專利名稱：用于水處理的裝置、系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)的裝置、系統(tǒng)和方法涉及水處理。更具體地，本申請(qǐng)涉及一種用于除去 水污染物的模塊水處理裝置，該裝置利用與靜態(tài)混合相結(jié)合的側(cè)流注射(sidestream injection)。本申請(qǐng)還涉及在再生的或其它廢水中對(duì)污染物進(jìn)行去污染并對(duì)病原體進(jìn)行消
背景技術(shù)：
降低對(duì)新鮮水的需求的一種方式是使廢水再生，以用于人和動(dòng)物消費(fèi)及其它 用途。但是，公眾關(guān)注殘留的污染物，例如內(nèi)分泌干擾化合物劑(EDC)、藥物活性化合物 (PhaC)、病原體和其它污染物，由于公眾對(duì)于再生水的認(rèn)可有限，因而減緩了水處理技術(shù)的 應(yīng)用。有機(jī)化合物污染物中特別關(guān)注的污染物有乙炔基雌二醇、三氯生(triclosan)、DEET、 表面活性劑、壬基酚(NP)、三氯生(TCQ和雙酚-A(BPA)。特別關(guān)注的生物污染物為病原體， 例如大腸桿菌、脊髓灰質(zhì)炎病毒和隱孢子蟲(Cryptosporidium)。對(duì)殘留的生物污染物和化學(xué)污染物的關(guān)注促進(jìn)了各種關(guān)于公共水供應(yīng)的法律、規(guī) 章和標(biāo)準(zhǔn)的采用，例如California Code ofRegulations (加州管制法規(guī))(CCR)第22號(hào)。除 標(biāo)準(zhǔn)以外，第22號(hào)法規(guī)要求廢水經(jīng)過(guò)氯消毒法處理，接著過(guò)濾，第22號(hào)法規(guī)還提供了基于 峰值干燥氣候設(shè)計(jì)流動(dòng)，在不低于450毫克分鐘/升(mg-min/L)，并且模態(tài)接觸時(shí)間(modal contact time)為至少90分鐘時(shí)，產(chǎn)品的總氯殘留量和模態(tài)接觸時(shí)間；或者當(dāng)消毒過(guò)程與 過(guò)濾過(guò)程結(jié)合時(shí)，證實(shí)該消毒過(guò)程已經(jīng)使在廢水中99. 999%的F-特異性細(xì)菌噬菌體MS2 或脊髓灰質(zhì)炎病毒的噬斑形成單位(Pfus)失活和/或被清除。至少與脊髓灰質(zhì)炎病毒一 樣抗消毒的病毒可以用來(lái)證明。第22號(hào)法規(guī)還要求(a)總大腸桿菌的中值濃度(median concentration)不超過(guò)2. 2MPN/100mL, (b)在30天的時(shí)間內(nèi)，在任何一個(gè)樣品中存在的大 腸桿菌不超過(guò)23MPN/100mL，以及(c)沒有樣品含有超過(guò)MOMPN/lOOmL的大腸桿菌。第22 號(hào)法規(guī)還要求脊髓灰質(zhì)炎病毒含量至少下降5個(gè)數(shù)量級(jí)(5-log)，或者在合適的代表性的 水生病毒方面具有等值的下降。許多州(state)有類似的規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)。徹底除去大腸桿菌、病毒和其它生物污染物通常被稱為“消毒”，這增加了將廢水 再生的成本，特別是使用常規(guī)的水處理方法，例如反滲透(RO)、超濾(UF)和高級(jí)氧化法 (advanced oxidative procedure) (Α0Ρ),其中建立一個(gè) 1 百萬(wàn)力口倉(cāng) / 天(lmeg gpd)處理 設(shè)備的成本為一千萬(wàn)美元左右。臭氧可單獨(dú)(或與氧氣或空氣組合)用于“臭氧溶解”法中，以氧化許多水生污染物。該方法較廉價(jià)，特別是當(dāng)場(chǎng)產(chǎn)生臭氧時(shí)。臭氧與過(guò)氧化氫結(jié)合可用于“高級(jí)氧化”法中， 該“高級(jí)氧化”法產(chǎn)生羥基自由基(參見下面的方程式1)，羥基自由基在除去一些污染物方 面還更有效。203+H202 — 20H+302(方程式 1)使用臭氧(O3)或與過(guò)氧化氫(H2O2)組合的臭氧的水處理技術(shù)能有效地破壞存在 于受污染的水中的有機(jī)化合物，但是實(shí)施該方法所需的設(shè)備的成本和復(fù)雜性妨礙了其廣泛 使用。需要更有效并易于安裝、操作和優(yōu)化臭氧溶解和高級(jí)氧化的用于去除水污染物的 裝置，該裝置能夠結(jié)合于新設(shè)備的設(shè)計(jì)中并適于現(xiàn)有的處理設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
下面描述和說(shuō)明的以下方面及其實(shí)施方式用于舉例和說(shuō)明，而不是要限制本發(fā)明 的范圍。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于從進(jìn)水(influent water)中除去污染物的裝 置。該裝置包括適于裝配在水處理裝置中的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊包括至少一個(gè)注射器 模塊，該注射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)(sidestream configuration)中與部分進(jìn)水預(yù)混 合的氧化劑，以及至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，該靜態(tài)混合部件 用于將通過(guò)所述注射器模塊引入的氧化劑與進(jìn)水混合。所述混合器模塊適于與所述注射器 模塊的下游連接，并且所述注射器模塊和混合器模塊進(jìn)一步適于將任何數(shù)量的注射器模塊 和任何數(shù)量的混合器模塊裝配在所述裝置中，該裝置用于在單程、活塞式流動(dòng)結(jié)構(gòu)中從進(jìn) 水中除去污染物，選擇注射器模塊和混合器模塊的數(shù)量，以從所述進(jìn)水中除去污染物。在一些實(shí)施方式中，所述氧化劑為臭氧。在一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)注射器模塊包括至少兩個(gè)注射器模塊，第一注 射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與第一部分進(jìn)水預(yù)混合的臭氧，且第二注射器模塊用于注 射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與第二部分進(jìn)水預(yù)混合的過(guò)氧化氫。在一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)混合器模塊為至少兩個(gè)混合器模塊，第一混合 器模塊與所述第一注射器模塊的下游連接，且第二混合器模塊與所述第二注射器模塊的下 游連接。在一些實(shí)施方式中，用于注射過(guò)氧化氫的所述第二注射器模塊位于用于注射臭氧 的所述第一注射器模塊的上游。在一些實(shí)施方式中，所述靜態(tài)混合部件選自葉片型混合部件和翼片型(tab-type) 混合部件。一些實(shí)施方式包括在所述注射器模塊和混合模塊上游的預(yù)混模塊。在一些實(shí)施方 式中，所述預(yù)混模塊用于在與臭氧接觸之前向所述進(jìn)水中添加過(guò)氧化氫。一些實(shí)施方式包括在所述注射器模塊和混合模塊下游的接觸器模塊。