CN204569529U - 臭氧催化氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种臭氧催化氧化装置，用于废液处理，所述臭氧催化氧化装置包括氧化池、给所述氧化池提供臭氧的臭氧单元、位于所述氧化池内的催化单元，所述氧化池设有位于底部的进水口、高于所述进水口的出水口，所述臭氧催化氧化装置还包括增强臭氧与废液混合的混合装置。本实用新型的臭氧催化氧化装置通过混合装置增强了臭氧与废液的混合效果，通过催化单元提高了臭氧的氧化能力，进而提高了臭氧的利用率，降低了臭氧的投入量和催化剂用量，降低了成本。

Description

臭氧催化氧化装置

技术领域

本实用新型涉及一种臭氧催化氧化装置，尤其涉及一种气液混合效果好、臭氧氧化效果好、臭氧利用率高的臭氧催化氧化装置。

背景技术

随着水资源日益紧缺和水污染事件的频繁爆发，人们对于水环境保护和水污染治理愈发重视。国家通过制定更为严格的污水排放标准来推动节能减排工作的开展，污水的达标排放以及在此基础上开展回收利用已变得刻不容缓。

臭氧具有很强的氧化能力，在水处理领域，臭氧主要用于氧化分解水中的难降解有机物，从而使水体脱色除臭，降低毒性。在应用过程中，臭氧氧化技术目前存在的普遍问题是：第一，臭氧与水的传质效果差，在水中的溶解度低，从而导致氧化效率低下；第二，臭氧氧化具有选择性，与众多有机物的反应速率千差万别，比如含有碳碳双键、碳碳三键等不饱和键的有机物，能被臭氧快速氧化，而对于饱和烷烃、小分子有机酸等物质则与臭氧反应缓慢，水质的差别导致了氧化效果的不稳定性。上述两方面因素使得臭氧氧化技术的运行成本和投资较高，从而在一定程度上限制了技术的应用。

单独采用非均相臭氧催化氧化技术处理废水，能利用臭氧在催化剂作用下产生的羟基自由基进行间接氧化，羟基自由基氧化能力较臭氧氧化能力更强，且反应快速无选择性，该方法虽能保证一定的处理效果，降低臭氧消耗量，但由于缺乏高效的气水混合系统，因而存在着催化剂用量大，投资费用高的问题。

有鉴于此，有必要对现有的臭氧催化氧化装置予以改进，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种气液混合效果好、臭氧氧化效果好、臭氧利用率高、催化剂用量少的臭氧催化氧化装置。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种臭氧催化氧化装置，用于废液处理，所述臭氧催化氧化装置包括氧化池、给所述氧化池提供臭氧的臭氧单元、位于所述氧化池内的催化单元，所述氧化池设有位于底部的进水口、高于所述进水口的出水口，所述臭氧催化氧化装置还包括增强臭氧与废液混合的混合装置。

作为本实用新型的进一步改进，所述混合装置包括设于氧化池内且位于进水口与出水口之间的混合筒、通过空气管道给所述混合筒内提供空气的空压装置；所述混合筒底部开设有供废液在混合筒内外流通的通孔，所述混合筒顶部开设有上端口。

作为本实用新型的进一步改进，位于所述混合筒内的所述空气管道的端部连接有第一微孔扩散器。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一微孔扩散器位于所述通孔上方。

作为本实用新型的进一步改进，所述催化单元设于所述混合筒外，催化单元体积为所述氧化池体积的5%-50%。

作为本实用新型的进一步改进，所述催化单元位于上端口与通孔之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述臭氧单元包括提供臭氧的臭氧发生装置、一端连接于所述臭氧发生装置并将臭氧输送至氧化池的臭氧管道，所述臭氧管道的另一端分为伸入所述混合筒内的内臭氧管道、伸入所述混合筒外的外臭氧管道。

作为本实用新型的进一步改进，所述内臭氧管道、外臭氧管道分别连接有内第二微孔扩散器、外第二微孔扩散器。

作为本实用新型的进一步改进，所述外第二微孔扩散器位于催化单元上方。

作为本实用新型的进一步改进，所述臭氧催化氧化单元还包括用于处理催化单元的反冲洗装置。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的臭氧催化氧化装置通过混合装置增强了臭氧与废液的混合效果，通过催化单元提高了臭氧的氧化能力，进而提高了臭氧的利用率，降低了臭氧的投入量和催化剂用量，降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型的臭氧催化氧化装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

