CN115724519A - 反应器、臭氧催化氧化系统以及废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反应器、臭氧催化氧化系统以及废水处理方法。该反应器的反应室内设置有隔板，隔板的一端设置于反应室的内壁，另一端向反应室的水平方向上的内侧延伸并且向反应室的上方延伸，另一端与反应室的顶壁间隔地设置，以使得隔板将反应室分割为设置有流化床物料的流化床区域和设置有固定床物料的固定床区域，反应室的进水口设置于流化床区域的下部，反应室的出水口设置于固定床区域的下部。根据本发明，能够提高包含固液气三态的反应体系的反应效率。

Description

反应器、臭氧催化氧化系统以及废水处理方法

技术领域

本发明涉及废水处理领域，更具体地讲，涉及一种反应器、臭氧催化氧化系统以及废水处理方法。

背景技术

近年来，随着高级氧化技术在高毒性、难降解有机废水中的应用，利用反应产生的羟基自由基将废水中难降解的大分子有机物这样的有毒有机污染物氧化成低毒或无毒的小分子物质，甚至彻底地氧化成CO₂、H₂O以及小分子羧酸，从而实现对该类废水的有效处理。目前常用的高级氧化技术包括臭氧催化氧化、催化湿式氧化、催化过氧化氢氧化、电催化氧化、芬顿氧化技术等，该类技术普遍存在氧化能力强、废水降解速率快的优点，但是也存在投资和运行费用高的问题。

为了有效解决这一问题，目前多采用提高高级氧化技术的反应传质效率，改善催化剂的催化效果，优化反应器结构及加工材质，提高氧化剂的利用效率和羟基自由基的产生效率，来降低投资和运行费用。臭氧催化氧化技术具有安全且无二次污染的特点，是当下应用较多、效果较好的一类高级氧化技术。

但是，臭氧催化氧化技术是一个气水固三相接触反应，其反应器的形式、高度及内部结构是影响臭氧催化氧化反应效率的主要因素之一。目前臭氧催化氧化的反应器多采用填料塔、喷淋塔、鼓泡塔、板式塔等形式，在应用过程中常存在塔内堵塞和板结的问题，额外增加了设备维修和保养的费用，不利于节约设备运营费用。另外，在实际应用中多采用提高反应器的高度来增大臭氧在系统中的停留时间，增大羟基自由基的转化效率，从而提高臭氧的反应效率，以期降低运营成本。但是，过高的反应器形式不利于项目现场应用或超过了现场的容纳范围，同时也提高了水泵的压力，增大了设备能耗。另一方面，提高反应器高度对臭氧的氧化效率的提升也是有限的，同时也增大了臭氧的消耗，而臭氧的生产成本过高也是造成臭氧催化氧化技术的投资和运行成本过高的原因之一。

因此，期望对臭氧催化氧化工艺及其反应器的结构进行进一步优化，以解决臭氧催化氧化技术的应用中投资和运行成本过高的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题中的一个或多个，本发明提供一种反应器、臭氧催化氧化系统以及废水处理方法。

本发明的反应器包括反应室，在反应室内设置有隔板，隔板的一端设置于反应室的内壁，隔板的另一端向反应室的水平方向上的内侧延伸并且向反应室的上方延伸，另一端与反应室的顶壁间隔地设置，以使得隔板将反应室分割为设置有流化床物料的流化床区域和设置有固定床物料的固定床区域，反应室的进水口设置于流化床区域的下部，反应室的出水口设置于固定床区域的下部。

其中，隔板可以包括：第一隔板，其一端设置于反应室的底壁或侧壁，另一端向反应室的水平方向上的内侧延伸；以及第二隔板，其一端与第一隔板的另一端连接，另一端向反应室的上方延伸。

