[发明专利]一种利用恒压微气泡发生器供气的臭氧气浮装置及方法

说明书

本发明提供一种利用恒压微气泡发生器供气的臭氧气浮装置及方法，该装置由臭氧气浮区I、隔膜式恒压溶臭氧微气泡发生装置II和臭氧发生系统Ⅲ组成，臭氧气浮区I进水，通过混凝、臭氧氧化和气浮协同作用净化污水，微气泡发生装置II，产生恒压溶臭氧的微气泡通过内循环方式进入臭氧气浮区I，臭氧发生系统Ⅲ由纯氧生成臭氧，通过隔膜式恒压泵作用完成压力溶臭氧空气水的生产，本装置解决了现有臭氧气浮装置工序繁复，设备繁多的不足，具有供溶气水压力恒定，微气泡直径分布窄，节能高效的特点。通过本装置为臭氧空气气浮体系提供恒压微气泡，获得废水深度处理最佳效果。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及臭氧气浮，特别涉及臭氧空气在水中的加压溶解，为一种利用恒压微气泡发生器供气的臭氧气浮装置及方法。

背景技术

溶气气浮是一种传统水处理技术，广泛应用于微污染地表水净化和污水深度处理领域。通过加压或高速旋转的切割作用，将空气溶解到水中，然后溶气在常压下释放到水环境，会产生大量微气泡。微气泡与捕集了污染物颗粒的絮凝体结合，将絮凝体和水分离，实现污染物去除的目的。

与常规曝气装置释放出的气泡(气泡直径为毫米级别)相比，溶气释放器释放产生的微气泡直径为100微米以下，微米气泡具有很多独特的优势。比如具有非常大的比表面积，很高的内部压力，很快的溶解速度以及很慢的上升速度。这也就使得微气泡中的活性物质容易与污水中的污染物结合反应，活性物质去除污染物效率会有很大提高。

臭氧的氧化能力极强，其氧化还原电位为2.07mv，仅次于F₂，同时，臭氧反应后的生成物是氧气，所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。但是，传统臭氧处理技术在气液传质速率和利用效率方面不够高。由于溶气气浮技术具有前述优势，将臭氧氧化和气浮相结合，能有效提高臭氧利用效率和氧化能力。目前溶臭氧气浮装置有ZL2004100735004和ZL201110122083.8等。这些装置中的关键部件，就是微气泡发生与释放器。

微气泡发生装置分为压力溶气罐微气泡发生器、射流微气泡发生器和加压回旋微气泡发生器等。空气源臭氧发生器通过空压机供气，空压机从0.4-0.7MPa之间变化，由于其周期性变化，导致臭氧气浮装置溶气释放器末端压力稳定性差。不稳定的压力导致的直接后果就是臭氧微气泡直径随压力波动，时大时小，严重影响了臭氧气浮水处理效果。此外，臭氧往往同时供给给多个曝气头，存在流量和压力的双重不均衡，也使得臭氧气浮效率在反应器内分布很不均匀。

ZL2004100735004公布了配备压力溶气罐微气泡发生系统的臭氧气浮装置，气浮效果良好。但是，由于压力溶气罐的压力源为空压机，其压力经常在0.4-0.7MPa之间往复变化，使得整个系统中压力变化很大。释放器压力变化大，不均匀的压力变化使得气泡中位径发生变化，也会减少系统使用效率，因此，溶臭氧气浮系统具有稳定的压力十分重要。为保持系统稳定性，发明专利ZL201110122083.8公布了一种臭氧供气压力稳定装置及使用该装置的气浮反应器，采用顶部泄压，底部进气和侧面出气的特殊结构，获得稳压目的，但设备构造较复杂，效果一般。

北京本洲纳米科技有限公司开发的臭氧微气泡发生器，采用射流方式，气-液混合物通过射流器进入反应器底部，产生臭氧空气混合气体微气泡，气泡平均直径为51μm。射流方式提供的很大水头，源于配备了较大功率的提升泵，在臭氧气浮过程中，希望微气泡缓慢上升与污染物进行反应，而射流出的高速气水混合流不符合这一要求。因此，射流方式应用受到了限制。

加压回旋微气泡发生器，通过泵叶轮的高速切割作用，将臭氧空气溶解到水中。日本Kyowa工程公司开发的加压回旋微气泡发生器，采用自吸供气方式，回流水经过加压后在回旋加速器内呈旋转状态，吸入的气体与加压回流水在回旋加速器内混合、溶解，气液混合物以较高的速度由分散器射流排出，形成微米级气泡。与射流方式一样，存在耗能高的不足。