臭氧接触池的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种臭氧接触池的设计方法。
【背景技术】
[0002] 臭氧对水中的有机物具有很好的降解效果，它可以使水中大分子的有机物分解成 小分子有机物，从而提高水的可生化性，提升生物活性炭池对有机物的去除效果，同时能去 除嗅味，提升水质口感，因此，臭氧生物活性炭深度处理水技术得到了广泛的应用。
[0003] 臭氧处理水的过程在臭氧接触池中进行。为了获得最佳的水处理效果，臭氧接触 池中需要设计合适的臭氧投加比例、反应区宽度分配比例。目前对于臭氧接触池的设计只 能通过具体实验操作测定最终出水液相臭氧浓度以及整个臭氧接触池的尾气余臭氧浓度， 从而确定最佳的反应区宽度比和/或臭氧投加比例，达到优化设计臭氧接触池的目的。由 于每个臭氧接触池的具体参数各有不同，待处理的水本身物理性能的变化也会导致出水中 的液相臭氧浓度和尾气臭氧浓度的变化，要确定最佳的反应区宽度比和/或臭氧投加比例 就需要反复地进行实验测定。因此整个臭氧接触池的设计工艺非常复杂，且需要消耗时间 和人力物力。
【发明内容】
[0004] 因此，为克服上述缺点，本发明提供一种臭氧接触池的优化设计方法。
[0005] -种臭氧接触池的设计方法，其包括以下步骤：设定一臭氧接触池模型，该臭氧接 触池包括多个处理单元，每个处理单元包括一曝气段和一反应段，处理单元的个数记为i 个，所述臭氧接触池包括i个曝气段和i个反应段；通过计算方法获得每个曝气段的出水液 相臭氧浓度与液面尾气余臭氧的浓度的数值；通过每个曝气段出水液相臭氧浓度与液面尾 气余臭氧的浓度计算最终出水液相臭氧浓度及整个臭氧接触池的液面尾气余臭氧平均浓 度；利用最终出水液相臭氧浓度及整个臭氧接触池的液面尾气余臭氧平均浓度优化臭氧接 触池。
[0006] 相对于现有技术，本发明所提供的臭氧接触池的设计方法，通过计算即可得到臭 氧接触池在使用时的理论最终出水液相臭氧浓度和整个臭氧接触池的尾气余臭氧浓度，进 而确定臭氧接触池的每个反应区的体积比和/或臭氧投加比例，达到优化臭氧接触池的目 的，不需要反复地进行实验测定，使臭氧接触池的设计更加简单快捷，且节约了人力和物 力。
【附图说明】
[0007] 图1为本发明实施所提供的臭氧接触池结构示意图。
[0008] 图2为本发明实施例所提供的进入水中之后的臭氧浓度衰减曲线图。
[0009] 图3为本发明实施例所提供的，在总臭氧投量为不变的情况下，得到的三段式臭 氧接触池的臭氧投加比例优化图。
[0010] 图4为本发明实施例所提供的，在反应区总体积为不变的情况下，得到的三段式 臭氧接触池的每一段反应区体积比例优化结果图。
[0011] 主要元件符号说明
【主权项】
1. 一种臭氧接触池的设计方法，其包括以下步骤： 设定一臭氧接触池模型，该臭氧接触池包括多个处理单元，每个处理单元包括一曝气 段和一反应段，处理单元的个数记为i个，所述臭氧接触池包括i个曝气段和i个反应段； 通过计算方法获得每个曝气段的出水液相臭氧浓度与液面尾气余臭氧的浓度的数 值； 通过每个曝气段出水液相臭氧浓度与液面尾气余臭氧的浓度计算最终出水液相臭氧 浓度及整个臭氧接触池的液面尾气余臭氧平均浓度； 利用最终出水液相臭氧浓度及整个臭氧接触池的液面尾气余臭氧平均浓度优化臭氧 接触池。
2. 如权利要求1所述的臭氧接触池的设计方法，其特征在于，所属一级反应动力学常 数匕通过以下方式获得：对待处理的水源水进行分析，通过静态小试实验测定臭氧在水中 的消耗曲线；通过一级反应动力学方程，得到臭氧的一级反应动力学常数匕。
3. 如权利要求1所述的臭氧接触池的设计方法，其特征在于，每个曝气段臭氧的输入 浓度记为Cgin，每个曝气段出水液相臭氧浓度记为Cu，第一处理单元中第一曝气段的出水液 相臭氧浓度C"与输入臭氧的浓度C&的关系为：
