CN211770499U - 一种臭氧反应器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种臭氧反应器，用于处理有机化工废水，臭氧反应器包括第一级臭氧反应柱，包括多个导流板，多个导流板沿垂直方向分布于第一级臭氧反应柱内侧壁上，每个导流板与第一级臭氧反应柱的中轴线之间具有预设角度；第二级臭氧反应柱，包括搅拌组件，部分搅拌组件设置于第二级臭氧反应柱中，用于搅拌第二级臭氧反应柱中的液体；导流组件，用于将第一级臭氧反应柱和第二级臭氧反应柱连通。通过上述方式，能够延长臭氧气体停留时间，延长臭氧与污染物的接解反应时间。

Description

一种臭氧反应器

技术领域

本申请涉及有机化工废水处理技术领域，具体涉及一种臭氧反应器。

背景技术

随着经济的发展，有机化工行业逐渐成为我国的重要支柱产业，该产业在生产过程中产生的废水具有量大、成分复杂、毒性高、难处理等特点，含有大量常规无机污染物、重金属和有机污染物，如苯类、酚类、多环芳烃、溴系阻燃剂、染料等，高毒性、致畸、致癌、致突变。同时，这些有机污染物还具有难生物降解性、生物富积性、持久污染性，若随排水进入受纳水体，将对水生生物、动植物甚至人体健康构成一定威胁。臭氧氧化技术是一种反应速率快、处理效能好的高级氧化技术，因其具有处理效果明显、易于工程实施、便于推广应用等优点，已被广泛应用于处理难降解有机化工废水。

本申请的发明人在长期研发中发现，臭氧传质效果差是导致臭氧氧化技术能耗大、成本高昂的关键因素，限制该技术进一步的推广和应用。初始气泡大小、曝气流量和气体停留时间是影响臭氧反应器气液传质效果的三个主要因素。

发明内容

本申请提供一种臭氧反应器，以解决现有技术中臭氧气体停留时间短的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种臭氧反应器，用于处理有机化工废水，其中，所述臭氧反应器包括：

第一级臭氧反应柱，包括多个导流板，多个所述导流板沿垂直方向分布于所述第一级臭氧反应柱内侧壁上，每个所述导流板与所述第一级臭氧反应柱的中轴线之间具有预设角度；

第二级臭氧反应柱，包括搅拌组件，部分所述搅拌组件设置于所述第二级臭氧反应柱中，用于搅拌所述第二级臭氧反应柱中的液体；

导流组件，用于将所述第一级臭氧反应柱和所述第二级臭氧反应柱连通。

在一具体实施例中，多个所述导流板沿垂直方向交叉分布于所述第一级臭氧反应柱内侧壁上。

在一具体实施例中，相邻两个所述导流板之间的间隔距离为 200～400mm。

在一具体实施例中，所述导流板的长度与所述第一级臭氧反应柱的直径的比值范围为2:3～4:5。

在一具体实施例中，所述预设角度为45°～60°。

在一具体实施例中，所述搅拌组件包括搅拌电机和设置于所述搅拌电机一端的搅拌桨组件，所述搅拌电机设置于所述第二级臭氧反应柱的顶部，用于带动所述搅拌桨组件转动；所述搅拌桨组件容置于所述第二级臭氧反应柱中，用于搅拌所述第二级臭氧反应柱中的液体。

在一具体实施例中，所述搅拌桨组件为三级搅拌桨组件，所述三级搅拌桨组件包括靠近所述第二级臭氧反应柱底部的六直叶涡轮搅拌桨、第一三叶下压搅拌桨和靠近所述搅拌电机的第二三叶下压搅拌桨，所述第一三叶下压搅拌桨的两端分别连接所述六直叶涡轮搅拌桨和所述第二三叶下压搅拌桨，所述六直叶涡轮搅拌桨、第一三叶下压搅拌桨和所述第二三叶下压搅拌桨上均设置有多个桨叶。

