CN201437519U - 催化氧化反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种催化氧化反应装置，包括：催化氧化反应室、絮凝反应室和分离沉降室，与催化氧化反应室连接的进水管、进酸管、进催化剂管和进氧化剂管，与絮凝反应室连接的进碱液管和进絮凝剂管，以及分别与分离沉降室底部和顶部连接的排泥管和集水槽以及与集水槽连接的出水管；其中催化氧化反应室底部封闭、顶部开放，设置在分离沉降室内，其顶部至少高于分离沉降室的顶部，絮凝反应室的底部和顶部开放，设置在催化氧化反应室内，其顶部低于催化氧化反应室的顶部，其底部穿过催化氧化反应室的底部而与分离沉降室连通，分离沉降室的底部封闭，其顶部开放并伸入到集水槽内。该装置的占地面积小，使得催化氧化技术在工业上得到更广泛的应用。

Description

催化氧化反应装置

技术领域

本实用新型涉及一种催化氧化反应装置，更具体地说，涉及一种适于进行废水处理的催化氧化反应装置。

背景技术

长期以来，环境中难降解有机废水的处理一直是水处理技术中的难点，也是困扰世界各国环境界的重要难题。近年来以催化氧化为代表的高级氧化技术处理难降解有机废水的研究取得了显著的进展。催化氧化的机理在于用催化剂与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基(如·OH)；再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成易于生物降解的小分子物质，甚至直接降解成为CO₂和H₂O，接近完全矿化。

催化氧化反应装置通常包括：通过泵依次连接的催化氧化反应室、絮凝反应室和分离沉降室，与所述催化氧化反应室连接的进水管、进酸管、进催化剂管和进氧化剂管，与所述絮凝反应室连接的进碱液管和进絮凝剂管，以及与所述分离沉降室的底部连接的排泥管、与所述分离沉降室的顶部连接的集水槽和与所述集水槽连接的出水管。为了加快催化氧化反应室内的反应速度，通常还在催化氧化反应室内设置搅拌电机对反应物进行搅拌。工作时，废水、酸液、催化剂和氧化剂分别通过进水管、进酸管、进催化剂管和进氧化剂管进入催化氧化反应室内，使得催化剂、氧化剂在酸性条件下与废水中的有机物反应；然后反应后的溶液通过泵泵入絮凝反应室内，与分别通过进碱液管和进絮凝剂管进入絮凝反应室内的碱液和絮凝剂发生反应，形成絮凝体并使酸液与碱液中和而呈中性；絮凝反应后的废水通过泵泵入分离沉降室内，实现上清液和絮凝体的分离，其中絮凝体沉积在分离沉降室的下部，通过排泥管定期排出，上清液则流入集水槽并经过出水管排出，从而实现有机废水的降解处理。

由于上述催化氧化反应装置中的催化氧化反应室、絮凝反应室和分离沉降室的体积都比较大，并且各室之间通过泵实现流体的输送，从而使得现有的催化氧化反应装置的占地面积较大，使得催化氧化技术在工业上的使用受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的催化氧化反应装置的占地面积较大的问题，提供一种占地面积小的催化氧化反应装置，以使得催化氧化技术在工业上得到更为广泛的应用。

根据本实用新型提供的催化氧化反应装置包括：催化氧化反应室、絮凝反应室和分离沉降室，与所述催化氧化反应室连接的进水管、进酸管、进催化剂管和进氧化剂管，与所述絮凝反应室连接的进碱液管和进絮凝剂管，以及与所述分离沉降室的底部连接的排泥管、与所述分离沉降室的顶部连接的集水槽和与所述集水槽连接的出水管；其中，所述催化氧化反应室的底部封闭、顶部开放，且设置在所述分离沉降室内，并且所述催化氧化反应室的顶部至少高于所述分离沉降室的顶部，所述絮凝反应室的底部和顶部开放，并且设置在所述催化氧化反应室内，并且所述絮凝反应室的顶部低于所述催化氧化反应室的顶部，所述絮凝反应室的底部穿过所述催化氧化反应室的底部而与所述分离沉降室连通，所述分离沉降室的底部封闭，所述分离沉降室的顶部开放并伸入到所述集水槽内。

在根据本实用新型提供的催化氧化反应装置中，絮凝反应室套设在催化氧化反应室内，催化氧化反应室则套设在分离沉降室内，并且各室之间无需泵便可实现流体的输送，从而结构比较紧凑，节省了催化氧化反应装置的占地面积，使得催化氧化技术在工业上得到更为广泛的应用。

