CN109574198A - 臭氧催化流化床污水处理装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种臭氧催化流化床污水处理装置及其应用方法。所述污水处理装置包括反应器、臭氧曝气模块、循环管路以及动力模块，所述反应器自下而上依次为布水布气单元、流化床填充单元和排水单元，所述反应器具有设置在所述布水布气单元的污水进水口以及设置在所述排水单元的出水口，所述臭氧曝气装置设置在所述布水布气单元内部，所述循环管路的第一端口连接所述排水单元且其第二端口连接所述布水布气单元，所述动力模块设置在所述循环管路上，所述动力模块的入口端连通所述循环管路的第一端口，所述动力模块的出口端连通所述循环管路的第二端口。本发明节约催化剂的用量，且能够最大程度地避免催化剂表面受到污染。

Description

臭氧催化流化床污水处理装置及其应用方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种臭氧催化流化床污水处理装置，还涉及一种该臭氧催化流化床污水处理装置的应用方法。

背景技术

目前，污水处理领域对于污水中有机物的处理技术，通常具有活性炭吸附技术、化学氧化技术、臭氧氧化技术等。其中，由于臭氧氧化技术具有流程简单、臭氧制备方便、操作灵活、无二次污染等优点，因此在污水处理领域备受重视，尤其是在污水深度处理领域，难降解有机物的去除和色度的脱除等方面发挥着重要作用。

臭氧氧化技术主要包括臭氧直接氧化技术和臭氧催化氧化技术。其中，臭氧催化氧化技术指的是：在催化剂的作用下，通过增强臭氧与有机物的反应趋势或者强化臭氧对有机物的氧化能力，使得污水中的有机物得以更快速、有效地去除。

臭氧催化固定床技术是较为常见的一种臭氧催化氧化技术，其利用负载有催化活性组分的表面多孔颗粒物作为催化剂(一般催化剂粒径大于2mm)，使反应器内的催化剂在静止状态下对臭氧和有机物的反应进行催化。

但是，臭氧催化固定床技术存在以下不足：催化剂粒径大、比表面积小，催化剂的用量大，导致投资费用高；催化剂在反应器内呈静止状态，催化剂表面易受污染，为避免影响污水处理效果，还要为此设置复杂的反冲洗系统。

发明内容

为至少解决上述催化剂用量大、催化剂表面易受污染的问题之一，本发明的目的在于提供一种臭氧催化流化床污水处理装置及其应用方法。

为实现上述目的之一，本发明一实施例提供了一种臭氧催化流化床污水处理装置，所述污水处理装置包括反应器、臭氧曝气模块、循环管路以及动力模块，所述反应器自下而上依次为布水布气单元、流化床填充单元和排水单元，所述反应器具有设置在所述布水布气单元的污水进水口以及设置在所述排水单元的出水口，所述臭氧曝气装置设置在所述布水布气单元内部，所述循环管路的第一端口连接所述排水单元且其第二端口连接所述布水布气单元，所述动力模块设置在所述循环管路上，所述动力模块的入口端连通所述循环管路的第一端口，所述动力模块的出口端连通所述循环管路的第二端口。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述动力模块设置为流体泵。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述流化床填充单元和所述布水布气单元之间设置有筛板。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述臭氧曝气模块包括臭氧分布管，所述臭氧分布管通过设置在所述布水布气单元的进气口连接至所述反应器外的臭氧供给装置。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述臭氧曝气模块包括气体扩散器，所述气体扩散器与所述臭氧分布管的出气孔相连接。

作为本发明一实施例的进一步改进，在竖直方向上，所述循环管路的第一端口低于所述出水口。

作为本发明一实施例的进一步改进，所述反应器还具有设置在所述布水布气单元的放空口，所述放空口可开启或关闭。

为实现上述目的之一，本发明一实施例还提供了所述臭氧催化流化床污水处理装置的应用方法，所述应用方法包括步骤：

填充催化剂至所述流化床填充单元；

灌注起始循环水，所述起始循环水的液面等于或高于所述循环管路的第一端口；

启动所述动力模块以驱动所述起始循环水由所述循环管路的第一端口经所述动力模块向所述循环管路的第二端口流动；

通过所述污水进水口引入待处理污水，并通过所述臭氧曝气装置释放臭氧；

通过所述出水口排出处理后的洁净水。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够实现采用少量的细颗粒催化剂，并使催化剂呈流化状态，增大了待处理污水、臭氧、催化剂的接触度，保证了臭氧催化氧化处理效果，同时还节约了催化剂的用量，降低了成本；并且能够最大程度地避免催化剂表面受到污染，省去了催化剂反冲洗操作，简化了装置的结构。

