CN207645964U - 一种新型组合式多相催化臭氧化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种新型组合式多相催化臭氧化装置，包括反应塔，所述反应塔用于提供反应空间；进水装置，所述进水装置与所述反应塔相连；臭氧曝气装置，所述臭氧曝气装置与所述反应塔相连，用于提供臭氧气体；催化剂层，所述催化剂层用于提供催化剂；过滤层，所述过滤层用于提供污水过滤；反洗装置，所述反洗装置与所述反应塔相连，用于进行清洗；外循环装置，所述外循环装置安装在所述反应塔的侧壁上，用于提供污水循环；出水管，所述出水管用于排放污水。本实用新型通过设置过滤层与催化剂层组合，并辅以反洗装置，增设外循环装置，具有适用范围广、处理效率高、结构紧凑的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理技术领域，具体而言，涉及一种新型组合式多相催化臭氧化装置。
背景技术
我国存在大量的工业园区，在工业园区均配套有市政污水处理工程。但工业园区的污水水质复杂，利用生化法难以稳定达标排放，急需对现有污水处理工程进行改造。催化臭氧化技术作为近年来污水处理领域兴起的新技术，其可通过氧化来提高污染物的可生化性或将其直接矿化，从而能使工业园区的市政污水处理工程污水水质稳定达标，具有很好的应用前景。
催化臭氧化技术是基于臭氧的高级氧化技术，它能将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来，较为有效地解决有机物降解不完全的问题。催化臭氧化按催化剂的相态分为均相催化臭氧化和多相催化臭氧化，在均相催化臭氧化技术中，催化剂分布均匀且催化活性高，作用机理清楚，易于研究和把握。但是，在均相催化臭氧化技术中催化剂混溶于水，导致其易流失、不易回收并容易产生二次污染，增加了污水处理的成本，运行费用较高。而多相催化臭氧化技术利用固体催化剂在常压下加速液相(或气相)的氧化反应，催化剂以固态存在，易于与水分离，二次污染少，从而简化了污水处理流程，因而逐渐引起人们的广泛重视。然而现有的多相催化臭氧化装置在进行污水处理时需要设置辅助的砂滤池等装置对污水进行预处理，以达到降低污水中悬浮物的目的，在污水流量过大或过小时无法进行有效调节。预处理装置、多相催化臭氧化装置以及相应的辅助装置结构复杂，占地面积大，故障率高，适用范围窄。并且现有的多相催化臭氧化装置缺乏对催化剂的清理维护，催化剂容易结垢、污染，从而造成催化剂补充量大、反应效率低。现有的多相催化臭氧化装置多设置为罐体结构，高度较大，直径较小，从而造成高径比较大，装置内部空间利用率低，改造难度大。
由以上分析可知，现有的多相催化臭氧化装置存在以下不足：
1、现有的多相催化臭氧化装置在进行污水处理时需要预处理，装置结构复杂，占地面积大，在污水流量过大或过小时无法进行有效处理，适用范围窄；
2、现有的多相催化臭氧化装置催化剂容易结垢、污染，补充量大，污水处理效率低；
3、现有的多相催化臭氧化装置高径比大，装置内部空间利用率低。
实用新型内容
本实用新型提供了一种新型组合式多相催化臭氧化装置，能够有效解决现有多相催化臭氧化装置适用范围窄，处理效率低的问题，还能解决现有多相催化臭氧化装置空间利用率低的问题。
为了解决以上问题，本实用新型提供了一种新型组合式多相催化臭氧化装置，技术方案如下：
一种新型组合式多相催化臭氧化装置，包括反应塔，所述反应塔用于提供反应空间；进水装置，所述进水装置与所述反应塔相连，用于引入污水；臭氧曝气装置，所述臭氧曝气装置与所述反应塔相连，用于提供臭氧气体；催化剂层，所述催化剂层位于所述反应塔的中部，用于提供催化剂；过滤层，所述过滤层位于所述反应塔内，并位于所述催化剂层的上方，用于提供污水过滤；反洗装置，所述反洗装置与所述反应塔相连，用于对所述催化剂层和所述过滤层进行清洗；外循环装置，所述外循环装置安装在所述反应塔的侧壁上，并与所述反应塔贯通，用于提供污水循环；出水管，所述出水管与所述反应塔的底部贯通，用于排放污水。
如上述的新型组合式多相催化臭氧化装置，进一步优选为：还包括尾气破坏收集装置，所述尾气破坏收集装置与所述反应塔相连，用于提供尾气处理。
如上述的新型组合式多相催化臭氧化装置，进一步优选为：所述尾气破坏收集装置包括尾气收集管和臭氧尾气破坏器；所述臭氧尾气破坏器用于提供尾气处理；所述尾气收集管安装在所述过滤层的底部，并与所述臭氧尾气破坏器相连，用于提供尾气收集。
