專利名稱：一種臭氧制取系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及屬污水環(huán)保處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種空分制氧技術(shù)與放 電法組合的臭氧制取系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變壓吸附是利用氣體在不同的壓力下在吸附劑上的吸附能力不同，對空氣中各種 氣體進行分離的一種非低溫空氣分離技術(shù)。放電法臭氧發(fā)生技術(shù)是使干燥的含氧氣體流過 放電間隙區(qū)而產(chǎn)生臭氧。目前變壓吸附制氧技術(shù)及臭氧制取技術(shù)均得到較快發(fā)展，但普遍 存在氧氣產(chǎn)量不足、能耗高、臭氧濃度低等問題，此外，現(xiàn)有技術(shù)中，臭氧在污水處理領(lǐng)域的 應(yīng)用尚不成熟。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種臭氧制 取系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)，具有產(chǎn)生臭氧效率高、能耗低，臭氧濃度高等特點，且污水處理效 果好。本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下一種臭氧制取系統(tǒng)，包括變壓吸附空分制氧裝置及放電法臭氧發(fā)生裝置，其中，所 述變壓吸附空分制氧裝置包括裝填有低硅鋁比X型分子篩吸附劑的并對空氣交替吸附產(chǎn) 生純氧的兩個吸附塔，與所述吸附塔連接的氧氣緩沖罐，及與所述氧氣緩沖罐連接的用于 存儲所述純氧的氧氣平衡罐。所述的臭氧制取系統(tǒng)，其中，所述放電法臭氧發(fā)生裝置包括平板狀的低壓電極， 與所述平板狀的低壓電極相對，并形成放電間隙的高壓電極，以及設(shè)置在所述低壓電極與 所述高壓電極之間的平板狀的介電體，所述介電體用于當(dāng)在所述低壓電極與所述高壓電極 之間施加交流電壓并注入所述氧氣平衡罐存儲的純氧時使放電間隙產(chǎn)生放電，形成臭氧。所述的臭氧制取系統(tǒng)，其中，所述變壓吸附空分制氧裝置還包括用于給所述吸附 塔輸入原料空氣的鼓風(fēng)機。所述的臭氧制取系統(tǒng)，其中，所述變壓吸附空分制氧裝置還包括與所述吸附塔連 接的用于所述吸附劑吸氮氣飽和后，對所述吸附塔抽真空，使吸附劑解吸再生的真空泵。所述的臭氧制取系統(tǒng)，其中，所述真空泵為羅茨真空泵。 一種污水處理系統(tǒng)，其中，包括所述的臭氧制取系統(tǒng)，其還包括與所述臭氧制取系 統(tǒng)連接的，用于將所述臭氧與污水直接接觸，使所述臭氧與污水中的無機物和有機物發(fā)生 氧化反應(yīng)以對污水進行初步凈化處理的污水調(diào)節(jié)池。 所述的污水處理系統(tǒng)，其中，其還包括與所述污水調(diào)節(jié)池連接的用于將經(jīng)初步凈 化處理的污水進行處理，通過以水解、截留、微生物降解為主的多重機制作用，對污水中污 染物進一步去除和凈化的人工快滲污水處理裝置。[0013]本實用新型所提供的臭氧制取系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)，通過空分制氧技術(shù)與放電法 組合的臭氧制取工藝，通過利用一臺高效的變壓吸附空分制氧裝置產(chǎn)生高純度的干燥氧 氣，并通過臭氧發(fā)生裝置來生產(chǎn)臭氧，具有臭氧產(chǎn)生效率高，濃度高等特點，并人工快滲污 水處理裝置結(jié)合應(yīng)用于污水深度處理領(lǐng)域，可有效提高對污水中主要污染物的去除效率。 并具有如下優(yōu)點(1)本實用新型利用基于低硅鋁比X型分子篩高效吸附劑對空氣交替吸附產(chǎn)生純 氧的兩個吸附塔產(chǎn)生純氧，再通過放電法臭氧發(fā)生裝置取臭氧，具有產(chǎn)生臭氧效率高、能耗 低，臭氧濃度高等特點。