專利名稱：一種自由基深度氧化反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自由基深度反應器以及以此反應器為技術核心的廢水深 度處理應用技術，是一種能夠?qū)㈦y生物降解和有毒有害有機物進行深度氧 化，降解為二氧化碳和水及無毒的小分子有機化合物，屬于水處理和循環(huán)經(jīng) 濟領域。
背景技術：
高級氧化^支術(Advanced Oxidation Process,簡稱A0P) ^皮定義為可產(chǎn) 生大量羥基自由基的技術過程，即利用各種光、聲、電、磁等物理和化學過 程產(chǎn)生大量自由基，進而利用自由基的強氧化特性對廢水中有機物進行降解 的技術過程?，F(xiàn)有技術將臭氧和紫外光組合的工藝紛繁眾多，但主要分為兩類， 一類是 紫外燈(高壓或低壓汞燈)在反應器上部的照射式反應器，此類反應器所需 的紫外燈(高壓或低壓汞燈)由于并不在水溶液內(nèi)部，所以損失的光量子較 多，照射不均勻，光量子利用率低，且反應效率較低；當反應溶液的透光率 不高時，溶液底部的反應更加不充分；第二類是紫外燈潛入式反應器，釆用 此類反應器雖然解決了部分紫外燈照射式反應器的缺點，但是很多反應裝置 采用的紫外光波長單一，功率較小，且在反應過程中容易使紫外光外部的水 晶套管附著水垢，嚴重影響紫外光的透光率，進而影響反應效率。由于臭氧具有很強的氧化性能，因此現(xiàn)有技術的曝氣系統(tǒng)為了解決抗氧 化問題，基本采用陶瓷曝氣頭，陶資曝氣頭曝氣不均勻，且空隙較大，氣體 首先從大孔徑的氣孔出氣，使臭氧的溶解效率偏低。為了提高臭氧的投加量，現(xiàn)有技術的普遍做法都是提高純氧進氣量，而 實際上提高純氧的進氣量只有在一定范圍內(nèi)才是有效的，過高的純氧進氣 量，使臭氧發(fā)生器無法將純氧氣及時轉化為高濃度臭氧，反而使臭氧的分壓 減小，同樣不利于臭氧的溶解和反應，并進入到投加量高，反應效果差的誤 區(qū)。而現(xiàn)在沒有一種合理將臭氧、紫外光結合，并通過配合高pH水環(huán)境對廢 水進行處理的自由基深度氧化反應器。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實施方式提供一種自由基深度氧化反應器，。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明實施方式提供一種自由基深度氧化反應器，該反應器包括反應 器本體、紫外燈和曝氣裝置；其中，反應器本體為密閉容器，反應器本體上 分別設有與反應器本體內(nèi)部連通的進水口、出水口、投藥口、臭氧進氣口和 尾氣出口；所述紫外燈、曝氣裝置均設在反應器本體內(nèi)，紫外燈采用至少兩 組波長不同的中壓紫光燈，曝氣裝置與反應器本體上的臭氧進氣口連通。 所述投藥口單獨設置在反應器本體側壁上。 所述投藥口設置在所述進水口下面的反應器本體側壁上。 所述反應器本體為正方柱型的不銹鋼容器，其高和底邊的比為2. 4: 1, 反應器本體下面設有底座，反應器本體頂部設有通過螺栓固定的密封蓋。所述曝氣裝置為純金屬鈦曝氣頭，設置在反應器本體內(nèi)的底部，曝氣頭 的孔徑為O. 45~ W敖米，。所述紫外燈采用兩組中壓汞齊紫外燈，每組紫外燈至少包括兩個中壓汞 齊紫外燈，兩組紫外燈的波長分別為254nm和185nm，兩組紫外燈均從所述反應器本體頂部通過水晶套管潛入式安裝在反應器本體內(nèi)。所述紫外燈的潛入長度與反應器本體的高度的比值為l: 1. 2。所述反應器還包括設置在反應器本體內(nèi)頂部與紫外燈對應的酸淋洗 頭，所述酸淋洗頭的入口設置在反應器本體外面。由上述本發(fā)明實施方式提供的技術方案可以看出，本發(fā)明實施方式中通 過臭氧進氣口與臭氧提供設備連接，實現(xiàn)臭氧同不同波長的紫外光聯(lián)合應 用，通過不同的波長的紫外光，可以在激發(fā)的有機物分子中具有不飽和結構 的化合物，同時增加對反應的中間產(chǎn)物和一些小分子有機物的激發(fā)強度，從 而大大提高了對中間產(chǎn)物的降解力度。從而使出水水質(zhì)進一步提高。