CN205527942U - 内循环臭氧催化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种污水处理技术领域，具体涉及内循环臭氧催化装置。本实用新型提供了一种用于污水处理的内循环臭氧催化装置，包括外筒和内筒，内筒顶部低于外筒顶部，内筒底部高于外筒底部，所述臭氧催化装置设有进水口、排水口和溢流口，中央设有中央通道，所述溢流口与所述内筒顶部齐平，所述内筒包括催化氧化单元和布水布气单元，所述催化氧化单元位于所述布水布气单元上部，所述外筒和内筒之间设有回流通道。此装置适用于污水深度处理中涉及的所有臭氧催化氧化工艺，其结构合理，具有臭氧利用率高、处理效果好等优点，可应用于污水的达标排放、提标改造、膜处理前预处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理技术领域，涉及臭氧氧化催化反应装置领域，具体涉及一种内循环臭氧催化装置。
背景技术
臭氧由于其在水中有较高的氧化还原电位(2.07V，仅次于氟，位居第二)，常用来进行杀菌消毒、除臭、除味、脱色等，在饮用水处理中有着广泛的应用。近年来，国内外在臭氧高级氧化法的应用研究方面取得了可喜的进展。臭氧的高级氧化技术(AOTs)就是通过臭氧氧化与各种水处理技术组合形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基(其氧化还原电位2.8V)。臭氧高级氧化法与常规水处理方法比较具有显著特点，如：对于生物难降解物质处理效果好、降解速度快、占地面积小、自动化程度高、无二次污染、浮渣和污泥产生量少等优点。因此，臭氧在含有难降解有机物污水的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，具有很好的应用前景。
对于工业废水深度处理来说，污水经过除油、生化等工艺处理后，仍然含有大量的单环、多环及杂环极性污染物，单独靠简单的物理方法和生物法很难达到处理要求。臭氧具有强氧化作用，在催化剂的作用下产生的羟基自由基具有无选择性氧化，使有机污染物或官能团发生变化，断裂污染物中的C-C键及不饱和键，从而提高污水中污染物的降解能力。
现有的处理方法处理污水采用连续流或间歇流的处理方式，其特征是先将废水连续/间歇的用泵泵入反应塔，同时臭氧发生器产生的臭氧经释放头释放，然后臭氧与进水接触反应，与塔中的填料接触，然后在其作用下发生反应，从而氧化水中的有机污染物。
实用新型内容
本实用新型所解决的现有技术的问题是：现有的臭氧催化装置存在以下缺点：(1)现有的装置，当进水水质不稳定时或收到事故冲击时很难保证最终出水能够达标；(2)由于现有装置流态不稳定，易产生沟流、短流，从而使得污水与臭氧、填料接触不充分，反应不彻底，出水不稳定；(3)混有臭氧的污水与填料在现有装置接触时间短，反应塔内的有效容积小不能充分接触，因此存在出水水质不能达到要求的现象。
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提出一种新型的内循环臭氧催化装置，不仅能提高污水处理的稳定性和效率，而且可以装置化，因此可以减少工程建设周期、维护管理容易。
具体而言，本实用新型提供了一种用于污水处理的内循环臭氧催化装置，包括外筒1和内筒2，内筒2顶部低于外筒1顶部，内筒2底部高于外筒1底部，所述臭氧催化装置设有进水口7、排水口8和溢流口14，中央设有中央通道3，所述溢流口14与所述内筒2顶部齐平，所述内筒2包括催化氧化单元21和布水布气单元22，所述催化氧化单元21位于所述布水布气单元22上部，所述外筒1和内筒2之间设有回流通道6。
优选的，所述的布水布气单元22内设有曝气盘4和锥型挡板5，所述锥型挡板5位于所述曝气盘4上部。
优选的，所述臭氧催化装置还包括臭氧进气口10，所述曝气盘4通过管道与所述臭氧进气口10相连，所述锥型挡板5与所述中央通道3相连。
优选的，所述的臭氧催化装置还包括第一反洗气口61和第二反洗气口62，所述第一反洗气口61与穿孔管16相连，所述第二反洗气口62与弯头直管17相连，弯头直管的弯头部分通过设置在锥形挡板5上方，与所述中央通道3相通。
