臭氧高效催化投加装置的制作方法

本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种臭氧高效催化投加装置。

背景技术：

在污水处理领域的臭氧氧化技术中，核心技术就是利用臭氧产生的羟基自由基对污水中的有机污染物进行氧化反应，将其过滤。而产生羟基自由基的前提是保证臭氧有一定的溶气效率，因此，人们通常以臭氧在污水中的溶解效率的高低作为臭氧投加装置优劣的判断标准。

在现有技术中，常用的臭氧投加方式有鼓泡法、射流法、涡轮混合法、尼可尼混合法等，上述方法虽然广泛应用，但普遍存在臭氧气泡接触效果差、气液传质效率低、臭氧利用率低，使部分臭氧还未溶解到水中就以气体形式进入大气中，可参与水中污染物分解反应的臭氧量有限等问题，直接影响臭氧氧化工艺效果。因此，一种能有效提升羟基自由基产生效率进而提高臭氧利用率的臭氧高效催化投加装置成为该领域研究的重点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种臭氧高效催化投加装置，可以有效提升羟基自由基产生效率进而提高臭氧利用率，达到高效充分处理污水的效果。

为此，本发明技术方案如下：

一种臭氧高效催化投加装置，所述臭氧高效催化投加装置至少包括进水管、第一orp仪、第一压力变送器、高频永磁模块、射流器、第二orp仪、第二压力变送器、出水管、臭氧进气管、截止阀、倒流防止罐、三通管件、负压表和反应池；

其中，进水管的一端连接水源，另一端连接高频永磁模块的进水口，在进水管的管道上设有第一orp仪和第一压力变送器；高频永磁模块的出水口连接射流器的一端，射流器的另一端设有出水管，在出水管的管道上设有第二orp仪和第二压力变送器；

臭氧进气管的一端连接臭氧源，另一端依次密封连接截止阀和倒流防止罐；三通管件的三个口依次连通倒流防止罐的出口、高频永磁模块的出水口和负压表；

所述臭氧高效催化投加装置还包括电解催化装置，电解催化装置的进口管道连接出水管，出口管道与反应池相连。

本发明通过高频永磁模块的作用改变水分子的团簇结构，使其改性成溶解性及分子运动更强的小分子水，大大增加了臭氧的溶解特性及反应特性。电解催化装置内设阴阳两极，两极间的氧化还原电位较高，通过此氧化还原电位有效促进臭氧羟基自由基的转换率。

优选地，反应池中设有气水分配滤砖和重金属催化剂层。

优选地，射流器为文丘里射流器，实现臭氧的气液传质，臭氧的溶气效率可达95％以上。射流器中各部分尺寸可以均根据水量及臭氧投加量进行精确计算，从几何形状、能量驱动、运动粘度、湍流状态上进行优化，使其气液传质的效率比其他溶气罐、曝气盘等方式高出30％-50％。

优选地，臭氧进气管和截止阀之间还设有电动调节阀和气体流量计。

优选地，电解催化装置设有可溶性阳极，优选为铁和/或铝，在通以直流电后，阳极失去电子形成fe2+al3+，产生的新生态金属离子直接催化臭氧产生羟基自由基，称为均相催化剂，臭氧及产生的羟基自由基在气液传质界面与有机污染物进行直接反应，间接的大幅增加气液传质的效率。

优选地，电解催化装置的氧化还原电位为1.0-3.0ev，例如可以是1.0ev、1.2ev、1.4ev、1.6ev、1.8ev、2.0ev、2.2ev、2.4ev、2.6ev、2.8ev或所述范围内的所有取值，由于篇幅的限制，不再赘述。

与现有技术相比，本发明的高频永磁模块采用永磁磁场理论，在一定的磁场强度下作用于流体，对污水中水分子、有机物分子、离子氛的团簇结构进行磁化作用，打破原先污水中各个微观形态体的团簇结构，打破了水分子与有机物分子及离子的水合、缔合效应，降低液体表面的张力，减小气泡的聚集特性，从而高效实现气液的传质。

