一種臭氧高級氧化處理工業汙水一體化撬裝設備的製作方法

2024-03-26 08:15:08

本實用新型涉及工業汙水處理技術，尤其涉及一種臭氧高級氧化處理工業汙水一體化撬裝設備，具體涉及臭氧氧化反應器管網和高精度纖維布塊高效過濾器。

背景技術：

社會前進的動力是創新，創新就是一種積累，特別是失敗經歷的積累。程中和的發明專利：含油汙水及汙泥資源化處理一體化撬裝設備(ZL：201210145000.1；CN：102659261.B)存在如下問題：

1、含油汙泥固液快速分離器(70)每次卸載汙泥時裝在設備中的核桃殼濾料也同時被卸出，與汙泥混合在一起又需要進行二次分離，增大了處理成本；

2、該撬裝設備沒有設置前處理裝置，單靠絮凝及過濾是很難將汙水處理達標(COD嚴重超標)。

該撬裝設備存在的問題，使其無法推廣。

高級氧化技術是汙水處理中的重要方法，也是當今學術界與工業界的研究應用熱點之一。高級氧化技術已成為治理生物難降解有機有毒汙染物的重要手段，在印染、化工、農藥、造紙、電鍍和印製板、製藥、醫療、礦山、垃圾滲透液等廢水的處理上已獲得應用。

高級氧化技術的優點：

1、通過反應產生的羥基自由基將難降解的有毒有機汙染物有效地分解，直至徹底轉化為無害的無機物，如：CO2、N2、SO42、PO43-、O2、H2O等，沒有二次汙染，這是其他氧化法難以達到的。

2、反應時間短，反應速度快，且過程可以控制，無選擇性，能將多種有機汙染物全部降解。

然而，臭氧處理汙水必須滿足三個條件，才能得到滿意的結果。

第一，臭氧濃度；

第二，臭氧與汙水的混合程度；

第三，臭氧與汙水的反應時間。

臭氧與汙水的反應時間是很難達到的，時至今日，還沒有一個很好的辦法，控制臭氧反應時間及在反應時間內的時時混合。

過濾技術發展到今天，在過濾器行業中明顯分成二大系列：

第一系列是初級過濾器，如：雙濾料過濾器、核桃殼過濾器和砂濾器等；

第二系列是深度(精細)過濾器，如：纖維球過濾器、濾芯過濾器、陶瓷過濾器和膜過濾器等；

這些過濾器各有各的優缺點：初級過濾器對來水的要求不高，但出水水質不高；精細過濾器出水水質很高，但對來水的水質的要求很高，因此精細過濾器就需要對其進行多級的保護。

經檢索，時至今日，還沒有一種過濾設備能把這二大過濾器系列的優點有機地結為一體。

技術實現要素：

本實用新型的目的就在於克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種臭氧高級氧化處理工業汙水一體化撬裝設備。

其中臭氧氧化反應器管網成功有效地控制了臭氧的反應時間以及處處接觸、時時混合。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型是對上述問題進行了改革：

1、增加前處理裝置——臭氧氧化反應器管網；

2、提供高精度纖維布塊高效過濾器；

3、將原含油汙泥固液快速分離器改換成疊螺汙泥脫水機。

具體地說：本設備包括汙水進水泵、臭氧發生器裝置、雙氧水進料裝置、pH調節裝置、臭氧氧化反應器管網、提升泵、絮凝劑進料裝置、靜態混合器、1#沉降箱、2#沉降箱、汙泥箱、過濾泵、高精度纖維布塊高效過濾器和疊螺汙泥脫水機；

