CN211111434U - 一种臭氧催化氧化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种臭氧催化氧化反应器，包括在反应器本体内自上而下依次设置污水分布器、砂滤层、催化剂层，催化剂层下侧还设置臭氧曝气盘、反冲洗进水分布器；砂滤层内设有反洗气分布器；且砂滤层在其上下两侧连通压差计；污水分布器连接污水进水管，反应器本体的下部还设置排水管道；臭氧曝气盘通过臭氧管道连接臭氧发生器；反冲洗进水分布器通过反冲洗管道连接反冲洗进水泵，反应器本体的上部还连接的反冲洗排水管；反洗气分布器连接反洗气管道；反应器本体的顶部连接有尾气排放管，尾气排放管的端部连接有尾气破坏器。该反应器集过滤、臭氧催化氧化功能为一体，且具有高效反冲洗再生功能。

Description

一种臭氧催化氧化反应器

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，涉及一种臭氧催化氧化反应器。

背景技术

近年来随着我国工业的快速发展，污水数量不断增加。污水具有污染物种类多、成分复杂、COD浓度高、可生化性差、毒害性大等特点。如果不对其及时治理，势必造成环境污染与生态破坏，严重会制约我国经济发展。为此国家不断提高环保标准以及环境要求，特别是对处理后污水出水的水质要求，要求COD小于50mg/L，固含量小于10mg/l。

臭氧具有极强的氧化性，它在水中的氧化还原电位2.07V，仅次于氟而居第二位。臭氧氧化技术是利用臭氧在水中被氧化分解后产生羟基自由基，与有机物反应，降解污水有机物，提高出水可生化性，并对脱色、除臭有显著效果。臭氧催化氧化技术是基于臭氧氧化技术，利用催化剂的特点，加快与有机物的反应速率、处理效果更佳。现有臭氧催化氧化技术采用固定床和流化床催化剂两种方式，但采用流化床催化剂方式会造成催化剂流失，反应效率下降，并且污染环境。因此现有技术大多采用固定床催化剂方式，装填催化剂固定床层，利用固定床催化剂催化处理污染物，但采用固定床催化剂方式会随着反应时间延长，催化剂堵塞，反应效率下降；或随着反应处理效果不佳，加大催化剂用量，长时间也会堵塞，影响反应效率；所以，必须定期对固定床催化剂反冲洗，保证催化剂催化处理效果，否则将导致反应器催化剂堵塞严重，反应效率下降，出水水质较差，难以满足污水排放标准。

中国专利文献CN110002576A公开了一种臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法，涉及一种臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法，待处理污水进入微气泡发生器与臭氧发生器产生的臭氧混合，反应器本体内从上到下依次设置紫外线灯管、曝气盘、催化剂层和布水装置，臭氧发生器与曝气盘和微气泡发生器之间分别连接第二臭氧排气管和第一臭氧排气管，微气泡发生器与布水装置通过进水管连接，布水装置上还连接反冲洗进水管，反应器本体上部连接分别带排水阀门和反冲洗排水阀门的排水管，反应器本体顶部连接带尾气破坏器的尾气排放管。该反应器虽设有反冲洗系统，但所需反冲洗水量大；而且，对于催化剂床层内部的悬浮物清洗效果不佳，影响污水处理的反应效率以及催化剂使用寿命。

在污水处理过程中，如何在保证臭氧催化氧化功能的基础上延长反应器的反冲洗周期以及减少反冲洗水量、提高污水处理效率，对于提高反应装置处理量以及降低污水处理成本，具有重要意义，有利于推进污水处理的应用。为此，本领域技术人员极有必要提供一种具有高效反冲洗功能的臭氧催化氧化反应器。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供了一种集过滤、臭氧催化氧化功能为一体，且具有高效反冲洗功能的臭氧催化氧化反应器。该反应器不仅大大降低了反冲洗用水量，提高反冲洗再生效率并相应提高污水处理效率，而且设备占地小，流程简单、运行平稳可靠。

为实现上述目的提供一种臭氧催化氧化反应器，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种臭氧催化氧化反应器，包括反应器本体，所述反应器本体内自上而下依次设置污水分布器、砂滤层、催化剂层，所述催化剂层下侧还设置臭氧曝气盘、反冲洗进水分布器；所述砂滤层内设有反洗气分布器；且所述砂滤层在其上下两侧连通压差计，用于监测砂滤层的阻力；

