公布日：2023.11.17
申請日：2023.09.27
分類號：C02F1/76(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
一種折流式超重力氨氮廢水處理裝置，包括折流式旋轉反應機構、廢水混合輸入與排氣機構、出液機構及臭氧供氣機構；廢水混合輸入與排氣機構與折流式旋轉反應機構連通，以將反應溶液及氨氮廢水混合輸入至折流式旋轉反應機構內而在超重力環境下進行反應，并將反應生成的氣體收集排出；出液機構與折流式旋轉反應機構連通，以將處理后的溶液排出；臭氧供氣機構與折流式旋轉反應機構連通，以將臭氧與空氣形成的混合氣體輸入至折流式旋轉反應機構內而輔助廢水溶液的氧化分解。據此，通過向折流式旋轉反應機構內輸入由臭氧與空氣形成的混合氣體，不僅能提高氨氮廢水的氧化分解效果，而且能增大折流式旋轉反應機構內的壓力，從而提高生成氣體的導排速率。
權利要求書
1.一種折流式超重力氨氮廢水處理裝置，包括：折流式旋轉反應機構、廢水混合輸入與排氣機構及出液機構；所述廢水混合輸入與排氣機構與所述折流式旋轉反應機構連通，以將反應溶液及氨氮廢水混合輸入至所述折流式旋轉反應機構內而在超重力環境下進行反應，并將反應生成的氣體收集排出；所述出液機構與所述折流式旋轉反應機構連通，以將處理后的溶液排出；其特征在于，還包括：臭氧供氣機構，所述臭氧供氣機構與所述折流式旋轉反應機構連通，以將臭氧與空氣形成的混合氣體輸入至所述折流式旋轉反應機構內而輔助廢水溶液的氧化分解。
2.根據權利要求1所述的折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其特征在于，所述臭氧供氣機構包括：供氣筒體、釋氣嘴、小型臭氧發生器及增壓氣泵；所述供氣筒體為中空狀且豎直向設置，其下部周向側壁開設有進氣口并于進氣口設置有竹纖維濾網，其上端設置有法蘭盤并于其上端壁開設有釋氣口；所述釋氣嘴為正圓臺狀殼體，其內部形成釋氣空間，其周向側壁沿周向均勻開設有數個釋氣孔并于釋氣孔設置有單向濾膜，其下底面形成開放狀的通氣口，所述釋氣嘴通過所述通氣口連通并裝設于所述釋氣口上；所述小型臭氧發生器及增壓氣泵通過通氣管路相連而由下至上依序裝設于所述供氣筒體內并連通所述進氣口與釋氣口；所述折流式旋轉反應機構的底側壁開設有混合氣體入口并設置有法蘭盤，通過所述供氣筒體上端的法蘭盤并夾設密封墊圈而與所述混合氣體入口的法蘭盤密封連接以使所述釋氣嘴進入所述折流式旋轉反應機構內并凸出于底側壁之上。
3.根據權利要求2所述的折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其特征在于，所述臭氧供氣機構還包括：第一電動單向閥、第一底盤箱及第一頂盤箱；所述第一底盤箱及第一頂盤箱均呈碗狀并于上、下底面形成直徑不同的大、小氣口；所述第一底盤箱、第一電動單向閥及第一頂盤箱由下至上依序裝設于所述供氣筒體內并位于所述增壓氣泵與釋氣嘴之間，且所述第一底盤箱及第一頂盤箱的小氣口分別通過通氣管路與所述第一電動單向閥的入氣口及出氣口連接，所述第一底盤箱的大氣口通過通氣管路與所述增壓氣泵的出氣口連接，所述第一頂盤箱的大氣口連接所述通氣口。
