【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理领域，具体涉及一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法。
技术介绍
1、活性炭吸附工艺对于大多数有机微污染物有着较好的去除效果，并且操作简单、不会给水体带来二次污染，适用范围广，臭氧能够氧化分解水中的一些简单的大分子有机物，同时将难以生物降解的有机物氧化成小分子有机物，提高其可生化性，并且使其更容易被活性炭吸附。此外，臭氧能分解成氧气，为生物活性炭滤池中的好氧微生物提供氧气，促进生物的氧化和硝化作用，提高活性炭的使用寿命。活性炭吸附常和臭氧预氧化联用被广泛应用于自来水厂深度处理工艺和污废水处理中。臭氧活性炭联用工艺作为净水深度处理技术，对于水中有机微污染物有着良好的去除效果。臭氧的强氧化作用可以将水中大部分大分子有机物氧化分解，经过活性炭吸附后能够有效去除。臭氧与活性炭组合使用，可提高有机微污染物的去除效果，这些有机微污染物是无法通过单独使用活性炭等单独处理消除。臭氧-活性炭组合工艺广泛应用于城市污水、印染废水和炼油废水等污水的再生中，效果显著，在养殖废水和食品废水中也有所应用，臭氧-活性炭组合工艺对 cod、toc、uv254、氨氮和色度等水质指标有很好的去除效果，对色度的去除尤为明显。
2、臭氧-活性炭组合工艺的缺陷在于，现有的臭氧投加方式多采用钛板曝气等方法，能耗高，臭氧利用率低，运行成本高。且在运行过程中，活性炭吸附效能会随着活性炭运行时间增加而减弱，导致处理效能降低，需要定期进行活性炭的再生过程，在寒冷地区，温度较低不利于活性炭滤池微生物生长，很难形成原位再生，活性炭滤池
3、其中，采用热再生法时，实现活性炭高效再生往往需要很高的温度，同时对与活性炭的磨损也较为严重，因此当采用热再生时，就需要更加苛刻的条件。化学再生法再生过程不完全，再生效率较低，解吸出的有毒污染物存在较大的二次污染风险，难以满足实际应用的需要。蒸汽再生法和生物再生法均需要比较严格的反应环境和工艺配置。采用湿式氧化再生法时，活性炭表面积和催化性能会因再生而降低。电化学再生法和微波再生法成本较高。化学氧化再生法是利用氧化剂对活性炭内部吸附的有机物质进行化学氧化反应而恢复活性炭吸附能力的方法，常见的氧化剂有过硫酸盐、臭氧、高锰酸钾、过氧化氢等。该方法能够实现活性炭的原位再生，在许多实验研究中已经取得了显著成果。
4、但大多数再生方法无法在原地实现，这就造成了再生过程中额外的费用，活性炭的再生过程能耗高，操作复杂，需要研发一种再生方式，从而能够低能耗低排放地将活性炭用于饮用水处理过程中。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有的臭氧活性炭深度处理工艺中，臭氧溶解浓度低，有效利用率低；活性炭吸附饱和失效，缺乏简洁的活性炭原位再生方法等问题。本专利技术运行过程中，臭氧通过微纳气泡水形式投加，提高臭氧氧化效率及有效利用率，同时原位对活性炭进行再生，延长活性炭使用寿命，大幅降低臭氧活性炭工艺运行成本。本专利技术的另一目的是提供与上述工艺对应的运行方法。
2、如上构思，本专利技术为解决上述问题而采用的技术方案是：
3、一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于，所述的臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺包括：臭氧发生单元1、微纳气泡发生单元2、尾气破坏单元3、臭氧接触氧化单元4以及活性炭吸附单元5；
4、所述的臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法包括以下运行步骤：
5、s1：臭氧微纳气泡的制备：所述的臭氧发生单元1生成的臭氧投加到所述的微纳气泡发生单元2形成臭氧微纳气泡水，微纳气泡发生单元2未溶解的剩余臭氧气体由尾气破坏单元3进行分解破坏后安全排放；
6、s2：臭氧接触氧化反应：待处理水经过前处理单元6后通入臭氧接触氧化单元4，与微纳气泡发生单元2生成的臭氧浓度为c0的臭氧微纳气泡水充分接触混合，以臭氧浓度c1，停留时间t1完成臭氧接触氧化反应后，进入活性炭吸附单元5；
7、s3：活性炭吸附反应：臭氧接触氧化单元4的出水通入活性炭吸附单元5后与活性炭充分接触，进行活性炭吸附反应，以空床接触时间tj，空床流速v完成活性炭吸附反应后，进入后处理单元7；
8、s4：活性炭吸附单元的冲洗：s3运行至活性炭吸附反应设备达到预定的冲洗条件时，停止进水，开始以气体冲洗强度qq，水冲洗强度qs，冲洗时间tc进行活性炭吸附单元的冲洗过程，冲洗过程结束后，活性炭吸附反应设备恢复进水，开始进行步骤s3；
9、s5：活性炭吸附单元的臭氧微纳气泡原位再生：s3运行至活性炭吸附反应设备达到预定的活性炭再生条件时，停止进水，先进行s4，然后由微纳气泡发生单元（2）向活性炭吸附反应单元提供臭氧浓度为c2的臭氧微纳气泡水，再生冲洗强度qz，再生总时间tz对活性炭吸附单元进行臭氧微纳气泡原位再生处理，臭氧微纳气泡原位再生过程结束后，活性炭吸附设备恢复进水，开始进行步骤s3；再生排水返回微纳气泡发生单元循环利用或直接排放。
10、s1中，所述的c0为5-30mg/l，所述的c1为0.5mg/l ~10mg/l；所述的t1为3min ~40min；s1中，所述的微纳气泡发生单元（2）包括压力溶气法、溶气泵法、引气旋切法、机械切割法、涡流管法、陶瓷膜溶气法和微孔曝气法中的至少一种方法。
11、s2中，所述的臭氧接触氧化单元（4）包括臭氧接触池、臭氧接触罐、臭氧接触箱和臭氧接触塔中的至少一种。
12、s3中，所述的活性炭吸附单元包括活性炭滤池、活性炭滤罐和活性炭过滤塔中的一种或多种。
13、s3中，所述的活性炭吸附单元（5）的类型包括上向流和下向流中的至少一种；所述的活性炭吸附单元类型为上向流时，所述的tj为5min ~15min，所述的v为7m/h ~25m/h；所述的活性炭吸附单元类型为下向流时，所述的tj为5min ~25min，所述的v为5m/h ~25m/h。
14、s4中，所述的冲洗条件包括运行时间达到预设值、活性炭吸附单元的水头损失达到预设值、活性炭吸附单元的清水区液位达到预设值、活性炭吸附单元的处理效率降低到预设值和活性炭吸附单元的出水有机物含量超过预设值中的至少一种。s4中，所述的冲洗过程包括水反冲和气水联合反冲洗中的至少一种；采用水反冲洗时， 所述的qs为8l/（m2·s）~20l/（m2·s），所述的tc为5min~15min，；采用气水联合反冲洗时，所述的qq为10l/（m2·s）~25l/（m2·s），所述的tc为2min~8min，所述的qs为3l/（m2·s）~15l/（m2·s），所述的tc为3min~15min。