附图说明

图1是本发明一实施例的臭氧催化流化床装置的结构示意图；

图2是本发明一实施例的臭氧催化流化床装置的应用方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

如图1所示，本发明一实施例提供一种臭氧催化流化床污水处理装置100，也即，该装置100适用于采用臭氧催化流化床技术对污水进行处理。相较于现有技术的臭氧催化固定床技术，本发明可以采用少量的细颗粒催化剂，并使催化剂呈流化状态，在保证了臭氧催化氧化处理效果的同时，节约了催化剂的用量，降低了成本；并且能够最大程度地避免催化剂表面受到污染，省去了催化剂反冲洗操作，简化了装置的结构。

具体地，污水处理装置100包括反应器1、臭氧曝气模块、循环管路5以及动力模块6。

其中，反应器1在本实施例中为立式圆柱形反应塔，当然，反应器1还可以以其他形状或其他容器方式予以实现。反应器1自下而上依次为布水布气单元11、流化床填充单元12和排水单元13，也即，反应器1的底部为布水布气单元11，反应器1的中部为流化床填充单元12，反应器1的顶部为排水单元13。

反应器1具有污水进水口2和出水口4。污水进水口2能够和外部具有污水的装置(例如产生污水的生产设备、其他污水处理设备、污水存储设备等)相连通，以向反应器1内部引入污水；出水口4能够和外部接收容器相连通，以向反应器1外部排出污水。

可以理解的是，经过反应器1对污水的处理后，从出水口4排出的污水相较于从污水进水口2引入的污水更为洁净，为便于描述和理解，在下文中，将污水进水口2引入的污水称为待处理污水，将出水口4排出的污水称为洁净水(当然，该洁净水并非意指完全无污染纯净的水)。

在本实施例中，污水进水口2设置在布水布气单元11，出水口4设置在排水单元13，也即反应器1采用底部进水顶部出水的升流式结构。

所述臭氧曝气装置设置在布水布气单元13内部，以向反应器1内部引入臭氧，从而实现利用臭氧对待处理污水中的有机物进行氧化去除。

在应用中，从所述臭氧曝气装置排出的臭氧、从污水进水口2引入的待处理污水向上升流，在流经流化床填充单元12时，臭氧、待处理污水与填充在流化床填充单元12中的催化剂进行接触，在催化剂的催化作用下，臭氧实现对待处理污水中的有机物进行氧化去除处理，之后处理后的污水继续升流至出水口4时作为洁净水排出反应器1外。

在本申请中，循环管路5的第一端口51连接排水单元13，且循环管路5的第二端口52连接布水布气单元11；动力模块6设置在循环管路5上，动力模块6的入口端连通循环管路5的第一端口51，动力模块6的出口端连通循环管路5的第二端口52。当动力模块6启动时，可以驱动流体(如气体、液体)由循环管路5的第一端口51经动力模块6向循环管路5的第二端口52流动。在本实施例中，动力模块6设置为流体泵。

这样，相较于现有技术的臭氧催化固定床技术，本实施例的污水处理装置100，通过设置循环管路5以及动力模块6，能够在应用过程中，可以形成沿排水单元13、循环管路5、布水布气单元11、流化床填充单元12依次流动的循环水流，从而实现采用少量的细颗粒催化剂，并使催化剂呈流化状态，增大了待处理污水、臭氧、催化剂的接触度，保证了臭氧催化氧化处理效果，同时还节约了催化剂的用量，降低了成本；并且能够最大程度地避免催化剂表面受到污染，省去了催化剂反冲洗操作，简化了装置的结构。

进一步的，流化床填充单元12和布水布气单元11之间设置有筛板7，筛板7组装固定在反应器1的竖直侧壁上。筛板7允许水气向上穿过，同时可以用于支撑填充在流化床填充单元12的催化剂，避免催化剂向下沉降至布水布气单元11中。

可以理解的是，本申请中，布水布气单元11和流化床填充单元12一体连接且二者不存在明显的界线，大致上来说，布水布气单元11和流化床填充单元12之间可以以筛板7为分界，筛板7下方的反应器1部分为布水布气单元11，流化床填充单元12位于筛板7上方。

进一步的，在本实施例中，所述臭氧曝气装置具体包括臭氧分布管32和气体扩散器33。

所述反应器1下部的布水布气单元11设置有进气口31，臭氧分布管32通过进气口31连接至反应器1外的臭氧供给装置(例如臭氧发生器等)，以从所述臭氧供给装置引入臭氧。

臭氧分布管32具有多个出气孔，臭氧可通过每个所述出气孔向布水布气单元11内部排放。优选地，臭氧分布管32可以设置为纵横交错的多个，多个臭氧分布管32平铺在布水布气单元11内，从而使臭氧在水平方向上的各个位置处均衡分布，从而保证污水处理效果。

气体扩散器33与臭氧分布管32的所述出气孔相连接，优选地，每个所述出气孔处均对应设置有气体扩散器33。气体扩散器33可使从所述出气孔排出的臭氧分散开来，从而进一步保证臭氧更充分地与待处理污水接触。

进一步地，在本实施例中，竖直方向上，污水进水口2、循环管路5的第二端口52大致等高分布，且二者均高于所述臭氧曝气装置(也即二者均位于所述臭氧曝气装置上部)。当然，不限于此，污水进水口2和/或循环管路5的第二端口52也可以设置在所述臭氧曝气装置的等高处或下方。