4.根據權利要求1所述的折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其特征在于，所述出液機構包括：出液筒體、數個折板、第二電動單向閥、第二底盤箱及第二頂盤箱；所述出液筒體為中空狀且豎直向設置，其下部周向側壁開設有排液口并于其內部的底部設置有朝向排液口且向下傾斜的斜臺，其上端設置有法蘭盤并于其上端壁開設有入液口；所述數個折板均呈向下傾斜狀而間隔相同間距且彼此交錯的設置于所述出液筒體內的中部及下部的內側壁上；所述第二底盤箱及第二頂盤箱均呈碗狀并于上、下底面形成直徑不同的大、小液口；所述第二底盤箱、第二電動單向閥及第二頂盤箱由下至上依序裝設于所述出液筒體內并位于所述折板與入液口之間，且所述第二底盤箱及第二頂盤箱的小液口分別通過通液管路與所述第二電動單向閥的出液口及進液口連接，所述第二底盤箱的大液口朝向位于最上方的折板，所述第二頂盤箱的大液口裝設于所述入液口；所述折流式旋轉反應機構的底側壁開設有溶液出口并設置有法蘭盤，通過所述出液筒體上端的法蘭盤并夾設密封墊圈而與所述溶液出口的法蘭盤密封連接以使所述折流式旋轉反應機構與出液筒體密封連通。
5.根據權利要求1所述的折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其特征在于，所述折流式旋轉反應機構包括：上殼體、支撐板、數個靜折流圈、下殼體、氣液釋出板、圓盤、數個動折流圈、旋轉電機及旋轉軸；所述上殼體為正圓臺狀殼體，其下底面形成開放狀的下開口，其上底面中央處開設有貫口；所述支撐板為圓形平面板體并嵌設結合于所述下開口內，且其中央處對應所述貫口開設有通口；所述貫口及通口用以固定結合所述廢水混合輸入與排氣機構的套管；所述數個靜折流圈是由同軸、同高度且由內向外半徑依序增加相同長度的數個管體相互套設構成，所述數個靜折流圈豎直向設置且同心環繞所述通口而結合于所述支撐板的下側面；所述下殼體為倒圓臺狀殼體，其上底面形成開放狀的上開口，其下底面中央處開設有穿口且于穿口兩側分別開設有混合氣體入口及溶液出口以分別連接所述臭氧供氣機構及出液機構；所述氣液釋出板呈圓環形并水平向的固定結合于所述下殼體內部的內側壁上，所述氣液釋出板上均勻的設置有數個氣體釋出部及數個液體釋出部，所述氣液釋出板下方的氣體能夠在壓力作用下通過所述氣體釋出部釋放至氣液釋出板上方，所述氣液釋出板上方的液體能夠在壓力作用下通過所述液體釋出部釋放至氣液釋出板下方；所述圓盤水平向且可周向旋轉的設置于所述氣液釋出板的內環緣上；所述數個動折流圈也是由同軸、同高度且由內向外半徑依序增加相同長度的數個管體相互套設構成，所述數個動折流圈豎直向設置且同心環繞所述圓盤中心而結合于圓盤的上側面，并且所述數個靜折流圈分別插設于所述數個動折流圈之間；所述上殼體與下殼體以所述下開口對位上開口而密封結合以形成反應室；所述旋轉電機設置于所述下殼體的穿口的下方；所述旋轉軸豎直向設置且其下端部與所述旋轉電機的旋轉驅動端固定結合，其上端部通過所述穿口裝設的密封軸承而與所述圓盤下側面的中央處固定結合。
6.根據權利要求5所述的折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其特征在于，所述圓盤的上側面與所述動折流圈的內側面相接處固定鋪設有活性炭填料層。
