專利名稱：純氧生物活性炭成套水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理裝置，具體是可用于水處理的純氧生物活性炭成套水處理裝置。
背景技術(shù)：
水環(huán)境污染必然導(dǎo)致水源水水質(zhì)的下降，增加飲用水中痕量或微量的化學(xué)污染物質(zhì)，即 微污染物質(zhì)(包括天然有機物、合成有機物、NH4-N、 N02— 、 N03— 、 Fe2+、 Mn2+、硫化物以 及水處理過程中產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物、可溶性微生物)，尤其是那些難于降解、易于生物富集和 具有三致作用的優(yōu)先控制有毒有機污染物，對人體健康造成極大危害。而自來水廠常規(guī)凈水 工藝混凝、沉淀、過濾、消毒不能有效去除這些污染物，造成飲用水水質(zhì)下降。
為解決此類問題，目前飲用水過程中一般在常規(guī)工藝前增加預(yù)處理或在工藝后增加深度 處理。即分別在飲用水常規(guī)處理工藝之前和以后，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理工藝不 能有效去除的污染物或消毒副產(chǎn)物的前體物加以去除，以提高和保證飲用水質(zhì)。臭氧活性炭 技術(shù)是目前飲用水處理中正在廣泛推廣的深度處理和預(yù)處理工藝之一，臭氧是一種強氧化劑， 它對水體中病毒的滅活十分有效，將其作為飲用水預(yù)處理技術(shù)，可氧化部分溶解性有機物和 有效改善常規(guī)處理混凝效果。臭氧生物活性炭采取先臭氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中 又繼續(xù)氧化，這樣可以揚長避短，充分發(fā)揮活性炭吸附和臭氧氧化各自所長，克服各自所短。 臭氧能使難氧化降解的高分子有機物被氧化成易生物降解的低分子有機物，這不僅為炭柱降 解有機物創(chuàng)造了條件，也減輕了活性炭的吸附負(fù)荷。同時，臭氧氧化使水中有充足的溶解氧， 反過來又為好氧微生物的生命活動提供了良好的條件。其中，生物活性炭是利用微生物去吸 收利用被活性炭吸附的污染物，客觀上起到了使活性炭再生的作用。
據(jù)近年來國外研究證明，當(dāng)臭氧投加充分時，氧化能夠進行得較為徹底，生成C02和H20， 但當(dāng)臭氧量不足時，會出現(xiàn)副產(chǎn)物如過氧化物、環(huán)氧衍生物、甲醛、丙酮酸、丙酮醛和乙酸 等，包括一些對人體有窖的誘變劑和致癌物質(zhì)，副產(chǎn)物產(chǎn)生量一般與原水有機物濃度成正比， 國外有試驗表明臭氧投加量為2.6mg/L時， 一般水廠條件生成的酸總量為62pg/mgTOC， 生成醛類10 40^g/L。經(jīng)實驗證明甲醛是致癌和遺傳毒性、變異原性物質(zhì)，并被WHO列為 臭氧副產(chǎn)物中有機副產(chǎn)物的代表產(chǎn)物，指標(biāo)規(guī)定為900"g/L，臭氧氧化生成的無機物中，溴 酸根被國際癌癥研究會列入可能致癌物名單，并被WHO規(guī)定為無機副產(chǎn)物的代表，指標(biāo)為 25yg/L。不僅臭氧副產(chǎn)物可能會對人類造成危害，臭氧對飲用水生物穩(wěn)定性和生物活性炭的 微生物安全性也造成了一系列影響。這點主要由經(jīng)臭氧處理后的水AOC上升幅度較高體現(xiàn)出 來。實踐證明，水經(jīng)過臭氧氧化化后，可能是因為臭氧化中間產(chǎn)物分子量更小，更容易細(xì)菌 降解的緣故，導(dǎo)致AOC的增加，造成管網(wǎng)中細(xì)菌的再繁殖，致使水中大腸桿菌和其他致病細(xì) 菌的超標(biāo)。