请参阅图1所示，本实用新型提供一种用于废水等废液处理的臭氧催化氧化装置100，包括氧化池10、给所述氧化池10提供臭氧的臭氧单元20、增强臭氧与废液混合效果的混合装置30、位于所述氧化池10内的催化单元40、用于处理催化单元40的反冲洗装置50。通过混合装置30可以提高臭氧与废液的气液混合效果，通过催化单元40可提高臭氧的氧化能力，进一步提高臭氧利用率，降低臭氧投入量，降低成本。

所述氧化池10设有位于底部的进水口11、高于所述进水口11的出水口12，废水等废液从进水口11进入氧化池10，与臭氧单元20提供的臭氧混合并在催化单元40的催化作用下进行充分反应，除去或降低有机物等污染物后从出水口12流出，待排放或循环利用。

所述混合装置30包括设于氧化池10内且位于进水口11与出水口12之间的至少一个混合筒31、通过空气管道32给所述混合筒31内提供空气的空压装置33。所述混合筒31的底部开设有供废液在混合筒31内外流通的通孔312，所述混合筒31顶部开设有上端口311。废液从通孔312进入混合筒31从上端口311流出至氧化池10内，使得废液在氧化池10内形成内循环，进而促使臭氧与废液能够充分混合，可提高臭氧的利用率。另外，所述上端口311低于出水口12，因此从混合筒31内流出的废液在参与内循环被充分降解后才从出水口12流出。

所述氧化池10内设有至少两个混合筒31，至少两个混合筒31间隔设置，间隔距离足够使废液形成内循环。

所述空气管道32的一端位于混合筒31内，因此空气进入混合筒31后即与废液混合形成气液混合液，由于气液混合液的密度远小于废液混合前的密度，因此气液混合液上升，在混合筒31内形成良好的紊流状态，使得整个废液中充满空气。气液混合液达到上端口311后部分或全部空气与废液分离，废液在重力作用下下降，再从混合筒31的底部进入到混合筒31内，形成内循环。

为了进一步增强空气跟废液的气液混合效果，位于所述混合筒31内的所述空气管道32的端部连接有至少一个第一微孔扩散器34。空气经过第一微孔扩散器34后以较高的速度、分散射入到密度相对较重的未混合空气或者混合空气量较少的废液中，能够最大化地提高气液混合效果。

所述空气管道32的一端优选位于混合筒31底部的通孔312的上方，这样，空气与废液能够在上升的过程中充分混合。更进一步地，所述第一微孔扩散器34位于所述通孔312上方，混合筒31内的气液混合液上升后使得混合筒31内比混合筒31外的压力低，混合筒31内的混合液的密度比混合筒31外的废液的密度小，可以促使混合筒31内的废液从底部的通孔312进入到混合筒31内，从而废液在氧化池10内沿混合筒31内外形成内循环。当进水水质变化幅度较大时，可通过增加压缩空气量来提高循环量，以降低对臭氧催化氧化装置100的冲击。

所述催化单元40设于所述混合筒31外，且位于上端口311与通孔312之间靠近所述通孔312；具体地，所述催化单元40环绕于至少一个所述混合筒31外；催化单元40体积为所述氧化池10体积的5%-50%。所述催化单元40包括垫层41、位于所述垫层41上方的催化层42，所述催化层42内具有催化臭氧氧化的催化剂。

所述臭氧单元20包括提供臭氧的臭氧发生装置21、一端连接于所述臭氧发生装置21并将臭氧输送至氧化池10的臭氧管道22。所述臭氧管道22的另一端分为伸入所述混合筒31内的内臭氧管道221、伸入所述混合筒31外的外臭氧管道222。本实用新型中，臭氧发生装置21指的是能够提供臭氧的装置，包括制备臭氧的臭氧发生器、储存臭氧的钢瓶等。

为了增强臭氧与废液的混合效果，所述内臭氧管道221、外臭氧管道222分别连接有内第二微孔扩散器231、外第二微孔扩散器232。臭氧经过内第二微孔扩散器231、外第二微孔扩散器232后以较高的速度、分散射入到废液中，能够增强气液混合效果，提高臭氧氧化效果，节约臭氧投入量，降低成本。本实施例中，所述内第二微孔扩散器231靠近第一微孔扩散器34设置，所述外第二微孔扩散器232位于催化单元40的催化层42上方。