在一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)注射器模塊和至少一個(gè)混合器模塊共用一個(gè)公 用的外殼，其中，所述至少一個(gè)注射器模塊位于所述至少一個(gè)混合器模塊的上游。在一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)注射器模塊為多個(gè)注射器模塊，并且所述至少 一個(gè)混合器模塊為多個(gè)混合器模塊，并且所述多個(gè)注射器模塊和混合器模塊在所述裝置中交替排列。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)注射器模塊包括至少一個(gè)注射器。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)注射器模塊包括多個(gè)注射器，這些注射器被配置成使在 側(cè)流中預(yù)混合的氧化劑的溶解最大化。在一些實(shí)施方式中，所述裝置用于改進(jìn)現(xiàn)有的水處理設(shè)備，并且其中，將所述裝置 安裝在所述設(shè)備中，隨后通過(guò)增加或減少注射器模塊和/或混合器模塊來(lái)優(yōu)化效率和性 能。在一些實(shí)施方式中，用選自由以下特性組成的組的流出水的特性來(lái)衡量增加或減 少模塊的效果(i)預(yù)定的殘余的污染物的水平，(ii)溶解的殘余的臭氧的水平，(iii)殘余的過(guò)氧化氫的水平，以及(iv)水質(zhì)。在另一方面，本發(fā)明提供了一種側(cè)流裝置，該側(cè)流裝置用于從進(jìn)水中除去污染物。 該裝置包括適于裝配在所述裝置的主反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊包括至少一個(gè)注 射器模塊，該注射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化劑，以及至少一 個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，該靜態(tài)混合部件用于將通過(guò)所述注射器 模塊引入的氧化劑與進(jìn)水混合。該裝置還包括適于裝配在至少一個(gè)側(cè)流內(nèi)的多個(gè)模塊，所 述多個(gè)模塊包括至少一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化 劑，以及至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，其中，將在側(cè)流中與進(jìn)水 預(yù)混合的氧化劑引入所述主反應(yīng)器中，以促進(jìn)氧化劑的溶解，并且進(jìn)一步地，其中，在安裝 之后，能夠?qū)㈩~外的注射器模塊和/或混合器模塊添加到所述側(cè)流和/或所述主反應(yīng)器中， 以優(yōu)化所述裝置。在一些實(shí)施方式中，所述至少一個(gè)側(cè)流為至少兩個(gè)側(cè)流，包括用于注射并混合臭 氧的第一側(cè)流以及用于注射并混合過(guò)氧化氫的第二側(cè)流。在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于除去污染物的方法，所述污染物使得進(jìn)水 供應(yīng)具有令人不愉快的味道或氣味。該方法包括在過(guò)氧化氫存在下，使進(jìn)水與臭氧接觸， 以產(chǎn)生去污染的出水，并將所述出水提供給消費(fèi)者，其中，所述出水中具有令人不愉快的味 道和氣味的污染物的水平得到降低。在一些實(shí)施方式中，該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)出水的消毒。在一些實(shí)施方式中，無(wú)需事先加入消毒劑，進(jìn)行在過(guò)氧化氫存在下與臭氧的所述 接觸。在一些實(shí)施方式中，所述流出水不含有消毒劑。在一些實(shí)施方式中，該方法還包括將消毒劑添加到所述出水中的步驟。在一些實(shí)施方式中，使所述進(jìn)水供應(yīng)具有令人不愉快的味道或氣味的污染物選自 土臭味素和2-甲基異冰片(MIB)。在一些實(shí)施方式中，所述進(jìn)水為地表水或地下水。在一些實(shí)施方式中，在過(guò)氧化氫存在下，使所述進(jìn)水與臭氧接觸還能除去毒性有 機(jī)污染物。
在一些實(shí)施方式中，所述毒性有機(jī)污染物選自內(nèi)分泌干擾化合物(EDC)、藥物活性 化合物(WiaC)、病原體、壬基酚(NP)、三氯生(TCS)、雙酚-A(BPA)、雌二醇等價(jià)物(EEQ)和 N-亞硝基二甲胺(NDMA)。
在一些實(shí)施方式中，所述接觸在用于從進(jìn)水中除去污染物的裝置中進(jìn)行。在這些 實(shí)施方式中，所述裝置包括適于裝配在水處理裝置中的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊包括至少 一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化劑，以及 至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，該靜態(tài)混合部件用于將通過(guò)所述 注射器模塊引入的氧化劑與進(jìn)水混合，其中，所述混合器模塊適于與所述注射器模塊的下 游連接，并且所述注射器模塊和混合器模塊進(jìn)一步適于將任何數(shù)量的注射器模塊和任何數(shù) 量的混合器模塊裝配在所述裝置中，該裝置用于在單程、活塞式流動(dòng)結(jié)構(gòu)中從進(jìn)水中除去 污染物，選擇注射器模塊和混合器模塊的數(shù)量，以從所述進(jìn)水中除去預(yù)定量的污染物。在一些實(shí)施方式中，所述接觸在用于從進(jìn)水中除去污染物的裝置中進(jìn)行。在這些 實(shí)施方式中，所述裝置包括適于裝配在所述裝置的主反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊 包括至少一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化 劑，以及至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，該靜態(tài)混合部件用于將通 過(guò)所述注射器模塊引入的氧化劑與進(jìn)水混合，以及適于裝配在至少一個(gè)側(cè)流中的多個(gè)模 塊，所述多個(gè)模塊包括至少一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射與部分進(jìn)水預(yù)混合的 氧化劑，以及至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，其中，將在側(cè)流中與 進(jìn)水預(yù)混合的氧化劑引入所述主反應(yīng)器中，以促進(jìn)氧化劑的溶解，并且進(jìn)一步地，其中，在 安裝之后，能夠?qū)㈩~外的注射器模塊和/或混合器模塊添加到所述側(cè)流和/或所述主反應(yīng) 器中，以優(yōu)化所述裝置。在又一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于改良的將含生物污染物的再生廢水消毒的 改進(jìn)的方法，所述生物污染物選自大腸桿菌和脊髓灰質(zhì)炎病毒。該方法包括(a)使用臭氧 處理再生的水，臭氧的劑量和處理時(shí)間足以將大腸桿菌和脊髓灰質(zhì)炎病毒的水平降低至例 如州法律(例如2008年或?qū)?lái)的某一日期加州管制法規(guī)中的第22號(hào))所要求的水平，以 及(b)將在(a)中處理過(guò)的水引入公共水供給系統(tǒng)中。