空氣曝氣法是一種廣泛用于水處理工藝中的技術(shù)。但由于空氣中氧的含量只有20%，加 之氧氣又是一種難溶于水的氣體，水中溶氧濃度越高其氧化反應(yīng)速率越快，因此當(dāng)采用空氣曝氣法時，必然帶來設(shè)備體積龐大以及占地面積和投資都比較大的缺點。從而出現(xiàn)了以純氧 代替空氣的純氧曝氣法。氧氣是一種難溶于水的氣體，試驗證明當(dāng)總壓為101.3 1013kPa時， 其溶解度符合亨利定律。常溫常壓下，空氣中氧在水中的溶解度約為10mg/L，空氣曝氣操作 可使水中溶解氧的飽和度最高達(dá)80-卯％，即水中溶解氧濃度最高為8-9mg/L。這對于一些氧 量要求較高的水處理工藝過程是不夠的。純氧中氧的百分含量兒乎是空氣中的5倍，故在常 溫常壓下，純氧可使水中氧氣的溶解度高達(dá)50mg/L。用純氧曝氣操作時，水中溶解氧的濃度 可達(dá)40-45 mg/L。這與空氣曝氣相比，提高很多，而且純氧曝氣法還易于通過調(diào)節(jié)氧氣流量 與壓力控制水中溶解氧的濃度，使之適合各種水質(zhì)處理的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可用于水處理的純氧生物活性炭成套水處理裝置。 一種水處理裝置，該裝置包括純氧氧化反應(yīng)器、活性炭濾罐以及純氧源， 該純氧氧化反應(yīng)器包括出水槽、射流曝氣器，射流曝氣器與純氧輸氣管相連接以由純氧
源提供氧氣，射流曝氣器伸入氧化反應(yīng)器內(nèi)筒內(nèi)；
出水槽的一側(cè)設(shè)有氧化反應(yīng)器出水管；該活性炭濾罐上部接純氧氧化反應(yīng)器的出水管，
下部接總出水管。
進一步該純氧輸氣管上設(shè)有純氧調(diào)節(jié)閥。
該純氧氧化反應(yīng)器具有氧化反應(yīng)器外筒、氧化反應(yīng)器內(nèi)筒的雙層結(jié)構(gòu)。
該純氧氧化反應(yīng)器還設(shè)有循環(huán)泵來加速水流循環(huán)從而使氣泡在反應(yīng)器內(nèi)停留時間加大。
該純氧氧化反應(yīng)器的高度與直徑之比大于7，小于IO。
該活性炭濾罐配有反洗泵以用于活性炭濾層的在反洗時供水。
該純氧氧化反應(yīng)器的底部設(shè)掖角以保證水流不出現(xiàn)死角。
該掖角的角度范圍為40° ~50° 。
該活性炭濾罐內(nèi)填充顆?；钚蕴?。
本發(fā)明的有益效果對于微污染原水的預(yù)處理或深度處理而言，本發(fā)明不但避免了臭氧 生物活性炭工藝中由于有機物不完全或過度被臭氧氧化而帶來的有毒有害副產(chǎn)物，另外臭氧 發(fā)生器一般價格昂貴、電耗很大且受規(guī)模限制，而用純氧代替臭氧則節(jié)省了一次投資和運行 費用；采用射流曝氣的方式，可以使原水與純氧氧化反應(yīng)器3內(nèi)的水快速劇烈混合，起到良 好的傳質(zhì)效果；純氧氧化反應(yīng)器3的水流為豎向流動，并且高度一般超過6m，類似于深井曝 氣，不但節(jié)省占地，其內(nèi)部的平均壓力也大于常規(guī)的曝氣池，故溶氧濃度高，反應(yīng)速率快； 純氧曝氣后的水直接進入活性炭濾罐4，由于其溶氧濃度足夠高，可以使活性炭濾罐的高度 高于一般的臭氧生物活性炭，故吸附去除的效率提高。


圖1為本發(fā)明的裝置及工藝流程圖。
圖2為氧化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖。
圖號說明
l一進水管 2—循環(huán)水泵 3 —純氧氧化反應(yīng)器
4一活性炭濾罐 5 —純氧源 6—循環(huán)水管
7—氧化反應(yīng)器出水管8 —總出水管 9一純氧輸氣管
419一總出水控制閥 21—反洗排水閥
IO —氧化反應(yīng)器外筒
13 —純氧調(diào)節(jié)閥 16_清水池
ll一氧化反應(yīng)器內(nèi)筒12—射流曝氣器 14一出水槽 15 —放空排水閥
17—反洗泵 18 —反洗控制閥
20—活性炭濾罐進水控制閥
22 —反洗供氣控制閥
具體實施例方式
下面通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明提供的用于水處理的純氧生物活性炭成套水處理裝置，它主要包括