如上述的新型组合式多相催化臭氧化装置，进一步优选为：所述进水装置包括配水器和布水器，所述配水器用于提供污水调节；所述布水器安装在所述反应塔内，并与所述配水器相连，所述布水器位于所述过滤层的上方，用于分布污水。
如上述的新型组合式多相催化臭氧化装置，进一步优选为：所述臭氧曝气装置包括臭氧发生器和微孔曝气管；所述臭氧发生器用于提供臭氧气体；所述微孔曝气管安装在所述反应塔内，并位于所述催化剂层的下方，所述微孔曝气管与所述臭氧发生器相连，用于提供曝气。
如上述的新型组合式多相催化臭氧化装置，进一步优选为：所述过滤层设有多层滤料板，所述滤料板采用不锈钢材质的冲孔板制成，所述滤料板上铺设有松散性过滤介质。
如上述的新型组合式多相催化臭氧化装置，进一步优选为：所述反洗装置包括水反洗装置和气反洗装置；所述水反洗装置用于提供反洗水；所述气反洗装置用于提供反洗气体。
如上述的新型组合式多相催化臭氧化装置，进一步优选为：所述水反洗装置包括反洗水泵和穿孔反洗布水器；所述反洗水泵用于提供反洗水；所述穿孔反洗布水器安装在所述反应塔内，位于所述催化剂层的下方，并与所述反洗水泵相连，用于分布反洗水。
如上述的新型组合式多相催化臭氧化装置，进一步优选为：所述气反洗装置包括空气压缩机和输气管；所述空气压缩机用于提供压缩空气；所述输气管一端与所述空气压缩机相连，另一端与所述臭氧曝气装置相连。
如上述的新型组合式多相催化臭氧化装置，进一步优选为：所述外循环装置包括循环进水管、循环水泵和循环出水管；所述循环进水管与所述反应塔的侧壁贯通，并位于所述催化剂层的下方；所述循环水泵与所述循环进水管相连，用于提供循环水量调节；所述循环出水管与所述反应塔的侧壁贯通，并位于所述过滤层的上方。
分析可知，与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：
1、本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置通过在反应塔内设置过滤层，能有效过滤污水中的大分子颗粒物，不需要对污水进行硬度调节，同时能够减少臭氧的投放量，结构紧凑，空间利用率高；通过设置反洗装置，能同时对催化剂层和过滤层进行反洗，有效解决结垢和污染风险，降低催化剂的投入量，提高污水处理效率，能耗低、效率高；通过设置外循环装置，能够适应不同的污水流量，适用范围广，从而使得本实用新型具有适用范围广、处理效率高、结构紧凑的特点。
2、本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置通过设置尾气破坏收集装置，便于收集处理反应后的尾气，避免对空气造成污染，尾气收集管能够有效收集聚集在过滤层底部的尾气，从而减少尾气对过滤层的扰动，使得过滤层在进行污水过滤时高效平稳，从而使得本实用新型具有污染小、处理效率高的特点。
3、本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置通过设置过滤层，便于过滤污水中的大分子颗粒物，不需要对污水进行硬度调节，适用范围广，过滤层设有松散性过滤介质，能够增强本实用新型的过滤效果，从而使得本实用新型具有适用范围广、过滤效果好的特点。
4、本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置通过设置水反洗装置和气反洗装置，便于对催化剂层和过滤层进行同时清洗，采用气水联合反洗，在进行脉冲冲洗的同时输送气体进行清洗，能够有效清洗催化剂层和过滤层结垢严重的区域，从而使得本实用新型具有便于清理维护、清洗能力强的特点。
附图说明
图1为本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置结构示意图。
图中：1-配水器；2-空气压缩机；3-反洗水泵；4-催化剂层；5-输气管；6-穿孔反洗布水器；7-微孔曝气管；8-臭氧发生器；9-循环进水管；10-循环水泵；11-循环出水管；12-臭氧尾气破坏器；13-尾气收集管；14-布水器；15-过滤层。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型提供了一种新型组合式多相催化臭氧化装置，主要包括反应塔，反应塔用于提供反应空间；进水装置，进水装置与反应塔相连，用于引入污水；臭氧曝气装置，臭氧曝气装置与反应塔相连，用于提供臭氧气体；催化剂层4，催化剂层4位于反应塔的中部，用于提供催化剂；过滤层15，过滤层15位于反应塔内，并位于催化剂层4的上方，用于提供污水过滤；反洗装置，反洗装置与反应塔相连，用于对催化剂层4和过滤层15进行清洗；外循环装置，外循环装置安装在反应塔的侧壁上，并与反应塔贯通，用于提供污水循环；出水管，出水管与反应塔的底部贯通，用于排放污水。