在一些實(shí)施方式中，所述臭氧的劑量為5 μ g/mL或更多。在一些實(shí)施方式中，加入過(guò)氧化物，以減少溴酸鹽的形成。在一些實(shí)施方式中，加入過(guò)氧化物，以促進(jìn)痕量有機(jī)化合物的破壞。在一些實(shí)施方式中，加入過(guò)氧化物，以縮短與臭氧的接觸時(shí)間。在一些實(shí)施方式中，在(a)中的所述處理還足以將選自由壬基酚(NP)、三氯生 (TCS)和雙酚-A (BPA)組成的組的有機(jī)化合物去除至所需的水平或者州或聯(lián)邦政府要求的 水平，例如加州管制法規(guī)，2008，第22號(hào)所要求的水平。在一些實(shí)施方式中，在(a)中的所述處理將總大腸桿菌的水平降至所需的水平或 者州或聯(lián)邦政府要求的水平，例如加州管制法規(guī)的第22號(hào)所要求的水平。在一些實(shí)施方式中，在(a)中的所述處理將糞便中的大腸桿菌的水平降至低于可 檢測(cè)水平。在一些實(shí)施方式中，在(a)中的所述處理將脊髓灰質(zhì)炎病毒的水平降至所需的水 平或者州或聯(lián)邦政府要求的水平，例如加州管制法規(guī)的第22號(hào)所要求的水平。
在一些實(shí)施方式中，基于MS2大腸桿菌噬菌體的水平來(lái)計(jì)算脊髓灰質(zhì)炎病毒的水平。在具體的實(shí)施方式中，基于在相同條件下MS2大腸桿菌噬菌體水平的下降與脊髓 灰質(zhì)炎病毒水平的下降之間的相關(guān)性來(lái)計(jì)算脊髓灰質(zhì)炎病毒的水平。在具體的實(shí)施方式中，脊髓灰質(zhì)炎病毒的水平下降5個(gè)數(shù)量級(jí)相應(yīng)于MS2大腸桿 菌噬菌體下降6. 5個(gè)數(shù)量級(jí)。由以下描述、附圖、實(shí)施例和權(quán)利要求將顯而易見到本發(fā)明的方法、組合物等等的 額外的實(shí)施方式。由前述和以下說(shuō)明可以理解的是，本文所述的每一個(gè)特征以及兩個(gè)或更 多個(gè)這些特征的每一個(gè)組合包括在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)，條件是在該組合中所包括的特征 不能相互不一致。此外，任何特征或多種特征的組合可具體從本發(fā)明的方法和組合物的任 何實(shí)施方式中排除。在以下描述和權(quán)利要求中提出額外的方面和優(yōu)點(diǎn)，特別是當(dāng)結(jié)合所附 實(shí)施例和附圖進(jìn)行考慮時(shí)提出額外的方面和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為模塊化側(cè)流裝置的一種實(shí)施方式的示意圖。圖2A至圖2B為一種示例性的主反應(yīng)器或側(cè)流的側(cè)視圖。圖2C說(shuō)明包括主反應(yīng)器和兩個(gè)側(cè)流的一種示例性裝置。圖3A至圖3E為具有不同的注射器結(jié)構(gòu)的注射器模塊的側(cè)視圖(圖3A至圖3B) 和截面圖(圖3C至圖3E)。圖3F為一種示例性的注射器的側(cè)視圖。圖4A至圖4D為具有不同的混合器結(jié)構(gòu)的混合器模塊的側(cè)視圖(圖4A和4C)和 截面圖(圖4D)。圖5為一種用于通過(guò)側(cè)流接受臭氧和過(guò)氧化氫的示例性的模塊化的主反應(yīng)器裝 置的側(cè)視圖。圖6為顯示使用常規(guī)的臭氧處理或通過(guò)高壓氧化處理，土臭味素和MIB作為臭氧 濃度的函數(shù)而下降的圖。圖7為顯示使用常規(guī)的臭氧溶解處理或高級(jí)氧化，土臭味素作為臭氧濃度的函數(shù) 而下降的圖。圖8為顯示使用常規(guī)的臭氧溶解處理或高級(jí)氧化，土臭味素和MIB作為臭氧濃度 的函數(shù)而下降的圖。圖9為顯示使用常規(guī)的臭氧溶解處理或高級(jí)氧化，土臭味素和MIB作為臭氧濃度 的函數(shù)而下降的圖。圖10為顯示在可進(jìn)行比較的處理?xiàng)l件下，脊髓灰質(zhì)炎病毒的下降與MS2病毒的下 降之間的相關(guān)性。圖11為顯示使用中級(jí)過(guò)濾(media-filtered)的水，MS2作為臭氧劑量的函數(shù)而 下降的圖。圖12為顯示使用中級(jí)過(guò)濾的水，MS2作為接觸時(shí)間(CT)的函數(shù)而下降的圖。圖13為顯示使用微過(guò)濾(microfiltered)的水，MS2作為臭氧劑量的函數(shù)而下降 的圖。
圖14為顯示使用微過(guò)濾的水，MS2作為接觸時(shí)間(CT)的函數(shù)而下降的圖。圖15至圖16為顯示使用不同的用于臭氧注射的結(jié)構(gòu)，MS2作為臭氧劑量的函數(shù) 而下降的圖。圖17為顯示總大腸桿菌作為臭氧劑量的函數(shù)而下降的圖。圖18為顯示總大腸桿菌作為接觸時(shí)間(CT)的函數(shù)而下降的的圖。圖19為說(shuō)明進(jìn)水的pH對(duì)消毒的影響的柱狀圖。圖20至圖21為顯示痕量有機(jī)污染物作為臭氧劑量的函數(shù)而下降的圖。圖22為顯示作為臭氧計(jì)量的函數(shù)的溴酸鹽的形成的圖。圖23為顯示加入和不加入過(guò)氧化物，在微過(guò)濾的水的MS2下降以及在中級(jí)過(guò)濾的 水中的MS2下降。圖M為一種示例性裝置的示意圖。圖25為說(shuō)明與圖M的裝置結(jié)合使用的實(shí)驗(yàn)和設(shè)備設(shè)置的表格。圖沈?yàn)檎f(shuō)明使用圖M的裝置，使用或不使用過(guò)氧化氫，使用臭氧處理的廢水的試 驗(yàn)結(jié)果的表格。圖27為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的雌二醇等價(jià)物的破壞響應(yīng)的圖。圖28為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的吉非貝齊(Gemifibrozil)的破壞響應(yīng)的圖。圖四為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的布洛芬abuprofen)的破壞響應(yīng)的圖。圖30為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的三氯生的破壞響應(yīng)的圖。圖31為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的咖啡因的破壞響應(yīng)的圖。圖32為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的氟西汀(Fluoxetine)的破壞響應(yīng)的圖。圖33為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的聯(lián)磺甲氧芐啶片(Sulfamethoxazole)的破壞 響應(yīng)的圖。圖34為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的甲氧芐啶(trimethoprim)的破壞響應(yīng)的圖。圖35為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的乙炔基α -雌二醇-17的破壞響應(yīng)的圖。圖36為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的碘普胺(Iopromide)的破壞響應(yīng)的圖。圖37為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的大腸桿菌(E. Coli.)