一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备及集成系统

本发明涉及环境保护中的水污染控制及水资源利用领域，具体涉及一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备及集成系统。

背景技术：

1、微纳米气泡具有水中停留时间长、比表面积大、表面带电、传质效率高等特性，可在自身收缩湮灭过程中产生羟基自由基，实现对水中有机污染物的降解；同时其高效传质性能可使氧化性气体对废水完成初步氧化降解，是兼具清洁性与低碳性的水处理技术。气泡直径对羟基自由基产生的浓度具有显著影响，直径小于50μm时更易于收缩湮灭并产生羟基自由基，因此溶液中小于50μm的微纳米气泡浓度越高，越有利于提升羟基自由基产率。

2、尽管微纳米气泡在水处理中具有明显优势，但是在实际应用中存在气源利用率低、反应活性不足的问题。现有微纳米气泡发生系统曝气所产生的微纳米气泡粒径偏大、数量多，易上浮、易逸散，大量气体未参与有效反应，直接导致气源利用率偏低，仅有30%~40%的利用率。这一问题不仅使得羟基自由基生成量与反应活性难以满足处理需求，也造成气源与物料浪费、运行成本偏高。

3、现有技术如公开号为cn116589074a的专利公开文献公开的一种弱旋流气泡分离器及微纳米气泡强化有机污染废水处理系统与方法，整体占地面积较大，空间利用率有待提升；同时该系统仅实现气体循环，未能充分强化气液两相的高效接触与内循环，导致气源利用率偏低。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备及集成系统，通过气泡分级去除大粒径的微米气泡，保留易于收缩湮灭产生羟基自由基的小粒径气泡，提升纳米气泡数量，增强氧化性，提高反应速率；将大粒径微米气泡进行回收利用，相比于输入新的气体可以减少二次供气能耗，提升容器效率。将分离出的大粒径微米气泡中的最小粒径定义为分割粒径，下文所述微米气泡指大于分割粒径的气泡，所述纳米气泡指小于分割粒径的气泡，包括小粒径微米气泡和纳米气泡，但是纳米气泡数量远多于微米气泡。

2、本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备，包括：

4、溶气罐，溶气罐为圆柱形且竖直设置的罐体，溶气罐的下端设置有气液混合入口，溶气罐的上端设置有气液混合出口；

5、分离反应罐，分离反应罐为圆柱形且竖直设置的罐体，分离反应罐的下端设置有微纳米气泡液入口，分离反应罐的上端设置有微米气泡液出口；分离反应罐内对应微纳米气泡液入口设置有竖直设置的弱旋流分离腔，弱旋流分离腔下端连接微纳米气泡液入口，弱旋流分离腔上端向上延伸并在分离反应罐内形成微纳米气泡液出口；在分离反应罐外部侧面靠近分离反应罐下端的位置还设置有纳米气泡液出口；

6、分离反应罐设置在溶气罐上方，微纳米气泡液入口和气液混合出口连通并在微纳米气泡液入口和气液混合出口之间设置有曝气板，曝气板上设置有若干曝气孔，曝气孔具有相对水平面倾斜的角度且在曝气板上倾斜方向呈顺时针或逆时针分布。

7、进一步地，在微纳米气泡液出口的上方和微米气泡液出口下方之间的分离反应罐内形成惯性分离腔；弱旋流分离腔竖向高度范围内在弱旋流分离腔外侧和分离反应罐之间形成环形的浮力分离腔；纳米气泡液出口设置在靠近浮力分离腔下端的位置且与浮力分离腔连通。

8、进一步地，曝气孔的倾角范围在45～80°，曝气孔的孔程小于5毫米；曝气孔下端设置沉孔，沉孔直径是曝气孔直径的三倍以上。

9、本发明还提供了一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理集成系统，该系统包括给料模块、纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备、深度反应模块，给料模块用以向纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备输送物料，深度反应模块用以废水进行降解反应。

10、进一步地，给料模块包括气液混合泵以及并联设置的水路单元、气路单元，水路单元用以向气液混合泵输送待处理的废水，气路单元用以向气液混合泵输送氧化气体；给料模块通过气液混合泵向所述气液混合入口输入混合后的废水和氧化气体。