其中，&为臭氧接触池中的水深；T为水温；R为普适常数；H为亨利常数；dbl为第1曝 气段气泡粒径A为第1个反应段体积；vbl为第1个曝气段的气泡实际上升速度；p:和q: 为中间参数，中间参数的计算公式为：
其中，Qi为进水流量，Qgl为第一曝气段的进气流量，ki为一级反应动力学常数，Si为第 一曝气段的横截面积，ku为第一曝气段的臭氧传质系数。
4. 如权利要求1所述的臭氧接触池的设计方法，其特征在于，第i(i大于等于2)个处 理单元中第i曝气段的出7k液相阜氣浓度为&..与输入臭氧的浓度记为Cgin的关系为：
液面尾气余臭氧的浓度Cgi为： L1N丄AI八]j-5^ ，J、 HZ/djA
其中，T为水温；R为普适常数；H为亨利常数；dbi为第i曝气段气泡粒径；vbi为第1 个曝气段的气泡实际上升速度；ku为第i曝气段的臭氧传质系数，八^^^^士为中间参数， 中间参数的计算公式为：
其中，&为臭氧接触池的水深，Si为第i个曝气段的横截面积；Vi为第i个反应段的 体积；V(i_n为第（i-1)个反应段体积；Qgi为第i个曝气段进气流量；Ci(i_n第（i-1)曝气段 的出水液相臭氧浓度，&为臭氧一级反应动力学常数，Qi为进水流量。
5. 如权利要求4所述的臭氧接触池的设计方法，其特征在于，臭氧与待处理的水在i个 曝气段和i个反应段反应之后，待处理的水从臭氧接触池的出口流出，部分臭氧余留在流 出的水中，这部分臭氧的浓度为最终出水液相臭氧浓度，记为C'u，C' ^的计算公式为：
6. 如权利要求1所述的臭氧接触池的设计方法，其特征在于，对于整个臭氧接触池而 言，臭氧的吸收率的计算公式如下：
其中，Cgi为第i段曝气段液面尾气余臭氧浓度，Qgi为第i曝气段进气流量，Cgin为输入 臭氧的浓度。
7. 如权利要求1所述的臭氧接触池的设计方法，其特征在于，对于整个臭氧接触池而 言，臭氧利用率的计算公式如下：
其中，Cgi为第i段曝气段液面尾气余臭氧浓度，Qgi为第i曝气段进气流量，Cgin为输入 臭氧的浓度，c'u为最终出水液相臭氧浓度。
8. 如权利要求1所述的臭氧接触池的设计方法，其特征在于，整个臭氧接触池的液面 尾气余臭氧平均浓度匕^的计算公式如下：
其中，Cgi为第i段曝气段液面尾气余臭氧浓度，Qgi为第i曝气段进气流量。
9. 如权利要求1所述的臭氧接触池的设计方法，其特征在于，所述利用最终出水液相 臭氧浓度及整个臭氧接触池的液面尾气余臭氧平均浓度优化臭氧接触池的方法为：在满足 最终出水液相臭氧浓度在〇. 05?0. 10mg/L之间的条件下，调整臭氧接触池中i个曝气段 的的臭氧投加比例，使得到的所有曝气段液面尾气余臭氧的平均浓度Cgwt最低，确定i个曝 气段的臭氧投加比例。
10. 如权利要求1所述的臭氧接触池的设计方法，其特征在于，所述利用最终出水液相 臭氧浓度及整个臭氧接触池的液面尾气余臭氧平均浓度优化臭氧接触池的方法为：在臭氧 投加比例不变的情况下，满足最终出水液相臭氧浓度在0. 05?0. 10mg/L之间，保持总体积 不变，通过改变三段反应区的体积比，使得到的整个臭氧接触池的液面尾气余臭氧的平均 浓度最低，从而确定三段反应区的体积比。
【专利摘要】本发明涉及一种臭氧接触池的设计方法。所述臭氧接触池的设计方法包括：设定一臭氧接触池模型，该臭氧接触池包括多个处理单元，每个处理单元包括一曝气段和一反应段，处理单元的个数记为i个，所述臭氧接触池包括i个曝气段和i个反应段；通过计算方法获得每个曝气段的出水液相臭氧浓度与液面尾气余臭氧的浓度的数值；通过每个曝气段出水液相臭氧浓度与液面尾气余臭氧的浓度计算最终出水液相臭氧浓度及整个臭氧接触池的液面尾气余臭氧平均浓度；利用最终出水液相臭氧浓度及整个臭氧接触池的液面尾气余臭氧平均浓度优化臭氧接触池。
【IPC分类】C02F1-78
【公开号】CN104609534
【申请号】CN201510073293
【发明人】杨宏伟, 王小毛, 戚圣琦
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月12日