[发明专利]一种高效利用臭氧气体进行水处理的方法

说明书

一种高效利用臭氧气体进行水处理的方法，使用一套气液混合反应装置，采用负压吸入物料和臭氧气体、并正压出料的工艺，极大地提高了臭氧气体中的臭氧与所述物料中的处理对象(饮用水中的细菌、污水中的有机物等)接触的概率，利用臭氧与处理对象一接触即可发生氧化反应的特性，从而实现了对臭氧的高效利用，基本实现了臭氧的零排放。

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种高效利用臭氧气体进行水处理的方法。

背景技术

臭氧是氧气的一种同素异形体(CAS：10028-15-6)，化学式是O₃，分子量为47.998，因其类似鱼腥的臭味而得名，常温下为淡蓝色气体。本文中的“臭氧气体”可以是纯净的臭氧，也可以是臭氧与其他气体(氧气、氮气等)的混合物。在工业上，由臭氧发生装置产生的臭氧气体，其中臭氧的体积百分比一般在21％以下。

臭氧气体主要应用于水处理、食品加工、医疗卫生、化学反应等行业，可对水处理物料进行处理，其中所述水处理物料包括饮用水、饮料、污水、不饱和化合物等，例如：应用于饮用水、饮料的消毒和杀菌，以及生活污水、工业废水的净化处理；用于食品加工场所空气净化、食品存贮和保鲜；用于医疗场所空气净化及疾病治疗；用于化工和制药行业使有机不饱和化合物被氧化(双键断裂生成醛和酮)等。

臭氧气体在饮用水处理过程中，主要是利用臭氧能够迅速融入细胞壁，破坏微生物的内部结构，对各种致病微生物有极强的杀灭作用，既可将水中的各种细菌繁殖体、芽孢、病毒、真菌和原虫胞体等多种微生物杀死，又能破坏肉毒杆菌和毒素及立克次氏体等，同时还具有很强的除霉、醒、臭等异味的功能。

臭氧气体在生活污水、工业废水处理过程中，主要是利用臭氧极强的氧化能力，在室温下(甚至零度以下)就能够与废水中有机物迅速发生选择性氧化和定量氧化反应，使得有机物逐步分解为二氧化碳和水的特点。

目前利用臭氧气体对物料进行处理的过程中，主要采用鼓泡法、喷射法和混合泵法等，使待处理物料中含有一定浓度的臭氧，并维持一定的反应时间(行业推荐的CT值为1.6，C为臭氧水溶浓度(mg/L)，T为反应时间(min)，实践中认为最经济的运行方案为臭氧水溶浓度0.4mg/L，反应时间4min)。

鼓泡法是把臭氧发生器所产生的臭氧气体通过管道通入到氧化塔或氧化池的底部，经微空鼓泡器散发出微气泡，气泡在上升的过程中把臭氧溶解于水中。一般饮用水(含饮料等)处理采用的氧化塔鼓泡，其主要特征是设备庞大、结构复杂、鼓泡器材质要求高(使用钛材或刚玉)、气孔径要小以便产生微气泡，臭氧利用率低，一般为20-30％。

喷射法是在高速水流作用下使得射流器气腔内形成负压，吸进臭氧气体，高速水流再把臭氧气体粉碎，形成微气泡而与水充分接触混合。采用喷射法的主要特征是投资规模大、运行成本高(需要大功率增压泵)、结构复杂(进气段设有双重或三重防倒流保护装置)，臭氧利用率低(一般为25-35％)。采用该法对饮用水进行处理，出水不可直接灌装，虽然臭氧溶入浓度达到规定的数值，但反应时间太短，影响杀菌效果，需要多次循环处理。

混合泵法一般为涡流式，在泵内形成负压，吸气口吸入气体(或液体)，并通过多个叶轮的搅拌可以进行气-液、液-液混合。采用混合泵进行气液混合时一般要求气体比例约为10％，混合泵的混合效率最佳。混合泵不宜接在主路中，无法同时承担供水和混合两种功能，难以同时保证两种效果。采用混合泵工艺的臭氧利用率一般为30-40％。

目前，文献和经验普遍认为，臭氧气体与所述水处理物料进行反应时，首先臭氧气体中的臭氧溶入液体中，其次臭氧在液体中与待处理物料中的处理对象接触，最后保证一定的接触时间，即可实现臭氧对物料进行处理的目的。因此，行业内一致认为，必须通过提高CT值来提高臭氧利用率。但实际上，臭氧气体很难溶于水，即使微量溶于水中(溶解臭氧达到2mg/L已经是高浓度)，臭氧又会在短时间内快速分解，大部分臭氧没有被有效利用。