(2)預(yù)臭氧氧化可降低原水中有機物的分子量，使分子量較大的有機物占的比例 減少，將難生物降解的有機物轉(zhuǎn)化為易于被微生物氧化的小分子，消除或減弱其毒性，從而 改變原水的特性，提高廢水的可生物降解性，提高后續(xù)工藝的處理效果。(3)臭氧與污水中的NH4-N充分接觸，可使NH4-N氧化為Ν2、Ν02_、Ν03_等氣態(tài)分子或 易于被微生物吸收利用的營養(yǎng)鹽，同時，預(yù)臭氧化可增加水中的溶解氧含量.從而促使快 滲池中的硝化菌非?；钴S，促進系統(tǒng)的硝化_反硝化作用，提高系統(tǒng)對NH4-N的去除效率。(4)采用本技術(shù)方案，通過臭氧曝氣，提高系統(tǒng)的含氧量，起到復(fù)氧的作用，由于供 氧充分，促進了快滲池內(nèi)好氧微生物的繁殖生長，加速了有機物、氮、磷等污染物的生物降 解速率，延長了系統(tǒng)的使用壽命。(5)可以使污染物COD和NH4-N去除率分別達到了 95. 和98. 4%。(6)采用本實用新型，應(yīng)用于難降解有機污水的深度處理，提供了一個解決高濃度 難降解有機廢水處理問題的新方法。

圖1是本實用新型的變壓吸附空分制氧工藝流程圖；圖2是本實用新型的兩塔式真空變壓吸附制氧裝置示意圖；圖3是本實用新型的放電法臭氧發(fā)生裝置裝置示意圖；圖4是本實用新型水中臭氧分解及與有機物不同反應(yīng)途徑示意圖；圖5是本實用新型的污水處理系統(tǒng)原理框圖。
具體實施方式
本實用新型提供一種臭氧制取系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)，為使本實用新型的目的、技 術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實例對本實用新型進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng) 理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。本實用新型所提供的臭氧制取系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)。其工作原理是利用一臺高 效的變壓吸附空分制氧裝置產(chǎn)生高純度的干燥氧氣，并通過臭氧發(fā)生裝置來生產(chǎn)臭氧，本 實用新型具有臭氧產(chǎn)生效率高，濃度高等特點，并將該設(shè)備與人工快滲污水處理裝置結(jié)合 應(yīng)用于污水深度處理領(lǐng)域，可有效提高對污水中主要污染物的去除效率。如圖5所示，本實用新型實施例的污水處理系統(tǒng)包括臭氧制取系統(tǒng)，所述臭氧制 取系統(tǒng)包括變壓吸附空分制氧裝置及放電法臭氧發(fā)生裝置，其中，如圖2所示，所述變壓吸 附空分制氧裝置包括裝填有低硅鋁比X型分子篩吸附劑的并可對空氣交替吸附產(chǎn)生純氧的兩個吸附塔3，與所述吸附塔連接的氧氣緩沖罐4，及與所述氧氣緩沖罐連接的用于存儲 所述純氧的氧氣平衡罐5 ；用于給所述吸附塔輸入原料空氣的鼓風(fēng)機1，與所述吸附塔3連 接的用于所述吸附劑吸氮氣飽和后，對所述吸附塔抽真空，使吸附劑解吸再生的真空泵2。 所述真空泵2為羅茨真空泵。以下將通過具體的實施例對本實用新型的污水處理系統(tǒng)進行更詳細的說明本實用新型涉及的制氧裝置是一臺高效的變壓吸附空分制氧裝置，如圖2所示， 其中1是鼓風(fēng)機，2是真空泵，3是吸附塔，4是氧氣緩沖罐，5是氧氣平衡罐，6是氣動閥門， 7是消音器，8是空氣過濾器。其工作原理如圖1所示A1、將原料空氣脫硫、除雜成干凈空氣；A2、將所述干凈空 氣增壓為25kP的空氣送入兩個裝填有低硅鋁比X型分子篩吸附劑的吸附塔，采用多級串 聯(lián)流化床輪流切換分子篩離子交換工藝通過兩吸附塔的吸附劑交替吸附解吸，連續(xù)生成純 氧。將空氣加壓下進入吸附塔吸附氮氣，空氣中的氧氣作為產(chǎn)品進入緩沖罐，即A3、將所述 純氧再增壓為0. 15MPa氧氣輸入儲氧設(shè)備進行保存。其氧氣純度可達90% -95%，氮氣含 量小于1 %，其余為氬氣和微量的二氧化碳。吸附飽和后，吸附劑在解壓下脫出的氮氣放空， 兩個吸附塔交替吸附解吸操作，連續(xù)制氧。