其中，流化床区域可以呈倒置的漏斗状或大体呈“凸”字形。

其中，进水口可以设置在反应室的底部，在进水口可以设置有曝气装置。

其中，隔板可以为设置有进气孔的筛板。

其中，隔板还可以包括第三隔板，第三隔板的一端与第二隔板的另一端连接，第三隔板的另一端向反应室的上方延伸并且向固定床区域的外侧延伸。

其中，反应器还可以包括设置于反应室的外侧的折流室，从反应室的出水口排出的液体进入折流室，

在折流室的内侧的侧壁可以设置有交错布置的多个折流板，进入折流室的液体经由折流板从折流室的出水口排出。

其中，流化床物料的粒径可以为0.1-100mm，流化床物料的比表面积可以为100m²/g以上，流化床物料的强度可以大于120N；固定床物料的粒径可以为10-100mm，固定床物料的比表面积可以为300m²/g以上，固定床物料的强度可以大于100N。

本发明还提供一种臭氧催化氧化系统，其包括：上述反应器；供水部，其连接于反应室的进水口，用于向反应室提供被处理液体；以及臭氧发生器，其连接于反应室的进水口，用于向反应室提供臭氧。

其中，臭氧催化氧化系统还可以包括气水混合器，供水部和臭氧发生器经由气水混合器而连接于反应室的进水口。

其中，臭氧催化氧化系统还可以包括加药部，加药部的出料口连接于气水混合器，以向气水混合器提供氧化剂，氧化剂是双氧水、过氧化钙、次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯、过硫酸盐中的一种或多种。

本发明还提供一种废水处理方法，使用上述反应器进行废水处理，流化床物料为流化床催化剂，固定床物料为固定床催化剂，废水处理方法包括以下步骤：步骤(a)：使含有臭氧的废水进入流化床区域，进行第一阶段臭氧催化氧化反应；以及步骤(b)：使经过第一阶段臭氧催化氧化反应后的废水回流进入固定床区域，进行第二阶段臭氧催化氧化反应。

其中，在步骤(a)中，可以控制废水在流化床区域中的反应时间在20分钟以内。

其中，在步骤(b)之后还可以包括步骤(c)，在步骤(c)中，使经过第二阶段臭氧催化氧化反应后的废水进行折流，以使废水中的残余臭氧进行氧化反应。

根据本发明，能够提高包含固液气三态的反应体系的反应效率。特别是，能够解决在臭氧催化氧化技术中存在的传质效率低、臭氧催化氧化效果差、反应器设计不合理、投资运行费用高等问题。

附图说明

图1示意性地示出本发明的反应器的反应室内的隔板的设置示例。

图2是本发明的实施例1的反应器的示意图。

图3是本发明的实施例2的反应器的示意图。

图4是本发明的实施例2的反应器的第一隔板的俯视图。

图5是本发明的实施例2的反应器的俯视图。

图6是本发明的实施例3的臭氧催化氧化系统的示意图。

符号说明

1 臭氧催化氧化系统

10 反应器

100 反应室

110 隔板

111 第一隔板

112 第二隔板

113 第三隔板

120 流化床区域

121 流化床物料

122 进水口

130 固定床区域

131 固定床物料

132 出水口

140 曝气装置

150 尾气出口

160 物料装填口

170 呼吸阀安装口

180 卸料口

200 折流室

210 折流板

220 出水口

300 尾气浓度检测仪

400 尾气破坏器

20 供水部

30 液体流量计

40 加药部

50 加药泵

60 液体流量计

70 臭氧发生器

80 气体流量计

90 气水混合器

具体实施方式

本发明提供一种能够提高包含固液气三态的反应体系的反应效率的反应器。具体来说，该反应器通过特定的结构设置，使气水混合物在设置有流化床物料的流化床区域反应后回流进入设置有固定床物料的固定床区域。具体来说，反应器的反应室内被隔板分割为流化床区域和固定床区域，隔板的一端设置于反应室的内壁，另一端向反应室的水平方向上的内侧延伸并且向所述反应室的上方延伸，而且，该另一端与反应室的顶壁隔开间隔。由此，流化床区域和固定床区域在隔板的另一端的上方连通。另外，流化床区域的一部分位于隔板的下方，反应室的进水口设置于流化床区域，反应室的出水口设置于固定床区域的下部。