純氧氧化反應(yīng)器3，活性炭濾罐4以及純氧源5，純氧氧化反應(yīng)器3由氧化反應(yīng)器外筒 10、氧化反應(yīng)器內(nèi)筒ll、出水槽14、射流曝氣器12、循環(huán)泵2組成，射流曝氣器12與純氧 輸氣管9相連接，由純氧源5提供氧氣，經(jīng)純氧調(diào)節(jié)閥13控制純氧流量，射流曝氣器12伸 入氧化反應(yīng)器內(nèi)筒ll內(nèi)。
出水槽14的一側(cè)設(shè)有氧化反應(yīng)器出水管7;活性炭濾罐4內(nèi)填充顆粒活性炭，上部接氧 化反應(yīng)器出水管7，下部接總出水管8;
活性炭濾罐4配有反洗泵17可以用于活性炭濾層的在反洗時供水，反洗時供氣可以用純 氧源5。
射流曝氣器12伸入氧化反應(yīng)器內(nèi)筒11內(nèi)。
純氧氧化反應(yīng)器3的外筒高度與外筒直徑之比大于7，小于10。
純氧氧化反應(yīng)器3的底部設(shè)掖角23以保證水流不出現(xiàn)死角，掖角23與底板之間角度范 圍可以為40° ~50° ，例如45° 。活性炭濾罐4配有反洗泵17可以用于活性炭濾層的在反洗 時供水，反洗時供氣可以用純氧源5。
所述純氧氧化反應(yīng)器3采用射流曝氣。
所述純氧氧化反應(yīng)器3采用循環(huán)泵2來加速水流循環(huán)，從而保證氣泡在反應(yīng)器內(nèi)停留時 間加大，利用效率提高。
所述中純氧氧化反應(yīng)器3的水流為上下循環(huán)，且純氧氧化反應(yīng)器3的高度與直徑之比大 于7。
所述活性炭濾罐4具有氣水聯(lián)合反沖的功能，氣水聯(lián)合反沖洗時，依靠反洗泵17供水， 純氧源5供氣。
實施例1:如圖1-圖2所示，本成套裝置主要包括純氧氧化反應(yīng)器3、活性炭濾罐4以及 純氧源5。純氧氧化反應(yīng)器3為圓柱形，里面有一氧化反應(yīng)器內(nèi)筒11，如兩個同心圓，內(nèi)筒 主要起導(dǎo)流作用，可以使射流曝氣器12高速噴出的水流至純氧氧化反應(yīng)器3底部，然后在內(nèi) 外壁之間回流，從而形成循環(huán)。純氧氧化反應(yīng)器3的上部為出水槽14，水槽14的作用主要 有兩個方面 一是溢流出水；二是供循環(huán)水泵2吸水。
進水管1經(jīng)循環(huán)水管6引入。
純氧由純氧源5輸出后，經(jīng)純氧輸氣管9與射流曝氣器12相接。
活性炭濾罐4設(shè)有反洗控制閥18、總出水控制閥19、活性炭濾罐進水控制閥20、反洗 排水閥21以及反洗供氣控制閥22。
純氧源5不但可以給純氧氧化反應(yīng)器3供氣，還可以給活性炭濾罐4在氣水反洗時供氣。 本發(fā)明的工作過程如下產(chǎn)水運行時，純氧調(diào)節(jié)閥13、總出水控制閥19、活性炭濾罐進水控制閥20打開，放空 排水閥15、反洗控制閥18、反洗排水閥21、反洗供氣控制閥22關(guān)閉。
原水經(jīng)進水管1、循環(huán)水管6先進入射流曝氣器12，與純氧輸氣管9輸送的純氧充分混 合后被高速射入純氧氧化反應(yīng)器3的內(nèi)筒，在純氧氧化反應(yīng)器3內(nèi)，水流繼續(xù)劇烈混合并且 上下循環(huán)，在水的靜壓及良好混合的情況下，水中的溶氧快速達(dá)到飽和且濃度很高；由于一 直處于循環(huán)狀態(tài)，氧氣氣泡很難脫離循環(huán)主流，因此氧的利用率很高，可以達(dá)到80%以上。 循環(huán)水泵2從出水槽14內(nèi)吸水，為純氧氧化反應(yīng)器3內(nèi)的水循環(huán)提供動力。純氧氧化反應(yīng)器 3的出水進入活性炭濾罐4，水中的有機物經(jīng)生物活性炭吸附凈化后排入清水池。由于出水中 溶解氧濃度很高，故活性炭濾罐4在運行過程中無需充氧。
設(shè)備在運行一段時間后，由于活性炭濾罐內(nèi)的生物膜的生長、脫落會堵塞濾層，因此需 要進行反洗。反洗時，總出水控制閥19、活性炭濾罐進水控制閥20關(guān)閉，反洗控制閥18、 反洗排水閥21、反洗供氣控制閥22打開。反洗泵17開始運轉(zhuǎn)，同時進氣，進行氣水反沖， 反沖的時間為2 3min。反沖洗水及氣通過反洗排水閥21排走。