具体而言，本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置通过设置进水装置引入污水；通过设置臭氧曝气装置提供臭氧，臭氧与污水中的有机物发生氧化反应；通过设置催化剂层4，能够配合臭氧曝气装置产生羟基自由基，有效氧化降解污水中的有机物；通过设置过滤层15，能有效过滤污水中的大分子颗粒物，不需要对污水进行硬度调节，能够有效降低臭氧的投放量，使得臭氧投放量和污水中的有机物去除量比值接近1:1，具有节约能耗的特点，在催化剂层4的上方设置过滤层15，能够合理有效的利用反应塔内的空间，在增加极少成本的基础上代替现有多相催化臭氧化装置的预处理装置，有效降低污水中的悬浮物，具有空间利用率高的特点；通过设置反洗装置，便于对催化剂层4与过滤层15进行反洗，能够有效解决催化剂层4结垢和污染的风险，从而降低催化剂的使用量，保证其年补充率低于2％，使得本实用新型污水处理效率高，适用范围广，催化剂层4和过滤层15共用一套反洗装置，能够减少本实用新型的反洗频率，并同时简化本实用新型的结构，合理利用反应塔内的空间，使得本实用新型结构紧凑，与现有多相催化臭氧化装置相比，占地面积能够减少50％以上；通过设置外循环装置，能够根据进水装置的污水流量对反应塔内的污水流量进行调节，调节比例范围为50％-300％，能够适应不同的污水流量，降低催化剂层4结垢和污染的风险，同时能够稀释污水，增强反应塔的抗冲击负荷能力，提高臭氧氧化效率，适用范围广，从而使得本实用新型具有适用范围广、处理效率高、空间利用率高的特点。
为了减小本实用新型对环境的污染，如图1所示，本实用新型还包括尾气破坏收集装置，尾气破坏收集装置与反应塔相连，连接处位于过滤层15的下方，尾气破坏收集装置用于提供尾气处理。本实用新型通过设置尾气破坏收集装置，便于收集处理反应后的尾气，避免对空气造成污染，从而使得本实用新型具有污染小的特点。
为了提高本实用新型的过滤效率，如图1所示，本实用新型的尾气破坏收集装置包括尾气收集管13和臭氧尾气破坏器12；臭氧尾气破坏器12用于提供尾气处理；尾气收集管13安装在过滤层15的底部，并与臭氧尾气破坏器12相连，用于提供尾气收集。本实用新型通过在过滤层15的底部设置尾气收集管13，能够有效收集聚集在过滤层15底部的尾气，减少对过滤层15的扰动，从而使得过滤层15在进行污水过滤时高效平稳，从而使得本实用新型具有过滤效率高的特点。
为了便于本实用新型对污水进行处理，如图1所示，本实用新型的进水装置包括配水器1和布水器14，配水器1用于提供污水调节；布水器14安装在反应塔内，并与配水器1相连，布水器14位于过滤层15的上方，用于分布污水。本实用新型通过设置配水器1，便于对污水进行PH值调节处理，能够将污水的PH值调节为7-9，形成弱碱性环境，通过设置布水器14，便于将调节PH值后的污水分布到反应塔中，实现均匀过滤，从而便于进行污水处理，从而使得本实用新型具有处理方便的特点。
为了提高本实用新型的反应效率，如图1所示，本实用新型的臭氧曝气装置包括臭氧发生器8和微孔曝气管7；臭氧发生器8用于提供臭氧气体；微孔曝气管7安装在反应塔内，并位于催化剂层4的下方，微孔曝气管7与臭氧发生器8相连，用于提供曝气。本实用新型通过臭氧发生器8制取臭氧气体，臭氧发生器8与微孔曝气管7相连，微孔曝气管7能够将臭氧气体均匀高效的输送进反应塔内，增大臭氧与污水的接触面积，臭氧在反应塔内与污水中的有机物快速进行氧化反应，从而使得本实用新型具有反应效率高的特点。
为了增强本实用新型的过滤效果，如图1所示，本实用新型的过滤层15设有多层滤料板，滤料板采用不锈钢材质的冲孔板制成，滤料板上铺设有松散性过滤介质。本实用新型通过在过滤层15设置多层滤料板，便于增强本实用新型的过滤效果，本实用新型的松散性过滤介质采用活性炭、无烟煤等过滤介质，能够有效过滤污水中的颗粒物，滤料板采用不锈钢材质的冲孔板制成，结实耐用，从而使得本实用新型具有过滤效果好的特点。
为了本实用新型便于清理维护，如图1所示，本实用新型的反洗装置包括水反洗装置和气反洗装置；水反洗装置用于提供反洗水；气反洗装置用于提供反洗气体。本实用新型通过设置水反洗装置和气反洗装置，便于对催化剂层4和过滤层15进行清洗维护，有效避免催化剂层4和过滤层15结垢，从而使得本实用新型具有维护方便的特点。
