专利名称：用于去除残留臭氧的上流臭氧接触池的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用碳质过滤介质，特别是无烟煤，去除残留臭氧的上流臭氧接触池。 特别地，当流入物向上地通过碳质过滤介质时臭氧接触池去除残留臭氧。
背景技术：
通常，臭氧化(ozonation)的进行是净化水领域中最高处理水平之一。在净化水 的过程中，臭氧(O3)可分解和去除有味道和有气味的物质以及THM(三卤甲烷)前体，可除 色、使铁和锰不溶解，并且可利用强氧化能力去除非常小量的各种有害物质，使得其在净化水 领域具有广阔的利用范围。由于那些效果，世界上大量的滤水厂引入和运行臭氧化的进行。根据注入点，臭氧分为三步预臭氧化、中间臭氧化、后臭氧化。预臭氧化在进水口 阶段进行，和中间臭氧化在沉淀池后进行，尤其是在砂滤纸前侧注入臭氧。后臭氧化是在砂 滤纸的后部注入臭氧。通常，颗粒活性炭处理在后臭氧化后进行，使得地方运行其作为生物 活性炭处理。在过滤系统的处理中，臭氧是利用例如空气或氧气的物质通过臭氧发生器产生 的，并且在使气态臭氧液化后通过扩散器(或喷射器)而使用。然而，臭氧在水中不是100% 完全液化的，因此残留臭氧与水接触后被处理以从密封的臭氧压缩机(contractor)顶部 被输送到残留臭氧消除器。如上所述，由于改善水质的效果，其被广泛用于净化水处理。然而，如果你长时间 吸入气态臭氧，它到达细小器官和肺泡并导致肺气肿，并且它可通过以在身体物质上的反 应产生过氧化物而导致异常的染色体或改变红血球。所以，在滤水厂的工人应该知道不暴
露于气态臭氧。现在所运行的臭氧压缩机由于其密封形状，能在压缩机内部处理残留臭氧，但是 这在进行臭氧接触池的下一步骤时产生很多问题。当具有残留臭氧的水暴露于大气时，臭 氧是挥发性的。此外，在后臭氧化中，注入臭氧以维持流出物中残留臭氧的浓度在0.03 0. 4mg/L,并且将应用于臭氧接触池的下一进程的颗粒活性炭是下流的(从上向下移动)。 因此，颗粒活性炭的上部是开放的，使得闻到臭氧是不可避免的。因为臭氧比空气重，臭氧气味不排出到外面，而是停留在建筑物内。因此，在颗粒 活性炭建筑物内工作的管理者的健康受到威胁，并且应使用高价的耐腐蚀材料以抵抗臭氧 对在颗粒活性炭中金属结构辅助材料的强腐蚀性。虽然有覆盖颗粒活性炭的上部以不暴露于臭氧气体的情况，但是这在直接确认运 行状态和管理有一些困难。这还使滤水厂的工人和参观者意识到过滤处理是危险的设施。 残留臭氧可以通过注入化学品例如硫代硫酸钙、亚硫酸钠和过氧化氢而消除，然而这需要 提高运行费用并且由于利用化学品不能是绿色环境设备。
发明内容
技术挑战
本发明意在解决迄今涉及的上述问题。其一个目的是设置不同于现有的下流颗粒 活性炭接触池的上流臭氧接触池。本发明将上流臭氧接触池装备在现有的臭氧接触池和颗粒活性炭之间。特别是， 其通过利用各种碳质过滤介质和控制流进所述上流臭氧接触池的原水的速度来积极消除
残留臭氧。本发明期望利用无烟煤作为碳质过滤介质来代替颗粒活性炭，并通过用碳引起氧 化消除残留臭氧。特别是，无烟煤具有如下优点其便宜和由于其重量比颗粒活性炭大而具 有小的膨胀率。有益效果根据关于本发明的说明，本发明提供通过使包含残留臭氧的水通过碳质过滤介质 来消除残留臭氧。特别是，本发明通过向上地(换句话说利用上流方法)供给包含残留臭氧的水以 通过碳质过滤介质来去除残留臭氧。本发明还设计提供向上流动的原水，并在碳质过滤介质的略微膨胀状态下运行， 使得其具有以下优点通过在介质中的悬浮固体由很少的水头损失。本发明提供不用外部能量和化学品的绿色环境技术，并且通过完全消除残留臭氧 解决在后续进程阶段的腐蚀和臭氧臭味的问题。