7.根據權利要求5所述的折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其特征在于，所述氣液釋出板主要是由呈圓環形且水平向設置的環板、夾板及槽環板，以及設置于所述夾板上的所述數個氣體釋出部和數個液體釋出部構成；所述環板固定結合于所述下殼體內部的內側壁上，所述夾板的外環緣與所述環板的內環緣固定結合，所述槽環板的外環緣與所述夾板的內環緣固定結合，所述槽環板的內環緣具有周向嵌合部，所述周向嵌合部的內側沿周向開設有截面呈弧形的嵌合槽；所述圓盤的周緣沿周向固定設置有截面呈弧形的凸出部，所述凸出部可移動的嵌設于所述嵌合槽內而使所述圓盤能夠被所述周向嵌合部限位旋轉；所述數個氣體釋出部及數個液體釋出部分別均勻的設置于所述夾板上靠近及遠離所述環板的位置處。
8.根據權利要求7所述的折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其特征在于，所述氣體釋出部及液體釋出部均是由小型管體及聚乙烯膠膜片構成；所述小型管體是由管徑相同的直徑段與管徑漸縮的縮口段連接構成；所述聚乙烯膠膜片固定結合于所述小型管體內并位于所述直徑段與縮口段之間且朝向縮口段方向凸起，所述聚乙烯膠膜片的中部開設有呈十字狀的漏口；以所述小型管體的直徑段貫穿結合于所述夾板上，使得作為所述氣體釋出部的小型管體的縮口段外露于所述夾板的上側，而作為所述液體釋出部的小型管體的縮口段外露于所述夾板的下側。
9.根據權利要求5所述的折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其特征在于，所述廢水混合輸入與排氣機構包括：所述套管、混合供液管、供液泵、儲氣罐、反應溶液進液管路及氨氮廢水進液管路；所述套管豎直向設置且其下端部經所述貫口及通口穿入所述上殼體內并與貫口及通口的口緣處固定結合；所述混合供液管固定穿設于所述套管內，且所述混合供液管的下端部穿出所述套管的下端部并與所述圓盤的上側面間隔有距離，所述混合供液管的外側壁與所述套管的內側壁之間形成與所述反應室內相通且截面呈環形的氣體流道；所述供液泵固定設置于所述混合供液管內的上部且其抽吸端朝向下方，其排放端朝向上方；所述儲氣罐固定裝設于所述套管及混合供液管的上端部并具有與混合供液管及所述氣體流道相通的氣體進口，所述儲氣罐的上部連通有氣體排放管路；所述反應溶液進液管路的出液端與氨氮廢水進液管路的出液端處于同一高度且均水平向穿過所述套管的側壁而與位于所述供液泵下方的所述混合供液管接設連通。
10.根據權利要求9所述的折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其特征在于，所述套管及混合供液管由上至下均是由大直徑的大徑段、直徑漸縮的變徑段及小直徑的小徑段依序連接構成，且所述套管的內側壁與所述混合供液管的外側壁之間的間距由上至下均相同；所述供液泵固定設置于所述混合供液管的大徑段內；所述反應溶液進液管路及氨氮廢水進液管路均沿內部液體流動方向依序設置有電子流量計及電控單向閥。
發明內容
本技術方案要解決的技術問題是，如何進一步提升折流式超重力旋轉填料床裝置對氨氮廢水的處理效果，并使處理中產生的氣體能夠被及時收集和排出，從而使處理后的廢水溶液中的氨氮及有機物質含量進一步降低。為此，本技術方案是將反應溶液與氨氮廢水混合供給，并提供臭氧混合氣體，以對在超重力環境下的廢水溶液進一步氧化分解，同時對裝置內的環境進行增壓以提高反應生成氣體的導排速率，從而提高對氨氮廢水的持續處理效果。