所述污水分布器连接污水进水管，所述污水进水管上沿进水方向依次设置污水阀门、污水流量计，所述反应器本体的下部还设置带排水阀门的排水管道；所述臭氧曝气盘通过臭氧管道连接臭氧发生器，臭氧管道上沿臭氧输送方向还依次设置有臭氧管阀门、臭氧管流量计；所述反冲洗进水分布器通过带反冲洗进水阀门的反冲洗管道连接反冲洗进水泵，所述反应器本体的上部还连接带有反冲洗排水阀门的反冲洗排水管；所述反洗气分布器连接反洗气管道，所述反洗气管道上沿进气方向依次设置反洗气阀门、反洗气流量计；

所述反应器本体的顶部连接有尾气排放管，尾气排放管的端部连接有尾气破坏器。

优选的，所述反应器本体内催化剂层的体积为反应器本体体积的1/2～2/3。

优选的，所述污水分布器设于距砂滤层顶部50～100cm处；污水分布器在反应器本体内均匀分布。

优选的，所述反冲洗进水分布器设于距催化剂层底部40～50cm处；所述反冲洗进水分布器在反应器本体内均匀分布；所述臭氧曝气盘距催化剂层底部50～100cm；所述臭氧曝气盘在反应器本体内均匀分布。

优选的，所述反冲洗进水分布器设于距催化剂层底部50～100cm处；所述反冲洗进水分布器在反应器本体内均匀分布；所述臭氧曝气盘距催化剂层底部40～50cm；所述臭氧曝气盘在反应器本体内均匀分布。

优选的，所述砂滤层从上至下依次分为精滤区、过渡区和支撑区，其中精滤区的过滤介质粒径小于过渡区的过滤介质粒径，过渡区粒径小于支撑区的过滤介质粒径。

进一步的，所述精滤区过滤介质的粒径为0.2～0.5mm，精滤区厚度为50～200mm；所述过渡区过滤介质的粒径为0.3～2mm，过渡区厚度为50～200mm；所述支撑区过滤介质的粒径为1～5mm，支撑区厚度为50～500mm。

进一步的，所述污水分布器包括布水管及安装在布水管上的布水头，所述布水头设为楔形丝；且所述楔形丝的缝隙小于精滤区过滤介质的粒径。

进一步的，所述楔形丝的缝隙为0.05～0.15mm。

进一步的，所述反洗气分布器设于精滤区中。

进一步的，所述砂滤层中控制污水的过滤速度5～15m/h。

优选的，所述反冲洗排水管与污水进水管相通，且分别由反冲洗排水阀门和污水阀门控制开闭。

本实用新型利用上述反应器可以提供一种臭氧催化氧化反应器的污水处理方法，包括如下处理步骤：

S1、待处理污水送至反应器本体的顶部，经污水分布器均匀的进入反应器本体内，污水首先经砂滤层过滤，过滤脱除污水中所含的悬浮物，经过滤后的污水固含量＜10mg/l；污水继续向下流至催化剂层，与反应器本体底部自下而上流至催化剂层的臭氧气流逆流混合，降解污水中的有机物，经处理后的污水从反应器本体底部的排水管道排出；

S2、随着运行时间增加，砂滤层截留的悬浮物增多，根据砂滤层的压差或过滤时间启动反冲洗；砂滤层反冲洗前切断污水阀门，然后打开反洗气阀门，将压缩气经反洗气分布器通入砂滤层中，砂滤层在气体的作用下产生流化，并导致沙粒之间摩擦，从而将悬浮物从沙粒中分离出来；反洗气吹扫完成后，通过反冲洗进水泵将反冲洗水输送至反应器本体底部，反冲洗水自下而上经过催化剂床层，然后进入砂滤层，最后经污水分布器、反冲洗排水管排出反应器，反冲洗过程中，悬浮物被反冲洗水带出反应器，实现反应器的再生。

优选的，所述砂滤层的过滤介质采用石英砂、河砂、海砂、陶粒、无烟煤、活性炭、硅藻土、锰砂、铁砂、沸石中的任一种或多种的组合。

作为优选的另一实施例，所述催化剂层采用金属负载型催化剂，催化剂活性组分选自Fe、Ti、Mn、Ni、V、Co过渡金属或Fe、Ti、Mn、Ni、V、Co过渡金属氧化物中的任两种或两种以上的复配。