的破壞響應(yīng)的圖。圖38為顯示作為臭氧劑量的函數(shù)的UV透射率的破壞響應(yīng)的圖。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)描述了涉及使用臭氧和任選的過(guò)氧化氫進(jìn)行水處理的裝置、系統(tǒng)和方法。 更具體地，本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法涉及一種模塊化設(shè)計(jì)的、活塞式流動(dòng)水處理裝置，其 特征在于側(cè)流注入臭氧和任選的過(guò)氧化氫，與積極(aggressive)靜態(tài)混合結(jié)合，以使氧化 劑在進(jìn)水中的溶解最大化。通過(guò)側(cè)流混合引入臭氧和過(guò)氧化氫確保上述試劑在主反應(yīng)器中 的溶解和分散最大化，帶來(lái)高的傳質(zhì)效率，從而能夠使用較低劑量的氧化劑，而無(wú)需延長(zhǎng)進(jìn) 水在主反應(yīng)器中的停留時(shí)間或使進(jìn)水循環(huán)通過(guò)主反應(yīng)器。該裝置對(duì)用于低劑量、高流速、單 程水處理應(yīng)用而言是理想的，例如用作適于飲用的水(包括生活飲用水)，用于灌溉、工業(yè) 應(yīng)用、衛(wèi)生間沖洗，等等，或者用于排放至環(huán)境(例如湖泊、溪流或其它水體)中的水處理。I.模塊化設(shè)計(jì)、活塞式流動(dòng)水處理裝置一種示例性的裝置100的示意圖示于圖1。待處理的水進(jìn)入主反應(yīng)器110的進(jìn)水口 101，而處理過(guò)的水由出水口 102離開。將一部分進(jìn)水從主反應(yīng)器110引出，用于臭氧側(cè) 流反應(yīng)器，在該實(shí)施方式中，該臭氧側(cè)流反應(yīng)器包括位于靜態(tài)混合器119上游的臭氧注射 器117。通過(guò)側(cè)流反應(yīng)器在注射點(diǎn)107注射至主反應(yīng)器110中的臭氧可以與其它的靜態(tài)混 合器109接觸，以促進(jìn)臭氧溶解于主反應(yīng)器110中的進(jìn)水中?？稍谙鄬?duì)于水為正壓下將臭 氧引入側(cè)流中，或者例如通過(guò)文丘里效應(yīng)而離析(educt)進(jìn)入側(cè)流中。在一些結(jié)構(gòu)中，從主反應(yīng)器110中引出第二部分進(jìn)水，用于過(guò)氧化氫側(cè)流反應(yīng)器， 該過(guò)氧化氫側(cè)流反應(yīng)器包括在靜態(tài)混合器115上游的過(guò)氧化氫注射器113。雖然按常規(guī)將 過(guò)氧化氫直接加入到主反應(yīng)器中，或者加入到不加壓的預(yù)混室內(nèi)的進(jìn)水中，但是本發(fā)明的 裝置的一個(gè)特征為使用與靜態(tài)混合器115相連的注射器113側(cè)流注入過(guò)氧化氫，以在側(cè)流 中充分混合過(guò)氧化氫，從而促進(jìn)過(guò)氧化氫在主反應(yīng)器110中的溶解。將過(guò)氧化氫更有效地 溶解于主反應(yīng)器中能夠在與臭氧接觸時(shí)產(chǎn)生最大量的羥基自由基。該獨(dú)特的方法能夠通過(guò) 活塞式流動(dòng)反應(yīng)系統(tǒng)在單程中從水中除去包括生物病原體在內(nèi)的污染物，其中，在主反應(yīng) 器中的停留時(shí)間小于約5分鐘，并且在一些實(shí)施方式中，在主反應(yīng)器中的停留時(shí)間小于1分 鐘。如圖2A至圖2B所示，在主反應(yīng)器200(圖2A)或側(cè)流反應(yīng)器210(圖2B)中的注 射器模塊203和混合器模塊205為模塊化的，使得它們能夠被組合于多種流動(dòng)結(jié)構(gòu)中，并且 還能夠根據(jù)具體的應(yīng)用進(jìn)行配置，以優(yōu)化和定制該裝置。用于側(cè)流210的模塊的直徑通常 比用于主反應(yīng)器200的模塊的直徑小，但是具有共同的模塊結(jié)構(gòu)特征。因此，許多以下描述 不僅涉及主反應(yīng)器而且涉及一個(gè)或多個(gè)側(cè)流，所述主反應(yīng)器和側(cè)流為所述裝置的一部分。所述裝置的部件在形式上和功能上為模塊化的，使得所述部件能夠大量制造并在 定制應(yīng)用中以不同的配置方式進(jìn)行組裝。裝置的主要部件為位于主反應(yīng)器和側(cè)流中的注射 器模塊和混合器模塊，盡管主反應(yīng)器和側(cè)流的直徑不同，但是主反應(yīng)器和側(cè)流具有相似的 特征，其中，側(cè)流模塊的直徑顯著小于主反應(yīng)器模塊的直徑。優(yōu)選地，提供給每個(gè)注射器模塊203的第一端223的配件是相同的(即，可互換 的)，并且提供給每個(gè)注射器模塊203的第二端233的配件是相同的；以及提供給每個(gè)混合 器模塊205的第一端225的配件是相同的，并且提供給每個(gè)混合器模塊205的第二端235 的配件是相同的(如上所述)，使得交替排列的注射器模塊和混合器模塊可由具有相同管 子(pipe)或管道(tubing)直徑的互連模塊進(jìn)行裝配。每個(gè)注射器203的第一端223和第二端233和/或每個(gè)混合器205的第一端225 和第二端235可以相同，使得注射器模塊203和混合器模塊205能在任意一個(gè)方向上進(jìn)行 操作，以易于裝配。在其它實(shí)施方式中，所述注射器模塊203和混合器模塊205被設(shè)計(jì)成在 單一流動(dòng)方向上進(jìn)行操作，并且第一端223、225和第二端233、235可以相同或不同。在再 一種實(shí)施方式中，每個(gè)注射器模塊203和混合器模塊205的第一端223、225和第二端233、 235相同，從而能夠如圖2B所示裝配注射器203序列和/或混合器205序列?？梢允褂梅ㄌm型(S卩，裝有法蘭的)模塊化外殼，并且所述法蘭型模塊化外殼可以 包括密封，例如0-形環(huán)，從而將泄漏降低至最低。也可以使用螺紋配件。在一個(gè)實(shí)例中，注 射器模塊配備有外螺紋，而混合模塊配備有內(nèi)螺紋，從而能夠?qū)⒆⑸淦髂K與混合器模塊 裝配在一起。在另一實(shí)例中，注射器模塊配備有內(nèi)螺紋，而混合模塊配備有外螺紋。在又一 實(shí)例中，注射器模塊和混合器模塊的每個(gè)第一端配備有外(或內(nèi))螺紋，并且該注射器模塊和混合器模塊的每個(gè)第二端配備有內(nèi)(或外)螺紋，使得任何數(shù)量的注射器模塊和混合器 模塊能夠組裝在一個(gè)裝置中。可選擇地，模塊上的所有螺紋可為外螺紋或內(nèi)螺紋，并且連接 器或活接頭可用于連接所述模塊?？梢允褂闷渌艿阑蚬茏优浼？杉尤肴芜x的預(yù)混模塊211，以在與反應(yīng)器接觸之前，將氧化劑或其它水處理試劑 引入進(jìn)水中(圖2A和圖2B)。除了所述預(yù)混模塊以外，可加入任選的二次混合(post-mix) 接觸器模塊212 (或“接觸器”)，或者加入任選的二次混合接觸器模塊212 (或“接觸器”)來(lái) 代替所述預(yù)混模塊，以在氧化劑存在下提高水的停留時(shí)間。與注射模塊和混合器模塊相比， 所述接觸器通常具有更大的內(nèi)體積，并且沒有按比例示出的。當(dāng)存在時(shí)，所述預(yù)混模塊和接 觸器可以分別包括第一端221、222以及第二端231、232。所述預(yù)混模塊211的第一端221 和所述接觸器模塊212的第二端232可為端蓋形式，其包括用于分別與進(jìn)水接管(hookup) 和出水接管連接的配件。