附图说明

图1是根据本实用新型的一种实施方式提供的催化氧化反应装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图来对本实用新型提供的催化氧化反应装置进行更详细的说明。

如图1所示，本实用新型提供的催化氧化反应装置包括：催化氧化反应室5、絮凝反应室6和分离沉降室9，与所述催化氧化反应室5连接的进水管1、进酸管2、进催化剂管3和进氧化剂管4，与所述絮凝反应室6连接的进碱液管7和进絮凝剂管8，以及与所述分离沉降室9的底部连接的排泥管10、与所述分离沉降室9的顶部连接的集水槽11和与所述集水槽11连接的出水管12；其中，所述催化氧化反应室5的底部封闭、顶部开放，且设置在所述分离沉降室9内，并且所述催化氧化反应室5的顶部至少高于所述分离沉降室9的顶部，所述絮凝反应室6的底部和顶部开放，并且设置在所述催化氧化反应室5内，并且所述絮凝反应室6的顶部低于所述催化氧化反应室5的顶部，所述絮凝反应室6的底部穿过所述催化氧化反应室5的底部而与所述分离沉降室9连通，所述分离沉降室9的底部封闭，所述分离沉降室9的顶部开放并伸入到所述集水槽11内。

在根据本实用新型提供的催化氧化反应装置中，由于絮凝反应室6套设在催化氧化反应室5内，催化氧化反应室5则套设在分离沉降室9内，并且催化氧化反应室5内的流体通过絮凝反应室6的顶部而自动溢入絮凝反应室6内，经过絮凝反应后通过絮凝反应室6的底部而流入分离沉降室9内，即各室之间无需泵便可实现反应物的输送，从而结构比较紧凑，节省了催化氧化反应装置的占地面积，使得催化氧化技术在工业上得到更为广泛的应用。

所述催化氧化反应室5的顶部至少高于所述分离沉降室9的顶部，从而防止分离沉降室9内的溶液溢入催化氧化反应室5内。此时，可以通过控制废水供应流速和出水管12的出水速度等方式来防止集水槽11内的上清液溢入催化氧化反应室5内。优选地，所述催化氧化反应室5的顶部高于所述集水槽11的顶部，从而方便地防止集水槽11内的上清液溢入催化氧化反应室5内。

所述催化氧化反应室5的顶部开放，以允许反应过程中产生的气体随时排出。可以在催化氧化反应室5的顶部设置防尘盖，以防止灰尘等异物进入。

优选地，如图1所示，所述进水管1、进酸管2、进催化剂管3和进氧化剂管4连接在所述催化氧化反应室5的底部；所述进碱液管7和进絮凝剂管8连接在所述絮凝反应室6的顶部。通过这两项设置，废水、酸液、催化剂和氧化剂从催化氧化反应室5的底部进入催化氧化反应室5，进行催化氧化反应后从絮凝反应室6的顶部进入絮凝反应室6，并与在絮凝反应室6顶部进入的碱液和絮凝剂发生絮凝反应，然后从絮凝反应室6的底部流入分离沉降室9内，从而各反应物反应过程中流经的路径较长，使得催化氧化反应和絮凝反应都能够进行得比较充分，提高了催化氧化反应装置的效率。

所述催化氧化反应室5、絮凝反应室6和分离沉降室9可以为筒形，其具体形状(例如横截面形状)可以根据实际需要而设计，例如可以采用圆柱形、圆锥形、圆台形、棱柱形以及上述形状的组合等。

优选地，所述催化氧化反应室5包括催化氧化反应室的上部51和催化氧化反应室的下部52，所述催化氧化反应室的上部51包括催化氧化反应室的顶部，所述催化氧化反应室的下部52包括催化氧化反应室的底部，其中所述催化氧化反应室的下部52的横截面积小于所述催化氧化反应室的上部52的横截面积。从而，废水、酸液、催化剂、氧化剂在横截面积较小的催化氧化反应室的下部52中的流速较大，各反应物通过水力搅拌而能够混合得比较充分，向上流至横截面积较大的催化氧化反应室的上部51之后，各反应物的流速减慢，从而能够较稳定地进行反应。从而催化氧化反应室5中无需设置搅拌电机便能够使得废水、酸液、催化剂、氧化剂有效混合，得到充分的反应。可以根据具体需要来设计所述催化氧化反应室的上部51和催化氧化反应室的下部52在高度上的比例，作为一种具体的实施方式，该催化氧化反应室的上部51和催化氧化反应室的下部52在高度上的比例为1∶3-10∶1，例如2∶1，所述催化氧化反应室的下部52为圆锥形或圆台形，所述催化氧化反应室的上部51为圆柱形。从而，催化氧化反应室的下部52的横截面积从下到上逐渐增大到与催化氧化反应室的上部51的横截面积相同，使得反应物在催化氧化反应室的下部52中的流速逐渐减小，并且催化氧化反应室的上部51和催化氧化反应室的下部52的衔接比较紧凑。优选地，所述催化氧化反应室的下部52的圆锥形或圆台形的顶角为30°-150°。在该角度范围内，废水、酸液、催化剂、氧化剂能够在催化氧化反应室的下部52得到更有效地混合。如本领域技术人员所公知，本说明书以及权利要求书中所述的圆锥形的顶角是指该圆锥的轴截面三角形的顶角，圆台形的顶角则是指形成该圆台的圆锥的轴截面三角形的顶角。

