CN211620040U - 一种臭氧催化氧化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种臭氧催化氧化反应器。包括：反应罐、提升管组件、臭氧溶气装置、总进水口；臭氧溶气装置产生溶气水；提升管组件包括进气口和管体；管体包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；第一端口、第四端口分别与反应罐相连通，以形成循环通道；第二端口与臭氧溶气装置相连通，用于接收臭氧溶气装置提供的溶气水；第三端口与进气口相连通，用于接收气体；管体用于接收催化剂、溶气水和气体，并使溶气水和催化剂在气体的带动下在循环通道内循环流动。采用本实用新型提供的反应器，增加臭氧催化剂、臭氧和污水间的湍流程度，提高臭氧利用率，增大污染物的去除效果，缩小反应器的停留时间和反应器的容积，减小占地面积。

Description

一种臭氧催化氧化反应器

技术领域

本实用新型涉及臭氧催化反应技术领域，特别是涉及一种臭氧催化氧化反应器。

背景技术

非均相臭氧催化氧化技术广泛应用于污水的深度处理和污水提标改造。臭氧催化氧化技术通常采用臭氧催化剂，通常以Al₂O₃、活性炭、陶粒或其他载体材料制备而成，具有一定的强度和耐磨性能，一般强度大于100N，年磨损率小于2％。传统的非均相臭氧催化氧化技术包含气、固、液三相反应体系；如何提高气、液、固三相的传质能力，提高催化剂催化效果，是近年来研究的热点。

传统的固定床反应器通常是将一定量的催化剂装填在反应器底部1/3～1/2 高度处。受压力和溶解度等因素的影响，在反应器的底部污水中的臭氧溶量较低，而在反应器的中上部，污水中的臭氧溶解度较大；然而传统的催化剂填充方法，使得催化剂往往恰好位于反应器的下部，因此催化剂的利用率较低。鉴于此问题，需要一种能够强度气、液、固三相传质能力的装置和方法，提高臭氧催化氧化效率。

实用新型内容

本实用新型提供一种臭氧催化氧化反应器，以克服上述缺陷。具体技术方案如下：

一种臭氧催化氧化反应器，包括：反应罐、提升管组件、臭氧溶气装置、总进水口；其中：

所述臭氧溶气装置包括臭氧溶气部件和臭氧进气口，所述臭氧溶气部件分别与所述臭氧进气口与所述总进水口相连接，所述臭氧溶气部件用于接收臭氧和总进水，并进行臭氧溶气以产生溶气水；

所述提升管组件包括进气口和管体；所述管体包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；

第一端口、第四端口分别与所述反应罐相连通，以形成循环通道；

第二端口与所述臭氧溶气装置相连通，用于接收所述臭氧溶气装置提供的所述溶气水；

第三端口与所述进气口相连通，用于接收气体；

所述管体用于接收催化剂、所述溶气水和所述气体，并使所述溶气水和所述催化剂在所述气体的带动下在所述循环通道内循环流动。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案：

所述第一端口在所述反应罐的高度方向上位于所述第四端口的上方；

所述管体包括依次连接的第一段管路、第二段管路和第三段管路；其中，所述第一端口设在所述第一段管路，所述第四端口设在所述第三段管路；

所述管体至少沿所述反应罐的高度方向延伸，所述反应罐的轴线沿所述反应罐的高度方向延伸，所述第一段管路的轴线与位于所述第一段管路的轴线下方的所述反应罐的轴线的夹角为105～110°，所述第三段管路的轴线与位于所述第三段管路的轴线上方的所述反应罐的轴线的夹角为135～150°。

作为解释和说明，所述第一段管路的轴线和所述反应罐形成两个夹角，而本技术方案中所述的夹角是指所述第一段管路的轴线和反应罐的轴线在位于其下方的位置所形成夹角。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述第三端口与第二段管路共轴线，且所述第二段管路沿所述反应罐的高度方向延伸。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述第三端口设有射流器，所述射流器用于喷射混合后的所述溶气水和所述气体。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述反应罐内设有筛网，所述筛网用于过滤催化剂；