需要说明的是，在本说明书中，流化床是指：将固体颗粒均匀地堆在有开孔底的容器内，形成床层，若流体自上而下高速通过时，固体颗粒活动使床层膨胀，流速进一步加大时，颗粒会彼此离开而在流体中活动，流速愈大，则活动愈剧烈，并在床层内各处各方向运动，这种情况称为固体流化态，流化态后的固体颗粒的床层即为流化床。另外，在进行多相进程的装置中，若有固相参与，且处于静止状态，则该装置内的固体颗粒物料层称为固定床。

另外，在本说明书中，向某方向延伸的情况既包括沿着该方向延伸的情况，也包括朝向该方向倾斜地延伸的情况。另外，本说明书中，“上”、“下”、“竖直”、“水平”等表示方位的描述是指装置在实际使用时的相对方位。

以下，结合图1对本发明的反应器的反应室中的隔板的具体设置方式进行说明。

图1示意性地示出本发明的反应器的反应室内的隔板的设置示例。需要说明的是，在图1中，为了更清晰地表示出隔板的设置方式，省略了反应室中的其他部件。

如图1的(A)所示，本发明的反应室100内的隔板110的一端设置在反应室100的底壁，另一端向反应室100的水平方向上的内侧延伸并且向反应室100的上方延伸。即，隔板110的另一端倾斜地向上方延伸。由此，将反应室100的下方分隔为流化床区域120和固定床区域130。流化床区域120与固定床区域130在隔板110的另一端的上方连通。当然，本发明的反应室100内的隔板110的一端也可以设置在反应室100的侧壁。

图1的(B)示出了反应室100内的隔板110的另一示例。如图1的(B)所示，隔板110包括第一隔板111和第二隔板112。第一隔板111的一端设置在反应室100的侧壁，第一隔板111的另一端沿着反应室100的水平方向向内侧延伸。第二隔板112的一端与第一隔板111的另一端连接，第二隔板112的另一端沿着反应室100的竖直方向向上方延伸。即，第一隔板111与反应室100的侧壁之间、第二隔板112与第一隔板11之间均呈直角。由此，将反应室100的下方分隔为流化床区域120和固定床区域130。流化床区域120与固定床区域130在隔板112的另一端的上方连通。

图1的(C)示出了反应室100内的隔板110的又一示例。如图1的(C)所示，第一隔板111的一端设置在反应室100的侧壁，第一隔板111的另一端向反应室100的水平方向上的内侧倾斜地向上方延伸。第二隔板112的一端与第一隔板111的另一端连接，第二隔板112的另一端沿着反应室100的竖直方向向上方延伸。当然，本发明的反应室100内的隔板110的一端也可以设置在反应室100的底壁。

图1的(D)示出了反应室100内的隔板110的又一示例。本示例与图1的(C)的示例的不同之处在于，隔板110还包括第三隔板113，第三隔板113的一端与第二隔板112的另一端连接，第三隔板113的另一端向固定床区域130的外侧倾斜地向上延伸。在本发明中，优选如图1的(D)那样设置第三隔板113，从而使流化床物料121在反应过程中不易从上方流入到固定床区域130中。当然，本发明的反应室100内的隔板110的一端也可以设置在反应室100的底壁。

通过如上的设置，能够使进入到反应室100的气水混合物在设置有流化床物料的流化床区域120进行第一阶段反应之后，向上回流进入设置有固定床物料的固定床区域130，进行第二阶段反应。并且，由于在流化床区域120内反应的气水混合物在上升的过程中受到设置于上方的隔板110的阻力，会增大气水混合物内的反应气体在流化床区域120内的停留时间，从而强化流化床区域120的反应效果。如此，能够提高整个系统的反应效率。

需要说明的是，本发明的反应室100的隔板110的设置方式和设置数量不限于上述四种方式，只要能够使气水混合物在流化床区域120内上升的过程中受到设置于上方的隔板110的阻力，并且从流化床区域120与固定床区域130在隔板上方连通的区域回流进入固定床区域130，就可以根据需要进行各种改变。例如，隔板110可以沿反应室100的侧壁环状地设置，使得固定床区域130环状地包围流化床区域120。或者，也可以在反应室100的对置的侧壁分别设置隔板110，使得固定床区域130呈凸字形。