优选地，所述絮凝反应室6的顶部位于所述催化氧化反应室的上部51。从而，废水、酸液、催化剂、氧化剂只有在该催化氧化反应室的上部51内经过充分反应后才能从絮凝反应室6的顶部溢入絮凝反应室内，提高了催化氧化反应装置的效率。

优选地，如图1所示，所述絮凝反应室6的横截面积从顶部至底部逐渐变大。从而在絮凝反应室6中的流体的流速从顶部至底部逐渐减小，在顶部流速较大有利于经过催化氧化反应的废水与碱液和絮凝剂快速而充分地进行反应，而随着靠近底部流速逐渐地变小有利于粗大絮凝体的形成。作为一种具体的实施方式，所述絮凝反应室6为圆锥形或圆台形。所述絮凝反应室6的圆锥形或圆台形的顶角为15°-75°。该角度范围更有利于经过催化氧化反应的废水与碱液和絮凝剂快速而充分地反应以及粗大絮凝体的形成。

优选地，所述分离沉降室9包括分离沉降室的上部91和分离沉降室的下部92，所述分离沉降室的上部91包括分离沉降室的顶部，所述分离沉降室的下部92包括分离沉降室的底部，所述分离沉降室的下部92的侧壁随着向所述分离沉降室9的底部延伸而逐渐向靠近所述分离沉降室9的纵轴线A的方向倾斜。从而在分离沉降室9内分离出的絮凝体能够沿着该倾斜的侧壁滑动，并顺畅地沉积到分离沉降室9的底部。可以根据具体需要来设计所述分离沉降室的上部91和分离沉降室的下部92在高度上的比例，作为一种具体的实施方式，该分离沉降室的上部91和分离沉降室的下部92在高度上的比例为1∶3-3∶1，例如1∶1。更优选地，所述分离沉降室的下部92为圆锥形或圆台形。从而分离沉降室的下部92的横截面为圆形，侧面整体光滑无死角，使得絮凝体能够更顺畅地在侧壁上滑动。优选地，所述分离沉降室的下部92的圆锥形或圆台形的顶角为45°-170°。在该角度范围内，更有利于絮凝体顺畅地沉积到分离沉降室9的底部。而分离沉降室的上部91的具体形状则可以根据实际情况任意设置，例如可以为圆柱形。

优选地，所述催化氧化反应室5的内侧壁上和/或所述絮凝反应室6的外侧壁上设置有挡板13。该挡板13能够增加对催化氧化反应室5内的流体的扰动，使流体流动形成旋流，从而增强混合效果。可以根据需要设置挡板13的位置和个数，可以仅设置在催化氧化反应室5的内侧壁上，也可以仅设置在絮凝反应室6的外侧壁上，也可以同时设置在两者上。优选地，所述挡板13设置在所述催化氧化反应室的下部52的内侧壁上和/或所述絮凝反应室6的位于所述催化氧化反应室的下部52内的部分的外侧壁上。由于废水、酸液、催化剂和氧化剂的混合主要在催化氧化反应室的下部52中进行，因此挡板13设置在上述区域中能够有助于废水、酸液、催化剂和氧化剂混合得更加充分。