图1是根据本发明的上流臭氧接触池的粗略侧视图。图2是根据图1的II - II的横截面图。图3是从上流臭氧接触池向碳质颗粒过滤介质的流入物的速度和通过其的流出 物的残留臭氧浓度的图。图4是在根据本发明的上流臭氧接触池中流出物的残留臭氧浓度和流入物在碳 质颗粒过滤介质的停留时间的图。图5是根据本发明的从上流臭氧接触池到碳质颗粒过滤介质中的流入物的残留 臭氧浓度和流出物的残留臭氧浓度的图。<附图重要部分的标记说明>1-上流臭氧接触池，10-闸门单元，11-多孔板，12-碳质过滤介质，14-反洗排除闸门单元，20-水位计，100-进口，101-扩散器，102-接触室，103-反应室，104-上流接触室，110-出口。
具体实施例方式在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施方式。图1是根据本发明的上流臭氧接触池的粗略侧视图，其中所示箭头表示水流方 向。
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如相关专业人员通常所知道的，根据本发明的上流臭氧接触池(1)包括如利用现 有技术的臭氧接触池(未示出)类似过滤的原水在其中流动的进口(100)，扩散器(101)， 至少一个接触室(102)，至少一个反应室(103)和排出经臭氧处理的原水的出口(110)。如 上所检验的，本发明与现有技术相似，使得容易地将根据现有技术的臭氧接触池的后面的 反应室变为根据本发明的上流接触室，这是本发明的区别特征。虽然未说明，近来有利用在流进臭氧接触池之前的管道线上的喷射器和喷嘴替代 扩散器(101)喷射臭氧的方法。在这种情况下，可应用本发明，因为其系统仅仅在臭氧接触 池的后面部分上改变。本发明是用于在过滤工艺中臭氧化的设施。这里，主要基于在国家中广泛应用的 后臭氧化说明本发明，但是它根据情况也可应用于预臭氧化和中间臭氧化。本发明包括在通过砂滤纸后经由过滤和粘到介质而排除悬浮固体的原水流进其 中的进口(100)，至少一个接触室(102)，至少一个反应室(103)，上流接触室(104)和将通 过上流接触室(104)的水排出的出口(110)。本发明的上流接触池(1)包括如上所述的若干室，接近进口(100)的在前部的三 个接触室(10 和三个反应室(103)，和接近出口(110)的在后部的至少一个上流接触室 (104)。图1显示三个接触室(102)、三个反应室(10 和一个上流接触室(104)，然而，根 据情况和设计所述数量是可变的。接触室(10 提供足够的时间和空间以利用设置在其底板上的扩散器(101)将喷 射的臭氧气体和原水接触。反应室(103)提供残留臭氧和原水反应的空间。特别是，根据 本发明的上流臭氧接触池(1)的上流接触室(104)设计在上流臭氧接触池(1)的后部，并 且在其内部布置碳质过滤介质(1 和通过和碳质过滤介质(1 接触从包括残留臭氧的原 水去除残留臭氧。残留臭氧不是通过与碳质过滤介质的吸附反应，而是通过如下面化学方 程式的接触反应被去除的。化学方程式1C+203 — C02+202+163kcal选择性地，接触室(10 和反应室(10 像箭头那样引导原水从室的上侧向下流 至其下侧以确保接触时间和反应时间，在另一方面，上流接触室(104)引导从室的下部向 上流动。反应室具有在将从扩散器(101)排出的臭氧溶解在原水中后从本发明的上流臭 氧接触池释放出剩余的臭氧(残留臭氧)的臭氧出口(10 。虽然未示出，沿着残留臭氧出 口(105)输送的残留臭氧被消除以不从残留臭氧消除器(未示出)泄露到外面。此外，反应室(10 还在其上部附着水位计00)，使得其可检测超过根据本发明 的上流臭氧接触池(1)的设定水位的水。在分隔最后的反应室(103)和上流接触室(104)之间的板的下部上有闸门单元