其連接關係是：

汙水進水泵的進口和汙水連通，汙水進水泵的出口分別與臭氧發生器裝置、 雙氧水進料裝置、pH調節裝置和臭氧氧化反應器管網的入口連接；

臭氧氧化反應器管網的出口、提升泵和靜態混合器依次連接，絮凝劑進料裝置和靜態混合器的入口連接；

靜態混合器的出口分別與1#沉降箱和2#沉降箱的入口連接；

1#沉降箱和2#沉降箱的出水口、過濾泵和高精度纖維布塊高效過濾器的入口依次連接，過濾水從高精度纖維布塊高效過濾器的出口流出；

1#沉降箱和2#沉降箱的出泥口、汙泥箱和疊螺汙泥脫水機的入口依次連通，汙泥從疊螺汙泥脫水機的出口落下。

本實用新型具有下列優點和積極效果：

1、過濾精度高，水質可達到微濾水平；

2、過濾範圍大，可將初級過濾和精密過濾結合在同一臺過濾罐內；

3、通用性強，適用於各類工業汙水。

總之，本實用新型不僅適用於油田含油汙水處理技術領域，也適用於印染汙水、造紙汙水、電鍍汙水、醫藥汙水、屠宰汙水和皮革汙水等多種工業汙水處理技術領域。

附圖說明

圖1是本設備的結構示意圖；

圖2是臭氧氧化反應器管網的結構示意圖；

圖3是高精度纖維布塊高效過濾器的結構示意圖；

圖4是上封頭裝置的結構示意圖；

圖5.1是下封頭裝置的結構示意圖；

圖5.2是圓錐形內膽的結構示意圖；

圖5.3是剛性支撐座的結構示意圖；

圖6是下封頭裝置的結構示意圖；

圖7是攪拌軸的結構示意圖；

圖8是形成密度梯度的說明圖。

圖中：

A—汙水；

B—汙水進水泵；

C—臭氧發生器裝置；

D—雙氧水(H2O2)進料裝置；

E—pH調節裝置；

F—臭氧氧化反應器管網；

10—橫向管，

11、12……18—第1、2……8橫向管；

20—縱向管，

21、22—左、右縱向管；

30—堵頭，

31、32……35—第1、2……5堵頭；

40—管道橋，

41、42……46—第1、2……6管道橋；

50—靜態混合器，

51、52—第1、2靜態混合器。

a—進口；b—出口。

G—提升泵；

H—絮凝劑進料裝置；

I—靜態混合器；

J—1#沉降箱；

K—2#沉降箱；

L—汙泥箱；

M—過濾泵；

N—高精度纖維布塊高效過濾器；

100—上封頭裝置，

101—上固定篩板， 102—上人孔，

103—反衝洗水出口法蘭， 104—攪拌軸密封套，

105—濾後水出口法蘭， 106—上封頭；

200—筒體裝置，

201—圓錐形內膽， 202—中間人孔， 203—視鏡，

220—剛性支撐座，

221—活動鋼塊，

222—小液壓缸法蘭， 223—小箱體法蘭， 224—上下筋板，

225—筒體加強板， 226—前進油嘴， 227—後退油嘴，

228—連接螺杆， 229—小液壓杆， 210—筒體。

300—下封頭裝置，

301—下活動篩板， 302—支撐鋼管，

303—支撐鋼管大法蘭， 304—排汙口法蘭，

305—液壓缸大法蘭， 306—進水口法蘭，

307—液壓缸， 308—下封頭；

400—攪拌軸裝置，

401—攪拌減速機， 402—空套凹型活節，

403—凸型活節， 404—軸用卡圈，

405—哈夫銅板法蘭， 406—篩板法蘭，

407—槳葉平鍵， 408—哈夫式攪拌槳葉，

409—攪拌軸， 410—小平鍵；

500—纖維布塊；

600—鋼管支撐架。

O—疊螺汙泥脫水機；

P—過濾水；

Q—汙泥。

具體實施方式

下面結合附圖對本撬裝裝置系統詳細說明：

一、設備

1、總體

如圖1，本設備包括汙水進水泵B、臭氧發生器裝置C、雙氧水進料裝置D、pH調節裝置E、臭氧氧化反應器管網F、提升泵G、絮凝劑進料裝置H、靜態混合器I、1#沉降箱J、2#沉降箱K、汙泥箱L、過濾泵M、高精度纖維布塊高效過濾器N和疊螺汙泥脫水機O；