該變壓吸附空分制氧裝置采用多級串聯(lián)流化床輪流切換分子篩離子交換工藝，其 高效吸附劑原料是低硅鋁比X型分子篩(LiLSX)，如圖2所示，空氣從吸附塔3底進入，經(jīng)過 該吸附劑(低硅鋁比X型分子篩(LiLSX))吸附，空氣中的絕大部分氮被吸附，氧的純度可 達 95%。其高效產(chǎn)氧的原因是空氣中氮分子四極矩比氧大得多，與離子半徑很小的Li作 用力強，LiLSX分子篩中Li離子數(shù)量極大，從空氣中選擇性吸附氮，吸附量很大。此吸附劑 用于真空變壓吸附(VPSA)空分制氧使氧生產(chǎn)成本大為降低，有效的提高了產(chǎn)氧的濃度。作 為產(chǎn)品氧氣從吸附塔頂排出進入氧氣儲存罐。吸附劑吸氮飽和后，用羅茨真空泵抽真空，使 吸附劑解吸再生。兩塔輪流工作，連續(xù)產(chǎn)氧。所述羅茨真空泵泵內(nèi)裝有兩個相反方向同步 旋轉(zhuǎn)的葉形轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間、轉(zhuǎn)子與泵殼內(nèi)壁間有細小間隙而互不接觸的一種變?nèi)菡婵毡谩６緦嵱眯滦统粞踔迫≈猩婕暗某粞醢l(fā)生裝置是一臺放電法臭氧發(fā)生裝置，其基 本原理結(jié)構(gòu)如圖3所示。所述放電法臭氧發(fā)生裝置包括在下端的平板狀的低壓電極，與所 述平板狀的低壓電極相對，并形成具放電間隙的高壓電極，以及設(shè)置在所述低壓電極與所 述高壓電極之間的平板狀的介電體本實用新型的臭氧發(fā)生裝置使在所述低壓電極與所述 高壓電極之間施加交流電壓并注入所述氧氣平衡罐所存儲純氧時，在所述放電間隙產(chǎn)生放 電，形成臭氧。本實用新型涉及的臭氧制取是采用電暈放電法電暈放電法是使干燥的含氧氣體 流過放電間隙區(qū)產(chǎn)生臭氧的方法，臭氧的產(chǎn)生機理如下e+02 — 20+e①0+02+M — 03+M②雖然有若干機理可能與電暈內(nèi)臭氧的形成有關(guān)，但①式的反應(yīng)途徑被認(rèn)為是主要 的，利用高速電子轟擊氧氣，使其分解成為氧原子，緊接著通過三體碰撞形成臭氧。②式中 的M代表氣體中的任何其他分子。此外，電暈內(nèi)的氣體是處于可促進臭氧分解反應(yīng)的高溫下，所以凈臭氧產(chǎn)量或出口氣體組成是形成和分解臭氧所有反應(yīng)的總和。凈產(chǎn)率依眾多因素而變，如進氣的氧氣含 量和溫度、電暈中的功率密度、冷卻系統(tǒng)的效率等，這些因素都影響著經(jīng)濟實用的臭氧發(fā)生 器和系統(tǒng)的設(shè)計。由上完成本實用新型的臭氧制取，即實現(xiàn)了本實用新型的臭氧制取裝置的臭氧制 取。以下將對本實用新型的臭氧制取系統(tǒng)產(chǎn)生的臭氧應(yīng)用于污水處理(即本實用新 型污水處理系統(tǒng))的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行詳細說明如圖5所示，將放電法臭氧發(fā)生裝置產(chǎn)生的所述臭氧通入調(diào)節(jié)池內(nèi)將所述臭氧對 污水進行曝氣，使得臭氧與污水充分接觸后，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，如圖4所示，為不同pH 條件下臭氧對有機物不同氧化機理的示意圖。其中，ζ 鏈反應(yīng)引發(fā)劑；s 自由基捕獲劑； M’ 與自由基反應(yīng)的有機物；R 二級自由基。從圖4中可以看到在酸性pH值環(huán)境中，臭氧分解緩慢，以分子形態(tài)直接氧化有機 物。所以本實用新型采用在堿性PH值條件下，臭氧經(jīng)OH-離子催化分解生成自由基如羥基 自由基· OH等活性基團，羥基自由基· OH和有機物以非選擇性模式反應(yīng)，具有很高的反應(yīng) 速率常數(shù)。臭氧在水溶液中與有機物的反應(yīng)極為復(fù)雜，主要反應(yīng)方程式如下(1)臭氧與烯烴類化合物的反應(yīng)，反應(yīng)式為
OOH式中，G代表0H、0CH3、0CCH3等基團，反應(yīng)的最終產(chǎn)物可能是單體的/聚體的/或 交錯的臭氧化物的混合體。臭氧化物分解成醛和酸。(2)臭氧與芳香族化合物的反應(yīng)，反應(yīng)式為