臭氧从内第二微孔扩散器231出来后进入到混合筒31内，与空气-废液形成的气液混合液剧烈混合，形成密度相对较低的臭氧-空气-废液气液混合液并上升，在混合过程中，臭氧充分分散于废液中，并与废液中的难降解有机物发生反应，实现废液的氧化。臭氧-空气-废液气液混合液可以增大臭氧与废液的接触面积，提高臭氧利用率。

臭氧-空气-废液气液混合液上升到上端口311后，部分或全部的空气和臭氧从废液中脱离后废液在重力作用下从混合筒31外向下流动，并再次从通孔312进入混合筒31内，形成内循环流，增加了臭氧与废液的接触时间。

同时，废液从混合筒31外向下流动的过程中与从外第二微孔扩散器232出来的臭氧气体逆流接触，在高速碰撞下使得臭氧溶解于废液中形成臭氧-废液混合液。该混合液向下经过催化层42的过程中，臭氧在催化剂的催化作用下产生氧化能力更强的羟基自由基，通过羟基自由基进一步氧化废液中的难降解有机物，通过臭氧催化氧化实现废液的再氧化。当废液通过催化单元40后到达氧化池10底部，再通过通孔312进入到混合筒31内，完成一个周期的氧化-催化氧化过程。

废液从进水口11进入氧化池10后，经过不断地氧化-催化氧化，废液中的难降解有机物不断地被降解。同时在循环过程中，降解后的部分废液从上端口311上流，最终从出水口12排出，待排放或循环利用。

所述反冲洗装置50包括设置于催化层42下方的反冲洗布气管51和反冲洗布水管52、氧化池顶部的反冲洗出水管53。在运行一段时间后，开启反冲洗布气管51和反冲洗布水管52对催化层42进行反冲洗，去除催化剂表面的杂质，以保证催化氧化效果的稳定性。

采用上述臭氧催化氧化装置100进行废液处理时：废液连续从进水口11进入氧化池10；开启空压装置33，压缩空气经空气管道32、第一微孔扩散器34进入混合筒31内，空气与废液形成空气-废液混合液在混合筒31内高速上升并在所述混合筒31内形成良好的紊流状态；启动臭氧单元20，臭氧发生装置21提供的臭氧经过臭氧管道22、内第二微孔扩散器231进入混合筒31内，与混合筒31内的空气-废液混合液剧烈混合并上升，在混合过程中臭氧充分分散、溶解于废液中，与废液中的难降解有机物发生反应，实现废液氧化；臭氧-空气-废液混合液上升到混合筒31的顶部后，部分臭氧和空气从中分离，废液从混合筒31外向下流动与由外第二微孔扩散器232出来的臭氧高速碰撞形成臭氧-废液混合液，实现废液的催化氧化后再次从通孔312进入混合筒31，在氧化池10内形成内循环。

综上所述，本实用新型的臭氧催化氧化装置100通过混合装置30增强了臭氧与废液的混合效果，提高了臭氧的氧化能力，进而提高了臭氧的利用率，降低了臭氧的投入量和催化剂用量和成本。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种臭氧催化氧化装置，用于废液处理，所述臭氧催化氧化装置包括氧化池、给所述氧化池提供臭氧的臭氧单元、位于所述氧化池内的催化单元，所述氧化池设有位于底部的进水口、高于所述进水口的出水口，其特征在于：所述臭氧催化氧化装置还包括增强臭氧与废液混合的混合装置。

2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述混合装置包括设于氧化池内且位于进水口与出水口之间的混合筒、通过空气管道给所述混合筒内提供空气的空压装置；所述混合筒底部开设有供废液在混合筒内外流通的通孔，所述混合筒顶部开设有上端口。

3.根据权利要求2所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于：位于所述混合筒内的所述空气管道的端部连接有第一微孔扩散器。

4.根据权利要求3所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述第一微孔扩散器位于所述通孔上方。

5.根据权利要求2所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述催化单元设于所述混合筒外，催化单元体积为所述氧化池体积的5%-50%。

6.根据权利要求2所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述催化单元位于上端口与通孔之间。

7.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述臭氧单元包括提供臭氧的臭氧发生装置、一端连接于所述臭氧发生装置并将臭氧输送至氧化池的臭氧管道，所述臭氧管道的另一端分为伸入所述混合筒内的内臭氧管道、伸入所述混合筒外的外臭氧管道。

8.根据权利要求7所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述内臭氧管道、外臭氧管道分别连接有内第二微孔扩散器、外第二微孔扩散器。

9.根据权利要求8所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述外第二微孔扩散器位于催化单元上方。

10.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述臭氧催化氧化单元还包括用于处理催化单元的反冲洗装置。