其連接關係是：

汙水進水泵B的進口和汙水A連通，汙水進水泵B的出口分別與臭氧發生器裝置C、雙氧水進料裝置D、pH調節裝置E和臭氧氧化反應器管網F的入口連接；

臭氧氧化反應器管網F的出口、提升泵G和靜態混合器I依次連接，絮凝劑進料裝置H和靜態混合器I的入口連接；

靜態混合器I的出口分別與1#沉降箱J和2#沉降箱K的入口連接；

1#沉降箱J和2#沉降箱K的出水口、過濾泵M和高精度纖維布塊高效過濾器N的入口依次連接，過濾水P從高精度纖維布塊高效過濾器N的出口流出；

1#沉降箱J和2#沉降箱K的出泥口、汙泥箱L和疊螺汙泥脫水機O的入口依次連通，汙泥從疊螺汙泥脫水機O的出口落下。

2、功能裝置

1)臭氧氧化反應器管網N

(1)總體

如圖2，臭氧氧化反應器管網由橫向管10、縱向管20、堵頭30、管道橋40和靜態混合器50組成；

其連接關係是：

多根橫向管10均勻平行排列，縱向管20設置在橫向管10的兩端，橫向管10的兩頭全部插入縱向管20的管道中，在縱向管20的管道中分別設置堵頭30，在橫向管10的前2根管道中還設置有靜態混合器50。

具體地說：

橫向管10包括第1、2、3、4、5、6、7、8橫向管11、12、13、14、15、16、17、18，均勻平行排列；

縱向管20包括左、右縱向管21、22，設置在橫向管10的兩端，橫向管10的兩頭全部插入縱向管20的管道中，在縱向管20的管道中分別設置有第1、2……5堵頭31、32……35，在橫向管10的第1、2橫向管11、12還設置有第1、2靜態混合器51、52。

(2)功能部件

*橫向管10

橫向管1是一種長管，包括第1、2……N橫向管11、12……1N。

是臭氧的通道。

是由若干PVC塑料管道組裝而成，其管道的直徑、管道總的長度等參數由系統的進水量和汙水的濃度決定。

*縱向管20

縱向管20是一種長管，包括左、右縱向管21、22。

是臭氧的通道。

*堵頭30

堵頭30是一種短圓柱，其外徑和縱向管20的內徑適配；

使臭氧的通道轉向。

*管道橋40

管道橋40是一種短圓筒，其外徑和橫向管10的外徑適配，其內徑較小；

使臭氧的通道變狹。

*靜態混合器50

靜態混合器50是使氣、液、固能充分混合的專用設備，流體一旦進入靜態混合器50就會自動在管道內旋轉達到混合的目的。

管網的工作機理

高級氧化技術是指氧化能力超過所有常見氧化劑或氧化電位接近或達到羥基自由基-OH水平，可與有機汙染物進行系列自由基鏈反應，從而破壞其結構，使其逐步降解為無害的低分子量的有機物，最後降解為CO2、H2O和其它礦物鹽的技術。

臭氧(O3)又稱為超氧，是氧氣(O2)的同素異形體，在常溫下，它是一種有特殊臭味的淡藍色氣體。臭氧主要分布在10～50km高度的平流層大氣中，極大值在20～30km高度之間。在常溫常壓下，穩定性較差，可自行分解為氧氣。臭氧具有青草的味道，吸入少量對人體有益，吸入過量對人體健康有一定危害。具有極高氧化電位及氧化能力極強的羥基自由基-OH，儘管羥基自由基-OH存在時間極短(小於10-4秒)，但它可強烈地氧化降解有機汙染物，迅速降低廢水的COD和色度。凡產生羥基自由基-OH並通過它進行氧化降解的廢水處理技術在國際上均被稱為高級氧化技術。