(10)，且是能开的闸门单元(10)。通过能开的闸门单元(10)并且从反应室(103)流入上流接触室(104)的原水能 借助通过碳质过滤介质(1 消除残留臭氧。碳质过滤介质(1 可通过安全地到达多孔板
(11)而得到支承。它期望由耐臭氧材料制得并且让流入通过多孔板(11)的原水均勻分布 和通过碳质过滤介质(1 。选择性地，IMS(整体介质支承)可应用于多孔板(11)。
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在到达多孔板(11)之前可安装用于吸收冲击的挡板以控制原水的流速。通过碳质过滤介质(1 的原水沿着出口(110)流进滤水厂或通过送出到以前装 备的颗粒活性炭去除最后的残留臭氧。此外，将排出到出口(110)的经臭氧处理的水注入 通过在出口(110)和后续处理之间的水管内部的无烟煤或颗粒活性碳(1 (碳质过滤介 质)，使得其可额外地消除臭氧。碳质过滤介质(1 期望地利用颗粒活性炭或无烟煤，但是它更期望利用无烟煤。 因为无烟煤的密度小于颗粒活性炭，如果无烟煤使与原水的接触空间更宽，如图3和图5所 示的残留臭氧浓度时，它比颗粒活性炭更显著地去除残留臭氧。其解释稍后进行描述。随着运行时间的推移，如果随着原水移动的悬浮固体通过过滤或附着在碳质过滤 介质(1 的表面上而积累在碳质过滤介质(1 上，水头损失增加，并且如果碳质过滤介质 (12)之间的间隙变小且原水不能顺畅地向上流动，本发明的臭氧接触池(1)内部的水位升 尚ο图2是根据图1的II - II的横截面图。如所示的，本发明的上流接触室(104)具有控制原水量的闸门单元(10)、多孔板 (11)和碳质过滤介质(12)。如前所述，在多孔板(11)下面可设置挡板。将上流接触室(104)分隔以布置至少一个部分，期望地2个平行的(与臭氧接触 池的长度方向成直角)部分。特别是，如果臭氧接触池(1，参考图1)的水位由于在装备于 上流接触室(104)的碳质过滤介质(1 处的大量悬浮固体积累而升高，接触室(104)的两 个闸门单元(10)之一将关闭。剩余的闸门单元(10)保持开放，但一个闸门单元(10)是关 闭的。因此，通过开放的闸门单元(10)流进上流接触室(104)的原水的速度增大。该速度 使得碳质过滤介质(1 膨胀，使得从碳质过滤介质中分离悬浮固体的反洗进程可进行。反 洗排水通过在上流接触室(104)的上部单独增加反洗排出闸门单元(14)来完成。因此，期望具有两个分离的上流接触室(104)，并且它设计为当长时间使用的碳质 过滤介质(1 需要改变时，通过交替关闭闸门单元(10)容易地替换碳质过滤介质，而不停 止本发明臭氧接触池的运行。当为了应用于大规模的设施形成多于两个的上流臭氧接触池时，反洗过程可通过 控制进口(100)的闸门单元维持闸门单元(10)开放来实现。图3是从上流臭氧接触池到碳质颗粒过滤介质的流入物的速度和通过其的流出 物的残留臭氧浓度的图。它分析在将根据本发明的上流臭氧接触池的进水的残留臭氧浓度固定在0. 6mg/L 最高水平(通常，国内臭氧接触池后部的平均残留臭氧浓度是0. 05 0. 4mg/L)后根据通 过闸门单元(10)和流进多孔板(11)的流速的颗粒活性炭(GAC)和无烟煤的去除残留臭氧 浓度的消除效果。如图中所示的，对于颗粒活性炭残留臭氧在超过0. 