在一具体实施例中，相邻两个所述桨叶的间距为130～150mm，每个所述桨叶的直径为75～85mm，所述三级搅拌桨组件的搅拌速度为 350～400r/min。

在一具体实施例中，所述臭氧反应器包括第一微气泡曝气装置和第二微气泡曝气装置，所述第一微气泡曝气装置设置于所述第一级臭氧反应柱内的底部，用于向所述第一级臭氧反应柱内进行微气泡曝气处理；所述第二微气泡曝气装置设置于所述第二级臭氧反应柱内的底部，用于向所述第二级臭氧反应柱内进行微气泡曝气处理。

在一具体实施例中，所述第一微气泡曝气装置和所述第二微气泡曝气装置均包括曝气盘，所述曝气盘上设有曝气孔，所述曝气孔的孔径为2μm。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供一种臭氧反应器，用于处理有机化工废水，臭氧反应器包括第一级臭氧反应柱，包括多个导流板，多个导流板沿垂直方向分布于第一级臭氧反应柱内侧壁上，每个导流板与第一级臭氧反应柱的中轴线之间具有预设角度；第二级臭氧反应柱，包括搅拌组件，部分搅拌组件设置于第二级臭氧反应柱中，用于搅拌第二级臭氧反应柱中的液体；导流组件，用于将第一级臭氧反应柱和第二级臭氧反应柱连通。通过在第一级臭氧反应柱内设置沿垂直方向分布的导流板，使第一级臭氧反应柱内的臭氧和污废水经导流板形成绕流，延长了臭氧与污染物的接解反应时间，解决了现有技术中臭氧气体停留时间短的问题。

附图说明

为了更清楚地说明申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请一种臭氧反应器一实施例的结构示意图；

图2是传统臭氧反应器与本申请臭氧反应器对COD、TOC和 TBBPA处理效果图；

图3是COD、TOC和TBBPA去除率为100％条件下，传统臭氧反应器与本申请臭氧反应器需臭氧投加量对比图；

图4是传统反应器与本申请臭氧反应器反应后出水急性、慢性生物毒性对比图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动情况下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态 (如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

请参阅图1，图1是本申请一种臭氧反应器一实施例的结构示意图。本实施例揭示的臭氧反应器100，用于处理有机化工废水，所述臭氧反应器100包括第一级臭氧反应柱1、第二级臭氧反应柱2和导流组件(图未示)。

具体来说，第一级臭氧反应柱1包括多个导流板11，多个导流板 11沿垂直方向分布于第一级臭氧反应柱1内侧壁上，每个导流板11与第一级臭氧反应柱1的中轴线之间具有预设角度。

第一级臭氧反应柱1还可以包括设置于第一级臭氧反应柱1底部的第一底座12、分布于第一级臭氧反应柱1外侧壁的多个第一取样口 13、第一进水阀14、第一出水阀15、第一进气口16和第一出气口 17，第一底座12用于将第一级臭氧反应柱1安装于地面，多个第一取样口13用于对第一级臭氧反应柱1内不同部分的液体进行取样；第一进水阀14设置于第一级臭氧反应柱1的外侧壁，且靠近第一底座12的一端，用于连接水泵200，接收水泵200输送过来的污废水；第一出水阀15设置于第一级臭氧反应柱1外侧壁的顶部，用于将第一级臭氧反应柱1内处理后的液体输出；第一进气口16设置于第一级臭氧反应柱 1的底部，第一进气口16连接臭氧发生器300，臭氧发生器300产生的臭氧通过第一进气口16输送至第一级臭氧反应柱1内；第一出气口17 设置于第一级臭氧反应柱1的顶部，将第一级臭氧反应柱1内的气体输出。