用于實(shí)施高級(jí)氧化模式的完整的裝置200的一種實(shí)施方式示于圖2C。裝置200包 括主反應(yīng)器對(duì)0、臭氧側(cè)流260和過(guò)氧化氫側(cè)流250。主反應(yīng)器240包括換向器模塊M8，該 換向器模塊248用于將一部分進(jìn)水分流至側(cè)流250 J60。換向器模塊248或附帶的接管可 以包括用于調(diào)節(jié)分流至每個(gè)側(cè)流的進(jìn)水量的一個(gè)或多個(gè)閥(未示出)、用于注入過(guò)氧化氫 的任選的預(yù)混模塊Ml、用于注入側(cè)流過(guò)氧化氫的過(guò)氧化氫注射器模塊M6、用于注入側(cè)流 臭氧的臭氧注射器模塊對(duì)3、以及混合器模塊M5。所述換向器模塊可以為該裝置的一個(gè)部 件或外圍部件。當(dāng)將過(guò)氧化氫引入預(yù)混模塊241時(shí)，可通過(guò)直接注入(S卩，不使用側(cè)流，如圖所示) 或通過(guò)額外的側(cè)流引入，以使得混合和溶解最大化(未示出)。臭氧側(cè)流260包括臭氧注射 器模塊263和混合器模塊沈5。過(guò)氧化氫側(cè)流250包括過(guò)氧化氫注射器模塊253和混合器 模塊255。流動(dòng)通過(guò)所述過(guò)氧化氫側(cè)流的全部或部分進(jìn)水可以用于臭氧側(cè)流，在這種情況 下，所述裝置、系統(tǒng)和方法可包括在將氧化劑引入主反應(yīng)器之前，在側(cè)流結(jié)構(gòu)中連續(xù)(即， 相繼)加入過(guò)氧化氫和臭氧。在引入主反應(yīng)器之前，將濃縮的過(guò)氧化氫或在側(cè)流中混合的 過(guò)氧化氫引入臭氧側(cè)流，能有效控制溴酸鹽形成。在一些情況下，用于臭氧側(cè)流和/或過(guò)氧化氫側(cè)流的水與側(cè)流水與氧化劑在其中 進(jìn)行混合的水的來(lái)源相同。在這種方式中，預(yù)定進(jìn)入側(cè)流的水是從流向主反應(yīng)器的水中分 流出來(lái)的?？蛇x擇地，側(cè)流水來(lái)自于與進(jìn)入主反應(yīng)器的水不同的來(lái)源。在這種情況下，與供 應(yīng)至主反應(yīng)器的水相比，側(cè)流水可以含有更高水平或更低水平的污染物。一個(gè)或多個(gè)排氣口用于釋放由于存在未溶解的臭氧、氧氣或空氣而引起的殘余氣 壓(依賴于所使用的具體的氧化劑氣體)。排氣(或“放氣”)口可設(shè)置在主反應(yīng)器中，優(yōu)選 在注入一種或多種氣體的位置的下游，以釋放由于未溶解的氧化劑氣體而產(chǎn)生的氣壓?？?選擇地或者除此以外，排氣口可以設(shè)置在側(cè)流(通常為氣體氧化劑側(cè)流)中，以在主反應(yīng)器 中進(jìn)行混合之前釋放氣壓。排氣口可以設(shè)置為額外的模塊，該額外的模塊可以與注射器模 塊和混合器模塊組合裝配(即，獨(dú)立的“排氣模塊”)，或者與現(xiàn)有的模塊(例如混合器模 塊)組合。圖2C示出了位于混合器模塊265上的排氣口 270，但是，也可以考慮在其它位置 設(shè)置一個(gè)或多個(gè)排氣口。圖3A至圖3F示出了在注射模塊303內(nèi)的注射器301的幾種不同的排列方式。每個(gè)注射模塊303中可以存在一個(gè)或多個(gè)注射器301。當(dāng)存在多個(gè)注射器時(shí)，注射器301可 以設(shè)置在同一平面(圖3A)內(nèi)或者通過(guò)垂直于注射器模塊303的主軸(虛線)的幾個(gè)平面 (圖3B)內(nèi)。多個(gè)注射器301在注射器模塊303中可以以對(duì)置成對(duì)的方式設(shè)置(圖3C和 3D)或在注射器模塊303中以放射狀設(shè)置(S卩，以星形方式設(shè)置，圖3E)，以使得注射的氧化 劑在反應(yīng)器中的分布最大化。為了簡(jiǎn)化附圖，在圖3C至圖3E中僅示出了注射器模塊303 的內(nèi)壁(未示出法蘭)。一種示例性的注射器示于圖3F中。注射器為常規(guī)的噴嘴式設(shè)計(jì)，且包括噴嘴部分 310、用于接合注射器模塊312上的螺紋孔的螺紋、以及用于連接臭氧或過(guò)氧化氫供應(yīng)裝置 314(所述臭氧或過(guò)氧化氫以可來(lái)自側(cè)流)的螺紋。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)選擇注射器301的大小 和數(shù)量，并且噴嘴可以設(shè)計(jì)成能夠產(chǎn)生扇形或圓錐形噴霧，以進(jìn)一步分散注射的氧化劑。圖4A至圖4D示出了包括不同的靜態(tài)混合器405結(jié)構(gòu)的示例性裝置。圖4A示出 了具有獨(dú)立的注射器模塊403和混合器模塊405的裝置400的側(cè)視圖。標(biāo)注出了注射器模 塊403的第一端423和第二端433、以及混合器模塊405的第一端425和第二端435。示例 性的注射器模塊403包括四個(gè)注射器401，每個(gè)注射器位于垂直于注射器403的軸(虛線) 的不同平面上。圖4A示出的裝置400包括混合器模塊405，該混合器模塊405包括葉片型靜態(tài) 混合器410，該葉片型靜態(tài)混合器410包括基本上為扁平的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件在通過(guò) 混合器405的水中引發(fā)渦流。這種混合器可用凱米尼爾型(Chemineer model)WVM混合器 (Chemineer, Derby, U. K.)來(lái)舉例說(shuō)明。圖4B示出的裝置400包括以下特征混合器模塊 404與注射器模塊共用一個(gè)公共腔室，從而形成包括注射器模塊403部分和混合器模塊405 部分的組合的注射器-混合器模塊404。這種組合的模塊可以用于該裝置的許多實(shí)施方式 中，特別是當(dāng)期望提供具有基本水平的容量和性能的“核心”裝置時(shí)，該裝置可以按照需要 使用額外的模塊進(jìn)行改裝，以獲得預(yù)定水平的容量或性能。額外的或“另加的”注射器模塊 和混合器模塊的形式也可以為組合的注射器-混合器模塊。混合器模塊405或組合的注射器-混合器模塊404可以選擇性地包括翼片型混合 器，其中，從混合模塊404的內(nèi)壁延伸出的一個(gè)或多個(gè)翼片411在通過(guò)混合模塊的水中引發(fā) 湍流運(yùn)動(dòng)或渦流運(yùn)動(dòng)(圖4C)?？梢栽谧⑸淦?01的下游設(shè)置額外的預(yù)分布翼片或折流板 420，用于將注射的氧化劑導(dǎo)向至靜態(tài)混合器的中心區(qū)。該裝置的截面圖(圖4D)示出了位 于注射器401下游的混合翼片411和額外的翼片或折流板420。示例性的翼片型混合器為 凱米尼爾型 KMS 混合器(Chemineer, Derby, U. K.)?！銇?lái)說(shuō)，任何一個(gè)或多個(gè)注射器401與混合器模塊405 (或混合器模塊405的部 件)之間的距離不是關(guān)鍵的，但是可以進(jìn)行選擇，以使在引入側(cè)流時(shí)，氧化劑與進(jìn)水的混合 達(dá)到最大。用于直接或通過(guò)側(cè)流注射相同或不同的氧化劑的多個(gè)注射器模塊可以串聯(lián)設(shè)置 在混合器模塊的上游。具有相同或不同設(shè)計(jì)的多個(gè)混合器模塊可以串聯(lián)設(shè)置，以促進(jìn)混合。 本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法的一個(gè)目的在于使混合效率達(dá)到最大，同時(shí)使能耗最小；因此， 通常優(yōu)選使用獲得充分混合和充分利用氧化劑所需的最小數(shù)量的有效混合器，可以用本文 所述的氣液比來(lái)表達(dá)。