优选的，所述砂滤层从上至下依次分为精滤区、过渡区和支撑区，其中精滤区的过滤介质粒径小于过渡区的过滤介质粒径，过渡区过滤粒径小于支撑区的过滤介质粒径；

将压缩气经反洗气分布器通入精滤区中，过滤介质和悬浮物在气体的作用下产生流化，将悬浮物从滤料上脱离。

优选的，步骤S1中，控制污水经过砂滤层的过滤速度5～15m/h。

优选的，控制污水与催化剂层的接触时间为0.5～2hr。

优选的，控制臭氧投加量为污水COD值的1～2倍。

优选的，步骤S2中，砂滤层启动反冲洗的压差设置为5～20kPa，在线时间为5～8天。

优选的，反洗气为压缩空气或氮气，控制气体压力为0.5～0.7MPa、吹扫时间为1～5min。

优选的，控制反冲洗水在反应器本体内的流速30～60m/s，清洗时间为1～3min。

本实用新型能够带来以下有益效果：

1)本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，通过污水分布器、砂滤层、催化剂层，配合通入的臭氧，实现对污水的降解处理；在处理过程中，随着运行时间增加，砂滤层截留的悬浮物增多，导致反应器阻力增大，需要进行反冲洗，通过反洗气分布器使砂滤层在气体的作用下产生流化，从而将悬浮物从过滤介质中分离出来，然后反冲洗水通过自下而上经过催化剂床层、砂滤层，最后经污水分布器、反冲洗排水管携带悬浮物排出反应器，可以便捷的实现反应器的再生。从而该反应器具有高效反冲洗功能，集过滤、臭氧催化氧化功能为一体，可有效避免悬浮物堵塞催化剂，增加催化剂使用周期，延长处理寿命降低成本，且设备占地小。并且反冲洗时砂滤层在气体作用下便于形成流化沸腾状态，使悬浮物较易从滤料上搓洗下来，可以节省反冲洗用水量。

2)本实用新型砂滤层采用逐级分区设置，能够有效拦截悬浮物等杂质防止悬浮物堵塞催化剂；并且，粒径由上至下逐渐减小，可以减少污水进入催化剂层的流速，进一步保证污水催化降解的充分性；同时将反洗气分布器设于精滤区内，使反冲洗时精滤区的滤料为流化沸腾状态，悬浮物较易从滤料上搓洗下来，且携带较多悬浮物的反冲洗污水自精滤区向上排出的行程较短，可以进一步提高再生效率。经试验，与传统的固定床催化氧化反应器相比，反冲洗用水量降低50～80％，反冲洗再生效率得到很大的提升。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型臭氧催化氧化反应器的结构示意图；

图2是本实用新型反应器中污水分布器的放大结构示意图；

附图标号说明：

1-反应器本体；

2-污水分布器，20-污水阀门，21-污水流量计；22-排水阀门；23-布水管，24-布水头；

3-砂滤层，30-精滤区，31-过渡区，32-支撑区；

4-催化剂层；

5-臭氧曝气盘，50-臭氧发生器，51-臭氧阀门，52-臭氧流量计；

6-反冲洗进水分布器，60-反冲洗进水泵，61-反冲洗进水阀门，62-反冲洗排水阀门；

7-反洗气分布器，70-反洗气阀门，71-反洗气流量计；

8-尾气破坏器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。

实施例1

如图1所示，为一种臭氧催化氧化反应器，包括反应器本体1，所述反应器本体1内自上而下依次设置污水分布器2、砂滤层3、催化剂层4，所述催化剂层4下侧还设置臭氧曝气盘5、反冲洗进水分布器6；所述砂滤层3内设有反洗气分布器7；且所述砂滤层3在其上下两侧连通压差计30，用于监测砂滤层3的阻力(也即压差)；

所述污水分布器2连接污水进水管，所述污水进水管上沿进水方向依次设置污水阀门20、污水流量计21，所述反应器本体1的下部还设置带排水阀门22的排水管道；所述臭氧曝气盘5通过臭氧管道连接臭氧发生器50，臭氧管道上沿臭氧输送方向还依次设置有臭氧管阀门51、臭氧管流量计52；所述反冲洗进水分布器6通过带反冲洗进水阀门61的反冲洗管道连接反冲洗进水泵60，所述反应器本体1的上部还连接带有反冲洗排水阀门62的反冲洗排水管；所述反洗气分布器7连接反洗气管道，所述反洗气管道上沿进气方向依次设置反洗气阀门70、反洗气流量计71；