反應過程中產生新生態的一般都帶有正電荷，具有極強的表面活性和吸附能 力，可有效地吸附、包裹生共沉澱未被羥基自由基-OH氧化降解的各種汙染物，從而可進一步除去廢水的COD、色度。

臭氧作為強氧化劑、消毒劑，在比較發達的國家和地區廣泛應用於飲用水處理、廢水處理及其它方面。它的處理效能是多方面的，能在達到所期望的處理目的的同時，獲得額外的有益的處理效果。它能非常有效地滅活被處理水中各種細菌和病毒，有脫色、除臭、去味，改善被處理水的感官性狀之功效，能降解有機物並消除與癌變有關的各種THM母體物；能去除各種重金屬離子，降低水中BOD、COD、TOC和濁度等指標。

2)纖維布塊高精度過濾器

(1)總體

如圖3，本過濾器由上封頭裝置100、筒體裝置200、下封頭裝置300、攪拌軸裝置400、纖維布塊500和鋼管支撐架600組成；

上封頭裝置100、筒體裝置200、下封頭裝置300和鋼管支撐架600依次連接組成一個整體，在筒體裝置200內設置有攪拌軸裝置400和纖維布塊500。

(2)功能裝置

*上封頭裝置100

如圖4，上封頭裝置100包括上固定篩板101、上人孔102、反衝洗水出口法蘭103、攪拌軸密封套104、濾後水出口法蘭105和上封頭106；

在上封頭106的下面連接有上固定篩板101，在上封頭106的周邊設置有上人孔102、反衝洗水出口法蘭103和濾後水出口法蘭105，在上封頭106中間的頂部設置有攪拌減速機401，在上封頭106中間的下部設置有攪拌軸密封套104；

上封頭106和攪拌軸密封套104及固定篩板101上下連接成一個整體。

*筒體裝置200

如圖5.1、5.2，筒體裝置200包括筒體210、圓錐形內膽201、中間人孔202、視鏡203和剛性支撐座裝置220；

其位置和連接關係是：

在筒體210內設置有圓錐形內膽201，在筒體210上的圓錐形內膽201的下面的400-500mm處的圓周上等分3點設置有3組剛性支撐座裝置220，在筒體210的中間設置有中間人孔202和視鏡203。

如圖5.3，所述的剛性支撐座裝置220包括箱體22A、小液壓缸22B、活動鋼塊221、小液壓缸法蘭222、小箱體法蘭223、上下筋板224、筒體加強板225、前進油嘴226、後退油嘴227、連接螺杆228和小液壓杆229；

其位置和連接關係是：

在箱體22A的左面設置有小箱體法蘭223，在箱體22A的右面設置有筒體加強板225，在箱體22A的上下面設置有上下筋板224，在箱體22A內設置有活動鋼塊221；

在小液壓缸22B的右邊設置有小液壓缸法蘭222，在小液壓缸22B上設置有前進油嘴226、後退油嘴227，在小液壓缸22B內設置有小液壓杆229；

活動鋼塊221通過連接螺杆228和小液壓杆229連接；

小液壓缸22B的小液壓缸法蘭222與箱體22A的小箱體法蘭223採用螺栓連接，這樣就形成了剛性支撐座裝置220。

其工作機理是：

當前進油嘴226進油時，活動鋼塊221前進並伸入筒體210，下活動篩板301就定位在活動鋼塊221上，當液壓缸307需要下行時，後退油嘴227進油，活動鋼塊221向左移動，退出筒體210，這樣活動鋼塊221活動就很自由了。

在筒體210的中部圓周上設置有三組剛性支撐座220，其作用是支撐定位下活動篩板301，筒體裝置200的設置是過濾器的最大亮點，下活動篩板301的壓緊，接著鬆開，且剛性地定位在上止點下行400mm處，這一壓緊又一鬆開就自動形成了設計的密度梯度。

