CN223607096U - 一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，具备以下有益效果：(1)本实用新型设置有臭氧发生器、多相流溶气泵、催化剂填料层、BDD电解槽等，实现在BDD电极和臭氧微纳米气泡、催化剂吸附催化的协同作用下能够提高臭氧的氧化速率及氧化效果、高效灭活藻细胞、高效降解有机物污染物；(2)避免了药物投放，环境友好，节省了药剂的储存、混合和运输等费用；(3)可以通过调整电流密度、臭氧浓度等参数，灵活控制处理效果，以更好地满足不同水质条件下的处理需求；(4)本实用新型为集成化一体设备，具有体积小、操作简便、容易移动等特点。

Description

一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置

技术领域

本实用新型涉及水处理技术领域，具体为一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置。

背景技术

天然水体富营养化，藻类过度繁殖日益严重。原水中的藻类不仅会堵塞滤池，增加药耗、致臭、产生毒素，使得水质恶化，危害人体健康，妨碍水厂正常运行。水藻和藻毒素是同时并存的。化学药剂、混凝、沉淀和过滤组成的传统水处理工艺、气浮、生物处理等方法常用于控藻。

其中，化学药剂法应用灵活，但氧化剂的投加量过高或氧化性过强会导致藻细胞破裂并释放大量胞内有机物，会增加藻毒素的溶解，化学药剂对藻毒素的氧化作用需要接触时间较长；气浮工艺除藻气味重，沼渣难处理；混凝、沉淀和过滤组成的组合处理工艺是处理高藻水的经济适用的选择，但对藻毒素处理效果有限；生物接触氧化在除藻及藻毒素方面去的较好效果，但是操作复杂且相对效率低；超滤技术可以高效截留藻细胞但不会导致藻细胞大量破裂而被广泛应用，对藻毒素对的去除效率高，然而会导致膜污染。

综上，现有技术对于富营养化水体的处理存在以下技术问题：(1)常规水处理工艺占地面积大。(2)化学药剂添加控藻容易造成二次污染，不易控制处理效果。(3)常规水处理工艺对藻毒素的去除效果有限。(4)设备笨重、操作复杂、不便移动。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，能够解决至少一个上述技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，包括臭氧发生器、反应室、过滤器、多相流溶气泵、喷嘴、承托板、承托层、催化剂填料层、直流电源以及BDD电解槽，BDD电解槽中设置有BDD电极模组，直流电源与BDD电极模组连接，臭氧发生器通过导气管与多相流溶气泵的进水管道连接，过滤器设置于进水管道上，多相流溶气泵的出水口与反应室的进水口连接，喷嘴与反应室的进水口连接，喷嘴、承托板、承托层、催化剂填料层、BDD电解槽从下到上依次设置在反应室中。

优选地，用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置还包括不锈钢滤网，不锈钢滤网设置于催化剂填料层、BDD电解槽之间，不锈钢滤网的网径小于催化剂直径。

优选地，反应室的两侧对应催化剂填料层设置有装料口以及卸料口。

优选地，装料口以及卸料口均呈倾斜设置。

优选地，用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置还包括多通道射流曝气器，反应室的排水口与多通道射流曝气器连接。

优选地，用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置还包括安装架，臭氧发生器、多相流溶气泵、反应室均设置于安装架上，安装架的底部设置有万向轮。

优选地，过滤器为Y型过滤器。

优选地，喷嘴的数量为多个，多个喷嘴并排间隔布置。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，具备以下有益效果：本实用新型设置有臭氧发生器、多相流溶气泵、催化剂填料层、BDD电解槽等，实现在BDD电极和臭氧微纳米气泡、催化剂吸附催化的协同作用下能够提高臭氧的氧化速率及氧化效果、高效灭活藻细胞、高效降解有机物污染物，并且避免了药物投放，环境友好，节省了药剂的储存、混合和运输等费用。

附图说明

图1为本实用新型一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置的正视图；

图2为本实用新型一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置的立体图；

图3为本实用新型一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置的俯视图。

图中标号为：1臭氧发生器、2导气管、3过滤器、4多相流溶气泵、5喷嘴、6承托板、7承托层、8卸料口、9催化剂填料层、10装料口、11不锈钢滤网、12BDD电解槽、12-1BDD电极模组、13直流电源、14排水口、15多通道射流曝气器、16万向轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，包括臭氧发生器1、反应室、过滤器3、多相流溶气泵4、喷嘴5、承托板6、承托层7、催化剂填料层9、直流电源13以及BDD电解槽12，BDD电解槽12中设置有BDD电极模组12-1，直流电源13与BDD电极模组12-1连接。