密閉的反應器本體，可增大內(nèi)壓使臭氧的溶解效率提高。如可以使臭氧 尾氣出口通入反應器外的一定深度的水體中，合理增大排氣所需壓力，使得 體系內(nèi)的壓力升高，從而提升臭氧的溶解效率；另一方面，逃散的臭氧可以 二次利用，達到節(jié)約成本和減少溫室氣體排放的效能。該反應器結構筒單， 處理難生物降解有機物能力強，反應時間短，反應效率高，應用范圍廣，操 作簡便，出水水質(zhì)穩(wěn)定，無二次污染，可以同其它水處理方法聯(lián)合使用等優(yōu) 點。可作為微污染水體的深度處理反應器或者高濃度有機污染水體的預處理 反應器。


圖1為本發(fā)明實施例的反應器的結構示意圖。圖中各標號分別為1、底座；2、反應器本體；3、曝氣裝置；4、投藥 口； 5、紫外燈；6、進水口； 7、酸淋洗頭；8、尾氣出口； 9、出水口； 10、 臭氧進氣口； 11、密封蓋。
具體實施方式
本發(fā)明實施方式提供一種自由基深度氧化反應器，該反應器包括反應器本體、紫外燈和曝氣裝置；其中，反應器本體為密閉容器，反應器本體上 分別設有與反應器內(nèi)部連通的進水口、出水口、投藥口、臭氧進氣口和尾氣 出口；所述紫外燈、曝氣裝置均設在反應器本體內(nèi)，紫外燈釆用至少兩組波 長不同的中壓紫光燈，曝氣裝置與反應器本體上的臭氧進氣口連通。當經(jīng)過 生化二級處理后的中水經(jīng)過該反應器時，其出水可以達到回用的標準，/人而在一定程度上解決水資源短缺和難降解有機物造成的水污染問題；同時，該反應器還可應用于含高濃度有機污染物廢水的預處理階段，以改善水質(zhì)，提 高其可生化性，為后續(xù)處理的生化反應提供保障。為便于理解，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例一本實施例提供一種自由基深度氧化反應器，該反應器可以連續(xù)運行，作 為微污染水體的深度處理反應器或者高濃度有機污染水體的預處理反應器， 保證廢水處理時二級處理后的出水經(jīng)過該反應系統(tǒng)后能夠達到回用的要求，從而在一定程度上解決水資源短缺和難降解有機物造成的水污染問題；作為 預處理反應器時，可以用在含高濃度有機污染物廢水的預處理階段，以改善 水質(zhì)，提高其可生化性，為后續(xù)的生化反應提供保障。該反應器結構如圖l所示，具體包括反應器本體2、紫外燈5和曝氣裝置 3;其中，反應器本體2為密閉容器，反應器本體2上分別設有與反應器本體2 內(nèi)部連通的進水口6、出水口9、投藥口4、臭氧進氣口10和尾氣出口8,所述 紫外燈5、曝氣裝置3均設在反應器本體2內(nèi)，紫外燈5采用至少兩組波長不同 的中壓紫光燈，曝氣裝置3與反應器本體2上的臭氧進氣口10連通。其中，尾 氣出口 8設置在反應器本體2的頂部，臭氧尾氣可以通過尾氣出口排出導入到 終端處理系統(tǒng)，進行二次利用。尾氣出口8在反應器本體2內(nèi)的開口端伸入反 應器本體內(nèi)部，這種結構可以將未經(jīng)利用的臭氧尾氣通入后續(xù)的水體消毒裝 置內(nèi)，不但可以增大反應器內(nèi)壓，加速臭氧溶解，而且可以對臭氧進行二次 利用。其中，反應器本體2可以采用不銹鋼制備的正方柱型容器，反應器本體2的高和底邊的比為2.4: 1,這個比例可以增大臭氧的溶解效率，同時避免水 體表面張力過大，導致在曝氣過程中產(chǎn)生大量泡沫，影響反應器應用。反應 器本體2上面設有通過螺栓固定的密封蓋11,反應器本體2下面設有底座1。反應器本體2內(nèi)的曝氣裝置3采用純金屬鈦曝氣頭，該曝氣頭設置在反應 器本體內(nèi)的底部，曝氣頭的孔徑為O. 45~1微米，曝氣頭的進氣口與提供臭氧 的臭氧發(fā)生器連接，工作時，曝氣頭的進氣壓力等于或略高于曝氣頭所承受 的壓力。曝氣裝置也可以采用其它結構的曝氣頭，或微小氣泡發(fā)生裝置，只 要達到提高臭氧溶解和反應效率的目的即可；上述反應器中的紫外燈5可以采用兩組中壓汞齊紫外燈，每組紫外燈至少 包括兩個中壓汞齊紫外燈，兩組紫外燈的波長分別為254nm和185nm，兩組紫 外燈均從所述反應器本體頂部的密封蓋上通過水晶套管潛入式安裝在反應器 本體內(nèi)，所述紫外燈的潛入長度與反應器本體的高度的比值為l: 1.2。