圖5示出了一種示例性的主反應(yīng)器500，該主反應(yīng)器500包括預(yù)混模塊501、兩個(gè) 注射器模塊503、兩個(gè)混合器模塊505和二次混合模塊502。注射器模塊503包括用于注射由側(cè)流提供的臭氧的臭氧注射器513。預(yù)混模塊501和二次混合模塊502包括用于注射由 側(cè)流提供的過(guò)氧化氫的過(guò)氧化氫注射器511、512。側(cè)流臭氧和/或過(guò)氧化氫模塊也可通過(guò) 彎管連接在一起，從而使得整個(gè)裝置更為緊湊。在這種情況下，彎管504用于連接混合器模 塊505與注射器模塊503。彎管504還可以包括側(cè)流或者直接過(guò)氧化氫注射器514和/或 側(cè)流或者直接臭氧注射器516。圖5中的裝置還包括任選的進(jìn)水壓力表521、出水壓力表522、以及出水樣品口 523，該出水樣品口可用于監(jiān)測(cè)裝置的性能并報(bào)告調(diào)節(jié)和改良。II.操作結(jié)構(gòu)本發(fā)明的裝置的模塊化特征使得能夠使用復(fù)雜程度最低且最少量的部件現(xiàn)場(chǎng)裝 配專門的處理裝置。易于增加或減少該裝置中的模塊，以優(yōu)化效率和性能。在這種方式中， 可將裝置安裝在水處理設(shè)備中，裝備初始數(shù)量的模塊，測(cè)試效率和性能，再用額外的注射器 模塊和混合器模塊(或組合的模塊)來(lái)改進(jìn)，直至得到令人滿意的出水?dāng)?shù)量和品質(zhì)。這樣 避免了為每個(gè)應(yīng)用場(chǎng)合設(shè)計(jì)專門的裝置而導(dǎo)致的高成本和風(fēng)險(xiǎn)，在一些情況下，具有有限 的可擴(kuò)展性和替代部件的能力。該裝置可在臭氧溶解模式下運(yùn)行(其中，通過(guò)側(cè)流將臭氧注入反應(yīng)器中，無(wú)需添 加過(guò)氧化氫)或在高級(jí)氧化模式下運(yùn)行(其中，通過(guò)側(cè)流將臭氧注入反應(yīng)器中，并且將過(guò)氧 化氫直接注入主反應(yīng)器中或通過(guò)側(cè)流注入主反應(yīng)器中)。在臭氧溶解模式下運(yùn)行的優(yōu)選的裝置包括主反應(yīng)器和至少一個(gè)側(cè)流，該側(cè)流用于 在將臭氧引入主反應(yīng)器之前注入并混合臭氧。側(cè)流包括注射器模塊和混合器模塊，注射器 模塊和混合器模塊可以為分立的部件或組合在一個(gè)公用的外殼中。除了位于側(cè)流中的臭氧 注射器和混合器以外，主反應(yīng)器還可以包括任何數(shù)量的臭氧注射器和混合器。在一些實(shí)施 方式中，混合器模塊設(shè)置在主反應(yīng)器中緊鄰側(cè)流臭氧注射口的下游，使得側(cè)流注入的臭氧 最大限度地分布于主反應(yīng)器中?；旌掀髂K可以為葉片型混合器、翼片型混合器、本領(lǐng)域已 知的其它類型的混合器、或它們的組合。當(dāng)使用多個(gè)混合器時(shí)，所述混合器可以包括每種類 型中的一個(gè)或多個(gè)混合器。在高級(jí)氧化模式下運(yùn)行的裝置還包括至少一個(gè)用于在主反應(yīng)器中注射并混合過(guò) 氧化氫的過(guò)氧化氫注射器。過(guò)氧化氫可以直接引入或通過(guò)側(cè)流引入，以使傳質(zhì)效率最大化 并減少將進(jìn)水中的污染物的水平降低至預(yù)定量所需的過(guò)氧化氫的量。如上所述，側(cè)流包括 注射器模塊和混合器模塊，所述注射器模塊和混合器模塊可為分立的部件或組合在一個(gè)公 用的外殼中。除了位于側(cè)流中的過(guò)氧化氫注射器和混合器以外，主反應(yīng)器還可以包括任何 數(shù)量的過(guò)氧化氫注射器和混合器。在一個(gè)實(shí)例中，混合器模塊設(shè)置在主反應(yīng)器中緊鄰側(cè)流 過(guò)氧化氫注射口的下游，以使側(cè)流注入的過(guò)氧化氫最大限度地分布在主反應(yīng)器中。多個(gè)注射器模塊可以串聯(lián)設(shè)置，接著是一個(gè)或多個(gè)混合器模塊。單個(gè)注射器模塊 可以包括用于臭氧、過(guò)氧化氫、或者臭氧和過(guò)氧化氫的注射器。例如，當(dāng)多個(gè)注射器位于同 一個(gè)注射器模塊中時(shí)，一些(即，第一部分)注射器可以用于注射臭氧，而其它(即，第二部 分)注射器用于注射過(guò)氧化氫。可選擇地，可以使用“僅臭氧”注射器模塊和“僅過(guò)氧化氫” 注射器模塊，每個(gè)注射器模塊具有僅用于指定的氧化劑的注射器。臭氧注射器模塊和過(guò)氧 化氫注射模塊可以交替的方式設(shè)置或者以其它另一種符合邏輯的方式設(shè)置，以使輸送氧化 劑，使效率和性能最優(yōu)。
雖然臭氧和過(guò)氧化氫可以任何順序被注入，但是優(yōu)選首先在臭氧的上游注入過(guò)氧 化氫，從而在暴露于臭氧之前，使過(guò)氧化氫有時(shí)間與水充分混合。在較早階段加入過(guò)氧化氫 能夠減少溴酸鹽的形成，在臭氧濃度高的情況下形成溴酸鹽，但是在過(guò)氧化氫存在下則能 減少溴酸鹽的形成(參見例如美國(guó)專利No. 5，851，407和6，024，882)。當(dāng)期望形成最大量 的羥基自由基且減少過(guò)氧化氫消耗量時(shí)，可首先注入臭氧，以使臭氧與存在于進(jìn)水中的有 機(jī)化合物反應(yīng)，從而產(chǎn)生羥基自由基或其它自由基，接著加入過(guò)氧化氫，以與殘余的臭氧反 應(yīng)，從而產(chǎn)生額外的羥基自由基?？刂其逅猁}形成的另一種方式為將濃縮的過(guò)氧化氫或來(lái)自于過(guò)氧化氫側(cè)流的一 部分稀釋的過(guò)氧化氫引入臭氧側(cè)流中，從而在臭氧側(cè)流中控制溴酸鹽的形成?？蓪⑵渌?學(xué)物質(zhì)(例如氯氣、氨或酸)注入臭氧側(cè)流中，以控制溴酸鹽的形成。混合器模塊可以為葉片型或翼片型，或者葉片型和翼片型。當(dāng)使用多個(gè)混合器模 塊時(shí)，混合器模塊可以包括每種類型中的一個(gè)或多個(gè)，從而發(fā)揮每種類型的混合器的優(yōu)點(diǎn)。 混合器模塊可以設(shè)置在每個(gè)臭氧注射器模塊和/或過(guò)氧化氫注射器模塊之后?？蛇x擇地， 混合器模塊可以設(shè)置在每個(gè)臭氧注射器模塊-過(guò)氧化氫注射器模塊對(duì)之后?；旌掀髂K還 可以設(shè)置在多個(gè)臭氧注射器模塊和/或過(guò)氧化氫注射器模塊之后。預(yù)混模塊可包括在主反應(yīng)器的上游，并且可以包括臭氧和/或過(guò)氧化氫注射器。 預(yù)混模塊可包括入口(該入口可以為注射器)，該入口用于在注射臭氧之前，將過(guò)氧化氫加 入到進(jìn)水中。僅臭氧操作也可以從使用位于主反應(yīng)器下游的接觸器中受益，使得臭氧有足 夠的時(shí)間在水中分散并對(duì)去污染產(chǎn)生作用。這種下游臭氧接觸器可以采用管線、有折流板 或無(wú)折流板的槽(包括“上”或“下”折流板槽)的形式，或者類似的裝置。下游臭氧接觸器 可整合到主反應(yīng)器中，或者可為位于主反應(yīng)器下游的獨(dú)立的部件。接觸器模塊可包括入口 (該入口可以為注射器)，該入口用于在注入臭氧之后將過(guò)氧化氫加入到出水中，例如以用 于控制溴酸鹽的形成。在不使用過(guò)氧化氫的以臭氧稀釋模式運(yùn)行裝置時(shí)，預(yù)混模塊和/或 接觸器模塊可用于輸送額外的臭氧。可以包括下游氣液分離器，以釋放過(guò)量的臭氧氣體、氧氣和/或空氣，例如，用于 減少下游設(shè)備的腐蝕并降低短效排放，以促進(jìn)健康和安全?？