所述反应器本体1的顶部连接有尾气排放管，尾气排放管的端部连接有尾气破坏器8。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，待处理污水经污水分布管2送进反应器本体1内后，污水先经过砂滤层3过滤后向下流至催化剂层4进行臭氧催化氧化，经处理后的污水从底部的排水管道排出。在处理过程中，随着运行时间增加，砂滤层3截留的悬浮物增多，导致反应器阻力增大，需要进行反冲洗，通过先切断污水阀门20，然后打开反洗气阀门70，将压缩气经反洗气分布器7通入反应器本体1中，砂滤层3在气体的作用下产生流化，并导致过滤介质之间摩擦，从而将悬浮物从过滤介质中分离出来，然后通过反冲洗进水泵60将反冲洗水输送至反应器底部，反冲洗水自下而上经过催化剂床层4，然后进入砂滤层3，最后经污水分布器2、反冲洗排水管排出反应器，反冲洗过程中，悬浮物被反冲洗水带出反应器，实现反应器的再生。从而该反应器具有高效反冲洗功能，集过滤、臭氧催化氧化功能为一体，可有效避免悬浮物堵塞催化剂，增加催化剂使用周期，且设备占地小；并且反冲洗时砂滤层在气体作用下便于形成流化沸腾状态，使悬浮物较易从滤料上搓洗下来，可以节省反冲洗用水量。在实际应用中，反冲洗排水管与污水进水管相通且分别由反冲洗排水阀门62和污水阀门20控制开闭，起到清洗反应器本体1的作用。

作为优选的实施例，所述反应器本体1内催化剂层4的体积为反应器本体1体积的1/2～2/3，便于各部件的一体化布置，同时能够保证反应器的稳定净化处理能力。

作为优选的另一实施例，所述污水分布器2设于距砂滤层3顶部50～100cm处。更优的，所述污水分布器2在反应器本体1内均匀分布；从而将污水从上而下均匀分散进入反应器本体1内。

作为优选的另一实施例，所述反冲洗进水分布器6距催化剂层4底部40～50cm或50～100cm。更优的，所述反冲洗进水分布器6在反应器本体1内均匀分布；起到将分布器流出的反冲洗水均匀分散的作用

作为优选的另一实施例，所述臭氧曝气盘5距催化剂层4底部50～100cm或40～50cm。更优的，所述臭氧曝气盘5在反应器本体1内均匀分布，起到将曝气盘流出的臭氧均匀分散的作用。

在实际应用中，臭氧曝气盘5、反冲洗进水分布器6在催化剂层4下侧的位置可根据需要任意上下布置。控制在一定的间距保证均匀分散效果即可。

作为优选的另一实施例，所述砂滤层3从上至下依次分为精滤区30、过渡区31和支撑区32，其中精滤区30的介质粒径小于过渡区31的介质粒径，过渡区31粒径小于支撑区32的介质粒径；所述反洗气分布器7设于精滤区30。更优的，其中，精滤区30介质粒径为0.2～0.5mm，精滤区30厚度为50～200mm；过渡区31介质粒径为0.3～2mm，过渡区31厚度为50～200mm；支撑区32介质粒径为1～5mm，支撑区32厚度为50～500mm。

本实施例中砂滤层3根据粒径的逐级分布，能够有效拦截较大尺寸的悬浮物等杂质，并且，便于在反冲洗再生操作时，压缩气通过反洗气分布器7将精滤区30的过滤介质(即滤料)和悬浮物呈流化状态，将悬浮物从精滤区过滤介质上脱离；此外，粒径由上至下逐渐减小，可以减少污水进入催化剂层的流速，进一步保证污水催化降解的充分性。应当说明的是，对过滤精度要求不高或者杂质颗粒较大较易过滤时，也可以减少调整滤料区的分级数量和各区粒度。

作为优选的另一实施例，如图2所示，所述污水分布器2包括布水管23及安装在布水管23上的布水头24，所述布水头24设为楔形丝，所述楔形丝的缝隙为0.05～0.15mm，比精滤区30过滤介质的粒径稍小。这样反冲洗时砂滤层3的滤料可以被拦截下来留在反应器中，而悬浮物则可以通过布水头24排出反应器。

实施例2

结合图1～2所示，本实施例为一种臭氧催化氧化反应器的污水处理方法，包括如下处理步骤：

S1、待处理污水送至反应器本体1的顶部，经污水分布器2均匀的进入反应器本体1内，污水首先经砂滤层12过滤，过滤脱除污水中所含的悬浮物，经过滤后的污水固含量＜10mg/l；污水继续向下流至催化剂层4，与反应器本体1底部自下而上流至催化剂层4的臭氧气流逆流混合，臭氧在催化剂的作用下产生羟基自由基，降解污水中的有机物，经处理后的污水从底部的排水管道排出；