這種 比例結構使紫外燈盡可能地與水體接觸，增大光量子的利用效率，減少紫外 光照射的盲區(qū)。為方便清洗紫外燈外面的水晶套管上結的水垢，在反應器本體頂部的密 封蓋上設置與紫外燈及水晶套管對應的酸淋洗頭，酸淋洗頭的出液口與水晶 套管的安裝位置對應，所述酸淋洗頭的入口設置在反應器本體外面，與供應 清洗酸液的供液裝置連接，這樣當水晶套管外面集結水垢后，通過供液裝置 提供的酸液經(jīng)酸淋洗頭噴出，可以方便的去除附著在水晶套管上的水垢，達 到清洗的目的，這種酸淋洗頭的設置不用將結水垢的水晶套管取出進行清洗 或更換，減少了反應器的維護難度，也保證了紫外燈的照射效果。上述反應器上設置的投藥口，可以作為濕法加藥的入口，用于向反應器 本體內(nèi)加入石威，以作為自由基的來源，并且通過加入的石咸可以中和有才幾物降 解過程中所產(chǎn)生的有機酸，防止溶液pH下降。該投藥口還可以設置在所述進 水口上，當向反應器本體內(nèi)引入廢水時直接加入堿，對溶液進行調(diào)節(jié)。7該反應器使用過程中，將臭氧進氣口與臭氧供氣設備連接，向反應器內(nèi)供 應臭氧，并通過兩組不同波長的紫外燈照射的配合，對反應器本體的進水口 引入的廢水溶液進行處理，處理后的溶液經(jīng)出水口排出，處理過程中可以通 過投藥口才殳入堿，保證溶液中的自由基和防止pH值下降。該反應器主要針對難于生物降解的有機污染物，比如單寧，木質(zhì)素，半 木質(zhì)素，染料以及氯苯及其衍生物等。采用臭氧同兩組不同波長的中壓紫外 燈以及高pH溶液聯(lián)合方式，產(chǎn)生高濃度羥基自由基，利用羥基自由基的強氧 化特性，將這些難生物降解的有機物完全礦化，或者將其轉化為易于生物降 解的有機物質(zhì)，再通過后續(xù)的生物反應器將其降解完全。此反應器的功效有 兩方面，其一，用于微污染水體(經(jīng)過二級處理)的深度處理。其二，用于 未經(jīng)二級處理的工業(yè)污水的預處理。微污染水體中有機物濃度較低，透光率較高，采用純鈦金屬曝氣頭均勻 曝氣，較小的氣泡有利于臭氧在水溶液中的溶解，因此，增加臭氧的投加量 主要通過增大曝氣面積來實現(xiàn)，而并非增加曝氣氣體流速。紫外光的投加選 擇兩個波長范圍進行投加，使用時也可通過實驗，掃描原水的主要紫外吸收 峰位來確定所需要選擇的紫外燈，紫外光的強度和投加劑量與理論計算得出 的污染物及污染物降解過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的濃度有關。紫外燈的潛入安 裝位置同曝氣頭產(chǎn)生的微小氣泡的區(qū)域分離，避免紫外光因為受到氣泡的散 射作用使透光效率下降。在工業(yè)污水的預處理階段，經(jīng)常會面臨一些色度很 高，透光率較差的污水，我們采用持續(xù)投加堿的方法，使反應過程中溶液的 pH值持續(xù)保持較高，反應保持在高效反應階段。針對一些持久性污染物而言，可以在使用本實施例中的反應器同相應的 催化劑一同聯(lián)合使用，或在后續(xù)處理中同生物法聯(lián)合使用，對持久性有機污 染物進行物理和化學清除和生物清除。采用恒定壓力或者其它方式將臭氧尾氣出口的壓力恒定在某一個值，使 臭氧的溶氣效率提高。本實施例的反應器具有下述優(yōu)點(1) 將臭氧同不同波長的紫外光聯(lián)合應用，如采用254nm紫外光和185nm紫 外光，254腿的紫外光主要激發(fā)有機物分子中具有不飽和結構的化合物，而通 過185nm紫外光可增加對反應的中間產(chǎn)物和一些小分子有機物的激發(fā)強度，并 通過采用一組(至少兩個紫外燈)，加強了185nm紫外光的劑量，從而大大提 高了對中間產(chǎn)物的降解力度。