CN107381905B - 一种臭氧-紫外一体化催化氧化塔 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种臭氧‑紫外一体化催化氧化塔，包括由下至上依次连接的预混塔节、氧化塔节以及气液分离塔节；所述预混塔节内设有臭氧曝气头，侧壁设有进气口和废水进水口，且所述臭氧曝气头与所述进气口连接；所述氧化塔节内部设置有至少一个催化桶，所述催化桶内容纳有紫外照射装置和催化剂，且所述催化桶的外径与所述氧化塔节的内径相适应；所述气液分离塔节的顶部设有第一排气口，侧壁设有出水口。应用本发明实施例可以方便的更换反应塔内催化剂。

Description

一种臭氧-紫外一体化催化氧化塔

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种臭氧-紫外一体化催化氧化塔。

背景技术

目前有的工业废水含有大量的难降解有机物，如果不对这些难降解有机物进行处理，会对环境造成极大的伤害，因此，对工业废水中含有的难降解有机物进行处理是非常必要的。

目前，可以使用紫外-臭氧污水处理工艺对工业废水中的难降解有机物进行处理，该方法是利用臭氧在紫外线的照射下分解的活泼的次生氧化剂来氧化有机物：当臭氧被紫外光照射时，产生游离氧自由基(·O)，游离自由基遇水反应产生羟基自由基(·OH)，羟基自由基可以氧化有机物。因而该工艺可以氧化难降解有机物，如乙醛酸、丙二酸、乙酸等。在该工艺中，紫外线起着促进污染物的分解，缩短反应的时间的作用；而且紫外线还可以使有机物的化学键发生断裂，进而使有机物直接分解。在实际应用中，为了进一步加快反应速度，还可以在应用紫外-臭氧污水处理工艺的反应塔内添加催化剂。

通常情况下，现有应用紫外-臭氧污水处理工艺的反应塔是由多个塔节组成，紫外照射装置与催化剂设置在塔节内。当需要更换紫外照射装置或者催化剂时，需要更换整个塔节。但是，由于各个塔节之间是由法兰连接的，在更换塔节时需要拆解大量的螺栓，因此，现有技术存在更换反应塔内催化剂不便的技术问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种臭氧-紫外一体化催化氧化塔，以实现方便的更换反应塔内催化剂的目的。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种臭氧-紫外一体化催化氧化塔，包括由下至上依次连接的预混塔节、氧化塔节以及气液分离塔节；所述预混塔节内设有臭氧曝气头，侧壁设有进气口和废水进水口，且所述臭氧曝气头与所述进气口连接；

所述氧化塔节内部设置有至少一个催化桶，所述催化桶内容纳有紫外照射装置和催化剂，且所述催化桶的外径与所述氧化塔节的内径相适应；

所述气液分离塔节的顶部设有第一排气口，侧壁设有出水口。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述催化桶由立柱、筒形侧壁以及上中下三层水平设置的网板构成，中层网板与下层网板之间设有筒形侧壁，所述中层网板、所述下层网板与所述筒形侧壁之间的腔体内容纳有催化剂，且所述催化剂的直径大于所述网板的网孔的直径；

上层网板与所述中层网板通过所述立柱连接，所述上层网板与所述中层网板之间的空间内容纳有紫外照射装置。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述中层网板的形状为圆形，由第一半圆板和第二半圆板铰接形成，其中，所述第一半圆板水平固定在所述筒形侧壁上，所述第二半圆板通过合页铰接于固定在所述第一半圆板上。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述氧化塔节底部设有托板，用于支撑所述至少一个催化桶。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述臭氧曝气头为纳米曝气头。

为解决现有技术问题，在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述预混塔节底部设有排渣口；侧壁设有第二排气口、进酸口。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述预混塔节与所述氧化塔内之间设有阀门；

所述氧化塔节底部设有反冲洗进水口。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述气液分离塔节内设有气液分离装置和支撑件，所述气液分装置由所述支撑件承托固定，其中，所述气液分离装置为上下开口的、圆截锥形筒；

所述气液分离装置的上底距所述气液分离塔节顶部的距离为0.3-0.5m，所述气液分离装置的下底距所述气液分离塔节底部的距离为0.3-0.5m；

所述气液分离装置的下底半径与所述气液分离塔节半径的比为8:10-9:10，所述气液分离装置的上底半径与所述气液分离塔节半径的比为2:10-4:10。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述气液分离塔节内侧壁中部设有出水堰，所述出水口设置在与所述出水堰相对的、所述气液分离塔节的侧壁上，其中，所述出水堰的宽度为10-15cm，高度为10-15cm。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述紫外照射装置包括石英管和紫外灯，所述石英管通过法兰固定在氧化塔节的侧壁，所述石英管内容纳有所述紫外灯，且所述紫外照射装置的数量为5-8个。