更优选地，所述筛网与所述反应罐的轴线形成预设角度，以使所述催化剂可在重力作用下沿所述筛网滑入所述管体。进一步，所述预设角度为135～150°。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述筛网的网孔直径为所述催化剂的直径的0.1～0.3倍。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述筛网与所述第四端口的底部相连接且平滑过渡。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述反应罐内设有折流挡板，所述折流挡板在所述反应罐的高度方向位于所述第一端口的上方。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述第二端口设在所述第二段管路，且所述第二端口在所述反应罐的高度方向上位于所述第一端口的下方；所述第三端口在所述反应罐的高度方向上位于第一端口、第二端口、第四端口的下方。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述反应罐的顶部设有气体出口。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述反应罐设有出水口，所述出水口用于输出经过反应的水体。

更优选地，所述出水口处设有过滤网。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述反应罐设有催化剂出口，所述催化剂出口在所述反应罐的高度方向上位于所述筛网的下方；所述催化剂出口用于排出经所述筛网过滤的催化剂。

更优选地，所述催化剂出口处设有阀门。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案：

所述第二端口处设有过滤网；

所述第三端口和/或所述进气口处设有过滤网。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述管体的直径是所述反应罐的直径的1/20～1/10。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述管体的总长度在4～6.5米之间。

采用本实用新型提供的臭氧催化氧化反应器，增加臭氧催化剂、臭氧和污水间的湍流程度，提高臭氧利用率，增大污染物的去除效果，缩小反应器的停留时间和反应器的容积，减小占地面积。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，优选地，使用的催化剂为球状高强度耐磨型臭氧催化剂，粒径为2～5mm。

本实用新型所述的臭氧催化氧化反应器，优选地，所述进气孔用于接收所述气体，所述气体选自臭氧、空气、氧气或氮气的一种或至少两种。

当然，实施本实用新型的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。

图1为本实用新型的臭氧催化氧化反应器的结构示意图；

图2为试验例1中，采用所述臭氧催化氧化反应器净化前后的水质COD 对比图；

附图标记：

A：催化剂；

101：反应罐；

102：提升管组件；

103：臭氧溶气装置；

104：总进水口；

105：臭氧溶气部件；

106：臭氧进气口；

107：进气口；

108：管体；

109：第一端口；

110：第二端口；

111：第三端口；

112：第四端口；

113：第一段管路；

114：第二段管路；

115：第三段管路；

116：筛网；

117：折流挡板；

118：气体出口；

119：出水口；

120：过滤网；

121：催化剂出口；

122：阀门。

具体实施方式

下面将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。

实施例1

结合附图，本实施例首先提供一种臭氧催化氧化反应器，包括：反应罐101、提升管组件102、臭氧溶气装置103、总进水口104；其中：

所述臭氧溶气装置103包括臭氧溶气部件105和臭氧进气口106，所述臭氧溶气部件105分别与所述臭氧进气口106与所述总进水口104相连接，所述臭氧溶气部件105用于接收臭氧和总进水，并进行臭氧溶气以产生溶气水；

所述提升管组件102包括进气口107和管体108；所述管体108包括第一端口109、第二端口110、第三端口111和第四端口112；

第一端口109、第四端口112分别与所述反应罐101相连通，以形成循环通道；

第二端口110与所述臭氧溶气装置103相连通，用于接收所述臭氧溶气装置103提供的所述溶气水；

第三端口111与所述进气口107相连通，用于接收气体；

所述管体108用于接收催化剂A、所述溶气水和所述气体，并使所述溶气水和所述催化剂A在所述气体的带动下在所述循环通道内循环流动。由此，本实施例中所述的臭氧催化氧化反应器在运作过程中，由总进水口104进入待处理的污水，经由臭氧溶气装置103混合臭氧后产生溶气水，再经由所述管体108形成的循环通道循环流动。在发生反应时，所述臭氧催化氧化反应器内会添加有催化剂，催化剂也会随着该循环水流进行流动。从而，溶气水与催化剂在循环通道内(特别是管体108内)发生催化氧化反应，使污染物降解。本领域技术人员可以理解，在本实用新型所提供的该技术方案下，臭氧、催化剂和污水的接触面积更大，且催化剂不会有沉底的现象，从而，本实施例所提供的技术方案具备更高的处理效率。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案：

所述第一端口109在所述反应罐101的高度方向上位于所述第四端口112 的上方；

所述管体108包括依次连接的第一段管路113、第二段管路114和第三段管路115；其中，所述第一端口109设在所述第一段管路113，所述第四端口 112设在所述第三段管路115；