优选的，所述进水口7通过管道与所述布水布气单元22相连，所述排水口8通过管道与所述外筒1相连。
优选的，所述的臭氧催化装置还包括卸料口9，所述卸料口9与所述内筒2连接。
优选的，所述臭氧催化装置上部还设有进水备用口15。
优选的，所述的外筒1设置有第一视窗11、第二视窗12和维修手孔13。
优选的，所述的内筒2高度为5～6.5m，直径0.5～3.5m，所述外筒1高度5.6～9m，直径1.5～4m。
优选的，所述臭氧催化装置的高度设置为7-9.2米。
本实用新型所取得的有益效果为：通过本实用新型臭氧催化装置的实施，可以减少外部循环设备的建设及运行费用，系统投资节约10-15％左右，它与常规臭氧催化氧化装置相比具有如下的优势：
(1)在内筒与外筒之间形成自循环，这使污水多次经过填料层与臭氧接触反应，充分发挥催化剂性能，增强处理效果，防止常规装置因填料污堵而发生短流导致的处理效果下降；
(2)较常规间歇反应装置而言，其内部应填满填料，而由于内外筒的设计可以在保证内筒中污水与催化剂填充比例的同时还可以减少整体装置催化剂的填料量，该设计同时可以减少外部循环水泵的设置及其电耗，因此可以节省约10％-20％的投资费用；
(3)由于臭氧催化氧化主要在与催化剂的直接接触时反应，该设计的内筒装有填料臭氧曝气全部在内筒下方，因此可以保证臭氧与催化剂在内筒最大限度的将污水中有机物进行氧化；
(4)如果处理量较大时，可以将该装置的外筒撤掉，建设多个内筒放于池体之中，便于规模较大的园区处理及改造项目中原池体的利旧。该设计较为灵活适用于大小规模的污水处理。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的内循环臭氧催化装置的示意图。
其中，附图标记对应的结构分别如下：
1为外筒，2为内筒，3为中央通道，4为曝气盘，5为锥形挡板，6为回流通道，7为进水口，8为排水口，9为卸料口，10为臭氧进气口，11为第一视窗，12为第二视窗，13为维修手孔，14为溢流口，15为进水备用口，16为穿孔管，17为弯头直管，21为催化氧化单元，22为布水布气单元，61为第一反洗气口，62为第二反洗气口。
具体实施方式
针对以上不足，本实用新型的目的在于提供一种臭氧催化装置，用于污水处理，通过采用内外套筒的结构运行，连续供臭氧，污水内部自循环的处理方式，达到污水处理的目的。
具体而言，本实用新型提供了一种用于污水处理的内循环臭氧催化装置，包括外筒1和内筒2，内筒2顶部低于外筒1顶部，内筒2底部高于外筒1底部，所述臭氧催化装置设有进水口7、排水口8和溢流口14，中央设有中央通道3，所述溢流口14与所述内筒2顶部齐平，所述内筒2包括催化氧化单元21和布水布气单元22，所述催化氧化单元21位于所述布水布气单元22上部，所述外筒1和内筒2之间设有回流通道6。
本实用新型采用内外筒结合的组合设计，其中，内筒主要为催化氧化单元和布水布气单元，催化氧化单元充满填料，其中填料填充率可达到80％，其目的是提高内筒中催化剂、臭氧与污水的比例，提高催化效果，外筒主要用于溶解在污水中的剩余臭氧的再利用，内外筒的结构使处理效果更好，更节省催化剂的用量，节省投资及运行费用。内筒下部设置布水布气单元，布水布气单元包括曝气盘和锥型挡板，锥型挡板位于曝气盘上部，曝气盘与臭氧进气管相连，锥型挡板与位于内筒中央的中央通道相连。中央通道采用刚性材料，一方面防止排水时，没有中央通道，容易造成吸瘪的状态，同时可以保证在运行时，若内回流的效果不佳，通过中央通道强制通气，对内回流产生压力。
其中，臭氧由臭氧进气口10进入，然后通过曝气盘4的布气后均匀分布在整个装置底部，在曝气盘正上方设置锥型挡板5，以防臭氧直接从导气管排出，从而保证整个臭氧曝气全部在内筒中，增加内筒臭氧与催化剂的接触机率，提高臭氧的氧化效果。同时，臭氧曝气全部在内筒中，使填料区处于强擦洗状态，避免出现悬浮物堵塞、填料表面结垢的倾向。
下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细的说明。但是，这些实施例仅是用于说明本实用新型，而不是对本实用新型范围的限制。