梢允褂弥睆奖确磻?yīng)器大的管 線或容器來(lái)釋放(排放)過(guò)量的氣體，從而降低水的速度，暴露于增加的表面積，并且使過(guò) 量的氣體能通過(guò)排氣閥和任選的臭氧破壞裝置而排放。在一些情況下，上述直徑較大的管 線或容器可以有折流板，或者將含有過(guò)量氣體的液體流沿著切線方向引入較大的管線或容 器中，以引發(fā)渦流，從而幫助排放過(guò)量的氣體。對(duì)于具體的應(yīng)用，可以預(yù)先選定初始主反應(yīng)器和側(cè)流流速，并在安裝和初始試驗(yàn) 后進(jìn)行優(yōu)化。裝置的初始設(shè)定的指南在下表1和2中提供；但是，僅用于舉例說(shuō)明。表1臭氧和氧氣流動(dòng)參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于從進(jìn)水中除去污染物的裝置，該裝置包括適于裝配在水處理裝置中的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊包括至少一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化 劑，以及至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，該靜態(tài)混合部件用于將通過(guò) 所述注射器模塊引入的氧化劑與進(jìn)水混合，其中，所述混合器模塊適于連接在所述注射器模塊的下游，并且所述注射器模塊和混 合器模塊進(jìn)一步適于將任何數(shù)量的注射器模塊和任何數(shù)量的混合器模塊裝配在所述裝置 中，該裝置用于在單程、活塞式流動(dòng)結(jié)構(gòu)中從進(jìn)水中除去污染物，選擇注射器模塊和混合器 模塊的數(shù)量，以從所述進(jìn)水中除去預(yù)定量的污染物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述氧化劑為臭氧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)注射器模塊包括至少兩個(gè)注射 器模塊，第一注射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與第一部分進(jìn)水預(yù)混合的臭氧，且第二注 射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與第二部分進(jìn)水預(yù)混合的過(guò)氧化氫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)混合器模塊為至少兩個(gè)混合器模 塊，第一混合器模塊與所述第一注射器模塊的下游連接，且第二混合器模塊與所述第二注 射器模塊的下游連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，用于注射過(guò)氧化氫的所述第二注 射器模塊位于用于注射臭氧的所述第一注射器模塊的上游。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述靜態(tài)混合部件選自葉片型混 合部件和翼片型混合部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的裝置，該裝置還包括在所述注射器模塊和混合 模塊上游的預(yù)混模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述預(yù)混模塊用于在將進(jìn)水與臭氧接觸之前向 所述進(jìn)水中添加過(guò)氧化氫。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的裝置，該裝置還包括在所述注射器模塊和混合 模塊下游的接觸器模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)注射器模塊和至少 一個(gè)混合器模塊共用一個(gè)公用的外殼，其中，所述至少一個(gè)注射器模塊位于所述至少一個(gè) 混合器模塊的上游。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)注射器模塊為多個(gè) 注射器模塊，所述至少一個(gè)混合器模塊為多個(gè)混合器模塊，并且所述多個(gè)注射器模塊和混 合器模塊在該裝置中交替排列。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，每個(gè)注射器模塊包括至少一個(gè)注 射器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，每個(gè)注射器模塊包括多個(gè)注射 器，所述注射器被配置成使在側(cè)流中預(yù)混合的氧化劑的溶解最大化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的裝置，該裝置用于改進(jìn)現(xiàn)有的水處理設(shè)備，并 且其中，將該裝置安裝在所述設(shè)備中，隨后通過(guò)增加或減少注射器模塊和/或混合器模塊來(lái)優(yōu)化效率和性能。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中，用選自由以下特性組成的組的流 出水的特性來(lái)衡量增加或減少模塊的效果(i)預(yù)定的殘余污染物水平， ( )溶解的殘余臭氧水平， (iii)殘余過(guò)氧化氫水平，以及 (iν)水質(zhì)。
16.一種用于從進(jìn)水中除去污染物的側(cè)流裝置，該裝置包括 適于裝配在所述裝置的主反應(yīng)器內(nèi)的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊包括至少一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化 劑，以及至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，該靜態(tài)混合部件用于將通過(guò) 所述注射器模塊引入的氧化劑與進(jìn)水混合，以及適于裝配在至少一個(gè)側(cè)流中的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊包括 至少一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化劑，以及 至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件， 其中，將在側(cè)流中與進(jìn)水預(yù)混合的氧化劑引入所述主反應(yīng)器，以促進(jìn)氧化劑溶解， 并且進(jìn)一步地，其中，在安裝之后，能夠?qū)㈩~外的注射器模塊和/或混合器模塊添加到 所述側(cè)流和/或所述主反應(yīng)器中，以優(yōu)化所述裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)側(cè)流為至少兩個(gè)側(cè)流，包括用于 注射并混合臭氧的第一側(cè)流、以及用于注射并混合過(guò)氧化氫的第二側(cè)流。