下面说明利用根据本实用新型的优选实施方式提供的上述催化氧化反应装置进行废水处理的工作过程。

首先，废水、酸液、催化剂和氧化剂分别通过进水管1、进酸管2、进催化剂管3和进氧化剂管4进入催化氧化反应室的下部52内。其中可以使用适当的泵将废水通过进水管1泵入催化氧化反应室5内，由于催化氧化反应室的下部52的横截面积较小，流体流速较大，从而在水力作用下使得废水、酸液、催化剂和氧化剂在催化氧化反应室的下部52内充分地混合，然后进入催化氧化反应室5的横截面积较大的催化氧化反应室的上部51中，使得催化剂、氧化剂在酸性条件下与废水中的有机物充分反应。然后反应后的溶液自动从絮凝反应室6的顶部进入絮凝反应室6内，与分别通过进碱液管7和进絮凝剂管8进入絮凝反应室6内的碱液和絮凝剂发生反应，随着所流经的絮凝反应室6的横截面积的逐渐增大，逐渐形成较大的絮凝体并使酸液与碱液中和而呈中性。最后，絮凝反应后的废水通过絮凝反应室6的底部自动进入分离沉降室9内，在该分离沉降室9中实现上清液和絮凝体的分离，其中絮凝体沿着分离沉降室的下部92的斜面滑动而顺利地沉积，通过排泥管10定期排出，上清液则从分离沉降室的上部91溢入集水槽11并经过出水管12排出，从而实现有机废水的降解处理。

Claims (18)

1.一种催化氧化反应装置，该催化氧化反应装置包括：催化氧化反应室、絮凝反应室和分离沉降室，与所述催化氧化反应室连接的进水管、进酸管、进催化剂管和进氧化剂管，与所述絮凝反应室连接的进碱液管和进絮凝剂管，以及与所述分离沉降室的底部连接的排泥管、与所述分离沉降室的顶部连接的集水槽和与所述集水槽连接的出水管；其特征在于，所述催化氧化反应室的底部封闭、顶部开放，且设置在所述分离沉降室内，并且所述催化氧化反应室的顶部至少高于所述分离沉降室的顶部，所述絮凝反应室的底部和顶部开放，且设置在所述催化氧化反应室内，并且所述絮凝反应室的顶部低于所述催化氧化反应室的顶部，所述絮凝反应室的底部穿过所述催化氧化反应室的底部而与所述分离沉降室连通，所述分离沉降室的底部封闭，所述分离沉降室的顶部开放并伸入到所述集水槽内。

2.根据权利要求1所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述催化氧化反应室的顶部高于所述集水槽的顶部。

3.根据权利要求1所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述进水管、进酸管、进催化剂管和进氧化剂管连接在所述催化氧化反应室的底部。

4.根据权利要求3所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述催化氧化反应室包括催化氧化反应室的上部和催化氧化反应室的下部，所述催化氧化反应室的上部包括催化氧化反应室的顶部，所述催化氧化反应室的下部包括催化氧化反应室的底部，其中所述催化氧化反应室的下部的横截面积小于所述催化氧化反应室的上部的横截面积。

5.根据权利要求4所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述催化氧化反应室的上部和所述催化氧化反应室的下部在高度上的比例为1∶3-10∶1。

6.根据权利要求4所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述催化氧化反应室的下部为圆锥形或圆台形，所述催化氧化反应室的上部为圆柱形。

7.根据权利要求6所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述催化氧化反应室的下部的圆锥形或圆台形的顶角为30°-150°。

8.根据权利要求1所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述进碱液管和进絮凝剂管连接在所述絮凝反应室的顶部。

9.根据权利要求8所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述絮凝反应室的顶部位于所述催化氧化反应室的上部。

10.根据权利要求8所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述絮凝反应室的横截面积从顶部至底部逐渐变大。

11.根据权利要求10所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述絮凝反应室为圆锥形或圆台形。

12.根据权利要求11所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述絮凝反应室的圆锥形或圆台形的顶角为15°-75°。

13.根据权利要求1所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述分离沉降室包括分离沉降室的上部和分离沉降室的下部，所述分离沉降室的上部包括分离沉降室的顶部，所述分离沉降室的下部包括分离沉降室的底部，所述分离沉降室的下部的侧壁随着向所述分离沉降室的底部延伸而逐渐向靠近所述分离沉降室的纵轴线的方向倾斜。

14.根据权利要求13所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述分离沉降室的上部和所述分离沉降室的下部在高度上的比例为1∶3-3∶1。

15.根据权利要求13所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述分离沉降室的下部为圆锥形或圆台形。

16.根据权利要求15所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述分离沉降室的下部的圆锥形或圆台形的顶角为45°-170°。

17.根据以上任意一项权利要求所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述催化氧化反应室的内侧壁上和/或所述絮凝反应室的外侧壁上设置有挡板。

18.根据权利要求17所述的催化氧化反应装置，其特征在于，所述挡板设置在所述催化氧化反应室的下部的内侧壁上和/或所述絮凝反应室的位于所述催化氧化反应室的下部内的部分的外侧壁上。

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