11、进一步地，气路单元设置有用以检测氧化气体输送流量大小的气体流量计以及用以控制氧化气体输送流量的气体调节阀。

12、进一步地，水路单元包括用以检测输送废水流量的液体流量计以及用以控制输送废水流量大小的液体调节阀；水路单元还包括设置在液体流量计和液体调节阀前端的防堵塞过滤器。

13、进一步地，深度反应模块包括缓冲反应罐、cod检测装置，纳米气泡液出口通过管道连接缓冲反应罐下端，缓冲反应罐上端设置排放口，排放口连接有排放管，cod检测装置设置在排放管上。

14、进一步地，微米气泡液出口和气液混合泵之间还连接有循环回流管路，排放管反向延伸连接循环回流管路并在排放管和循环回流管之间设置有用以控制循环回流管路和排放管之间通断的开关球阀。

15、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

16、1、本发明通过竖向分离反应罐设置的弱旋流分离腔、其上部的惯性分离腔和环隙的浮力分离腔，可以显著提升纳米气泡和微米气泡的分离效果，大幅度提升液流中纳米气泡的数量，待纳米气泡收缩湮灭后产生大量的羟基自由基，强化此过程的氧化性；由于氧化性的大幅提高，提升整个装置的效率，有效降低能耗；通过将分离后的含有微米气泡的废水循环利用，有效提升溶气效率、氧化气体的利用率，降低能耗。

17、2、本发明通过自下而上的结构设计，减少对横向空间的占用，整体结构更加精简。

1.一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备，其特征在于，在所述微纳米气泡液出口的上方和微米气泡液出口下方之间的分离反应罐内形成惯性分离腔；所述弱旋流分离腔竖向高度范围内在弱旋流分离腔外侧和分离反应罐之间形成环形的浮力分离腔；所述纳米气泡液出口设置在靠近浮力分离腔下端的位置且与浮力分离腔连通。

3.根据权利要求1所述的一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备，其特征在于，所述曝气孔的倾角范围在45～80°，曝气孔的孔程小于5毫米；所述曝气孔下端设置沉孔，沉孔直径是曝气孔直径的三倍以上。

4.一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理集成系统，其特征在于，所述系统包括给料模块、纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备、深度反应模块，所述给料模块用以向纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备输送物料，所述深度反应模块用以废水进行降解反应，所述纳米气泡强化有机废水氧化降解处理设备如权利要求1-3任意一项所述。

5.根据权利要求4所述的一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理集成系统，其特征在于，所述给料模块包括气液混合泵以及并联设置的水路单元、气路单元，所述水路单元用以向气液混合泵输送待处理的废水，所述气路单元用以向气液混合泵输送氧化气体；所述给料模块通过所述气液混合泵向所述气液混合入口输入混合后的废水和氧化气体。

6.根据权利要求5所述的一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理集成系统，其特征在于，所述气路单元设置有用以检测氧化气体输送流量的气体流量计以及用以控制氧化气体输送流量的气体调节阀。

7.根据权利要求5所述的一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理集成系统，其特征在于，所述水路单元包括用以检测输送废水流量的液体流量计以及用以控制输送废水流量大小的液体调节阀；所述水路单元还包括设置在液体流量计和液体调节阀前端的防堵塞过滤器。

8.根据权利要求4所述的一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理集成系统，其特征在于，所述深度反应模块包括缓冲反应罐、cod检测装置，所述纳米气泡液出口通过管道连接缓冲反应罐下端，所述缓冲反应罐上端设置排放口，排放口连接有排放管，所述cod检测装置设置在排放管上。

9.根据权利要求8所述的一种纳米气泡强化有机废水氧化降解处理集成系统，其特征在于，所述微米气泡液出口和气液混合泵之间还连接有循环回流管路，所述排放管反向延伸连接循环回流管路并在排放管和循环回流管路之间设置有用以控制循环回流管路和排放管之间通断的开关球阀。