第二级臭氧反应柱2，包括搅拌组件21，部分搅拌组件21设置于第二级臭氧反应柱2中，用于搅拌第二级臭氧反应柱2中的液体。

第二级臭氧反应柱2还可以包括设置于第二级臭氧反应柱2底部的第二底座22、分布于第二级臭氧反应柱2外侧壁的多个第二取样口 23、第二进水阀24、第二出水阀25、第二进气口26和第二出气口 27，第二底座22用于将第二级臭氧反应柱2安装于地面，多个第二取样口23用于对第二级臭氧反应柱2内不同部分的液体进行取样；第二进水阀24设置于第二级臭氧反应柱2的外侧壁，且靠近第二底座22的一端，用于接收液体；第二进气口26设置于第二级臭氧反应柱2的底部，用于接收气体；第二出水阀25设置于第二级臭氧反应柱2外侧壁的顶部，用于将第二级臭氧反应柱2内处理后的液体输出；第二出气口27将第二级臭氧反应柱2内的气体输送给尾气收集装置400。

导流组件，用于将第一级臭氧反应柱1和第二级臭氧反应柱2连通。

导流组件可以包括导流管(图未示)、导气管(图未示)和止回阀 (图未示)连接，导流管的两端分别连接第一出水阀15和第二进水阀 24，用于将第一出水阀15输出的液体输送至第二级臭氧反应柱2。导气管的两端分别连接第一出气口17和第二进气口26，用于将第一级臭氧反应柱1内的气体输送至第二级臭氧反应柱2内，能够节约臭氧的消耗量，降低工艺能耗和处理成本。为了避免气体或者液体回流，导流管的至少一端和导气管的至少一端均设置有止回阀，在本实施例中，止回阀可以设置于导流管连接第二进水阀24的一端，以及导气管连接第二进气口26的一端。

在一具体实施例中，多个导流板11沿垂直方向交叉分布于第一级臭氧反应柱1内侧壁上。

在一具体实施例中，相邻两个导流板11之间的间隔距离为 200～400mm，例如200mm、250mm、300mm、350mm，400mm。

在一具体实施例中，导流板11的长度与第一级臭氧反应柱1的直径的比值范围为2:3～4:5。

在一具体实施例中，预设角度为45°～60°，例如45°、50°、55°， 60°。

臭氧和污废水经导流板11形成绕流，延长了臭氧与污染物在第一级臭氧反应柱1中的接解反应时间。

在一具体实施例中，搅拌组件21包括搅拌电机211和设置于搅拌电机211一端的搅拌桨组件212，搅拌电机211设置于第二级臭氧反应柱2的顶部，用于带动搅拌桨组件212转动。搅拌桨组件212容置于第二级臭氧反应柱2中，用于搅拌第二级臭氧反应柱2中的液体。

在一具体实施例中，搅拌桨组件212为三级搅拌桨组件。三级搅拌桨组件212包括靠近第二级臭氧反应柱2底部的六直叶涡轮搅拌桨 2121、第一三叶下压搅拌桨2122和靠近搅拌电机211的第二三叶下压搅拌桨2123，第一三叶下压搅拌桨2122的两端分别连接六直叶涡轮搅拌桨2121和第二三叶下压搅拌桨2123，六直叶涡轮搅拌桨2121、第一三叶下压搅拌桨2122和第二三叶下压搅拌桨2123上均设置有多个桨叶(图未示)。

在一具体实施例中，相邻两个桨叶的间距为130～150mm，每个桨叶的直径为75～85mm，三级搅拌桨组件212的搅拌速度为 350～400r/min。

在一具体实施例中，每级臭氧反应柱底部均设置微气泡曝气装置。臭氧反应器100包括第一微气泡曝气装置31和第二微气泡曝气装置32，第一微气泡曝气装置31设置于第一级臭氧反应柱1内的底部，与第一进气口16连通，用于向第一级臭氧反应柱1内进行微气泡曝气处理，即臭氧发生器300产生的臭氧通过第一进气口16和第一微气泡曝气装置31输送至第一级臭氧反应柱1内。第二微气泡曝气装置32设置于第二级臭氧反应柱2内的底部，与第二进气口26连通，用于向第二级臭氧反应柱2内进行微气泡曝气处理，即第一级臭氧反应柱1内的臭氧气体通过第二进气口26和第二微气泡曝气装置32输送至第二级臭氧反应柱2内。搅拌电机211带动三级搅拌桨组件212旋转，使微气泡与液体进一步充分接触、混合均匀。

