CN212770049U - 一种臭氧催化氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种臭氧催化氧化装置，装置包括：分别连接在反应器本体上和设置在其内的进水管线、第一、第二臭氧进气管线、排水管线、反冲洗气路管线、尾气排放管线、出水管线、装料口、填料层、密封盖、溢流单元、卸料口、承托板、气水反冲型滤帽、滤板、反冲洗布气头、承托层、射流器、曝气装置、第一管道流量计、第二管道流量计、第一、第二管道泵和若干阀门。通过在反应器本体底部分别设置进水管线、射流器和第一、第二臭氧进气管线，能够方便的切换臭氧进气和进水方式，提高臭氧与污水的混合效果，提升臭氧利用率和氧化反应效果，且设有回流管线和反冲洗管线，在增大臭氧利用效率的同时，也保证了抗悬浮物负荷冲击的能力。

Description

一种臭氧催化氧化装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理设备领域，尤其涉及一种臭氧催化氧化装置。

背景技术

目前随着工业园区项目数量的增加及排放标准的日益严格，越来越多的污水处理厂需增加高级氧化工艺，以达到出水化学需氧量(COD)达标排放。

臭氧催化氧化工艺作为高级氧化工艺中的重要工艺之一，因其氧化性强、反应速率快、投加量少、清洁无污染和在水中不产生持久性残余等优点被广泛关注。目该工艺可以有效去除水中的色、臭、味和铁、锰等无机物质，并能降低污水COD、TOC、UV吸收值及氨氮量，现多应用于难降解有机废水处理中，如垃圾渗滤液、纺织、制药和化学工业的废水等。

传统的臭氧催化氧化装置因布水布气不均匀、臭氧在水相中溶解效率低等原因，影响了臭氧在装置内的传质效率，导致催化氧化效果不理想。尤其是对于进水难降解有机物浓度较高的工业废水和城镇污水厂二级出水，为了达到日益严格的污水排放标准，需要投加大量的臭氧去除污水中的COD，如果臭氧在催化氧化装置内传质效率较低，势必会使得运行费用过高。

实用新型内容

基于现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种臭氧催化氧化装置，能解决现有臭氧催化氧化工艺，所存在的臭氧混合不充分，臭氧在装置内传质效率不高，造成运行费用过高的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种臭氧催化氧化装置，包括：

进水管线、第一臭氧进气管线、排水管线、反冲洗气路管线、尾气排放管线、出水管线、第二臭氧进气管线、装料口、填料层、密封盖、溢流单元、卸料口、承托板、气水反冲型滤帽、滤板、反冲洗布气头、承托层、射流器、曝气装置、第一管道流量计、第二管道流量计、第一管道泵、第二管道泵、反应器本体、若干阀门和回流管线；其中，

所述反应器本体的底部一侧设置所述进水管线，所述进水管线上依次设置所述第一管道泵、第一管道流量计和阀门；

所述第一管道流量计与阀门之间的所述进水管线经支流进水管连接的所述射流器与所述反应器本体内底部连接，所述射流器上连接设有阀门的所述第二臭氧进气管线；

所述第一臭氧进气管线设置在所述反应器本体的底部，与所述反应器本体内底部的所述曝气装置连接，该第一臭氧进气管线上设有阀门；

所述反应器本体内的所述曝气装置上方从下至上依次设置所述反冲洗布气头、所述滤板、所述承托板、所述承托层、所述填料层和所述溢流单元；

所述反冲洗布气头与所述反应器本体外部侧面设置的设有阀门的反冲洗气路管线连接；

所述滤板上分布设有多个气水反冲型滤帽；

所述承托板上设置所述承托层，所述承托层上设置所述填料层，所述填料层对应位置的所述反应器本体外部侧面上下位置分别设置装料口和卸料口；

所述溢流单元与所述反应器本体外部侧面设置的设有阀门的出水管线连接；

所述反应器本体的顶端设有所述密封盖，所述密封盖的顶端设有尾气排放管线；

所述回流管线连接在所述填料层上方的所述反应器本体内空间与所述滤板下方的所述反应器本体内的空间之间，该回流管线从上至下依次设置阀门、第二管道泵和第二管道流量计；

所述反应器本体的底部另一侧设置所述排水管线。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的臭氧催化氧化装置，其有益效果为：

通过在反应器本体底部分别设置进水管线、射流器和第二臭氧进气管线的进水、进臭氧通路，以及单独曝气进入臭氧的第一臭氧进气管线，能够方便的切换臭氧进气和进水方式，提高臭氧与污水的混合效果，提升臭氧利用率和氧化反应效果，且设有回流管线和反冲洗管线，在增大臭氧利用效率的同时，也保证了抗悬浮物负荷冲击的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型实施例提供的臭氧催化氧化装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的臭氧催化氧化装置的曝气装置的曝气头的俯视示意图；