為了具體解決上述技術問題，本技術方案提供了一種折流式超重力氨氮廢水處理裝置，其包括：折流式旋轉反應機構、廢水混合輸入與排氣機構、出液機構及臭氧供氣機構；其中，廢水混合輸入與排氣機構與折流式旋轉反應機構連通，以將反應溶液及氨氮廢水混合輸入至折流式旋轉反應機構內而在超重力環境下進行反應，并將反應生成的氣體收集排出；出液機構與折流式旋轉反應機構連通，以將處理后的溶液排出；臭氧供氣機構與折流式旋轉反應機構連通，以將臭氧與空氣形成的混合氣體輸入至折流式旋轉反應機構內而輔助廢水溶液的氧化分解。本技術方案中使用的反應溶液為次氯酸鈉溶液，其具有強氧化性。次氯酸鈉溶液與氨氮廢水混合輸入至折流式旋轉反應機構內并在旋轉產生的超重力環境中充分反應，以使氨氮廢水中的氨氮化合物及有機物質等被氧化分解而釋放出氮氣等氣體。與此同時，臭氧供氣機構將臭氧與空氣形成的混合氣體也輸入至折流式旋轉反應機構內以輔助對氨氮廢水進一步氧化分解，并且還可使折流式旋轉反應機構內的壓力升高，以使反應生成的氣體在正壓的作用下經廢水混合輸入與排氣機構快速的向外導排。據此，本技術方案的折流式超重力氨氮廢水處理裝置不僅能更加徹底的清除氨氮廢水中的氨氮化合物和有機物質，還能使處理后所生成的氣相與液相快速分離排出，以確保折流式超重力氨氮廢水處理裝置對氨氮廢水的持續處理效果。
作為本技術方案的另一種實施，該臭氧供氣機構包括：供氣筒體、釋氣嘴、小型臭氧發生器及增壓氣泵；其中，供氣筒體為中空狀且豎直向設置，其下部周向側壁開設有進氣口并于進氣口設置有竹纖維濾網，其上端設置有法蘭盤并于其上端壁開設有釋氣口；釋氣嘴為正圓臺狀殼體，其內部形成釋氣空間，其周向側壁沿周向均勻開設有數個釋氣孔并于釋氣孔設置有單向濾膜，其下底面形成開放狀的通氣口，釋氣嘴通過通氣口連通并裝設于釋氣口上；小型臭氧發生器及增壓氣泵通過通氣管路相連而由下至上依序裝設于供氣筒體內并連通進氣口與釋氣口；折流式旋轉反應機構的底側壁開設有混合氣體入口并設置有法蘭盤，通過供氣筒體上端的法蘭盤并夾設密封墊圈而與混合氣體入口的法蘭盤密封連接以使釋氣嘴進入折流式旋轉反應機構內并凸出于底側壁之上。據此，通過小型臭氧發生器及增壓氣泵的配置可持續向折流式旋轉反應機構內鼓入含有臭氧的混合氣體，且釋氣嘴上的單向濾膜能允許混合氣體單向通過并防止廢水溶液經釋氣孔進入供氣筒體內，而且釋氣嘴凸出于底側壁之上的結構也能確保釋氣孔高于底側壁上的廢水溶液的高度，從而確保混合氣體的順利釋放及防止廢水溶液的倒灌。
作為本技術方案的另一種實施，該臭氧供氣機構還包括：第一電動單向閥、第一底盤箱及第一頂盤箱；其中，第一底盤箱及第一頂盤箱均呈碗狀并于上、下底面形成直徑不同的大、小氣口；第一底盤箱、第一電動單向閥及第一頂盤箱由下至上依序裝設于供氣筒體內并位于增壓氣泵與釋氣嘴之間，且第一底盤箱及第一頂盤箱的小氣口分別通過通氣管路與第一電動單向閥的入氣口及出氣口連接，第一底盤箱的大氣口通過通氣管路與增壓氣泵的出氣口連接，第一頂盤箱的大氣口連接通氣口。據此，該第一底盤箱及第一頂盤箱的設置可對混合氣體的氣流進行緩沖而使混合氣體平穩釋放，而該第一電動單向閥的設置則可控制混合氣體的通斷操作。