实例一
实施例一提供了一种臭氧催化装置，如图1所示，其中1为外筒，2为内筒，3为中央通道，4为曝气盘，5为锥形挡板，6为回流通道，7为进水口，8为排水口，9为卸料口，10为臭氧进气口，11为第一视窗，12为第二视窗，13为维修手孔，14为溢流口，15为进水备用口，16为穿孔管，17为弯头直管，21为催化氧化单元，22为布水布气单元，61为第一反洗气口，62为第二反洗气口。
本实用新型装置在使用时，来水首先经泵提升至进水口7，水流逐渐由内筒上升待装置内填满污水后，开启臭氧进气，通过曝气盘向装置底部均匀曝臭氧，臭氧在内筒里由下向上同时与催化剂填料和污水接触。反应中，污水由内筒逐步上升至内筒顶部后，部分污水由上到下由回流通道向下流，污水在装置下部由内筒与外筒之间的开口流入内筒，污水重新由下到上与臭氧和催化剂反应，与此同时，当污水到达内筒顶部时部分污水通过溢流口排出装置外即为出水。反应过程中，污水、臭氧及催化剂多次接触，从而提高了臭氧的催化效果，减少了外部循环设备的投资及运行费用。
反应结束后的污水由溢流口14溢流出水。溢流口位于内外筒之间，不与内外筒相连，只是穿孔通过外筒，溢流口设置于水位处，上方设置成喇叭口状，便于收集污水排出。
进水备用口15作为备用进水口，针对不同污水采用不同方式进水，对于高难度污水当采用进水口7进水，采用溢流口14出水，不能达标时使用，其使用方法为进水备用口进水达到溢流口后停止进水，关闭进水泵，闷曝臭氧，此时为续批反应，待反应完成后污水处理达到指定要求时，开启排水口8，排出反应装置内的所有污水，再重复上述操作，重新一批处理。
当填料污堵后开启反洗风机，反洗气由第一反洗气口61和第二反洗气口62进入，由第二反洗气口进入的反洗气，其主要目的反洗填料表面杂质，第一反洗气口61与底部的穿孔管连接，通过穿孔管布气，反洗填料层中的污堵，待反洗10-15min后，反洗污水由进水口7和排水口8排出装置外，随后进入正常产水模式。
外筒与内筒之间为回流通道，其功能是反应过程中水在内筒中自下而上流动，在回流通道中为自上而下流动，到达底部后，重新进入内筒。
实施例一中的11为第一视窗、12为第二视窗，用于观察反应状况，9为卸料口，13为维修手孔。其中第一视窗与内筒齐平，用于观察反应过程中是否有催化剂填料随水流带出到外筒中，如有需要调整运行参数控制催化剂流失；第二视窗位于反应器中部便于观察反应状态，污水颜色变化等便于控制反应终点，如该视窗内可见大量悬浮物存在说明装置应进行冲洗操作。维修手孔主要用于曝气盘与布水布气装置部件的维修，如果上述部件损坏需要打开维修手孔进行维修。
根据处理废水的类型及处理要求，臭氧催化装置的高度设置为8米，内筒设置高度为5m，直径3.5m，外筒设置高度7m，直径4m，内筒底部设置布水布气单元，布水采用直通管布水，即进水管直接通到内筒下方即可。臭氧布气采用市场上销售的成品钛盘曝气盘，中央通道采用DN50刚管，均购自山东国林钢管有限公司，反洗气采用穿孔管布气。
布水布气单元高度为0.51m，布水布气单元包括曝气盘和锥型挡板，所述曝气盘与所述臭氧进气口通过管道相连，所述锥型挡板与所述钢管相连，所述锥型挡板位于所述曝气盘上部。内筒催化氧化单元装有填料，其填料填充率占到内筒体积的70％。填料采用Innovating公司生产的臭氧催化剂，催化剂单体粒子是基于活性氧化铝为载体、多种专有活性组分烧结制成，为直径3～5mm左右的圆球状多孔颗粒，堆积密度在0.65～0.70g/cm3之间。钢管与锥型挡板相连，但之间存在空隙，该设计主要保证反应结束后放空时不产生负压，不会使装置因内部负压而被压扁。
应用实施例一提供的臭氧催化装置用于处理某钢铁厂企业的酚氰装置废水，并与常规臭氧催化氧化装置进行对比。室温条件下控制臭氧进气量为0.6m3/h，臭氧浓度为200mg/L，臭氧气体压力为0.095MPa。其中，常规的装置指没有内筒及中间DN50管，中间仅为填充有同实施例一的臭氧催化装置相同量的填料。