本发明实施例提供的一种臭氧-紫外一体化催化氧化塔，将催化剂置于氧化塔节内部的催化桶内，当更换催化剂时，只需更换催化桶即可，相对于现有技术中需要拆解大量的螺栓，可以更加方便的更换催化剂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种臭氧-紫外一体化催化氧化塔的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种臭氧-紫外一体化催化氧化塔，如图1所示，其可以包括由下至上依次连接的预混塔节1、氧化塔节2以及气液分离塔节3；预混塔节1内设有臭氧曝气头4，侧壁设有进气口5和废水进水口6，且臭氧曝气头4与进气口5连接；

氧化塔节2内部设置有至少一个催化桶7，催化桶7内容纳有紫外照射装置8和催化剂9，且催化桶7的外径与氧化塔节2的内径相适应；所说的相适应可以理解为催化桶7的外径可以略小于氧化塔节2的内径，例如催化桶7的外(直)径可以比氧化塔节2的内(直)径小10-12cm。可以理解的是，催化桶7的外(直)径可以根据氧化塔节2的内(直)径的大小进行调整，仅需实现催化桶7安装在氧化塔节2内部的目的即可。

气液分离塔节3的顶部设有第一排气口10，侧壁设有出水口11。

在本发明的一种具体实施方式中，预混塔节1、氧化塔节2以及气液分离塔节3可以通过法兰相连接。

在本发明的一种具体实施方式中，预混塔节1的高度为臭氧-紫外一体化催化氧化塔总高度的1/10，氧化塔节2的高度为臭氧-紫外一体化催化氧化塔总高度的4/5，气液分离塔节3的高度为臭氧-紫外一体化催化氧化塔总高度的1/10。

在本发明的一种优选实施方式中，如图1所示，催化桶7由立柱、筒形侧壁以及上中下三层水平设置的网板构成，中层网板与下层网板之间设有筒形侧壁，中层网板、下层网板与筒形侧壁之间的腔体内容纳有催化剂9，且催化剂9的直径大于网板的网孔的直径；

上层网板与中层网板通过立柱连接，上层网板与中层网板之间的空间内容纳有紫外照射装置8。

在实际应用中，催化桶的高度通常为3m，上层网板与中层网板之间的间隔为1m，中层网板与下层网板之间的间隔为2m。

在本发明实施例提供的臭氧-紫外一体化催化氧化塔中，为了方便向中层网板、下层网板与筒形侧壁之间的腔体内添加催化剂9，中层网板的形状为圆形，由第一半圆板和第二半圆板铰接形成，其中，第一半圆板水平固定在筒形侧壁上，第二半圆板通过合页铰接于固定在第一半圆板上。

在本发明实施例提供的臭氧-紫外一体化催化氧化塔中，为了支撑催化桶7的重量，在氧化塔节2底部设有托板12，用于支撑至少一个催化桶7。托板12的形状可以为环形，并焊接在氧化塔节的内侧壁上，其宽度可以为10-15mm，厚度为0.5-2mm。

具体的，氧化塔节2内部可以从上到下设有多个依次竖直排列的催化桶7，所有催化桶7的重量由托板12承担。在实际应用中，氧化塔节2内部的多个催化桶7可以为水平并列排列的结构，还可以为多层水平并列排列的结构，本发明实施例并不对催化桶7的排列方式进行限定。

为了提高对污水的曝气效率，预混塔节内设置的臭氧曝气头4为纳米曝气头，纳米曝气头通过管道与进气口5连接，进气口5通过管道与臭氧-紫外一体化催化氧化塔外部的臭氧发生装置连接。需要说明的是，本发明实施例中的臭氧纳米曝气头，是一种能够产生纳米级臭氧气泡的装置，产生的臭氧气泡的比表面积更大，因此能够增加臭氧气泡与废水浓液的接触面积，从而提高对废水浓液中有机物的氧化能力。臭氧纳米曝气头本身可以从现有技术中获得，本发明在此对其结构不再进行赘述。在实际应用中，臭氧曝气头4还可以采用现有技术中其它常用的臭氧曝气装置来实现，例如可以采用曝气盘等。

在本发明实施例提供的臭氧-紫外一体化催化氧化塔中，紫外照射装置8可以包括石英管和紫外灯，石英管通过法兰固定在氧化塔节2的侧壁，石英管内容纳有紫外灯，在本发明的一种具体实施方式中，每一个催化桶7内安装的紫外照射装置8的数量为5-8个。为了提高紫外照射装置的照射效率，可以使紫外照射装置垂直与氧化塔节2的侧壁垂直。