從而使出水水質(zhì)進一步提高；(2) 將臭氧同高pH環(huán)境聯(lián)合應用，采用經(jīng)投藥口持續(xù)投加堿的實時補堿方 式，使0H—作為羥基自由基的持續(xù)來源進行投加，增加了羥基自由基的產(chǎn)生 量，達到及時修正精確補充消耗掉的OH—,從而使整個反應都能在高pH條件下 進行，提高了處理效率；(3) 反應器采用密閉體系，可增大內(nèi)壓使臭氧的溶解效率提高，將臭氧尾 氣出口通入一定深度的反應器本體內(nèi)的水體底部，合理增大排氣所需壓力， 使得反應器內(nèi)的壓力升高，從而提升臭氧的溶解效率；另一方面，逃散的臭 氧可以二次利用，達到節(jié)約成本和減少溫室氣體排放的效能；(4) 反應器的反應器本體采用不銹鋼材質(zhì)，在頂部設有酸淋洗頭，可以定 期酸洗紫外燈水晶套管外壁以及反應器內(nèi)壁上的水垢，整體設計具有高效， 穩(wěn)定，耐用的特征，紫外光通過水晶套管潛入式安裝，使紫外光燈管可以在 反應器外部隨時更換，減少了檢修的操作難度。曝氣頭選用抗氧化且曝氣均 勻的純鈥金屬曝氣頭，曝氣量穩(wěn)定，溶氣效果突出。綜上所述，本發(fā)明實施例中的反應器具有處理難生物降解有機物能力 強，反應高效快速，應用范圍廣操作簡便，出水水質(zhì)穩(wěn)定，無二次污染以及 維護方便等優(yōu)點，可作為微污染水體的深度處理反應器或者高濃度有機污染 水體的預處理反應器。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1、一種自由基深度氧化反應器，其特征在于，該反應器包括反應器本體、紫外燈和曝氣裝置；其中，反應器本體為密閉容器，反應器本體上分別設有與反應器本體內(nèi)部連通的進水口、出水口、投藥口、臭氧進氣口和尾氣出口；所述紫外燈、曝氣裝置均設在反應器本體內(nèi)，紫外燈采用至少兩組波長不同的中壓紫光燈，曝氣裝置與反應器本體上的臭氧進氣口連通。
2、 根據(jù)權利要求l所述的反應器，其特征在于，所述投藥口單獨設置在 反應器本體側壁上。
3、 根據(jù)權利要求l所述的反應器，其特征在于，所述投藥口設置在所述 進水口下面的反應器本體側壁上。
4、 根據(jù)權利要求l所述的反應器，其特征在于，所述反應器本體為正方 柱型的不銹鋼容器，其高和底邊的比為2.4: 1,反應器本體下面設有底座， 反應器本體頂部設有通過螺栓固定的密封蓋。
5、 根據(jù)權利要求l所述的反應器，其特征在于，所述曝氣裝置為純金屬 鈦曝氣頭，設置在反應器本體內(nèi)的底部，曝氣頭的孔徑為O. 45~1微米。
6、 根據(jù)權利要求l所述的反應器，其特征在于，所述紫外燈采用兩組中 壓汞齊紫外燈，每組紫外燈至少包括兩個中壓汞齊紫外燈，兩組紫外燈的波 長分別為254nm和185nm,兩組紫外燈均/人所述反應器本體頂部通過水晶套管 潛入式安裝在反應器本體內(nèi)。
7、 根據(jù)權利要求7所述的反應器，其特征在于，所述紫外燈的潛入長度 與反應器本體的高度的比值為l: 1.2。
8、 根據(jù)權利要求6或7所述的反應器，其特征在于，所述反應器還包括 設置在反應器本體內(nèi)頂部與紫外燈對應的酸淋洗頭，所述酸淋洗頭的入口設 置在反應器本體外面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自由基深度氧化反應器，該反應器包括反應器本體、紫外燈和曝氣裝置；其中，反應器本體為密閉容器，反應器本體上分別設有與反應器本體內(nèi)部連通的進水口、出水口、投藥口、臭氧進氣口和尾氣出口；所述紫外燈、曝氣裝置均設在反應器本體內(nèi)，紫外燈采用至少兩組波長不同的中壓紫光燈，曝氣裝置與反應器本體上的臭氧進氣口連通。該反應器具有結構簡單，處理難生物降解有機物能力強，反應時間短，反應效率高，應用范圍廣，操作簡便，出水水質(zhì)穩(wěn)定，無二次污染，可以同其它水處理方法聯(lián)合使用等優(yōu)點?？勺鳛槲⑽廴舅w的深度處理反應器或者高濃度有機污染水體的預處理反應器。
文檔編號C02F1/32GK101402484SQ20081011695
公開日2009年4月8日 申請日期2008年7月21日 優(yōu)先權日2008年7月21日
發(fā)明者劉金泉, 迪 吳, 王發(fā)珍, 王建泰, 歡 申, 陳勁松 申請人:北京桑德環(huán)保集團有限公司