權(quán)利要求一種臭氧制取系統(tǒng)，包括變壓吸附空分制氧裝置及放電法臭氧發(fā)生裝置，其特征在于，所述變壓吸附空分制氧裝置包括裝填有低硅鋁比X型分子篩吸附劑的并對空氣交替吸附產(chǎn)生純氧的兩個吸附塔，與所述吸附塔連接的氧氣緩沖罐，及與所述氧氣緩沖罐連接的用于存儲所述純氧的氧氣平衡罐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧制取系統(tǒng)，其特征在于，所述放電法臭氧發(fā)生裝置包括 平板狀的低壓電極，與所述平板狀的低壓電極相對，并形成放電間隙的高壓電極，以及設(shè)置 在所述低壓電極與所述高壓電極之間的平板狀的介電體，所述介電體用于當(dāng)在所述低壓電 極與所述高壓電極之間施加交流電壓并注入所述氧氣平衡罐存儲的純氧時使放電間隙產(chǎn) 生放電，形成臭氧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧制取系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓吸附空分制氧裝置還 包括用于給所述吸附塔輸入原料空氣的鼓風(fēng)機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧制取系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓吸附空分制氧裝置還 包括與所述吸附塔連接的用于所述吸附劑吸氮氣飽和后，對所述吸附塔抽真空，使吸附劑 解吸再生的真空泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的臭氧制取系統(tǒng)，其特征在于，所述真空泵為羅茨真空泵。
6.一種污水處理系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1-5任一所述的臭氧制取系統(tǒng)，其還 包括與所述臭氧制取系統(tǒng)連接的，用于將所述臭氧與污水直接接觸，使所述臭氧與污水中 的無機物和有機物發(fā)生氧化反應(yīng)以對污水進行初步凈化處理的污水調(diào)節(jié)池。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的污水處理系統(tǒng)，其特征在于，其還包括與所述污水調(diào)節(jié)池連 接的用于將經(jīng)初步凈化處理的污水進行處理，通過以水解、截留、微生物降解為主的多重機 制作用，對污水中污染物進一步去除和凈化的人工快滲污水處理裝置。
專利摘要本實用新型涉及屬污水環(huán)保處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種臭氧制取系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)。所述臭氧制取系統(tǒng)，包括變壓吸附空分制氧裝置及放電法臭氧發(fā)生裝置，所述變壓吸附空分制氧裝置包括裝填有低硅鋁比X型分子篩吸附劑的并可對空氣交替吸附產(chǎn)生純氧的兩個吸附塔，與所述吸附塔連接的氧氣緩沖罐，及與所述氧氣緩沖罐連接的用于存儲所述純氧的氧氣平衡罐。本實用新型通過空分制氧技術(shù)與放電法組合的臭氧制取工藝，通過利用一臺高效的變壓吸附空分制氧裝置產(chǎn)生高純度的干燥氧氣，并通過臭氧發(fā)生裝置來生產(chǎn)臭氧，具有臭氧產(chǎn)生效率高，濃度高等特點，并與人工快滲污水處理裝置結(jié)合應(yīng)用于污水深度處理領(lǐng)域，可有效提高對污水中主要污染物的去除效率。
文檔編號C02F1/78GK201722145SQ20102025109
公開日2011年1月26日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者莊毅璇, 楊小毛, 王波, 賴梅東 申請人:深圳市深港產(chǎn)學(xué)研環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司