所述管体108至少沿所述反应罐101的高度方向延伸，所述反应罐101的轴线沿所述反应罐101的高度方向延伸，所述第一段管路113的轴线与位于所述第一段管路113的轴线下方的所述反应罐101的轴线的夹角为105～110°，所述第三段管路115的轴线与位于所述第三段管路115的轴线上方的所述反应罐 101的轴线的夹角为135～150°。

作为解释和说明，所述第一段管路113的轴线和所述反应罐101形成两个夹角，而本技术方案中所述的夹角是指所述第一段管路113的轴线和反应罐 101的轴线在位于其下方的位置所形成夹角。

由此，结合附图1可以理解，所述第一段管路113略朝向反应罐101倾斜，所述第三段管路115朝向所述第二段管路114倾斜，催化剂不仅可以在气体的扰流作用下随水流移动，更可以由于重力作用进行移动和循环。借此，本实施例所提供的臭氧催化氧化反应器中催化剂的移动效率更高，臭氧催化氧化反应具备更高的效率。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述第三端口111与第二段管路114共轴线，且所述第二段管路114沿所述反应罐101的高度方向延伸。

由此，所述反应罐101的高度方向通常垂直于水平面，则所述第二段管路 114是垂直于水平面的，所以所述气体的气提作用更加显著，以节约能源，提升反应效率。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述第三端口111设有射流器，所述射流器用于喷射混合后的所述溶气水和所述气体。

射流器结构简单、工作可靠、使用寿命长，适用于在反应器内抽提气体。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述反应罐101内设有筛网116，所述筛网116用于过滤催化剂；

由此，设置筛网116可有效过滤掉碎片催化剂。碎片催化剂通常已经失活，仍然保留在臭氧催化氧化反应器内只能增加反应的成本、减缓反应的速率，还有可能造成反应器的堵塞或其他问题，所以设置筛网116可有效避免上述问题。

更优选地，所述筛网116与所述反应罐101的轴线形成预设角度，以使所述催化剂可在重力作用下沿所述筛网116滑入所述管体108。进一步，所述预设角度为135～150°。

由此，筛网116不仅提供了过滤催化剂的功效，还具有使有效催化剂落入管体108内，以在循环通道内反复循环的功效。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述筛网116的网孔直径为所述催化剂的直径的0.1～0.3倍。

由此，可有效过滤掉失活的碎片催化剂。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述筛网116与所述第四端口112的底部相连接且平滑过渡。

由此，可提升催化剂落入所述管体108的速度。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述反应罐101内设有折流挡板117，所述折流挡板117在所述反应罐101 的高度方向位于所述第一端口109的上方。

折流挡板117的设置可按照本领域的一般设置即可，在此不做特殊的限制。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述第二端口110设在所述第二段管路114，且所述第二端口110在所述反应罐101的高度方向上位于所述第一端口109的下方；所述第三端口111在所述反应罐101的高度方向上位于第一端口109、第二端口110、第四端口112的下方。

由此，本实施例运作时，可较好的利用能源，使所述气体喷入所述管体108 时，较快的与溶气水相遇，以提升反应的效率。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述反应罐101的顶部设有气体出口118。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述反应罐101设有催化剂出口121，所述催化剂出口121在所述反应罐101 的高度方向上位于所述筛网116的下方；所述催化剂出口121用于排出经所述筛网116过滤的催化剂。

更优选地，所述催化剂出口121处设有阀门122。

所述反应罐101设有出水口119，所述出水口119用于输出经过反应的水体。

更优选地，所述出水口119处设有过滤网120。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案：

所述第二端口110处设有过滤网120；

所述第三端口111和/或所述进气口107处设有过滤网120。

设有滤网可有效保证催化剂不会流失，也可保证在臭氧催化氧化反应器内的水体中的颗粒型污染物不会流入其他部件。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述管体108的直径是所述反应罐101的直径的1/20～1/10。