当酚氰废水COD为104～165mg/L时，平均值为132mg/L，反应60min后，本实用新型臭氧催化装置的出水COD平均为43mg/L，常规装置的出水COD平均为85mg/L；当进水氰含量平均为0.95mg/L时，本实用新型臭氧催化装置的出水平均为0.12mg/L，常规装置的出水平均为0.33mg/L。经过实验验证采用本使用新型的臭氧催化装置完全可以满足对污水处理减排的要求。
其中，水质化学需氧量检测采用国家标准GB11914-1989，氰含量测定采用国家标准GB/T5009.36-2003中4.4氰化物进行定量测定，其原理是氰化物在酸性溶液中蒸出后被吸收于碱性溶液中，在PH7.0溶液中，用氰胺T将氰化物转变为氯化氰，再与异烟酸-吡咯酮作用，生成蓝色染料。
实例二
实施例二提供了一种臭氧催化装置，与实施例一的不同之处在于，实施例二中所述臭氧催化装置的高度设置为9.2米，所述内筒设置高度为6.5m，直径0.5m，外筒设置高度9m，直径1.5m，所述布水布气单元高度为0.79m，内筒催化氧化单元的填料填充率占到内筒体积的92％。
其中，应用实施例二提供的臭氧催化装置，用于某炼油污水处理厂，实验结果表明：
室温条件下控制臭氧进气量为0.5m3/h，臭氧浓度为180mg/L，臭氧气体压力为0.09MPa。其中，常规的装置指没有内筒及中间DN50管，中间仅为填充有同实施例二的臭氧催化装置相同量的填料。
当进水COD为85mg/L时，反应60min后，本实用新型臭氧催化装置的出水COD为45mg/L，常规装置的出水COD为80mg/L；当进水COD为65mg/L时，反应40min后，本实用新型臭氧催化装置的出水COD为35mg/L，常规装置的出水COD为55mg/L。经过实验验证采用本使用新型的臭氧催化装置完全可以满足对污水处理减排的要求。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种用于污水处理的内循环臭氧催化装置，包括外筒(1)和内筒(2)，内筒(2)顶部低于外筒(1)顶部，内筒(2)底部高于外筒(1)底部，其特征在于，所述臭氧催化装置设有进水口(7)、排水口(8)和溢流口(14)，中央设有中央通道(3)，所述溢流口(14)与所述内筒(2)顶部齐平，所述内筒(2)包括催化氧化单元(21)和布水布气单元(22)，所述催化氧化单元(21)位于所述布水布气单元(22)上部，所述外筒(1)和内筒(2)之间设有回流通道(6)。
2.根据权利要求1所述的臭氧催化装置，其特征在于，所述的布水布气单元(22)内设有曝气盘(4)和锥型挡板(5)，所述锥型挡板(5)位于所述曝气盘(4)上部。
3.根据权利要求2所述的臭氧催化装置，其特征在于，所述臭氧催化装置还包括臭氧进气口(10)，所述曝气盘(4)通过管道与所述臭氧进气口(10)相连，所述锥型挡板(5)与所述中央通道(3)相连。
4.根据权利要求1所述的臭氧催化装置，其特征在于，所述的臭氧催化装置还包括第一反洗气口(61)和第二反洗气口(62)，所述第一反洗气口(61)与穿孔管(16)相连，所述第二反洗气口(62)与弯头直管(17)相连，弯头直管的弯头部分通过设置在锥形挡板(5)上方，与所述中央通道(3)相通。
5.根据权利要求1所述的臭氧催化装置，其特征在于，所述进水口(7)通过管道与所述布水布气单元(22)相连，所述排水口(8)通过管道与所述外筒(1)相连。
6.根据权利要求1所述的臭氧催化装置，其特征在于，所述的臭氧催化装置还包括卸料口(9)，所述卸料口(9)与所述内筒(2)连接。
7.根据权利要求1所述的臭氧催化装置，其特征在于，所述臭氧催化装置上部还设有进水备用口(15)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的臭氧催化装置，其特征在于，所述的外筒(1)设置有第一视窗(11)、第二视窗(12)和维修手孔(13)。
9.根据权利要求1所述的臭氧催化装置，其特征在于，所述的内筒(2)高度为5～6.5m，直径0.5～3.5m，所述外筒(1)高度5.6～9m，直径1.5～4m。
10.根据权利要求1所述的臭氧催化装置，其特征在于，所述臭氧催化装置的高度设置为7-9.2米。
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