作為本技術方案的另一種實施，該出液機構包括：出液筒體、數個折板、第二電動單向閥、第二底盤箱及第二頂盤箱；其中，出液筒體為中空狀且豎直向設置，其下部周向側壁開設有排液口并于其內部的底部設置有朝向排液口且向下傾斜的斜臺，其上端設置有法蘭盤并于其上端壁開設有入液口；該數個折板均呈向下傾斜狀而間隔相同間距且彼此交錯的設置于出液筒體內的中部及下部的內側壁上；第二底盤箱及第二頂盤箱均呈碗狀并于上、下底面形成直徑不同的大、小液口；第二底盤箱、第二電動單向閥及第二頂盤箱由下至上依序裝設于出液筒體內并位于折板與入液口之間，且第二底盤箱及第二頂盤箱的小液口分別通過通液管路與第二電動單向閥的出液口及進液口連接，第二底盤箱的大液口朝向位于最上方的折板，第二頂盤箱的大液口裝設于入液口；折流式旋轉反應機構的底側壁開設有溶液出口并設置有法蘭盤，通過出液筒體上端的法蘭盤并夾設密封墊圈而與溶液出口的法蘭盤密封連接以使折流式旋轉反應機構與出液筒體密封連通。據此，該第二底盤箱及第二頂盤箱的設置可對排出的廢水溶液進行緩沖，而該數個折板的交錯設置也可使廢水溶液的液流變得平緩而有利于后續處理工藝的實施；另外，該第二電動單向閥的設置可控制廢水溶液的流出操作。
作為本技術方案的另一種實施，該折流式旋轉反應機構包括：上殼體、支撐板、數個靜折流圈、下殼體、氣液釋出板、圓盤、數個動折流圈、旋轉電機及旋轉軸；其中，上殼體為正圓臺狀殼體，其下底面形成開放狀的下開口，其上底面中央處開設有貫口；支撐板為圓形平面板體并嵌設結合于下開口內，且其中央處對應貫口開設有通口；該貫口及通口用以固定結合廢水混合輸入與排氣機構的套管；該數個靜折流圈是由同軸、同高度且由內向外半徑依序增加相同長度的數個管體相互套設構成，該數個靜折流圈豎直向設置且同心環繞通口而結合于支撐板的下側面；下殼體為倒圓臺狀殼體，其上底面形成開放狀的上開口，其下底面中央處開設有穿口且于穿口兩側分別開設有混合氣體入口及溶液出口以分別連接臭氧供氣機構及出液機構；氣液釋出板呈圓環形并水平向的固定結合于下殼體內部的內側壁上，氣液釋出板上均勻的設置有數個氣體釋出部及數個液體釋出部，氣液釋出板下方的氣體能夠在壓力作用下通過氣體釋出部釋放至氣液釋出板上方，氣液釋出板上方的液體能夠在壓力作用下通過液體釋出部釋放至氣液釋出板下方；圓盤水平向且可周向旋轉的設置于氣液釋出板的內環緣上；該數個動折流圈也是由同軸、同高度且由內向外半徑依序增加相同長度的數個管體相互套設構成，該數個動折流圈豎直向設置且同心環繞圓盤中心而結合于圓盤的上側面，并且該數個靜折流圈是分別插設于該數個動折流圈之間；上殼體與下殼體是以下開口對位上開口而密封結合以形成反應室；旋轉電機設置于下殼體的穿口的下方；旋轉軸豎直向設置且其下端部與旋轉電機的旋轉驅動端固定結合，其上端部通過穿口裝設的密封軸承而與圓盤下側面的中央處固定結合。據此，混合后的反應溶液及氨氮廢水經由廢水混合輸入與排氣機構輸入至反應室內的圓盤上，并在旋轉電機驅動圓盤以帶動該數個動折流圈高速旋轉所產生的超重力環境中進行充分反應分解并生成氮氣、二氧化碳等氣體，而經由臭氧供氣機構輸入的含臭氧的混合氣體經過氣體釋出部釋放至氣液釋出板及圓盤的上方而輔助廢水溶液進一步的氧化分解，同時增加所處環境中的壓力以促使分解生成的氣體和處理后的廢水溶液分別經廢水混合輸入與排氣機構以及液體釋出部而相互分離排出。
作為本技術方案的另一種實施，圓盤的上側面與動折流圈的內側面相接處固定鋪設有活性炭填料層。據此，該活性炭填料層可進一步將超重力反應過程中廢水溶液中的余氯進行催化分解。