15、s5中，所述的活性炭再生条件包括活性炭吸附反应单元（3）出水高锰酸盐指数超过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于，所述的臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺包括：臭氧发生单元（1）、微纳气泡发生单元（2）、尾气破坏单元（3）、臭氧接触氧化单元（4）以及活性炭吸附单元（5）；
2.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：S1中，所述的C0为5-30mg/L，所述的C1为0.5mg/L ~10mg/L；所述的T1为3min ~40min。
3.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：S1中，所述的微纳气泡发生单元（2）包括压力溶气法、溶气泵法、引气旋切法、机械切割法、涡流管法、陶瓷膜溶气法和微孔曝气法中的至少一种方法。
4.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：S2中，所述的臭氧接触氧化单元（4）包括臭氧接触池、臭氧接触罐、臭氧接触箱和臭氧接触塔中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净
6.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：S3中，所述的活性炭吸附单元（5）的类型包括上向流和下向流中的至少一种；所述的活性炭吸附单元类型为上向流时，所述的TJ为5min ~15min，所述的V为7m/h ~25m/h；所述的活性炭吸附单元类型为下向流时，所述的TJ为5min ~25min，所述的V为5m/h~25m/h。
7.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：S4中，所述的冲洗条件包括运行时间达到预设值、活性炭吸附单元的水头损失达到预设值、活性炭吸附单元的清水区液位达到预设值、活性炭吸附单元的处理效率降低到预设值和活性炭吸附单元的出水有机物含量超过预设值中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：S4中，所述的冲洗过程包括水反冲和气水联合反冲洗中的至少一种；采用水反冲洗时， 所述的Qs为8L/（m2·s）~20L/（m2·s），所述的TC为5min~15min，；采用气水联合反冲洗时，所述的Qq为10L/（m2·s）~25L/（m2·s），所述的TC在气冲洗阶段为2min~8min，所述的Qs为3L/（m2·s）~15L/（m2·s），所述的TC在水冲洗阶段为3min~15min。
9.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：S5中，所述的活性炭再生条件包括活性炭吸附反应单元（3）出水高锰酸盐指数超过预设值、总有机碳指标超过预设值、UV254指标超过预设值和出水中嗅味指标超过预设值，活性炭碘值、亚甲基蓝值超过预设值的至少一种。
10.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：S5中，所述的臭氧微纳气泡原位再生过程包括上向流、下向流和上向流与下向流交替进行中的一种；所述的C2为1 mg/L ~50mg/L，所述的Tz为10~200min；所述的活性炭吸附单元（5）采用上向流再生时，所述的Qz为8 L/（m2•s）~25 L/（m2•s），所述的活性炭吸附反应单元（3）采用为下向流再生时，所述的Qz为5L/（m2•s）~20L/（m2•s）。
...【技术特征摘要】
1.一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于，所述的臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺包括：臭氧发生单元（1）、微纳气泡发生单元（2）、尾气破坏单元（3）、臭氧接触氧化单元（4）以及活性炭吸附单元（5）；
2.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：s1中，所述的c0为5-30mg/l，所述的c1为0.5mg/l ~10mg/l；所述的t1为3min ~40min。
3.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：s1中，所述的微纳气泡发生单元（2）包括压力溶气法、溶气泵法、引气旋切法、机械切割法、涡流管法、陶瓷膜溶气法和微孔曝气法中的至少一种方法。
4.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：s2中，所述的臭氧接触氧化单元（4）包括臭氧接触池、臭氧接触罐、臭氧接触箱和臭氧接触塔中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：s3中，所述的活性炭吸附单元包括活性炭滤池、活性炭滤罐和活性炭过滤塔中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧化-活性炭吸附组合净水工艺及其运行方法，其特征在于：s3中，所述的活性炭吸附单元（5）的类型包括上向流和下向流中的至少一种；所述的活性炭吸附单元类型为上向流时，所述的tj为5min ~15min，所述的v为7m/h ~25m/h；所述的活性炭吸附单元类型为下向流时，所述的tj为5min ~25min，所述的v为5m/h~25m/h。
7.根据权利要求1所述的一种臭氧微纳气泡氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠林，王斌远，沈吉敏，崔学刚，李一蒙，
申请(专利权)人：哈尔滨优方净水科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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