18.一種用于除去污染物的方法，所述污染物使得進(jìn)水供應(yīng)具有令人不愉快的味道或 氣味，該方法包括在過(guò)氧化氫存在下，使進(jìn)水與臭氧接觸，以產(chǎn)生去污染的出水，以及 將所述出水提供給消費(fèi)者，其中，所述出水中，使所述出水具有令人不愉快的味道和氣味的所述污染物的水平得 到降低。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，該方法實(shí)現(xiàn)對(duì)出水的消毒。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的方法，其中，無(wú)需事先加入消毒劑，在過(guò)氧化 氫存在下進(jìn)行與臭氧的所述接觸。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述出水不含有消毒劑。
22.根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的方法，該方法還包括將消毒劑添加到所述出 水中的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的方法，其中，使所述進(jìn)水供應(yīng)具有令人不愉 快的味道或氣味的所述污染物選自土臭味素和2-甲基異冰片。
24.根據(jù)權(quán)利要求18-23中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述進(jìn)水為地表水或地下水。
25.根據(jù)權(quán)利要求18-24中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在過(guò)氧化氫存在下，使進(jìn)水與 臭氧接觸，以進(jìn)一步除去毒性有機(jī)污染物。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述毒性有機(jī)污染物選自內(nèi)分泌干擾化合物、3藥物活性化合物、病原體、壬基酚、三氯生、雙酚-A、雌二醇等價(jià)物和N-亞硝基二甲胺。
27.根據(jù)權(quán)利要求18-26中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述接觸在用于從進(jìn)水中除去 污染物的裝置中進(jìn)行，該裝置包括適于裝配在水處理裝置中的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊包括至少一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化 劑，以及至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，該靜態(tài)混合部件用于將通過(guò) 所述注射器模塊引入的氧化劑與進(jìn)水混合，其中，所述混合器模塊適于連接在所述注射器模塊的下游，并且所述注射器模塊和混 合器模塊進(jìn)一步適于將任何數(shù)量的注射器模塊和任何數(shù)量的混合器模塊裝配在所述裝置 中，該裝置用于在單程、活塞式流動(dòng)結(jié)構(gòu)中從進(jìn)水中除去所述污染物，選擇注射器模塊和混 合器模塊的數(shù)量，以從所述進(jìn)水中除去預(yù)定量的所述污染物。
28.根據(jù)權(quán)利要求18-26中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述接觸在用于從進(jìn)水中除去 所述污染物的裝置中進(jìn)行，該裝置包括適于裝配在所述裝置的主反應(yīng)器中的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊包括至少一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射在側(cè)流結(jié)構(gòu)中與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化 劑，和至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，該靜態(tài)混合部件用于將通過(guò) 所述注射器模塊引入的氧化劑與進(jìn)水混合，以及適于裝配在至少一個(gè)側(cè)流中的多個(gè)模塊，所述多個(gè)模塊包括至少一個(gè)注射器模塊，該注射器模塊用于注射與部分進(jìn)水預(yù)混合的氧化劑，以及至少一個(gè)混合器模塊，該混合器模塊包括靜態(tài)混合部件，其中，將在側(cè)流中與進(jìn)水預(yù)混合的氧化劑引入所述主反應(yīng)器中，以促進(jìn)氧化劑溶解，并且進(jìn)一步地，其中，在安裝之后，將額外的注射器模塊和/或混合器模塊添加到所述 側(cè)流和/或所述主反應(yīng)器中，以優(yōu)化所述裝置。
29.一種改良的用于將含生物污染物的再生廢水消毒的方法，所述生物污染物選自大 腸桿菌和脊髓灰質(zhì)炎病毒，該方法包括以下步驟(a)使用臭氧處理再生的水，臭氧的劑量和處理時(shí)間足以將大腸桿菌和脊髓灰質(zhì)炎病 毒的水平降低至州或聯(lián)邦政府的規(guī)章所要求的含量，以及(b)將在(a)中處理過(guò)的水引入公共水供應(yīng)系統(tǒng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求四的所述方法，其中，所述臭氧的劑量為5μ g/mL或更多。
31.根據(jù)權(quán)利要求四或權(quán)利要求30所述的方法，其中，加入過(guò)氧化物以減少溴酸鹽的 形成、促進(jìn)痕量有機(jī)化合物的破壞、或縮短與臭氧接觸的時(shí)間。
32.根據(jù)權(quán)利要求四-31中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在(a)中的所述處理將選自由 壬基酚、三氯生和雙酚-A組成的組的有機(jī)化合物去除至州或聯(lián)邦政府的規(guī)章要求的水平。
33.根據(jù)權(quán)利要求四-31中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在(a)中的所述處理將總大腸 桿菌、糞便大腸桿菌或脊髓灰質(zhì)炎病毒的水平降至州或聯(lián)邦政府的規(guī)章要求的水平。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，基于MS2大腸桿菌噬菌體的水平來(lái)計(jì)算所述脊 髓灰質(zhì)炎病毒的水平。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，基于在同等條件下，MS2大腸桿菌噬菌體水平 的下降與脊髓灰質(zhì)炎病毒水平的下降之間的相互關(guān)系來(lái)計(jì)算所述脊髓灰質(zhì)炎病毒的水平。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，脊髓灰質(zhì)炎病毒的水平下降5個(gè)數(shù)量級(jí)相應(yīng)于 MS2大腸桿菌噬菌體下降6. 5個(gè)數(shù)量級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種涉及模塊化水處理裝置的裝置、系統(tǒng)和方法，所述模塊化水處理裝置利用與靜態(tài)混合相結(jié)合的側(cè)流注射。所述裝置、系統(tǒng)和方法利用臭氧，使用或不使用過(guò)氧化氫，用于對(duì)存在于廢水中的污染物進(jìn)行有效消毒和/或使存在于廢水中的污染物去污染。經(jīng)過(guò)消毒、去污染的水適于再利用。
文檔編號(hào)B03D3/06GK102046295SQ200980118253
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者B·K·魯濱遜, R·H·鮑曼, S·R·亞當(dāng)斯 申請(qǐng)人:Apt水公司