在一具体实施例中，第一微气泡曝气装置31和第二微气泡曝气装置32均包括曝气盘(图未示)，曝气盘上设有曝气孔(图未示)，曝气孔的孔径为2μm。臭氧发生器300产生的臭氧经过第一微气泡曝气装置31中的曝气盘后，可控制臭氧气泡直径低于2mm，相应地，臭氧气体通过第二微气泡曝气装置32中的曝气盘后，也可控制臭氧气泡直径低于2mm，使臭氧进入液体时呈雾状，增大了臭氧气泡与污染物的有效接触面积，提高臭氧利用率。

在一具体实施例中，第一微气泡曝气装置31和第二微气泡曝气装置32均包括由微孔透气材料制成的扩散板(图未示)、扩散盘(图未示)和扩散管(图未示)，臭氧发生器300产生的臭氧经过微气泡曝气装置的扩散管、扩散板和扩散盘后，使其进入液体时呈雾状，增大了臭氧气泡与污染物的有效接触面积，提高臭氧利用率。

通过以上导流板11、三级搅拌和微曝气三种方式，可有效提高臭氧反应器100的臭氧传质效率，使臭氧与污染物充分接解反应，提高污染物的降解率和矿化度，有效降低出水的生物毒性；因为臭氧利用率的提高，使本申请臭氧反应器100在相同处理效果下可减少臭氧投加量，从而降低工艺能耗和处理成本。

请一并参阅图2～图4，图2是传统臭氧反应器与本申请臭氧反应器对COD、TOC和TBBPA处理效果图，COD(Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)，TOC(Total OrganicCarbon，总有机碳)，TBBPA(Tetrabromobisphenol A，四溴双酚A)，图3是COD、TOC和 TBBPA去除率为100％条件下，传统臭氧反应器与本申请臭氧反应器需臭氧投加量对比图，图4是传统反应器与本申请臭氧反应器反应后出水急性、慢性生物毒性对比图。与传统臭氧反应器100相比，本申请中的臭氧反应器100具有以下优点：

(1)臭氧反应器100的工艺简单，反应更高效、更充分。以电子行业废水为例(该类废水含大量无机和有机污染物，如溴系阻燃剂四溴双酚A)，利用传统柱状臭氧反应器与本申请臭氧反应器100处理该类工业废水，具体效果见图2。在本申请工艺中，臭氧反应器100分为两级，第一级的导流板11和第二级的搅拌装置均有效延长了臭氧与污染物的接触反应时间、增大了臭氧与污染物的接触反应面积，使臭氧传质效率和利用率有效提高，使反应更高效、更充分。