在竖直方向上，循环管路5的第一端口51低于出水口4，这样，在应用时，尤其是在启动污水处理的初始阶段，待处理污水在升流至排水单元13时，待处理污水13能够优先通过第一端口51进入循环管路5，从而在循环流动中返回流化床填充单元12中重复进行有机物的臭氧催化氧化，之后才会随着引入待处理污水的增加而升流至出水口4排出，进而保证污水处理效果。

可以理解的是，流化床填充单元12和排水单元13一体连接且二者之间不存在明显的界线，大致上来说流化床填充单元12和排水单元13之间的分界位于循环管路5的第一端口51下方，也即循环管路5的第一端口51等高位置及其上方的反应器1部分为排水单元13。相应的，流化床填充单元12大致为筛板7至循环管路5的第一端口51之间的反应器1部分。

另外，反应器1还具有放空口8，放空口8能够根据应用需求开启或关闭。例如，当污水处理装置100处于污水处理的应用过程中时，放空口8可保持关闭状态；而当污水处理完成/中止时，需要对反应器1内部进行检修或清洁时，放空口8可开启。在本实施例中，放空口8设置在布水布气单元11的底部。

参图2，本实施例还提供一种污水处理装置100的应用方法，具体地，所述应用方法包括步骤：

填充催化剂至流化床填充单元12中；

灌注起始循环水，所述起始循环水的液面等于或高于循环管路5的第一端口51；其中，所述起始循环水优选为清水或低浓度污水；

启动动力模块6以驱动所述起始循环水由循环管路5的第一端口51经动力模块6向循环管路5的第二端口52流动；

通过污水进水口2引入待处理污水，并通过所述臭氧曝气装置释放臭氧；

通过出水口4排出处理后的洁净水。

也就是说，先通过在反应器1内灌注所述起始循环水，并启动动力模块6，从而形成沿排水单元13、循环管路5、布水布气单元11、流化床填充单元12依次流动的循环水流，以使填充在流化床填充单元12中的催化剂呈流化状态；进而使得待处理污水、臭氧能够与催化剂充分接触，以在催化剂的催化作用下，实现臭氧对待处理污水中的有机物的氧化去除。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够实现采用少量的细颗粒催化剂，并使催化剂呈流化状态，增大了待处理污水、臭氧、催化剂的接触度，保证了臭氧催化氧化处理效果，同时还节约了催化剂的用量，降低了成本；并且能够最大程度地避免催化剂表面受到污染，省去了催化剂反冲洗操作，简化了装置的结构。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种臭氧催化流化床污水处理装置，其特征在于，所述污水处理装置包括反应器、臭氧曝气模块、循环管路以及动力模块，所述反应器自下而上依次为布水布气单元、流化床填充单元和排水单元，所述反应器具有设置在所述布水布气单元的污水进水口以及设置在所述排水单元的出水口，所述臭氧曝气装置设置在所述布水布气单元内部，所述循环管路的第一端口连接所述排水单元且其第二端口连接所述布水布气单元，所述动力模块设置在所述循环管路上，所述动力模块的入口端连通所述循环管路的第一端口，所述动力模块的出口端连通所述循环管路的第二端口。

2.根据权利要求1所述的臭氧催化流化床污水处理装置，其特征在于，所述动力模块设置为流体泵。

3.根据权利要求1所述的臭氧催化流化床污水处理装置，其特征在于，所述流化床填充单元和所述布水布气单元之间设置有筛板。

4.根据权利要求1所述的臭氧催化流化床污水处理装置，其特征在于，所述臭氧曝气模块包括臭氧分布管，所述臭氧分布管通过设置在所述布水布气单元的进气口连接至所述反应器外的臭氧供给装置。

5.根据权利要求4所述的臭氧催化流化床污水处理装置，其特征在于，所述臭氧曝气模块包括气体扩散器，所述气体扩散器与所述臭氧分布管的出气孔相连接。

6.根据权利要求1所述的臭氧催化流化床污水处理装置，其特征在于，在竖直方向上，所述循环管路的第一端口低于所述出水口。

7.根据权利要求1所述的臭氧催化流化床污水处理装置，其特征在于，所述反应器还具有设置在所述布水布气单元的放空口，所述放空口可开启或关闭。

8.一种权利要求1～7任一项所述的臭氧催化流化床污水处理装置的应用方法，其特征在于，所述应用方法包括步骤：

填充催化剂至所述流化床填充单元；

灌注起始循环水，所述起始循环水的液面等于或高于所述循环管路的第一端口；

启动所述动力模块以驱动所述起始循环水由所述循环管路的第一端口经所述动力模块向所述循环管路的第二端口流动；

通过所述污水进水口引入待处理污水，并通过所述臭氧曝气装置释放臭氧；

通过所述出水口排出处理后的洁净水。