另外，通过本发明提供的高效催化投加装置后的臭氧和水的混合液由增效喷嘴进入专业设计的气水分配滤砖，均匀进入重金属催化剂层；由于催化剂表面具有外墙电位，能有效激发产生羟基自由基，羟基自由基的氧化还原电位能高达2.8-3.0ev，在如此高的氧化电位的作用下大部分难降解的有机物都能发生断链反应，形成短链的有机物或直接被氧化为co2和h2o，最终排出的水可达设计排放标准。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。其中，1-进水管，2-第一orp仪，3-第一压力变送器，4-高频永磁模块，5-射流器，6-第二orp仪，61-第二压力变送器，7-出水管，8-进口管道，9-电解催化装置，10-出口管道，11-臭氧进气管，12-电动调节阀，13-气体流量计，14-截止阀，15-倒流防止罐，16-三通管件，17-负压表。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

如图1所示，本发明提供一种臭氧高效催化投加装置，所述臭氧高效催化投加装置至少包括进水管1、第一orp仪2、第一压力变送器3、高频永磁模块4、射流器5、第二orp仪6、第二压力变送器61、出水管7、臭氧进气管11、截止阀14、倒流防止罐15、三通管件16、负压表17和反应池；

其中，进水管1的一端连接水源，另一端连接高频永磁模块4的进水口，在进水管1的管道上设有第一orp仪2和第一压力变送器3；高频永磁模块4的出水口连接射流器5的一端，射流器5的另一端设有出水管7，在出水管7的管道上设有第二orp仪6和第二压力变送器61；

臭氧进气管11的一端连接臭氧源，另一端依次密封连接截止阀14和倒流防止罐15；三通管件16的三个口依次连通倒流防止罐15的出口、高频永磁模块4的出水口和负压表17；

所述臭氧高效催化投加装置还包括电解催化装置9，电解催化装置9的进口管道8连接出水管7，出口管道10与反应池相连。

作为另一种实施方式，反应池中设有气水分配滤砖和重金属催化剂层。

作为另一种实施方式，射流器5为文丘里射流器。

作为另一种实施方式，臭氧进气管11和截止阀14之间还设有电动调节阀12和气体流量计13。

作为另一种实施方式，电解催化装置9设有可溶性阳极，优选为铁和/或铝。

作为另一种实施方式，电解催化装置9的氧化还原电位为1.0-3.0ev。现将本发明的工作原理阐述如下：

水源依次通过进水管1、第一orp仪2(测定实时氧化还原电位，污水中氧化物浓度越高，水体氧化能力越强，则水中氧化还原电位就越大)、第一压力变送器3(测定实时压力即流量)进入高频永磁模块4，根据氧化还原电位和压力值的设定保证一定浓度(浓度不宜过大或过小)的水分子、有机物分子和离子氛的团簇结构进入高频永磁模块4中进行磁化作用，打破原先污水中各个微观形态体的团簇结构，打破了水分子与有机物分子及离子的水合、缔合效应，降低液体表面的张力，减少气泡的聚集特性，实现气液的高效传质。通过控制水中的氧化物浓度，保持氧化还原电位在一定的范围内，臭氧投加浓度就可以得到控制。

臭氧依次通过臭氧进气管11、电动调节阀12、气体流量计13、截止阀14、倒流防止罐15和三通管件16，与水源一起进入射流器5中，实现臭氧的气液传质，随后依次通过第二orp仪6、第二压力变送器61和出水管7，通过进口管道8进入电解催化装置9中。在通以直流电后，电解催化装置9的阳极失去电子形成fe2+和/或al3+，产生的新生态金属离子直接催化臭氧产生羟基自由基，称为均相催化剂，臭氧及产生的羟基自由基在气液传质界面与有机污染物进行直接反应，间接的大幅增加气液传质的效率。随后臭氧和水的混合液通过出口管道10进入反应池中，再依次通过专业设计的气水分配滤砖，均匀进入重金属催化剂层，由于催化剂表面具有外墙电位，能有效激发产生羟基自由基，羟基自由基的氧化还原电位能高达2.8-3.0ev，在如此高的氧化电位的作用下大部分难降解的有机物都能发生断链反应，形成短链的有机物或直接被氧化为co2和h2o，最终排出的水可达设计排放标准。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

申请人声明，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。