下面給出一試驗例，用于說明本發(fā)明的效果-
取某輕度污染的水作為試驗原水，原水C0DMn=15mg/L，經(jīng)中式裝置處理后， CODMn=3~5mg/L。
上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉 本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng) 用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種水處理裝置，其特征在于該裝置包括純氧氧化反應(yīng)器、活性炭濾罐以及純氧源，該純氧氧化反應(yīng)器包括出水槽、射流曝氣器，射流曝氣器與純氧輸氣管相連接以由純氧源提供氧氣，射流曝氣器伸入氧化反應(yīng)器內(nèi)筒內(nèi)；出水槽的一側(cè)設(shè)有氧化反應(yīng)器出水管；該活性炭濾罐上部接純氧氧化反應(yīng)器的出水管，下部接總出水管。
1、 一種水處理裝置，其特征在于該裝置包括純氧氧化反應(yīng)器、活性炭濾罐以及純氧源， 該純氧氧化反應(yīng)器包括出水槽、射流曝氣器，射流曝氣器與純氧輸氣管相連接以由純氧源提供 氧氣，射流曝氣器伸入氧化反應(yīng)器內(nèi)筒內(nèi)；出水槽的一側(cè)設(shè)有氧化反應(yīng)器出水管；該活性炭濾 罐上部接純氧氧化反應(yīng)器的出水管，下部接總出水管。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于 外筒、氧化反應(yīng)器內(nèi)筒的雙層結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于該純氧氧化反應(yīng)器還設(shè)有循環(huán)泵來 加速水流循環(huán)從而使氣泡在反應(yīng)器內(nèi)停留時間加大。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于該純氧氧化反應(yīng)器的高度與直徑之 比大于7，小于IO。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于該活性炭濾罐配有反洗泵以用于活性炭濾層的在反洗時供水。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水處理裝置，其特征在于該純氧氧化反應(yīng)器的底部設(shè)掖角以保證水流不出現(xiàn)死角。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水處理裝置，其特征在于
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水處理裝置，其特征在于該掖角的角度范圍為40。 ~50° 。該活性炭濾罐內(nèi)填充顆?；钚蕴俊?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種純氧生物活性炭成套水處理裝置，該裝置包括純氧氧化反應(yīng)器、活性炭濾罐以及純氧源，該純氧氧化反應(yīng)器包括出水槽、射流曝氣器，射流曝氣器與純氧輸氣管相連接以由純氧源提供氧氣，射流曝氣器伸入氧化反應(yīng)器內(nèi)筒內(nèi)；出水槽的一側(cè)設(shè)有氧化反應(yīng)器出水管；該活性炭濾罐上部接純氧氧化反應(yīng)器的出水管，下部接總出水管。該水處理成套裝置用純氧作為氧化劑，并通過射流曝氣及水流豎向循環(huán)的方式來增加純氧反應(yīng)器的溶氧濃度，從而提高了氧利用率和傳質(zhì)效率，從純氧反應(yīng)器內(nèi)出來的水進入活性炭濾罐，通過微生物的降解來去除水中的有機物。
文檔編號C02F9/14GK101486522SQ200910046378
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者唐玉霖, 龐維海, 楚文海, 段友麗, 高乃云 申請人:同濟大學(xué)