2m/分钟的流入速度 时被检测到，和对于无烟煤在超过1. Om/分钟的流入速度时被检测到。图4是在根据本发明的上流臭氧接触池中流出物的残留臭氧浓度和流入物在碳 质颗粒过滤介质的停留时间的图。它显示对于作为用于根据本发明的上流臭氧接触池的碳质过滤介质的无烟煤和 颗粒活性炭(GAC)的所必需的停留时间。对于无烟煤在0. 5 1分钟后和对于颗粒活性炭在2 2. 5分钟后不出现残留臭氧。因此，其显示在短接触时间和快流速的情况下无烟煤 有效地去除残留臭氧。图5是根据本发明的从上流臭氧接触池到碳质颗粒过滤介质中的流入物的残留 臭氧浓度和流出物的残留臭氧浓度的图。其观察到通过改变原水的残留臭氧浓度和将通过闸门单元(10)的进水流速固定 在1.6m/分钟的通过介质(无烟煤和颗粒活性炭)的原水的残留臭氧浓度。如所示的，对 于颗粒活性炭在流入物的残留臭氧浓度超过0. 4mg/L时和对于无烟煤在流入物的残留臭 氧浓度超过0. 5mg/L时，流出物的残留臭氧被检测到。本发明不被限定于本发明的综述。在所述权利要求内其可以修改和变更。
权利要求
1.由经净化的原水流入其中的进口(100)、至少一个接触室(103)和经臭氧处理的原 水流出的出口(110)构成的臭氧接触池是包括如下的臭氧接触池位于所述反应室(103)和出口(110)之间的上流接触室(104)；形成很多孔并布置横过所述上流接触室(104)的多孔板(11)；安全地安置在所述多孔板(11)上并去除残留臭氧的碳质过滤介质(12)；装备在所述反应室(10 和上流接触室(104)之间分隔的板的下部的至少一个闸门单 元(10)；和其是用于去除残留臭氧的上流臭氧接触池，其中所述能开的闸门单元(10)控制流 进所述上流接触室(104)的原水的流入速度，和从所述反应室(10 流进所述上流接触室 (104)的原水从所述碳质过滤介质(1 的下部向上流动。
2.根据权利要求1的用于去除残留臭氧的上流臭氧接触池，其中将所述上向流接触室 (104)分隔以布置至少一个平行部分。
3.根据权利要求1的用于去除残留臭氧的上流臭氧接触池，其中所述上流接触池(1) 还在其内部增加水位计00)。
4.根据权利要求1的用于去除残留臭氧的上流臭氧接触池，其中所述碳质过滤介质 (12)由颗粒活性炭或无烟煤组成。
5.根据权利要求1的用于去除残留臭氧的上流臭氧接触池，其中还在所述多孔板(11) 前面增加挡板。
6.根据权利要求1的用于去除残留臭氧的上流臭氧接触池，其中将所述臭氧接触池 (1)中的经臭氧处理的原水注入通过所述臭氧接触池(1)和后续处理之间的水管中的碳质 过滤介质。
全文摘要
本发明涉及用于去除残留臭氧的上流臭氧接触池。该上流臭氧接触池包括经净化的原水流动通过的进口(100)、至少一个接触室(102)、至少一个反应室(103)、上流接触室(104)和排出经臭氧处理的原水的出口(110)。特别是，本发明提供在反应室(103)和出口(110)之间的上流接触室(104)，其中上流接触室(104)包括安装在多孔板(11)上的碳质过滤介质(12)。能开的闸门单元(10)设置在分隔最后的反应室(103)和上流接触室(104)的板的下部并控制流速。此外，本发明使从最后的反应室(103)流进上流接触室(104)的原水能够向上流动，使得原水可向上地通过碳质过滤介质(12)。
文档编号C02F1/78GK102066271SQ200980122574
公开日2011年5月18日 申请日期2009年5月28日 优先权日2008年11月11日
发明者孙门皓, 崔永濬, 张秉喆, 曹玗铉, 洪秉义, 白康鉐, 白铃爱, 韩相泰 申请人:首尔特别市