需要说明的是，以下虽然以臭氧催化氧化技术为例，结合具体实施例1和实施例2来说明本发明，但是，本发明的反应室100不限于仅应用于臭氧催化氧化技术，也可以应用于臭氧双氧水技术、臭氧活性炭技术、臭氧紫外技术、电催化氧化技术、超临界水氧化技术、湿式催化氧化技术等包含固液气三态的反应体系。例如，在应用于臭氧活性炭技术时，流化床物料和固定床物料均为活性炭。

实施例1

图2是本发明的实施例2的反应器10的示意图。如图2所示，本实施例的反应器10包括反应室100，反应室100被设置在其中的隔板分隔为设置有流化床物料121的流化床区域120和设置有固定床物料131的固定床区域130。在本实施例中，流化床物料121为流化床催化剂，固定床物料131为固定床催化剂。反应室100中的隔板由第一隔板111、第二隔板112和第三隔板113构成，第一隔板111的一端设置在反应室100的侧壁，第一隔板111的另一端向反应室100的水平方向上的内侧倾斜地向上方延伸。第二隔板112的一端与第一隔板111的另一端连接，第二隔板112的另一端沿着反应室100的竖直方向向上方延伸。第三隔板113的一端与第二隔板112的另一端连接，第三隔板113的另一端向固定床区域130的外侧倾斜地向上延伸。另外，第三隔板113的另一端与反应室100的顶壁间隔地设置。而且，部分地位于第一隔板111的下方的是流化床区域120，整个隔板的另一侧是固定床区域130。

如图2所示，本实施例中的隔板设置在反应室100的对置的两侧，使得流化床区域120呈凸字形，如此会使气水混合物在上升的过程中受到来自隔板的较大阻力，增大臭氧在流化床区域120的停留时间，强化该流化床区域120内的氧化效果。

应予说明，本发明的反应室100的进水口122设置于流化床区域120的下部，反应室100的出水口132设置于固定床区域130的下部。但是，在本实施例中，如图2所示，优选反应室100的出水口132设置在固定床区域130的尽量靠近底部的位置，如此，能够使气水混合物尽量充分地与固定床物料131接触进行反应之后再被排出。

另外，优选反应室100的进水口122设置在反应室100的底部，并且在进水口122设置曝气装置140。曝气装置140可采用射流曝气方式和/或微孔曝气方式。

其中，射流曝气是利用射流器将气体和液体进行管内混合，并导入反应装置的一种曝气方式。当液体高速进入射流器的喷嘴后，高速流动的液体穿过气室使吸气管处产生局部真空，在真空负压作用下，气体被吸入并被高速水流分割成大量微小的气泡，形成的气水混合体经过扩散管进入反应器。

另外，微孔曝气因其安装操作简单、种类多样等特点成为实际应用中最常见的曝气方式，其原理是通过小孔、膜片或多孔材料上的微孔结构对鼓风装置产生的压缩空气进行切割、释放，从而产生小气泡，一般微孔曝气装置产生的气泡直径小于5mm，相比传统曝气方法产生的气泡直径要小很多。

因此，在实际应用中，可根据需要适当选择。

通过设置曝气装置140，使从进水口122进入的气水混合物通过曝气装置140进行二次分布后进行在流化床区域120内的反应。由此能够使气水混合物经过曝气装置140进行二次分布后以在流化床区域120中推动作为流化床催化剂的流化床物料121在反应室100中进行剧烈的扰动状态，进行第一次流化床臭氧催化氧化反应，在流化床区域120反应完成后的废水从隔板上部的连通空间溢流至固定床区域130。

