CN205710047U - 一种内嵌式两级臭氧催化装置 - Google Patents

Abstract

一种内嵌式两级臭氧催化装置，采用内外筒组合反应模式，内筒功能为一级臭氧催化氧化反应区，外筒为二级臭氧催化反应区，同时外筒还兼具剩余臭氧再利用和污水达标把关的功能。其运行状态为：污水首先进入内筒，由上至下在一级催化反应区与由下至上的臭氧充分接触，氧化分解污染物，污水到达装置底部后折返至装置外筒中，即二级催化反应区，在二级反应区内与臭氧和大比表面积的催化剂进一步反应，同时利用一级中剩余的溶解态臭氧和未反应的羟基自由基，以保证出水水质稳定。

Description

一种内嵌式两级臭氧催化装置

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理方法，主要涉及污水深度处理和膜前预处理的处理方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

在污水深度处理工艺中臭氧催化氧化使用越来越广泛，其原理为在氧化体系内加入某些金属离子或其氧化物，能够对臭氧氧化产生明显的催化效果，可以催化臭氧在水中的自分解，增加水中产生的·OH浓度，从而提高臭氧氧化效果。目前，催化臭氧工艺分为两种类型：均相臭氧氧化和非均相臭氧氧化。目前主要应用为非均相臭氧氧化是指在水中加入一些非溶解性的催化剂载体颗粒以达到催化臭氧氧化的效果。

对于难降解废水深度处理来说，污水经过除油、生化等工艺处理后，仍然含有大量的单环、多环及杂环等污染物，只靠简单的物理方法和生物法很难达到处理要求，因此需要增设高级氧化单元。

现有的处理方法处理污水采用的处理方式，其特征是臭氧发生器产生的臭氧经曝气盘释放出臭氧与进水接触反应，与塔中的填料接触在其作用下反应，从而氧化水中的有机污染物。

实践证明，现行的处理工艺存在以下缺点：

单独采用一级臭氧催化氧化很难保证水质达标，尤其是当来水水质波动较大或收到事故冲击时很难保证最终出水稳定。

现有的装置流态不稳定，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。

针对不同水质的废水通常一种催化剂不能稳定的达到处理的要求，因此，常采用两种催化剂，现行两级臭氧催化氧化装置通常采用双罐组合模式或催化剂混填型式，首先采用双罐模式建造成本高，占地面积大；采用混填型式会由于催化剂载体不同或催化剂不同互相磨损影响其使用寿命，受到施工周期等因素影响。

该设计臭氧曝气采用穿孔管布气，该设计较常规的钛盘曝气具有不易污堵，造价低，维护量小等优点。针对高含盐废水时该设计更具有优势，可以高效防止盐结垢。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，设计一种新型的污水臭氧催化氧化处理装置，不仅能够提高污水处理的稳定性，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，延长催化剂使用寿命。

为实现这样的目的，本实用新型提供的污水处理装置，采用内外套筒的结构型式，连续 供臭氧，污水内部自折返流态的处理方式。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种内嵌式两级臭氧催化装置为反应塔结构，采用内外筒组合结构，内筒为一级臭氧催化氧化反应区，外筒为二级臭氧催化反应区，塔的高度5.2-9.6米，塔底部设置0.55-0.75米的空间供进气装置布置，其内设有臭氧进气口和空气反洗进气口，装置内两者共用一根穿孔曝气管，装置顶部设有尾气排放口、人孔/装料口、呼吸阀接口、排气口，均由阀门控制，反应塔的上部具有内筒进水口，进水口通过管道和内筒连接，管道在内筒的上部具有喇叭口进行布水，在外筒上也具有外筒进水口，在内筒的底部具有内筒卸料口，并且内筒卸料口穿过外筒，在外筒的底部具有外筒卸料口。

作为进一步优选，反应塔采用不锈钢、玻璃钢或内衬防腐材质的碳钢材质。

作为进一步优选，外筒的外侧具有爬梯和护栏。

上部为装有催化剂填料的反应区，其内桶为大颗粒催化剂反应区其填充率为65％-81％，外筒为大比表面积的催化剂填料反应区其填充率为40％-65％，内外筒截面积比在0.35-2.3之间。出水经堰槽流出，整个反应装置处于密封状态。整体装置可连续运行实现无人看管模式。

首先来水经泵提升或者重力流入进水口，进入装置内筒，通过喇叭口布水，与此同时，臭氧由进气口进入通过穿孔管的布气后均匀分布在整个装置底部，来水通过内筒时在一级催化剂表面与臭氧接触，通过臭氧催化产生的羟基自由基将污水中的污染物降解，污水在重力作用下，由下至上折流至外筒，外筒内装填有2～3mm的催化剂，污水中经过一级催化降级后剩余的污染物主要为难降解污染物，通过外筒时首先由2～3mm的吸附至其表面后再在催化剂和臭氧的存在下进一步降解，同时，还再次利用了一级臭氧催化剩余的溶解的臭氧。处理后的污水通过外筒的溢流口流出装置外。

