[发明专利]处理液体

说明书

本发明是关于用臭氧处理液体的方法和设备。

臭氧是一种氧化剂，可用来处理水使其成为可饮用的水。

已知臭氧可以用无声放电或电晕放电的方法直接从空气中的氧来制取，这种生产方法的功率利用系数不高，能得到的臭氧浓度范围在3%和4%之间。

已知可用氧代替空气作为臭氧发生器的原料气来增加该生产方法的有效利用系数。已知可用变压吸附（PSA）技术来产生臭氧发生器用的富氧原料气。

虽然氧可溶于水，但臭氧的溶解度更大。所以，一个典型的情况是，用臭氧化氧处理液体（如水）后的废气中氧对臭氧的摩尔比增高了。

曾提出各种各样的系统来循环利用从臭氧与水接触的设备（接触器）中来的富氧废气。这些系统已被总述在Evans编，Ann  Arbor  Science出版社1972出版、Harvey  M  Rosen撰写的题为“废水处理中臭氧的发生与其对臭氧的经济利用的相互关系”的第Ⅵ章中。设备之一是将空气压缩，氧用变压吸附方法从压缩空气中分离出来，产生的氧气通过臭氧发生器得到臭氧化的氧，再与要处理的水接触。接触器出来的未溶解气体然后循环至压缩段。

上述的设备往往是复杂的并且是不实用的，因为还需要一些设备去再压缩富氧废气以返回到PSA流程中。虽然这些富氧废气是湿的，并且氧浓度减少到75%左右，但是，仍必须使用特殊的风机和压缩机以减少着火的危险。

本发明的一个目标是避免需要特殊的设备而利用现有的PSA装置除去湿气和污染物，并且进而用这样的方法将富氧的废气导入PSA床：这些较高质量的气体成为起始的新鲜原料空气的一部分进入PSA装置。

依据本发明内容的一个方面，用臭氧处理液体的设备包括：一个制备富氧产品气的变压吸附装置，该装置包括至少两个装有吸附剂材料床的压力罐，吸附剂是优先吸附原料空气中与氧依存的其它组分，每个吸附床都经受一个包括制备产品气的吸附阶段和脱吸阶段的操作循环，这个循环按相位相差180°的方式排布，所以产生一个连续的富氧产品气流;每个压力罐在其脱吸阶段时的减压装置;一个臭氧化富氧产品气的臭氧化器;一个使臭氧化氧与被处理液体接触的接触器，该设备在使用中产生一个臭氧处理的液流和一个富氧的废气流;以及将富氧废气流与一个正在脱吸阶段并且减压以后的压力罐内部流体相通的装置。

依据本发明内容的另一方面，用臭氧处理液体的方法包括：

（a）用变压吸附方法从原料空气中分离出氧，变压吸附时，至少有两个各自都经受一个吸附段和一个脱吸附段循环的吸附剂材料床，循环是按相位相差180°的方式排布，以产生一个连续的氧气流;每个吸附剂术在其脱吸阶段时都被抽真空;

（b）臭氧化所述的氧;

（c）使被处理液体与臭氧化氧接触，所以生成一个臭氧处理的液体流和一个富氧的废气流;并且

（d）将富氧废气流返送到正在脱吸阶段并且抽真空后的每一吸附床中。

本发明的优选实施方案将通过实例来说明，可以参看所附的示意图，它是一个用臭氧处理液体的设备流程原理图。

如图所示，该设备包括一个产生富氧产品气的氧PSA装置2;一个臭氧发生器4和接触器6。

PSA装置2是通常的两床PSA装置，它包括装有吸附剂和干燥剂床的两个压力罐8，10，干燥剂按通常已知的方式是一个氧化铝层的形状。吸附剂材料优先吸附与氧依存的氮和二氧化碳。按现有技术所知，在操作时每个吸附剂床都经受一个包括吸附阶段和脱吸阶段的循环，压力罐8，10的操作循环按相位差180°的方式排布，以产生一个连续的干的富氧产品气流离开变压吸附装置2。

按通常方式操作时，压缩机12将原料空气压缩，并将其压入一个压力罐，假设压力罐8正处于其吸附阶段，压缩的原料空气从入口13进入压力罐，在吸附阶段时吸附剂材料选择性地吸附氮和二氧化碳，这样得到的富氧产品气经出口14离开压力罐8。

如前所述，当压力罐8处于其吸附阶段时，压力罐10正处于其脱吸阶段，此时，首先打开阀40将罐10内气体经管线18放空减压，随后用真空泵20将罐内压力减至真空。

很显然，两个压力罐8，10按相位相差180°方式操作，一个连续的富氧产品气通过管线22进入臭氧发生器4，存其中，通过无声放电的方法产生臭氧。

产生的臭氧化氧（通常含1至10%体积的臭氧）然后从逆流接触器6的底部进入（见图），在接触器中，上升的臭氧化氧与向下流动的被处理液体（如水）紧密接触。