为了增强本实用新型的清洗效果，如图1所示，本实用新型的水反洗装置包括反洗水泵3和穿孔反洗布水器6；反洗水泵3用于提供反洗水；穿孔反洗布水器6安装在反应塔内，位于催化剂层4的下方，并与反洗水泵3相连，用于分布反洗水。本实用新型通过设置反洗水泵3提供反洗水，通过设置穿孔反洗布水器6，能够均匀的分布反洗水，便于均匀的清理催化剂层4和过滤层15的每个角落，从而使得本实用新型具有清洗效果好的特点。
为了提高本实用新型的清洗能力，如图1所示，本实用新型的气反洗装置包括空气压缩机2和输气管5；空气压缩机2用于提供压缩空气；输气管5一端与空气压缩机2相连，另一端与臭氧曝气装置相连。本实用新型通过设置空气压缩机2，便于输送清洗空气，通过设置输气管5与臭氧曝气装置相连，便于均匀的输送清洗气体，气洗范围在10L·㎡/S-15L·㎡/S，在水反洗装置进行脉冲冲洗的同时输送气体进行清洗，能够在催化剂层4和过滤层15的表面形成强大的切应力，采用气水联合反洗，能够有效清洗催化剂层4和过滤层15结垢严重的区域，从而使得本实用新型具有清洗能力强的特点。
为了使本实用新型便于调节，如图1所示，本实用新型的外循环装置包括循环进水管9、循环水泵10和循环出水管11；循环进水管9与反应塔的侧壁贯通，并位于催化剂层4的下方；循环水泵10与循环进水管9相连，用于提供循环水量调节；循环出水管11与反应塔的侧壁贯通，并位于过滤层15的上方。本实用新型通过设置循环进水管9和循环出水管11，便于污水从催化剂层4下方回流至过滤层15上方进行循环，通过设置循环水泵10，便于根据污水流量对循环水的水量进行调节，从而使得本实用新型具有便于调节的特点。
如图1所示，下面对本实用新型的工作过程进行详细说明：
污水经进水装置的配水器1调节PH值后，由布水器进入到反应塔内，污水由过滤层15过滤后进入催化剂层4，臭氧发生器8发生的臭氧由微孔曝气管7进入污水中，在催化剂的作用下与污水中的有机物发生氧化反应。氧化反应产生的尾气由尾气收集管13进入臭氧尾气破坏器12进行处理。污水由循环进水管9和循环出水管11重新回流至反应塔内，根据反应塔内的污水流量可对循环水泵进行调节。在进行催化剂层4和过滤层15清洗时，反洗水由穿孔反洗布水器6流入反应塔内进行反洗，反洗气由输气管进入反应塔内进行清洗。
分析可知，与现有技术相比，本实用新型的优点和有益效果在于：
1、本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置通过在反应塔内设置过滤层，能有效过滤污水中的大分子颗粒物，不需要对污水进行硬度调节，同时能够减少臭氧的投放量，结构紧凑，空间利用率高；通过设置反洗装置，能同时对催化剂层和过滤层进行反洗，有效解决结垢和污染风险，降低催化剂的投入量，提高污水处理效率，能耗低、效率高；通过设置外循环装置，能够适应不同的污水流量，适用范围广，从而使得本实用新型具有适用范围广、处理效率高、结构紧凑的特点。
2、本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置通过设置尾气破坏收集装置，便于收集处理反应后的尾气，避免对空气造成污染，尾气收集管能够有效收集聚集在过滤层底部的尾气，从而减少尾气对过滤层的扰动，使得过滤层在进行污水过滤时高效平稳，从而使得本实用新型具有污染小、处理效率高的特点。
3、本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置通过设置过滤层，便于过滤污水中的大分子颗粒物，不需要对污水进行硬度调节，适用范围广，过滤层设有松散性过滤介质，能够增强本实用新型的过滤效果，从而使得本实用新型具有适用范围广、过滤效果好的特点。
4、本实用新型提供的新型组合式多相催化臭氧化装置通过设置水反洗装置和气反洗装置，便于对催化剂层和过滤层进行同时清洗，采用气水联合反洗，在进行脉冲冲洗的同时输送气体进行清洗，能够有效清洗催化剂层和过滤层结垢严重的区域，从而使得本实用新型具有便于清理维护、清洗能力强的特点。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。
Claims (10)
1.一种新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于，包括：