*下封頭裝置300

如圖6，下封頭裝置300包括下活動篩板301、支撐鋼管302、支撐鋼管大法蘭303、排汙口法蘭304、液壓缸大法蘭305、進水口法蘭306、液壓缸307和下封頭308；

其位置和連接關係是：

在下封頭308左邊設置有進水口法蘭306，在下封頭308右邊設置有排汙口法蘭304，在下封頭的上邊設置有下活動篩板301，在下活動篩板301中間的上部設置有篩板法蘭406，在下活動篩板301中間的下部依次連接有支撐鋼管302、支撐鋼管大法蘭303、液壓缸大法蘭305和液壓缸307。

*攪拌軸裝置400

如圖7，攪拌軸裝置400包括攪拌減速機401、空套凹型活節402、凸型十字活節403、軸用卡圈404、哈夫銅板法蘭405、篩板法蘭406、槳葉平鍵407、哈夫式攪拌槳葉408、攪拌軸409和小平鍵410；

其位置和連接關係是：

攪拌軸409的上端穿過攪拌軸密封套104及攪拌減速機401的空套凹型活節402，空套凹型活節402的上端和凸型活節403離合連接；

凸型活節403和攪拌軸409通過小平鍵410連接，凸型活節403的固定由下有攪拌軸409的止口和上有軸用卡圈404而鎖住；

哈夫式攪拌槳葉408與攪拌軸409的扭矩傳遞採用槳葉平鍵407固定，哈夫式攪拌槳葉408是採用螺栓連接，攪拌軸409的最下端與下活動篩板301連接是：攪拌軸409的下端有一凹槽，哈夫銅板法蘭405嵌入其中，然後，再與焊接在下活動篩板301的篩板法蘭406採用螺栓連接。

*纖維布塊500

纖維布塊500見程中和的發明專利「汙水回用纖維布塊深度過濾器」(ZL 2004 1 0012642.X)和「纖維布塊海水淡化處理器」(ZL 2005 1 0019891.6)

人們一直在尋找一種不怕油、強度高、能耐磨、耐腐蝕、耐酸鹼、化學穩定性好、耐熱、不黴、不蛀、能反洗再生、並且在其結構中含有親水性的強羥基,這就是說吸水性要特強的濾料。人們尋找了很久很久,也找了很多濾料,但都不理想。時至今日，本實用新型人找到並加以研製了一種新的濾料——纖維布塊500，這種新的纖維濾料，強度高、能反洗再生、使用壽命長。新濾料的材質是由腈綸加天絲(Tencel)混紡而成，然後，用這種混紡纖維紡成粗紗、紗捻成線、線織成布、布縫成塊，這就形成了一種新的濾料——纖維布塊濾料。這種濾料不僅強度高，而且彈性好。由於彈性好，壓縮時密度增加，過濾精度高；鬆開時空隙增大，藏在裡面的懸浮物、顆粒在其機械離心力的作用下很容易清洗乾淨

*鋼管支撐架600

鋼管支撐架600是本過濾器的支撐體。

5)其它功能裝置均是常用的裝置，在設備上附加的閥門等不須贅述。

(3)工作原理

現有的精細過濾技術中多採用濾芯，尤其是採用微孔濾芯進行過濾。

但現有技術中的濾芯，均存在不可反洗再生以及對進水要求很高的不足。

本過濾器利用大的液壓缸307的活塞能提供靜壓的一個功能，對筒體210內的纖維布塊500進行有效地壓縮，使纖維布塊500在空間隨機形成三維微孔結構，維孔孔徑沿濾液流向呈梯度分布，集表面、深層和精細過濾於一體，可截留不同粒徑的雜質，過濾範圍之大(0.1～1000μm)是其它任何過濾器無法比擬的。

深層過濾的最大特點應該具有一定深度的過濾梯度，過濾梯度取決於密度梯度。在反濾的條件下(由下至上過濾)，人們按粗、細從下至上排列，下部最粗、松，上部最細、密，這樣的排列人們把它稱為理想的密度梯度。然而，只要一反洗，這種人為的排列就會立即被打破。