S2、随着运行时间增加，砂滤层3截留的悬浮物增多，导致反应器阻力增大，需要进行反冲洗，根据砂滤层的压差或过滤时间启动反冲洗；砂滤层3反冲洗前切断污水阀门20，然后打开反洗气阀门70，将压缩气经反洗气分布器7通入砂滤层3中，砂滤层3在气体的作用下产生流化，并导致沙粒之间摩擦，从而将悬浮物从沙粒中分离出来；反洗气吹扫完成后，通过反冲洗进水泵60将反冲洗水输送至反应器本体1底部，反冲洗水自下而上经过催化剂层4，然后进入砂滤层3，最后经污水分布器2、反冲洗排水管排出反应器，反冲洗过程中，悬浮物被反冲洗水带出反应器，实现反应器的再生。

本实施例提供的污水处理方法中，污水经过砂滤层3过滤后进入催化剂层4，在臭氧作用下降解，最后排出；在运行过程中，根据砂滤层的压差或过滤时间通过反洗气工序使砂滤层3在气体的作用下产生流化，并导致过滤介质之间摩擦，从而将悬浮物从介质中分离出来，然后再通过反冲洗工序，反冲洗水自下而上经过催化剂床层4、砂滤层3，最后经污水分布器2、反冲洗排水管排出反应器；反冲洗过程中，悬浮物很容易被反冲洗水带出反应器，实现反应器的高效反冲洗再生。从而该处理方法具有高效反冲洗功能，集过滤、臭氧催化氧化功能为一体，可有效避免悬浮物堵塞催化剂，增加催化剂使用周期；并且反冲洗时砂滤层在气体作用下便于形成流化沸腾状态，使悬浮物较易从滤料上搓洗下来，可以节省反冲洗用水量。

作为优选的实施例，所述砂滤层的滤料采用石英砂、河砂、海砂、陶粒、无烟煤、活性炭、硅藻土、锰砂、铁砂、沸石中的一种或任多种的组合。

上述实施例中，步骤S1中，污水经过砂滤层12的过滤速度5～15m/h；污水与催化剂的接触时间为0.5～2hr；臭氧投加量为污水COD值的1～2倍。此外，催化剂层使用的是金属负载型催化剂，催化剂活性组分为金属Fe、Ti、Mn、Ni、V、Co中的任意多种的复配，或任意多种上述金属的氧化物的复配。从而提高臭氧在催化剂的作用下产生羟基自由基的效率。

另外，步骤S2中：根据砂滤层的压差或过滤时间启动反冲洗，压差设置为5～20kPa，在线时间设置为5～8天；反洗气为压缩空气或氮气，气体压力为0.5～0.7MPa，吹扫时间为1～5min；此外，控制反冲洗水在反应器内的空速30～60m/s，清洗时间为1～3min。从而，可以获得稳定的反冲洗再生效率。

作为优选的另一实施例，砂滤层3从上至下依次分为精滤区30、过渡区31和支撑区32，其中精滤区30的介质粒径小于过渡区31的介质粒径，过渡区31粒径小于支撑区32的介质粒径；能够有效拦截悬浮物等杂质防止悬浮物堵塞催化剂；并且，粒径由上至下逐渐减小，可以减少污水进入催化剂层的流速，进一步保证污水催化降解的充分性。此外，将压缩气经反洗气分布器7通入砂滤层最上层的精滤区30中，滤料和悬浮物在气体的作用下产生流化，并导致沙粒之间摩擦，从而将悬浮物从滤料上脱离，便于在反冲洗再生操作并提高反冲洗效率，并且该砂滤层的设置使携带较多悬浮物的反冲洗污水自精滤区30向上排出的行程较短，可以进一步提高再生效率，悬浮物更易于从滤料上搓洗下来，大大节省了反冲洗用水量。

在实际应用中，精滤区30介质粒径为0.2～0.5mm，精滤区30厚度为50～200mm；过渡区31介质粒径为0.3～2mm，过渡区31厚度为50～200mm；支撑区32介质粒径为1～5mm，支撑区32厚度为50～500mm。应当说明的是，根据实际处理需要，对过滤精度要求不高或者杂质颗粒较大较易过滤时，也可以调整滤料区的分级数量和各区粒度、厚度。

应用例1

进料污水流量1m³/h，ss悬浮物15mg/l，COD60mg/l，B/C比0.4，采用本实用新型的臭氧催化氧化工艺在现场进行了试验研究；其中，砂滤层3中从上至下依次分为精滤区、过渡区和支撑区；各区的过滤介质均为石英砂，精滤区介质粒径为0.5mm，厚度为100mm；过渡区介质粒径为1mm，厚度为200mm；支撑区介质粒径为5mm，厚度为500mm：