(2)可减少臭氧投加量，降低药剂成本。臭氧反应器100有效提高了臭氧利用率，因此，在相同处理效果下可减少臭氧投加量，从而降低工艺能耗和处理成本，具体效果见图3。

(3)出水更安全。在本申请工艺中，污染物得到高效、彻底的降解，降解率和矿化度均有效提高，使得反应过程中的生物毒性得到有效控制，具体效果见图4。

本申请提供一种臭氧反应器100，用于处理有机化工废水，臭氧反应器100包括第一级臭氧反应柱1，包括多个导流板11，多个导流板 11沿垂直方向分布于第一级臭氧反应柱1内侧壁上，每个导流板11与第一级臭氧反应柱1的中轴线之间具有预设角度；第二级臭氧反应柱 2，包括搅拌组件21，部分搅拌组件21设置于第二级臭氧反应柱2 中，用于搅拌第二级臭氧反应柱2中的液体；导流组件，用于将第一级臭氧反应柱1和第二级臭氧反应柱2连通。通过在第一级臭氧反应柱1内设置沿垂直方向分布的导流板11，使第一级臭氧反应柱1内的臭氧和污废水经导流板11形成绕流，能够延长臭氧与污染物的接解反应时间，有效提高臭氧传质效率，使臭氧与污染物充分接解反应，提高污染物的降解率和矿化度，有效降低出水的生物毒性；因为臭氧利用率的提高，使臭氧反应器100与现有技术相比较，在相同处理效果下可减少臭氧投加量，从而降低工艺能耗和处理成本。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种臭氧反应器，用于处理有机化工废水，其特征在于，所述臭氧反应器包括：

第一级臭氧反应柱，包括多个导流板，多个所述导流板沿垂直方向分布于所述第一级臭氧反应柱内侧壁上，每个所述导流板与所述第一级臭氧反应柱的中轴线之间具有预设角度；

第二级臭氧反应柱，包括搅拌组件，部分所述搅拌组件设置于所述第二级臭氧反应柱中，用于搅拌所述第二级臭氧反应柱中的液体；

导流组件，用于将所述第一级臭氧反应柱和所述第二级臭氧反应柱连通。

2.根据权利要求1所述的臭氧反应器，其特征在于，多个所述导流板沿垂直方向交叉分布于所述第一级臭氧反应柱内侧壁上。

3.根据权利要求1所述的臭氧反应器，其特征在于，相邻两个所述导流板之间的间隔距离为200～400mm。

4.根据权利要求1所述的臭氧反应器，其特征在于，所述导流板的长度与所述第一级臭氧反应柱的直径的比值范围为2:3～4:5。

5.根据权利要求1所述的臭氧反应器，其特征在于，所述预设角度为45°～60°。

6.根据权利要求1所述的臭氧反应器，其特征在于，所述搅拌组件包括搅拌电机和设置于所述搅拌电机一端的搅拌桨组件，所述搅拌电机设置于所述第二级臭氧反应柱的顶部，用于带动所述搅拌桨组件转动；所述搅拌桨组件容置于所述第二级臭氧反应柱中，用于搅拌所述第二级臭氧反应柱中的液体。

7.根据权利要求6所述的臭氧反应器，其特征在于，所述搅拌桨组件为三级搅拌桨组件，所述三级搅拌桨组件包括靠近所述第二级臭氧反应柱底部的六直叶涡轮搅拌桨、第一三叶下压搅拌桨和靠近所述搅拌电机的第二三叶下压搅拌桨，所述第一三叶下压搅拌桨的两端分别连接所述六直叶涡轮搅拌桨和所述第二三叶下压搅拌桨，所述六直叶涡轮搅拌桨、第一三叶下压搅拌桨和所述第二三叶下压搅拌桨上均设置有多个桨叶。

8.根据权利要求7所述的臭氧反应器，其特征在于，相邻两个所述桨叶的间距为130～150mm，每个所述桨叶的直径为75～85mm，所述三级搅拌桨组件的搅拌速度为350～400r/min。

9.根据权利要求1所述的臭氧反应器，其特征在于，所述臭氧反应器包括第一微气泡曝气装置和第二微气泡曝气装置，所述第一微气泡曝气装置设置于所述第一级臭氧反应柱内的底部，用于向所述第一级臭氧反应柱内进行微气泡曝气处理；所述第二微气泡曝气装置设置于所述第二级臭氧反应柱内的底部，用于向所述第二级臭氧反应柱内进行微气泡曝气处理。

10.根据权利要求9所述的臭氧反应器，其特征在于，所述第一微气泡曝气装置和所述第二微气泡曝气装置均包括曝气盘，所述曝气盘上设有曝气孔，所述曝气孔的孔径为2μm。

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