可以理解的是，石英管套装在紫外灯的外面，用以保护紫外灯不被污水损坏和方便更换紫外灯，同时石英管还可以使紫外光透过，使紫外光对污水和臭氧进行照射。另外，紫外照射装置8在氧化塔节2侧壁上分布的方式可以为由下至上的螺旋式分布，还可以为其他分布方式。只要能够实现本发明的目的，能够实现紫外照射装置布置均匀，且照射区域内无死角即可。通常情况下，所用紫外照射装置采用波长为254nm的紫外照射装置，氧化塔节的紫外照射装置所在区域的紫外光能量浓度为120-200mj/cm²。

所说的催化剂9通常可以为TiO-MnO₂-C，其形状可以为球形，还可以是长条形或者圆柱形，本发明在此对其形状不进行限定，只要能够实现本发明的目的即可。本领域技术人员可以根据实际情况确定催化剂的形状或者大小，直径一般为4-6mm，仅需保证催化剂不会从网板的孔隙中漏出即可。

在本发明实施例提供的臭氧-紫外一体化催化氧化塔中，预混塔节1与氧化塔节2之间设有阀门13；

氧化塔节底部设有反冲洗进水口14。

当需要反冲洗时，关闭阀门13，将药水或者清水通过反冲洗进水口14注入氧化塔节2内，对氧化塔节2进行反冲洗操作。另外，反冲洗进水口14可以设置在托板12的下方10-15cm处。通常情况下，阀门13可以为球阀、蝶阀或者翻板阀，能够实现本发明实施例的目的即可，本发明实施例在此不对阀门13的结构作出限定。

与进气口5连接的管道上可以设置压力表15，用以监测与进气口5连接的管道内的压力。

在本发明实施例提供的臭氧-紫外一体化催化氧化塔中，预混塔节1底部设有排渣口16；侧壁设有第二排气口17、进酸口18。

所说的第二排气口17、进酸口18用于对预混塔节1进行酸洗。当压力表15监测的、与进气口5连接的臭氧输送管道内的压力超过0.12MPa时，监测该管道压力的报警器启动，关闭进气口5、与进气口5连接的臭氧发生装置、预混塔节1与氧化塔节2之间的阀门13、废水进水口6，打开第二排气口17和排渣口16，待预混塔节内的废水排放完毕后，关闭排渣口16，开启进酸口18，注入5-10％的盐酸溶液，直至浸没臭氧曝气头4，打开进气口5，打入空气或者氧气进行气体冲洗，每隔0.5h进行一次气体冲洗，每次气体冲洗的持续时间为5min，2h后打开排渣口16，排出酸液；重复以上酸洗操作3次。酸洗完成后，通过在废水进水口6对应的管道上设置的旁路管道，向预混塔节1内输入清水，再通过排渣口16将清洗后的清水排出，重复上次操作3次。然后，关闭进酸口18、第二排气口17、排渣口16；打开进气口5、与进气口5连接的臭氧发生装置、预混塔节1与氧化塔节2之间的阀门13、废水进水口6，注入废水，并输入臭氧，对废水进行处理。

本发明实施例提供的臭氧-紫外一体化催化氧化塔还可以具有自动控制装置，以控制催化氧化塔内内阀门13、以及进气口5、排气口17、排渣口16、进酸口18、第二排气口17、第一排气口10以及反冲洗进水口14对应的阀门的开合，与进气口5连接的管道内的正常压力为0.09-0.11MPa，当压力超过0.12MPa时自动开启对预混塔节进行酸洗操作。在实际应用中，也可以进行手动酸洗操作。

可以理解的是，排渣口16还可以用于排放反应过程中产生的废渣。

还可以在预混塔节1的侧壁设置清水进水口，用以在酸洗完成后向预混塔节1内注入清水。

在本发明实施例提供的臭氧-紫外一体化催化氧化塔中，气液分离塔节内设有气液分离装置19和支撑件20，气液分离装置19由支撑件20承托固定，其中，气液分离装置19为上下开口的、圆截锥形筒；

气液分离装置19的上底距气液分离塔节3顶部的距离为0.3-0.5m，气液分离装置19的下底距气液分离塔节3底部的距离为0.3-0.5m；

气液分离装置19的下底半径与气液分离塔节3半径的比为8:10-9:10，气液分离装置19的上底半径与气液分离塔节3半径的比为2:10-4:10。

在本发明实施例提供的臭氧-紫外一体化催化氧化塔中，气液分离塔节3内侧壁中部设有出水堰21，出水口11设置在与出水堰21相对的、气液分离塔节3的侧壁上，其中，出水堰21的宽度为10-15cm，高度为10-15cm。

