèi)積泥排出。設(shè)備內(nèi)排泥液位高壓差大便于積泥外排。

利用上述裝置進(jìn)行污水深度處理的流程如下：

1、正常運(yùn)行時(shí)，出水電動(dòng)閥20和排氣電動(dòng)閥24同時(shí)打開，中心筒排空電動(dòng)閥17和集泥斗排空電動(dòng)閥28同時(shí)關(guān)閉，進(jìn)水管15中的原水和溶氣回流管1中的溶臭氧水在中心筒8內(nèi)的反應(yīng)區(qū)a充分混合，溶臭氧空氣釋放器釋放大量微小臭氧氣泡?；旌纤蛏线M(jìn)入氣浮分離區(qū)b，浮渣在微氣泡作用下上浮到集渣區(qū)c，水流固液分離后的原水向下從中心筒8和中間筒7之間轉(zhuǎn)向進(jìn)入氧化區(qū)e，從氧化區(qū)e頂部經(jīng)鋸齒形的溢流堰19流出經(jīng)排水管14排出。

2、在中心筒8內(nèi)，微小氣泡中的臭氧氧化水中有機(jī)物，微小顆粒被混凝劑捕捉形成絮體，絮體被微氣泡攜帶到集渣區(qū)c進(jìn)行固液分離。

3、在排渣模式下，出水電動(dòng)閥20和排氣電動(dòng)閥24同時(shí)關(guān)閉，中心筒排空電動(dòng)閥17和集泥斗排空電動(dòng)閥28同時(shí)關(guān)閉，裝置內(nèi)液位持續(xù)上升，直到將浮渣經(jīng)排渣管9排出完全。此后，關(guān)閉進(jìn)水泵，打開出水電動(dòng)閥20和排氣電動(dòng)閥24，液位持續(xù)下降到溢流堰19的槽口中心線后，打開進(jìn)水泵，開始正常工作。此后，通過(guò)電動(dòng)閥的啟閉，實(shí)現(xiàn)處理與排渣的周期性運(yùn)行。

4、當(dāng)?shù)撞砍恋韰^(qū)d空間積累泥量，泥水界面上升到錐形排泥斗3深度的60％時(shí)，開啟集泥斗排空電動(dòng)閥28，排空錐形排泥斗3內(nèi)積泥。當(dāng)中心筒8底部積泥過(guò)多時(shí)，打開中心筒排空電動(dòng)閥17，排出中心筒8內(nèi)積泥。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)中心筒8、中間筒7和筒體6將設(shè)備分為反應(yīng)區(qū)a、氣浮分離區(qū)b和臭氧氧化區(qū)e，橫向布置和電動(dòng)閥的組合使用，使得設(shè)備具有了高效臭氧利用、渣水高效分離和自排渣自清泥等優(yōu)勢(shì)。