反应塔，所述反应塔用于提供反应空间；
进水装置，所述进水装置与所述反应塔相连，用于引入污水；
臭氧曝气装置，所述臭氧曝气装置与所述反应塔相连，用于提供臭氧气体；
催化剂层，所述催化剂层位于所述反应塔的中部，用于提供催化剂；
过滤层，所述过滤层位于所述反应塔内，并位于所述催化剂层的上方，用于提供污水过滤；
反洗装置，所述反洗装置与所述反应塔相连，用于对所述催化剂层和所述过滤层进行清洗；
外循环装置，所述外循环装置安装在所述反应塔的侧壁上，并与所述反应塔贯通，用于提供污水循环；
出水管，所述出水管与所述反应塔的底部贯通，用于排放污水。
2.根据权利要求1所述的新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于，还包括：
尾气破坏收集装置，所述尾气破坏收集装置与所述反应塔相连，用于提供尾气处理。
3.根据权利要求2所述的新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于：
所述尾气破坏收集装置包括尾气收集管和臭氧尾气破坏器；所述臭氧尾气破坏器用于提供尾气处理；所述尾气收集管安装在所述过滤层的底部，并与所述臭氧尾气破坏器相连，用于提供尾气收集。
4.根据权利要求1或2所述的新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于：
所述进水装置包括配水器和布水器，所述配水器用于提供污水调节；所述布水器安装在所述反应塔内，并与所述配水器相连，所述布水器位于所述过滤层的上方，用于分布污水。
5.根据权利要求1或2所述的新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于：
所述臭氧曝气装置包括臭氧发生器和微孔曝气管；所述臭氧发生器用于提供臭氧气体；所述微孔曝气管安装在所述反应塔内，并位于所述催化剂层的下方，所述微孔曝气管与所述臭氧发生器相连，用于提供曝气。
6.根据权利要求1或2所述的新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于：
所述过滤层设有多层滤料板，所述滤料板采用不锈钢材质的冲孔板制成，所述滤料板上铺设有松散性过滤介质。
7.根据权利要求1或2所述的新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于：
所述反洗装置包括水反洗装置和气反洗装置；所述水反洗装置用于提供反洗水；所述气反洗装置用于提供反洗气体。
8.根据权利要求7所述的新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于：
所述水反洗装置包括反洗水泵和穿孔反洗布水器；所述反洗水泵用于提供反洗水；所述穿孔反洗布水器安装在所述反应塔内，位于所述催化剂层的下方，并与所述反洗水泵相连，用于分布反洗水。
9.根据权利要求8所述的新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于：
所述气反洗装置包括空气压缩机和输气管；所述空气压缩机用于提供压缩空气；所述输气管一端与所述空气压缩机相连，另一端与所述臭氧曝气装置相连。
10.根据权利要求1或2所述的新型组合式多相催化臭氧化装置，其特征在于：
所述外循环装置包括循环进水管、循环水泵和循环出水管；所述循环进水管与所述反应塔的侧壁贯通，并位于所述催化剂层的下方；所述循环水泵与所述循环进水管相连，用于提供循环水量调节；所述循环出水管与所述反应塔的侧壁贯通，并位于所述过滤层的上方。
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|---|---|---|---|---|
| CN110590019A (zh) * | 2019-10-16 | 2019-12-20 | 上海蓝科石化环保科技股份有限公司 | 一种臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法 |
| CN114314803A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 南京扬子江生态环境产业研究院有限公司 | 一种微污染水快速氧化装置 |
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