应予说明，本发明的流化床物料121和固定床物料131的组分没有特别限定，可以根据需要进行选择。在本实施例中，反应器10用于臭氧催化氧化技术中的情况下，作为流化床催化剂的流化床物料121的粒径优选为0.1-100mm，比表面积优选为100m²/g以上，强度优选为大于120N，另外，作为固定床催化剂的固定床物料131的粒径优选为10-100mm，比表面积优选为300m²/g以上，强度优选为大于100N。通过使流化床催化剂和固定床催化剂满足上述条件，能够进一步提高臭氧的催化效率。

实施例2

图3是本发明的实施例2的反应器10的示意图。另外，图4是本发明的实施例2的反应器10的布置第一隔板111的俯视图。图5是本发明的实施例2的反应器10的俯视图。

如图3～图5所示，本实施例的反应器10与实施例1的反应器10的不同之处在于，本实施例的反应器10还包括设置于反应室100的外侧的折流室200。从出水口132排出的液体进入到折流室200中。在折流室200的内侧的侧壁设置有交错布置的多个折流板210，进入折流室200的液体经由折流板210从折流室200的出水口220排出。

通过这样的设置，使气水混合物的流动方式采用回流与折流结合的方式，从而提高臭氧的停留时间，提高臭氧的氧化效率，同时降低了反应器10的高度，还能降低设备的投资。由此，反应器10的设计紧凑合理，降低了设备投资、运行和维修的成本。

另外，如图4所示，本实施例的第一隔板111为设置有进气孔的筛板。筛板可以是具有通孔的不锈钢板。通常在气、液、固三相体系中，该筛板会允许气体和废水通过，但是在本发明的反应器10结构下，由于阻力的存在，废水不会大量地通过筛板，而是气水混合物中的气体优先通过筛板。由此，一部分臭氧气体会通过筛板进行二次布气，参与到固定床臭氧催化氧化反应过程中，有利于提高臭氧利用率和催化氧化的反应效率。

如此，使从进水口122进入的气水混合物通过曝气装置140进行二次分布后进行在流化床区域120内的反应。由此能够使气水混合物经过曝气装置140进行二次分布后以在流化床区域120中推动作为流化床催化剂的流化床物料121在反应室100中进行剧烈的扰动状态，进行第一次流化床臭氧催化氧化反应，在流化床区域120反应完成后的气水混合物溢流至固定床区域130，同时部分臭氧气体经过作为筛板的第一隔板111进入作为固定床催化剂的固定床物料131中，进行第二次固定床臭氧催化氧化反应，反应完成后液体经出水口132流出，从回流区域进入到折流室200，液体经过多个折流板210进行残余臭氧和羟基自由基的氧化反应，最终从折流室200的出水口220排出。

另外，如图3和图5所示，在反应室100的顶部设置有物料装填口160和卸料口180，物料装填口160和卸料口180的位置可以与流化床区域120和固定床区域130对应地设置，以便于向流化床区域120和固定床区域130中填装相应的物料，在本实施例中物料装填口160和卸料口180与流化床区域120和固定床区域130对应地各设置有三个。另外，在折流室200的顶部设置有呼吸阀安装口170，以用于安装呼吸阀。该呼吸阀用于维护折流室200内气压平衡。另外，在反应室100与折流室200之间设置有尾气出口150，尾气可经尾气出口150进行汇集后排出。但本发明不限于此，可以根据需要设置物料装填口160、卸料口180、呼吸阀安装口170和尾气出口150的位置和数量。

实施例3

图6是本发明的实施例3的臭氧催化氧化系统1的示意图。本实施例的臭氧催化氧化系统1设置有实施例2的反应器10。

如图6所示，臭氧催化氧化系统1包括反应器10和与反应器10的进水口122连接的供水部20和臭氧发生器70。优选地，臭氧催化氧化系统1包括与反应器10的进水口122连接的气水混合器90。供水部20和臭氧发生器70经由气水混合器90而连接于反应室100的进水口122。即臭氧发生器70的出气口连接于气水混合器90的进气口，供水部20的出水口连接于气水混合器90的进水口。由此，从供水部20排出的被处理液体和从臭氧发生器70产生的臭氧气体进入气水混合器90后被进行充分混合，成为气水混合物，被通入至反应器10内进行如上实施例2中所述的反应。另外，优选臭氧催化氧化系统1还可以包括加药部40，加药部40的出料口连接于气水混合器90，以向气水混合器90的提供氧化剂。该氧化剂可以是双氧水、过氧化钙、次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯、过硫酸盐中的一种或多种。在本实施例中，供水部20是进水泵，加药部40是加药桶。