S1、开启污水阀门20、臭氧阀门51及排水阀门22，待处理污水送至反应器本体1的顶部，经污水分布器2均匀的进入反应器本体1内，污水首先经砂滤层3过滤(砂滤层介质为石英砂)，过滤速度5m/h，过滤脱除污水中所含的悬浮物，经过滤后的污水固含量＜10mg/l；污水继续向下流至催化剂层4，污水与催化剂的接触时间为2hr，与反应器本体1底部自下而上流至催化剂层4的臭氧气流逆流混合，并控制臭氧投加量与污水COD值之比为1:1，臭氧在催化剂的作用下产生羟基自由基，降解污水中的有机物，经处理后的污水从底部的排水管道排出；处理后出水固含量2mg/l，COD35mg/l，COD去除率42％，B/C提升至0.6；

S2、当反应器连续运行10天后，根据压差计30的读数，显示反应器压差从1KPa升至10kPa，启动反冲洗程序：切断污水阀门20、臭氧阀门51及排水阀门22，然后打开反洗气阀门70，将压缩气经反洗气分布器7通入砂滤层3中的精滤区30，精滤区30过滤介质在气体的作用下产生流化，并导致沙粒之间摩擦，从而将悬浮物从沙粒中分离出来；反洗气可以为压缩空气或氮气，气体压力0.6MPa，吹扫时间1min；吹扫完成后，关闭反洗气阀门70，打开反冲洗进水阀门61、反冲洗排水阀门62，通过反冲洗进水泵60将反冲洗水输送至反应器本体1底部，控制反洗水在反应器内的流速40m/h，清洗时间3min，反洗水用量占处理水量的0.17(质量比或者体积比)，反冲洗水自下而上经过催化剂层4、砂滤层3，最后反冲洗水夹带悬浮物颗粒经污水分布器2和反冲洗排水管排出反应器，反应器压差降为1KPa，反洗恢复效率100％。

反冲洗后反应器恢复进料，重复上述步骤。

应用例2

进料污水流量2m³/h，ss悬浮物15mg/l，COD60mg/l，B/C比0.4；采用本实用新型的臭氧催化氧化工艺在现场进行了试验研究；其中，砂滤层3中从上至下依次分为精滤区、过渡区和支撑区；各区的过滤介质均为石英砂，精滤区介质粒径为0.5mm，厚度为200mm；过渡区介质粒径为1.5mm，厚度为150mm；支撑区介质粒径为5mm，厚度为450mm：

本例的试验步骤与应用例1基本相同，不同之处仅在于：

步骤S1中，污水经砂滤层3过滤的过滤速度为10m/h；控制水中臭氧投加量与COD之比2:1，污水与催化剂的接触时间为1hr；处理后的污水从反应器底部排出，处理后出水固含量3mg/l，COD42mg/l，COD去除率30％，B/C提升至0.57；

步骤S2中，当反应器连续运行3天后，反应器压差从1KPa升至10kPa，启动反冲洗程序，其中：反洗气进入精滤区，反洗气压力0.6MPa，吹扫1min；反冲洗水流速50m/h，清洗时间2min，反洗水用量占处理水量的0.23(质量比或者体积比)；反冲洗水夹带悬浮物颗粒经污水分布器和反冲洗排水管排出反应器，反应器压差降为1KPa，反洗恢复效率100％。

反冲洗后反应器恢复进料，重复上述步骤。

应用例3

进料污水流量3m³/h，ss悬浮物15mg/l，COD60mg/l，B/C比0.4，采用本实用新型的臭氧催化氧化工艺在现场进行了试验研究；其中，砂滤层3中从上至下依次分为精滤区、过渡区和支撑区；精滤区的过滤介质为石英砂，介质粒径为0.2mm，厚度为50mm；过渡区的过滤介质为活性炭，介质粒径为0.6mm，厚度为50mm；支撑区的过滤介质为海砂，介质粒径为1mm，厚度为350mm：

本例的试验步骤与应用例1基本相同，不同之处仅在于：

步骤S1中，污水经砂滤层3过滤的过滤速度为15m/h；控制水中臭氧投加量与COD之比1.5:1，污水与催化剂的接触时间为0.75hr；处理后的污水从反应器底部排出，处理后出水固含量4mg/l，COD45mg/l，COD去除率25％，B/C提升至0.55；

步骤S2中，当反应器连续运行24h后，反应器压差从1KPa升至10kPa，启动反冲洗程序，其中：反洗气进入精滤区，反洗气压力0.6MPa，吹扫2min；反冲洗水流速60m/h，清洗时间2min，反洗水用量占处理水量的0.28(质量比或者体积比)；反冲洗水夹带悬浮物颗粒经污水分布器和反冲洗排水管排出反应器，反应器压差降为1KPa，反洗恢复效率100％。