在本发明的一种优选实施方式中，为了更加方便的更换催化桶7，各个支撑件20之间形成的间隙足以使催化桶7沿催化氧化塔的轴线方向穿出。类似的，各个出水堰21之间形成的间隙足以使催化桶7沿所述催化氧化塔的轴线方向穿出；在实际应用中，出水堰21还可以为固定在气液分离塔节3的内壁上的环形出水堰，则有出水堰21的内直径大于催化桶7的外直径，出水堰21的内直径与催化桶7的外直径的差值可以根据实际情况进行调整。

例如，支撑件20的数量可以为4个，各个支撑件20在水平面上，沿气液分离塔节3的内壁均匀分布，四个支撑件20之间的形成的间隙为圆形，该圆的直径大于催化桶7的外直径。

当需要更换催化桶7时，打开气液分离塔节3的顶部、然后取出气液分离装置19，竖直吊出催化桶7，更换催化桶7中的催化剂后，再将催化桶7安装到氧化塔节2内。

在本发明实施例的一种优选方式中，为了更加牢固的安装气液分离装置19，还可以在支撑件20的上部设有圆形网板，由支撑件20支撑该圆形网板，然后将气液分离装置19安装在该网板上。

在实际应用中，气液分离塔节3的顶部形状可以为椭圆形，且第一排气口10设置在气液分离塔节3的顶部。气液分离塔节3的顶部的作用为收集气体并从第一排气口10将收集的气体排放出臭氧-紫外一体化催化氧化塔。第一排气口10还可以与臭氧-紫外一体化催化氧化塔外部的气体收集装置连接，以将收集的气体进行再利用；或者与臭氧破坏装置连接，以将未反应的臭氧气体处理成对环境无害的氧气。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、电子设备、存储介质、系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种臭氧-紫外一体化催化氧化塔，其特征在于，包括由下至上依次连接的预混塔节、氧化塔节以及顶部可打开的气液分离塔节；所述预混塔节内设有臭氧曝气头，侧壁设有进气口和废水进水口，且所述臭氧曝气头与所述进气口连接；

所述氧化塔节内部设置有至少一个催化桶，所述催化桶内容纳有紫外照射装置和催化剂，且所述催化桶的外径与所述氧化塔节的内径相适应；

所述气液分离塔节的顶部设有第一排气口，侧壁设有出水口；

所述催化桶由立柱、筒形侧壁以及上中下三层水平设置的网板构成，中层网板与下层网板之间设有筒形侧壁，所述中层网板、所述下层网板与所述筒形侧壁之间的腔体内容纳有催化剂，且所述催化剂的直径大于所述网板的网孔的直径，上层网板与所述中层网板通过所述立柱连接，所述上层网板与所述中层网板之间的空间内容纳有紫外照射装置；

所述预混塔节底部设有排渣口；侧壁设有第二排气口、进酸口；

所述预混塔节与所述氧化塔内之间设有阀门，所述氧化塔节底部设有反冲洗进水口；

所述气液分离塔节内设有气液分离装置和支撑件，所述气液分离装置由所述支撑件承托固定，其中，所述气液分离装置为上下开口的、圆截锥形筒。

2.根据权利要求1所述的催化氧化塔，其特征在于，所述中层网板的形状为圆形，由第一半圆板和第二半圆板铰接形成，其中，所述第一半圆板水平固定在所述筒形侧壁上，所述第二半圆板通过合页铰接于固定在所述第一半圆板上。

3.根据权利要求1所述的催化氧化塔，其特征在于，所述氧化塔节底部设有托板，用于支撑所述至少一个催化桶。

4.根据权利要求1所述的催化氧化塔，其特征在于，所述臭氧曝气头为纳米曝气头。

5.根据权利要求1所述的催化氧化塔，其特征在于，所述气液分离装置的上底距所述气液分离塔节顶部的距离为0.3-0.5m，所述气液分离装置的下底距所述气液分离塔节底部的距离为0.3-0.5m；

所述气液分离装置的下底半径与所述气液分离塔节半径的比为8:10-9:10，所述气液分离装置的上底半径与所述气液分离塔节半径的比为2:10-4:10。

6.根据权利要求1所述的催化氧化塔，其特征在于，所述气液分离塔节内侧壁中部设有出水堰，所述出水口设置在与所述出水堰相对的、所述气液分离塔节的侧壁上，其中，所述出水堰的宽度为10-15cm，高度为10-15cm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的催化氧化塔，其特征在于，所述紫外照射装置包括石英管和紫外灯，所述石英管通过法兰固定在氧化塔节的侧壁，所述石英管内容纳有所述紫外灯，且所述紫外照射装置的数量为5-8个。