由此，污水和催化剂在提升管内紊态流动，增加了臭氧、催化剂和污水之间的传质，有利于臭氧催化氧化反应。

本实施例提供的臭氧催化氧化反应器，作为优选技术方案或另一技术方案：

所述管体108的总长度在4～6.5米之间。

臭氧发生器产气压力一般在1Mpa左右，考虑管路及其他阻力损失，臭氧反应器高度以4～6.5米为宜，可以保证臭氧气体在污水中的充分溶解。

实施例2

为更好地阐述实施例1的技术方案，本实施例提供一种使用实施例1任意一项技术方案所述的臭氧催化氧化装置的臭氧催化氧化工艺。

本实施例提供的臭氧催化氧化工艺，优选地，使用的催化剂为球状高强度耐磨型臭氧催化剂，粒径为2～5mm。

本实施例提供的臭氧催化氧化工艺，优选地，所述进气孔用于接收所述气体，所述气体选自臭氧、空气、氧气或氮气的一种或至少两种。

试验例1

为更好地阐述本实用新型所提供的臭氧催化氧化反应器的技术效果，本试验例提供采用实施例1的臭氧催化氧化反应器进行污水净化的实验数据。

污水来自某造纸厂，原水水质如表1所示。

表1、某造纸废水原水水质数据

项目	COD(mg/L)	TDS(ppm)	Cl<sup>-</sup>(mg/L)
				数值	107	3450	1159.64

在臭氧与初始废水COD质量比例2.5：1的条件下，经该反应器处理后实验数据如表2和图2所示。

表2、经臭氧催化氧化反应器净化后的水质数据

需要说明的是，在本文中，除特殊说明以外的，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种臭氧催化氧化反应器，其特征在于，包括：反应罐、提升管组件、臭氧溶气装置、总进水口；其中：

所述臭氧溶气装置包括臭氧溶气部件和臭氧进气口，所述臭氧溶气部件分别与所述臭氧进气口与所述总进水口相连接，所述臭氧溶气部件用于接收臭氧和总进水，并进行臭氧溶气以产生溶气水；

所述提升管组件包括进气口和管体；所述管体包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；

第一端口、第四端口分别与所述反应罐相连通，以形成循环通道；

第二端口与所述臭氧溶气装置相连通，用于接收所述臭氧溶气装置提供的所述溶气水；

第三端口与所述进气口相连通，用于接收气体；

所述管体用于接收催化剂、所述溶气水和所述气体，并使所述溶气水和所述催化剂在所述气体的带动下在所述循环通道内循环流动。

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，所述第一端口在所述反应罐的高度方向上位于所述第四端口的上方；

所述管体包括依次连接的第一段管路、第二段管路和第三段管路；其中，所述第一端口设在所述第一段管路，所述第四端口设在所述第三段管路；

所述管体至少沿所述反应罐的高度方向延伸，所述反应罐的轴线沿所述反应罐的高度方向延伸，所述第一段管路的轴线与位于所述第一段管路的轴线下方的所述反应罐的轴线的夹角为105～110°，所述第三段管路的轴线与位于所述第三段管路的轴线上方的所述反应罐的轴线的夹角为135～150°。

3.根据权利要求2所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述第三端口与第二段管路共轴线，且所述第二段管路沿所述反应罐的高度方向延伸。

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，所述反应罐内设有筛网，所述筛网用于过滤催化剂；所述筛网与所述反应罐的轴线形成预设角度，以使所述催化剂可在重力作用下沿所述筛网滑入所述管体。

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，所述预设角度为135～150°，和/或，所述筛网的网孔直径为所述催化剂的直径的0.1～0.3倍；

所述筛网与所述第四端口的底部相连接且平滑过渡。

6.根据权利要求2和3任一项所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述第二端口设在所述第二段管路，且所述第二端口在所述反应罐的高度方向上位于所述第一端口的下方；所述第三端口在所述反应罐的高度方向上位于第一端口、第二端口、第四端口的下方。

7.根据权利要求1-5任一项所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述管体的直径是所述反应罐的直径的1/20～1/10。

8.根据权利要求1-5任一项所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述管体的总长度在4～6.5米之间。

9.根据权利要求1-5任一项所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述反应罐的顶部设有气体出口；

和/或，

所述反应罐设有出水口，所述出水口用于输出经过反应的水体；所述出水口处设有过滤网；

和/或，

所述反应罐内设有折流挡板，所述折流挡板在所述反应罐的高度方向位于所述第一端口的上方。

10.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，所述反应罐设有催化剂出口，所述催化剂出口在所述反应罐的高度方向上位于所述筛网的下方；所述催化剂出口用于排出经所述筛网过滤的催化剂。

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