反冲洗后反应器恢复进料，重复上述步骤。

应用例4

进料污水流量1.6m³/h，ss悬浮物100mg/l，COD60mg/l，B/C比0.4，采用本实用新型的臭氧催化氧化工艺在现场进行了试验研究；其中，砂滤层3中从上至下依次分为精滤区、过渡区和支撑区；精滤区的过滤介质为石英砂，介质粒径为0.3mm，厚度为100mm；过渡区的过滤介质为陶粒，介质粒径为1mm，厚度为100mm；支撑区的过滤介质为河砂，介质粒径为3mm，厚度为250mm：

本例的试验步骤与应用例1基本相同，不同之处仅在于：

步骤S1中，污水经砂滤层3过滤的过滤速度为8m/h；控制水中臭氧投加量与COD之比1：1，污水与催化剂的接触时间为1.2hr；处理后的污水从反应器底部排出，处理后出水固含量5mg/l，COD45mg/l，COD去除率25％，B/C提升至0.55；

步骤S2中，当反应器连续运行12hr后，反应器压差从1KPa升至10kPa，启动反冲洗程序，其中：反洗气进入精滤区，反洗气压力0.6MPa，吹扫2min；反冲洗水流速60m/h，清洗时间2min，反洗水用量占处理水量的2.1(质量比或者体积比)；反冲洗水夹带悬浮物颗粒经污水分布器和反冲洗排水管排出反应器，反应器压差降为1KPa，反洗恢复效率100％。

反冲洗后反应器恢复进料，重复上述步骤。

对比例1

进料污水流量1.6m³/h，ss悬浮物100mg/l，COD60mg/l，B/C比0.4，本例的试验过程与应用例4基本相同，但是在反应器装置设计上，反应器内未设置砂滤层，相应的在工艺步骤上，产生了如下不同之处：

步骤S1：污水从反应器底部进入，控制水中臭氧投加量与COD之比1：1，污水与催化剂的接触时间为1.2hr，处理后的污水从反应器上部排出；处理后出水固含量55mg/l，COD50mg/l，COD去除率17％，B/C提升至0.45；

步骤S2：当反应器连续运行24hr后，反应器压差从1KPa升至10kPa，启动反冲洗程序，反冲洗水从反应器底部进入，反冲洗水流速60m/h，清洗时间10min，反洗水用量占处理水量的5.2(质量比或者体积比)；反冲洗水夹带悬浮物从反应器顶部排出，反应器压差降为2KPa，反洗恢复效率50％。

反冲洗后反应器恢复进料，重复上述步骤。

可以看出，当污水中的悬浮物未进行过滤而直接进入臭氧催化氧化，由于悬浮物堵塞了催化剂孔道，影响了催化剂的反应活性，从而导致COD处理效率明显下降，且催化剂层较厚，需要反洗水用量同比增加了约2.5倍，反洗效果不佳。

对比例2

进料污水流量1.6m³/h，ss悬浮物100mg/l，COD60mg/l，B/C比0.4，本例的试验过程与应用例4基本相同，但是在反应器装置设计上，反应器内虽设置砂滤层，但是并未进行精滤区、过渡区和支撑区的分区，而是采用粒径统一的精滤区过滤介质，具体的，砂滤层3的过滤介质为石英砂，介质粒径为0.3mm，厚度为450mm；相应的在工艺步骤上，产生了如下不同之处：

步骤S1中，污水经砂滤层3过滤(砂滤层介质为石英砂)的过滤速度为8m/h；控制水中臭氧投加量与COD之比1：1，污水与催化剂的接触时间为1.2hr；处理后的污水从反应器底部排出，处理后出水固含量3mg/l，COD42mg/l，COD去除率30％，B/C提升至0.56；

步骤S2中，当反应器连续运行6hr后，反应器压差从1KPa升至10kPa，启动反冲洗程序，其中：反洗气进入砂滤层内，反洗气压力0.6MPa，吹扫2min；反冲洗水流速60m/h，清洗时间2min，反洗水用量占处理水量的4.2(质量比或者体积比)；反冲洗水夹带悬浮物颗粒经污水分布器和反冲洗排水管排出反应器，反应器压差降为1KPa，反洗恢复效率100％。