臭氧发生器1通过导气管2与多相流溶气泵4的进水管道连接，该进水管道与多相流溶气泵4的进口法兰连接，过滤器3设置于上述进水管道上，多相流溶气泵4的出水口与反应室的进水口通过管道连接，反应室为下进水，喷嘴5与反应室的进水口连接，喷嘴5、承托板6、承托层7、催化剂填料层9、BDD电解槽12从下到上依次设置在反应室中。

臭氧发生器1的气源可以采用空气源，可通过更换氧气源或调控输入气源量来调整产生臭氧浓度。上述导气管2为软管，其材质优选为硅胶。此外，多相流溶气泵4可以根据处理水量需求进行多级串联。上述BDD电极模组12-1的阳极为掺硼金刚石(boron-doped di amond，BDD)；阴极种类可以常规配置，可选钛电极、铂电极、不锈钢电极等；BDD电极模组12-1有若干个，可以根据处理水量需求进行多组串联；电流密度为20mA/cm²～38mA/cm²。本实用新型的臭氧发生器1、多相流溶气泵4、BDD电极模组12-1等均为现有技术，此处不作过多赘述。

上述过滤器3具体可为Y型过滤器，Y型过滤器具体可以设置于进水管道的中间位置，Y型过滤器的壳体材质可选A3、304、304L、316、316L、WCB等，其过滤精度可选18-30目/cm²。另外，喷嘴5的数量为多个，多个喷嘴5并排间隔布置，喷嘴5用于实现气体、液体喷射；喷嘴5具体可以采用增效喷嘴等现有喷嘴装置，此处不作过多限制。

上述承托板6具有合适的承载强度、抗腐蚀性，承托板6的孔隙直径具体可为2-3mm。承托层7用于承托催化剂填料层9，承托层7优选由10-20mm卵石组成。另外，催化剂填料层9可以选用颗粒活性炭、金属氧化物(Al₂O₃、TiO₂、MnO₂等)等现有技术的催化剂。

优选地，本实用新型还包括不锈钢滤网11，不锈钢滤网11设置于催化剂填料层9、BDD电解槽12之间，不锈钢滤网11的网径小于催化剂直径，通过不锈钢滤网11能够防止催化剂填料层9的催化剂阻塞BDD电极模组12-1。此外，反应室的两侧对应催化剂填料层9设置有装料口10以及卸料口8，可以理解，装料口10、卸料口8分别用于催化剂填料层9的装填料、卸料，本实用新型在运行时装料口10、卸料口8均为封堵状态；优选地，装料口10以及卸料口8均呈倾斜设置以便于更换、装填催化剂，在停止运行的状态下，可通过卸料口8、装料口10更换催化剂。

优选地，本实用新型还包括多通道射流曝气器15，反应室的排水口通过管道与多通道射流曝气器15连接，多通道射流曝气器15可以置于水体中。

另外，优选地，本实用新型还可包括安装架，上述臭氧发生器1、多相流溶气泵4、反应室均设置于安装架上以实现本实用新型设备主体的集成一体化，安装架的底部设置有万向轮16以便于移动；本实用新型可配置电控箱。

可以理解，本实用新型是集臭氧和电化学氧化、填料吸附催化、臭氧消毒于一体、能够有效去除水中的藻类、藻毒素、氨氮、总有机碳等污染物，更好地改善色度、嗅和味等多项水质感官指标、提升水质，本实用新型可应用于饮用水等深度处理。

臭氧具有除藻作用，臭氧氧化会导致藻细胞破裂使其失去生理活性从而达到灭藻目的；通过多相流溶气泵生成的臭氧纳米气泡具有更大的比表面积和更高的传质效率，能够更有效地与水体中的藻类接触并发生反应增强臭氧氧化能力。藻细胞破裂会释放大量的胞内有机物，在灭活藻细胞的同时导致释放藻毒素等有机物。催化剂填料层9的主要作用为吸附、活化作用，当原水与催化剂接触时，有机污染物被吸附在催化剂表面，形成有亲和性的表面螯合物，使臭氧氧化更高效；催化剂能够有效催化活化臭氧分子，分解产生自由基，提高臭氧氧化效率。臭氧与含藻毒素等有机污染物接触后，对藻毒素等有机污染物产生分解作用，同时BDD电极模组12-1能产生大量羟基自由基，进一步快速氧化降解有机污染物；本实用新型实现在臭氧纳米气泡及BDD电极的共同作用增强有机物污染物的降解能力，臭氧微纳米气泡具有杀菌作用，可减少催化剂上附着的生物量，延长催化剂的使用周期，降低更换催化剂填料层9的频率。