本過濾器的密度梯度是自動形成的：

過濾器的密度梯度的自動形成是一個難題，因為24h後需要反洗就會打破這個密度梯度。本實用新型克服了這一難題，設計了自動形成密度梯度。

舉個例子加以說明：

有多臺汽車在十字路口等紅綠燈，綠燈亮時，汽車被放行，第一輛汽車過去了，接著第二輛汽車過去了，接著第三輛汽車也過去了……前面已經留出了很大的空間，可是在後面的第八、第九、特別是第十輛汽車卻一動都未動。這種現象大家都很清楚，現在本實用新型用這種現象來描述一下自動形成密度梯度，見圖6。

圖8的左圖標註筒體210直徑為：Ф1200mm；

底面積：1m2(約)；

圓錐形內膽201的高度：800mm。

第一步：在筒體210內裝填320kg纖維布塊500，液壓缸307上升至上止點。

說明：

a、此時圓錐形內膽201內的纖維布塊500的平均密度：400kg/m3；

b、圓錐形內膽201的頂部與上固定篩板101焊接在一起，那麼圓錐形內膽201頂部的那部分纖維布塊500(大約有200mm高度)就會剛性接觸變形，也就是說這部分纖維布塊500沒有彈性了，會緊緊地貼服在圓錐形內膽201的頂部。

c、圓錐形內膽201頂部這部分纖維布塊500：400kg/m3×1m2×0.2m＝80Kg；

d、320kg-80kg＝240kg

第二步：關閉液壓系統，打開液壓缸307的進出油閥門，讓液壓缸307自動下行，此時將3組剛性支撐座220的活動鋼221塊伸進筒210體，當液壓缸307下行至剛性支撐座220時就會停止在此處，見圖6中間圖。

說明：

a、液壓缸307下行400mm，那麼圓錐形內膽201的容積就會變大：1m2×1.2m＝1.2m3

b、圓錐形內膽201頂部這部分纖維布塊500：這部分纖維布塊500的密度是大於400kg的，高度為200mm，而且緊緊地貼服在圓錐形內膽201頂部是不會動的；

c、那麼，當液壓缸307下行的時候，能夠反彈移動的纖維布塊500的高度1200mm-200mm＝1000mm，大約320Kg-80Kg＝240Kg；

d、當液壓缸307下行的時候，動作最快，得到釋放最大的纖維布塊500應該就是靠近活動篩板的那部分纖維布塊500了，其它部分的纖維布塊500就要看下層的纖維布塊500的動作了，下層纖維布塊500動，它們才有機會動，由於是靠纖維布塊500的反彈力自然下動(很有規律的動)。什麼時候平衡呢？就是內部的下行與纖維布塊500的變形程度相抵。

e、在1000mm高度的過濾的纖維布塊500體中平均密度：240÷1＝240kg

第三步：見圖8的右圖

按照上述鬆動的規律計算一下

a、高度：1000mm，密度：240kg/m3

b、靠近活動篩板的那部分纖維布塊500密度：240kg/m3÷2＝120kg/m3

c、離圓錐形內膽201的頂部200mm處的這部分纖維布塊500的密度：240kg/m3+120kg/m3＝360kg/m3。

這樣就形成了密度梯度。有了密度梯度，才能實現過濾梯度，這是深層過濾的特點。

深層過濾是利用過濾介質內部間隙進行過濾的過程，懸浮顆粒小於過濾介質的孔隙，因此顆粒可以進人較長而彎曲的孔隙而被截留，這一過程的特徵是過濾作用產生於過濾介質層內部，同時每個孔隙具有從流經它的懸浮液中截留顆粒的 可能性。

3)疊螺汙泥脫水機O

是一種汙泥脫水的主要設備，由廠家提供。

4)其它功能裝置均為常用裝置；本設備還配置有閥門和儀表，無須贅述。