另外，如图6所示，优选供水部20与气水混合器90之间连接有液体流量计30，加药部40与气水混合器90之间连接有加药泵50和液体流量计60，臭氧发生器70与气水混合器90之间连接有气体流量计80，通过各个泵来控制输液量或输气量，通过各个流量计来监测输液量或输气量。

另外，优选反应器10还设置有尾气浓度检测仪300和连接于尾气浓度检测仪300的尾气破坏器400。在本实施例中，尾气浓度检测仪300是臭氧浓度检测仪。臭氧尾气可以经尾气出口150进行汇集后经过尾气浓度检测仪300和尾气破坏器400分解为氧气后排入大气中。

综上所述，本实施例的主要工作原理如下：由加药泵50吸取的加药部40中的氧化剂与由供水部20提供的待处理的废水一起进入到气水混合器90中，另外，臭氧发生器70产生的臭氧流经气体流量计80进入到气水混合器90后，气水混合器90将臭氧和待处理的废水等进行充分混合，混合后的气水混合物从进水口122通过曝气装置140进行二次分布后进入到流化床区域120中。气水混合物推动作为流化床催化剂的流化床物料121在流化床区域120中进行剧烈的扰动状态，进行第一次流化床臭氧催化氧化反应，在流化床区域120反应完成后的气水混合物从上方流化床区域120与固定床区域130之间连通的区域回流至固定床区域130，同时部分臭氧气体经过作为筛板的第一隔板111进入到作为固定床催化剂的固定床物料131，进行第二次固定床臭氧催化氧化反应。反应完成后液体出水口132流出，从回流区域进入到折流室200，液体经过折流板210进行残余臭氧和羟基自由基的氧化反应，最终从出水口220流出。

另外，本发明还提供一种废水处理方法，包括步骤(a)：使含有臭氧的废水进入设置有流化床催化剂的流化床区域120，进行第一阶段臭氧催化氧化反应；以及步骤(b)：使经过第一阶段臭氧催化氧化反应后的废水回流进入设置有固定床催化剂的固定床区域130，进行第二阶段臭氧催化氧化反应。

优选在步骤(a)中，控制废水在流化床区域120中的反应时间在20分钟以内。这是因为由于采用流化床催化剂与固定床催化剂结合的反应路径设计能最大化满足臭氧催化氧化反应氧化效率曲线变化，而对于臭氧反应来说，0-20min是臭氧催化氧化反应速率最快的时候，因此，采用催化活性较高的流化床催化剂，能够增大与臭氧的接触几率，提高反应速率，提高羟基自由基的产生效率，从而提高臭氧的反应效率。而当臭氧催化反应时间大于20min，其反应速率明显下降，污染物浓度降低，采用比表面积较大的固定床催化剂，能够将污染物在吸附在催化剂表面，增大污染物在系统中的停留时间，强化臭氧催化氧化效果，前段流化床、后段固定床的反应路径设计可以整体提高臭氧催化氧化技术的臭氧利用率，提高氧化效率，降低运营费用。

进一步地，优选在步骤(b)之后还包括步骤(c)，在步骤(c)中，使经过第二阶段臭氧催化氧化反应后的废水进行折流，以使废水中的残余臭氧进行氧化反应。

这是因为，通过回流与折流方式，可以分别强化臭氧催化氧化反应，增大臭氧催化氧化反应路径，提高臭氧利用率和催化氧化反应效率。

效果检测

用实施例3的臭氧催化氧化系统1对某造纸废水进行处理。根据《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ 828-2017)来检测COD，根据生态环境部发布的《水质色度的测定稀释倍数法》来检测色度。具体如下：