一级催化剂优选为MnO/Al₂O₃等，催化剂为3～5mm直径球体；

二级催化剂优选为CuO/Al₂O₃等，催化剂为2～3mm球体催化剂。

当出现事故时，污水由泄空口放出，进行塔体的检修。

填料由塔顶的进料口装填，当出现催化剂失效后由卸料口卸除。

整体装置采用不锈钢、玻璃钢或内衬防腐材质的碳钢材质。

当发现催化剂填料污堵时，开启反洗空气进行擦洗。

通过本发明方法的实施，可以减少外部循环设备的建设及其电耗费用，系统投资节约12-20％左右，它与常规臭氧催化氧化装置相比具有如下的优势：

在内筒与外筒之间形成自动折返流动，这使污水连续经过两级填料层持续与臭氧接触反应，充分发挥两级催化剂性能，增强处理效果，防止常规装置因填料接触不充分导致的处理 效果下降，较常规反应装置而言，在保证处理效果的前提下，由于内外筒的设计可以在保证内外筒中污水与催化剂填充比例时可以减少整体装置催化剂的填料量，因此可以节省约10％-20％的投资费用。

由于二级小直径大表面积催化剂既有催化活性又有较强吸附功能，当吸附污染物后在臭氧及一级催化剂残余的羟基自由基将其氧化分解，以此达到平衡，不至于较短时间内更换催化剂，同时即便更换的话，由于在外筒更换也较为方便。

如果污水处理量较大时，可以将该装置的外筒撤掉，设计成多个内筒放于同一池体之中，池体中填充2～3mm的催化剂，因此，该设计同时满足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

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型内嵌式两级臭氧催化装置为反应塔结构图。

具体实施方式

为更为详细的阐述本实用新型，该本实用新型实施例如下：

实施例1

如图1所示，一种内嵌式两级臭氧催化装置为反应塔结构，采用内外筒组合结构，内筒为一级臭氧催化氧化反应区，外筒为二级臭氧催化反应区，塔的高度5.2-9.6米，塔底部设置0.55-0.75米的空间供进气装置布置，其内设有臭氧进气口1和空气反洗进气口，装置内两者共用一根穿孔曝气管，装置顶部设有排气口2、臭氧尾气出口3、人孔/装料口4、呼吸阀接口5，均由阀门控制，反应塔的上部具有内筒进水口6，进水口通过管道和内筒连接，管道在内筒的上部具有喇叭口7进行布水，在外筒上也具有外筒进水口8，在内筒的底部具有内筒卸料口9，并且内筒卸料口穿过外筒，在外筒的底部具有外筒卸料口10。

整体装置采用不锈钢、玻璃钢或内衬防腐材质的碳钢材质。

外筒的外侧具有爬梯11和护栏12。

塔底部还具有泄空口13。

本发明的方法用于处理某炼化企业的苯胺装置废水，并与常规臭氧催化氧化装置进行对比。苯胺废水COD在140～220mg/L，经臭氧催化氧化后要求COD降至50mg/L以下，对比参数为臭氧投加量100mg/L和30min及50min反应时间下取样检测，两种反应装置的出水效果来看来水COD为140～177mg/L时，平均值为160mg/L。反应30min时的效果本发明新型装置的出水COD平均在67mg/L，常规装置的出水COD平均在86mg/L；反应50min时的效果本发明装置的出水COD平均在34mg/L，常规装置的出水COD平均在52mg/L；

本设计用于处理某化工园区污水以至达标排放，该园区主要以石油化工、精细化工、生物制药为主要支柱产业。园区污水经常规生化处理后的出水COD为140～260mg/L左右，pH 7.2～8.3，TDS 6300～8700，该园区COD排放标准为50mg/L。经所述两级臭氧催化氧化废水处理后，当生化出水COD为180mg/L，TDS为8850mg/L，pH为7.3时，反应2h后的臭氧催化氧化出水COD在44mg/L左右。同时监测到使用半年后的催化剂填料的抗压性能和活性组分未发生明显变化，催化效果稳定，且曝气系统没有明显的结垢污堵。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种内嵌式两级臭氧催化装置为反应塔结构，采用内外筒组合结构，内筒为一级臭氧催化氧化反应区，外筒为二级臭氧催化反应区，塔的高度5.2-9.6米，塔底部设置0.55-0.75米的空间供进气装置布置，其内设有臭氧进气口和空气反洗进气口，装置内两者共用一根穿孔曝气管，装置顶部设有排气口、臭氧尾气出口、人孔/装料口、呼吸阀接口、排气口，均由阀门控制，反应塔的上部具有内筒进水口，进水口通过管道和内筒连接，管道在内筒的上部具有喇叭口进行布水，在外筒上也具有外筒进水口，在内筒的底部具有内筒卸料口，并且内筒卸料口穿过外筒，在外筒的底部具有外筒卸料口。

2.根据权利要求1所述的内嵌式两级臭氧催化装置为反应塔结构，其特征在于：整体装置采用不锈钢、玻璃钢或内衬防腐材质的碳钢材质。

3.根据权利要求1所述的内嵌式两级臭氧催化装置为反应塔结构，其特征在于：外筒的外侧具有爬梯和护栏。