反冲洗后反应器恢复进料，重复上述步骤。

可以看出，当砂滤层未做分层，砂层阻力损失增大，反洗频繁，从而导致反洗水用量同比增加了约2倍。

对比例3

进料污水流量1.6m³/h，ss悬浮物100mg/l，COD60mg/l，B/C比0.4，本例的试验过程与应用例4基本相同，但是采用的是传统臭氧催化氧化反应器。在结构上的不同之处仅在于：污水进水管、反洗气管道和臭氧管道均位于催化剂床层下部，相应的在工艺上的不同之处在于：

步骤S1中，污水和臭氧从反应器底部自下而上流至催化剂层，控制水中臭氧投加量与COD之比1：1，污水与催化剂的接触时间为1.2hr，处理后的污水从反应器顶部排出，处理后出水固含量56mg/l，COD55mg/l，COD去除率8.3％，B/C提升至0.42；

步骤S2中，当反应器连续运行6hr后，反应器压差从1KPa升至10kPa，启动反冲洗程序，反洗气从催化剂层下方进入，反洗气压力0.6MPa，吹扫5min，将悬浮物从催化剂上吹脱；反冲洗水流速20m/h，清洗时间10min，反洗水用量占处理水量的6.9(质量比或者体积比)，反冲洗水夹带悬浮物颗粒向上排出反应器，反应器压差降为2KPa，反洗恢复效率50％。

可以看出，传统的反应器采用污水与臭氧顺流接触的方式，传质效果不佳，COD处理效率低，同时反洗气和反洗水与污水进料的方向相同，清洗水量大，清洗效果差。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合，对于其它的众多组合，此处不再一一赘述。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种臭氧催化氧化反应器，包括反应器本体，其特征在于：

所述反应器本体内自上而下依次设置污水分布器、砂滤层、催化剂层，所述催化剂层下侧还设置臭氧曝气盘、反冲洗进水分布器；所述砂滤层内设有反洗气分布器；且所述砂滤层在其上下两侧连通压差计，用于监测砂滤层的阻力；

所述污水分布器连接污水进水管，所述污水进水管上沿进水方向依次设置污水阀门、污水流量计，所述反应器本体的下部还设置带排水阀门的排水管道；所述臭氧曝气盘通过臭氧管道连接臭氧发生器，臭氧管道上沿臭氧输送方向还依次设置有臭氧管阀门、臭氧管流量计；所述反冲洗进水分布器通过带反冲洗进水阀门的反冲洗管道连接反冲洗进水泵，所述反应器本体的上部还连接带有反冲洗排水阀门的反冲洗排水管；所述反洗气分布器连接反洗气管道，所述反洗气管道上沿进气方向依次设置反洗气阀门、反洗气流量计；

所述反应器本体的顶部连接有尾气排放管，尾气排放管的端部连接有尾气破坏器。

2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于：

所述反应器本体内催化剂层的体积为反应器本体体积的1/2～2/3。

3.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于：

所述反冲洗进水分布器设于距催化剂层底部40～50cm处，所述反冲洗进水分布器在反应器本体内均匀分布，所述臭氧曝气盘距催化剂层底部50～100cm，所述臭氧曝气盘在反应器本体内均匀分布；或，所述反冲洗进水分布器设于距催化剂层底部50～100cm处，所述反冲洗进水分布器在反应器本体内均匀分布，所述臭氧曝气盘距催化剂层底部40～50cm，所述臭氧曝气盘在反应器本体内均匀分布；

和/或，

所述污水分布器设于距砂滤层顶部50～100cm处；污水分布器在反应器本体内均匀分布。

4.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于：

所述砂滤层从上至下依次分为精滤区、过渡区和支撑区；其中精滤区的过滤介质粒径小于过渡区的过滤介质粒径，过渡区粒径小于支撑区的过滤介质粒径。

5.根据权利要求4所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于：

所述精滤区过滤介质的粒径为0.2～0.5mm，精滤区厚度为50～200mm；

所述过渡区过滤介质的粒径为0.3～2mm，过渡区厚度为50～200mm；

所述支撑区过滤介质的粒径为1～5mm，支撑区厚度为50～500mm。

6.根据权利要求4或5所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于：

所述污水分布器包括布水管及安装在布水管上的布水头，所述布水头设为楔形丝；

且所述楔形丝的缝隙小于精滤区过滤介质的粒径。

7.根据权利要求6所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于：

所述楔形丝的缝隙为0.05～0.15mm。

8.根据权利要求4所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于：

所述反洗气分布器设于精滤区中。

9.根据权利要求4所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于：

所述砂滤层中控制污水的过滤速度5～15m/h。

10.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于：

所述反冲洗排水管与污水进水管相通，且分别由反冲洗排水阀门和污水阀门控制开闭。

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