检测例1：

选用流化床催化剂的粒径为20mm，比表面积≥150m²/g，强度＞120N；选用固定床催化剂粒径为50mm，比表面积≥310m²/g，强度＞110N。设定含有臭氧的废水在反应室内停留时间为1h。

经检测，废水的进水COD为294.6mg/L，色度为320倍，处理后的出水COD为28.4mg/L，色度为5倍，COD去除率为90.35％，色度去除率为98.4％。

检测例2：

选用流化床催化剂粒径为35mm，比表面积≥120m²/g，强度＞125N；选用固定床催化剂粒径为80mm，比表面积≥300m²/g，强度＞110N。设定含有臭氧的废水在反应室内停留时间为1h。

经检测，废水的进水COD为259.4mg/L，色度为280倍，处理后的出水COD为40.3mg/L，色度为10倍，COD去除率为84.4％，色度去除率为96.4％。

由此可知，根据本发明提供的装置，能够高效地对废水进行催化处理。

综上所述，根据本发明，具有如下技术效果：

利用本发明，能够提高包含固液气三态的反应体系的反应效率。特别是，在应用于废水处理的臭氧催化氧化时，通过采用流化床与固定床相结合的方式，提高臭氧利用率，催化臭氧产生更多的羟基自由基，提高臭氧的氧化效率，降低运营费用；另外在反应器设计方面采用了回流与折流结合的方式，提高臭氧的停留时间，提高臭氧的氧化效率，同时降低了反应器的高度，也能降低设备的投资，反应器设计紧凑合理，降低了设备投资、运行和维修的成本。具体来说：

(1)流化床与固定床结合的反应路径设计能最大化满足臭氧催化氧化反应氧化效率曲线变化，臭氧反应0-20min是臭氧催化氧化反应速率最快的时候，采用催化活性较高的流化床催化剂，能够增大与臭氧的接触几率，提高反应速率，提高羟基自由基的产生效率，从而提高臭氧的反应效率；臭氧催化反应时间大于20min，其反应速率明显下降，污染物浓度降低，采用比表面积较大的固定床催化剂，能够将污染物在吸附在催化剂表面，增大污染物在系统中的停留时间，强化臭氧催化氧化效果，前段流化床、后段固定床的反应路径设计可以整体提高臭氧催化氧化技术的臭氧利用率，提高氧化效率，降低运营费用。

(2)流化床区域采用大致的凸字形或倒置的漏斗形设计，会使气水混合物在上升的过程中受到较大阻力，会增大臭氧气体在流化床区域的停留时间，强化流化床的臭氧催化氧化效果，另外在这种阻力的作用下一部分臭氧气体会通过筛板进行二次布气，参与到固定床臭氧催化氧化反应过程中，凸字形设计或倒置的漏斗形优化了传统臭氧催化反应器的结构，有利于提高臭氧利用率和催化氧化的反应效率。

(3)固定床催化剂装填区域为反应器的回流区，折流板的安装区域为反应器的折流区，回流与折流的反应器结构优化，可以分别强化臭氧催化氧化反应，增大臭氧催化氧化反应路径，提高臭氧利用率和催化氧化反应效率。

以上，虽然结合上述实施例对本发明进行了描述，但本发明不限于所述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (14)

1.一种反应器(10)，其特征在于，所述反应器(10)包括反应室(100)，在所述反应室(100)内设置有隔板(110)，

所述隔板(110)的一端设置于所述反应室(100)的内壁，所述隔板(110)的另一端向所述反应室(100)的水平方向上的内侧延伸并且向所述反应室(100)的上方延伸，所述另一端与所述反应室(100)的顶壁间隔地设置，以使得所述隔板(110)将所述反应室(100)分割为设置有流化床物料(121)的流化床区域(120)和设置有固定床物料(131)的固定床区域(130)，