本实用新型的用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置的工作过程为：(1)多相流溶气泵4一边抽水一边抽气，臭氧发生器1制备的臭氧经出气口通过导气管2进入进水管道；与此同时，待处理的富营养化水体依次通过Y型过滤器3、进水管道，过滤水中的杂质后抽入多相流溶气泵4；臭氧进气量可以根据具体水质、水量等情况确定，臭氧微纳米气泡的进气量和原水进水流量的比例范围可以为1:7-1:8；气液两相在多相流溶气泵4的泵腔内加压混合并充分溶解产生饱和溶气水，释压后生成臭氧微纳米气泡水，经由管道排入反应室，通过喷嘴5释放。(2)水流流向为上向流，依次流过承托板6、承托层7、催化剂填料层9，与BDD电极模组12-1接触。释放出的臭氧微纳米气泡破裂可产生大量的羟基自由基，与原水充分接触灭藻；上向流可以保证催化剂悬浮充分接触水体；催化剂填料层9的催化剂进一步吸附藻细胞破裂产生的有机污染物至表面，催化臭氧产生自由基氧化有机污染物；与此同时，待处理水与BDD电解槽12内的BDD电极模组12-1充分接触氧化，BDD电极模组12-1电解产生大量自由基，提高污染物氧化效率，高效降解污染物。(3)处理后出水可通过排水口14、管道连接多通道射流曝气器15，以释放未消耗的臭氧，同时起到混合搅拌的作用，对未处理水体持续作用。

可以理解，富营养化水体处理过程中，藻细胞破裂会产生藻毒素，藻毒素会产生较大毒害作用，对此，本实用新型所采用的臭氧微纳米气泡-BDD电极工艺是集臭氧和电化学氧化、臭氧消毒于一体、能够有效灭活藻类、去除藻毒素、氨氮、总有机碳等污染物，改善色度、嗅和味等多项水质感官指标、提升水质，可应用于水质净化深度处理。另外，针对不同水质处理需求，可以通过调节产生臭氧浓度以及BDD电流密度调控对水体中藻类、有机污染物的去除效率。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，具备以下有益效果：(1)本实用新型设置有臭氧发生器、多相流溶气泵、催化剂填料层、BDD电解槽等，实现在BDD电极和臭氧微纳米气泡、催化剂吸附催化的协同作用下能够提高臭氧的氧化速率及氧化效果、高效灭活藻细胞、高效降解有机物污染物；(2)避免了药物投放，环境友好，节省了药剂的储存、混合和运输等费用；(3)可以通过调整电流密度、臭氧浓度等参数，灵活控制处理效果，以更好地满足不同水质条件下的处理需求；(4)本实用新型为集成化一体设备，具有体积小、操作简便、容易移动等特点。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，包括臭氧发生器、反应室、过滤器、多相流溶气泵、喷嘴、承托板、承托层、催化剂填料层、直流电源以及BDD电解槽，所述BDD电解槽中设置有BDD电极模组，所述直流电源与所述BDD电极模组连接，其特征在于：

所述臭氧发生器通过导气管与所述多相流溶气泵的进水管道连接，所述过滤器设置于所述进水管道上，所述多相流溶气泵的出水口与所述反应室的进水口连接，所述喷嘴与所述反应室的进水口连接，所述喷嘴、所述承托板、所述承托层、所述催化剂填料层、所述BDD电解槽从下到上依次设置在所述反应室中。

2.根据权利要求1所述的用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，其特征在于：还包括不锈钢滤网，所述不锈钢滤网设置于所述催化剂填料层、所述BDD电解槽之间，所述不锈钢滤网的网径小于催化剂直径。

3.根据权利要求1所述的用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，其特征在于：所述反应室的两侧对应所述催化剂填料层设置有装料口以及卸料口。

4.根据权利要求3所述的用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，其特征在于：所述装料口以及所述卸料口均呈倾斜设置。

5.根据权利要求1所述的用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，其特征在于：还包括多通道射流曝气器，所述反应室的排水口与所述多通道射流曝气器连接。

6.根据权利要求1所述的用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，其特征在于：还包括安装架，所述臭氧发生器、所述多相流溶气泵、所述反应室均设置于所述安装架上，所述安装架的底部设置有万向轮。

7.根据权利要求1所述的用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，其特征在于：所述过滤器为Y型过滤器。

8.根据权利要求1所述的用于富营养化水体治理与净化的高级氧化处理装置，其特征在于：所述喷嘴的数量为多个，多个所述喷嘴并排间隔布置。