作為本技術方案的另一種實施，該氣液釋出板主要是由呈圓環形且水平向設置的環板、夾板及槽環板，以及設置于夾板上的該數個氣體釋出部和數個液體釋出部構成；其中，環板固定結合于下殼體內部的內側壁上，夾板的外環緣與環板的內環緣固定結合，槽環板的外環緣與夾板的內環緣固定結合，槽環板的內環緣具有周向嵌合部，周向嵌合部的內側沿周向開設有截面呈弧形的嵌合槽；圓盤的周緣沿周向固定設置有截面呈弧形的凸出部，凸出部可移動的嵌設于嵌合槽內而使圓盤能夠被周向嵌合部限位旋轉；該數個氣體釋出部及數個液體釋出部分別均勻的設置于夾板上靠近及遠離環板的位置處。據此，通過周向嵌合部對圓盤的旋轉限位，可有效確保圓盤高速旋轉的穩定性，從而確保折流式旋轉反應機構的穩定運行。另外，該夾板可由具有一定彈性的材料制成并且其可為中空狀，以使夾板能夠更好的適應上、下兩側的壓力。
作為本技術方案的另一種實施，該氣體釋出部及液體釋出部均是由小型管體及聚乙烯膠膜片構成；其中，小型管體是由管徑相同的直徑段與管徑漸縮的縮口段連接構成；聚乙烯膠膜片固定結合于小型管體內并位于直徑段與縮口段之間且朝向縮口段方向凸起，聚乙烯膠膜片的中部開設有呈十字狀的漏口；以小型管體的直徑段貫穿結合于夾板上，使得作為氣體釋出部的小型管體的縮口段外露于夾板的上側，而作為液體釋出部的小型管體的縮口段外露于夾板的下側。據此，可將釋放入夾板上側的含臭氧的混合氣體分散于廢水溶液中并形成綿密的泡沫狀以提升臭氧與廢水溶液的接觸面積并延長反應時間，從而提升臭氧與廢水溶液的反應效果，進而進一步清除廢水溶液中的氨氮化合物和有機物質；另外，夾板上側的廢水溶液在重力及壓力的作用下通過液體釋出部而滴落至夾板下方，在此過程中仍會與含臭氧的混合氣體進行接觸反應，以再進一步的清除廢水溶液中的氨氮化合物和有機物質。該氣體釋出部及液體釋出部的結構可有效增加臭氧與廢水溶液的接觸面積和反應時間，以提升對氨氮化合物和有機物質的清除效果。
作為本技術方案的另一種實施，該廢水混合輸入與排氣機構包括：套管、混合供液管、供液泵、儲氣罐、反應溶液進液管路及氨氮廢水進液管路；其中，套管是豎直向設置且其下端部經貫口及通口穿入上殼體內并與貫口及通口的口緣處固定結合；混合供液管固定穿設于套管內，且混合供液管的下端部穿出套管的下端部并與圓盤的上側面間隔有距離，混合供液管的外側壁與套管的內側壁之間形成與反應室內相通且截面呈環形的氣體流道；供液泵固定設置于混合供液管內的上部且其抽吸端朝向下方，其排放端朝向上方；儲氣罐固定裝設于套管及混合供液管的上端部并具有與混合供液管及氣體流道相通的氣體進口，儲氣罐的上部連通有氣體排放管路；反應溶液進液管路的出液端與氨氮廢水進液管路的出液端處于同一高度且均水平向穿過套管的側壁而與位于供液泵下方的混合供液管接設連通。據此，反應溶液與氨氮廢水可在供液泵的驅動下于混合供液管內混合后輸入至反應室內，而反應生成的氣體則可通過氣體流道被儲氣罐收集并經氣體排放管路排出裝置之外。該供液泵設置于混合供液管內上部的結構可有效避免與反應溶液和氨氮廢水相接觸，從而避免被污染損毀。
作為本技術方案的另一種實施，該套管及混合供液管由上至下均是由大直徑的大徑段、直徑漸縮的變徑段及小直徑的小徑段依序連接構成，且套管的內側壁與混合供液管的外側壁之間的間距由上至下均相同；供液泵固定設置于混合供液管的大徑段內；反應溶液進液管路及氨氮廢水進液管路均沿內部液體流動方向依序設置有電子流量計及電控單向閥。
（發明人：付路路;崔海濤;吳廣強;宋聯興;王藝舉;李敬;李敏;劉偉;武晶晶;張碩;蔡吉鵬;王艷芳;明化國;張辰新;才博文;劉華朋;李濤;張文斌;金禎旭;于建奇）