所述反应室(100)的进水口(122)设置于所述流化床区域(120)的下部，所述反应室(100)的出水口(132)设置于所述固定床区域(130)的下部。

2.如权利要求1所述的反应器(10)，其特征在于，所述隔板(110)包括：

第一隔板(111)，其一端设置于所述反应室(100)的底壁或侧壁，另一端向所述反应室(100)的水平方向上的内侧延伸；以及

第二隔板(112)，其一端与所述第一隔板(111)的所述另一端连接，另一端向所述反应室(100)的上方延伸。

3.如权利要求1所述的反应器(10)，其特征在于，所述流化床区域(120)呈倒置的漏斗状或大体呈“凸”字形。

4.如权利要求1所述的反应器(10)，其特征在于，所述进水口(122)设置在所述反应室(100)的底部，在所述进水口(122)设置有曝气装置(140)。

5.如权利要求1所述的反应器(10)，其特征在于，所述隔板(110)为设置有进气孔的筛板。

6.如权利要求2所述的反应器(10)，其特征在于，所述隔板(110)还包括第三隔板(113)，所述第三隔板(113)的一端与所述第二隔板(112)的所述另一端连接，所述第三隔板(113)的另一端向所述反应室(100)的上方延伸并且向所述固定床区域(130)的外侧延伸。

7.如权利要求1-6任一所述的反应器(10)，其特征在于，所述反应器(10)还包括设置于所述反应室(100)的外侧的折流室(200)，从所述反应室(100)的所述出水口(132)排出的液体进入所述折流室(200)，

在所述折流室(200)的内侧的侧壁设置有交错布置的多个折流板(210)，进入所述折流室(200)的所述液体经由所述折流板(210)从所述折流室(200)的出水口(220)排出。

8.如权利要求1所述的反应器(10)，其特征在于，所述流化床物料(121)的粒径为0.1-100mm，所述流化床物料(121)的比表面积为100m²/g以上，所述流化床物料(121)的强度大于120N；

所述固定床物料(131)的粒径为10-100mm，所述固定床物料(131)的比表面积为300m²/g以上，所述固定床物料(131)的强度大于100N。

9.一种臭氧催化氧化系统(1)，其特征在于，包括：

权利要求1～8中任一项所述的反应器(10)；

供水部(20)，其连接于所述反应室(100)的所述进水口(122)，用于向所述反应室(100)提供被处理液体；以及

臭氧发生器(70)，其连接于所述反应室(100)的所述进水口(122)，用于向所述反应室(100)提供臭氧。

10.根据权利要求9所述的臭氧催化氧化系统(1)，其特征在于，所述臭氧催化氧化系统(1)还包括气水混合器(90)，所述供水部(20)和所述臭氧发生器(70)经由所述气水混合器(90)而连接于所述反应室(100)的所述进水口(122)。

11.根据权利要求10所述的臭氧催化氧化系统(1)，其特征在于，所述臭氧催化氧化系统(1)还包括加药部(40)，所述加药部(40)的出料口连接于所述气水混合器(90)，以向所述气水混合器(90)提供氧化剂，所述氧化剂是双氧水、过氧化钙、次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯、过硫酸盐中的一种或多种。

12.一种废水处理方法，其特征在于，使用权利要求1～8中任一项所述的反应器(10)进行废水处理，所述流化床物料(121)为流化床催化剂，所述固定床物料(131)为固定床催化剂，

所述废水处理方法包括以下步骤：

步骤(a)：使含有臭氧的废水进入所述流化床区域(120)，进行第一阶段臭氧催化氧化反应；以及

步骤(b)：使经过所述第一阶段臭氧催化氧化反应后的废水回流进入所述固定床区域(130)，进行第二阶段臭氧催化氧化反应。

13.根据权利要求12所述的废水处理方法，其特征在于，在所述步骤(a)中，控制所述废水在所述流化床区域(120)中的反应时间在20分钟以内。

14.根据权利要求12或13所述的废水处理方法，其特征在于，在所述步骤(b)之后还包括步骤(c)，在所述步骤(c)中，使经过所述第二阶段臭氧催化氧化反应后的废水进行折流，以使所述废水中的残余臭氧进行氧化反应。

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