图3为本实用新型实施例提供的臭氧催化氧化装置的承托板的俯视示意图；

图4为本实用新型实施例提供的臭氧催化氧化装置的气水反冲型滤帽的俯视示意图；

图5为本实用新型实施例提供的臭氧催化氧化装置的反冲洗布气头的俯视示意图；

图中各标记对应的部件为：1-进水管线；2-臭氧进气管线；3-排水管线；4-反冲洗气路管线；5-尾气排放管线；6-出水管线；7-第二臭氧进气管线；8-装料口；9-填料层；10-法兰10、11-密封盖；12-溢流单元；13-人孔视窗；14-卸料口；15-承托板；16-气水反冲型滤帽；17-滤板；18-反冲洗布气头；19-承托层；20-射流器、21-曝气装置；22-第一阀门；23-第二阀门；24-第三阀门；25-第四阀门；26-第五阀门；27-第六阀门；28-第七阀门；29-第八阀门；30-第一管道流量计；31-第二管道流量计；32-第一管道泵；33-第二管道泵；34-反应器本体；35-回流管线；36-第一反洗排气阀；37-第二反洗排气阀。

具体实施方式

下面结合本实用新型的具体内容，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，都属于本实用新型的保护范围。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种臭氧催化氧化装置，包括：

进水管线1、第一臭氧进气管线2、排水管线3、反冲洗气路管线4、尾气排放管线5、出水管线6、第二臭氧进气管线7、装料口8、填料层9、密封盖11、溢流单元12、卸料口14、承托板15、气水反冲型滤帽16、滤板17、反冲洗布气头18、承托层19、射流器 20、曝气装置21、第一管道流量计30、第二管道流量计31、第一管道泵32、第二管道泵 33、反应器本体34、若干阀门和回流管线35；其中，

所述反应器本体34的底部一侧设置所述进水管线1，所述进水管线1上依次设置所述第一管道泵32、第一管道流量计30和阀门；

所述第一管道流量计30与阀门之间的所述进水管线1经支流进水管连接的所述射流器 20与所述反应器本体34内底部连接，所述射流器20上连接设有阀门的所述第二臭氧进气管线7；

所述第一臭氧进气管线2设置在所述反应器本体34的底部，与所述反应器本体34内底部的所述曝气装置21连接，该第一臭氧进气管线2上设有阀门；

所述反应器本体34内的所述曝气装置21上方从下至上依次设置所述反冲洗布气头18、所述滤板17、所述承托板15、所述承托层19、所述填料层9和所述溢流单元12；

所述反冲洗布气头18与所述反应器本体34外部侧面设置的设有阀门的反冲洗气路管线4连接；

所述滤板17上分布设有多个气水反冲型滤帽16；

所述承托板15上设置所述承托层19，所述承托层19上设置所述填料层9，所述填料层9对应位置的所述反应器本体34外部侧面上下位置分别设置装料口8和卸料口14；

所述溢流单元12与所述反应器本体34外部侧面设置的设有阀门的出水管线6连接；

所述反应器本体34的顶端设有所述密封盖11，所述密封盖11的顶端设有尾气排放管线5；

所述回流管线35连接在所述填料层9上方的所述反应器本体34内空间与所述滤板17 下方的所述反应器本体34内的空间之间，该回流管线35从上至下依次设置阀门、第二管道泵33和第二管道流量计31；

所述反应器本体34的底部另一侧设置所述排水管线3。

上述装置中，反应器本体34为塔式结构，该反应器本体34的高径比为4:1～2:1。

上述装置中，所述密封盖11经法兰10与所述反应器本体34的顶端开口密封连接；

所述填料层9上方的所述反应器本体34上设有人孔视窗13。

参见图2，上述装置中，所述曝气装置21设有多个钛合金的圆盘形微孔曝气头，各圆盘形微孔曝气头的孔口朝上；

所述第一臭氧进气管线2设有多个支管。

上述装置中，所述填料层9由臭氧催化剂装填而成；

所述填料层9铺设在所述承托层19上，所述承托层19由10～30mm的鹅卵石铺设而成；

参见图3，所述承托板15的孔隙宽度为2mm×2mm。

上述装置中，所述臭氧催化剂采用负载金属的球状分子筛催化剂。

上述装置中，所述溢流单元12设有溢流板，所述溢流板与所述反应器本体34的纵轴线垂直且与所述反应器本体34的上内壁相连，所述溢流板中心处设有溢流口，该溢流口的边缘连接有一圈溢流堰；

所述出水管线6的连接位置高于所述溢流板的位置。

参见图4，上述装置中，所述多个气水反冲型滤帽16均匀分布设置在所述滤板17上。

参见图5，上述装置中，所述反冲洗布气头18采用莲蓬状反冲洗布气头，该反冲洗布气头18的上平面设有若干均匀分布的孔口朝下的排气孔；

所述反应器本体34的顶端分别设有第一反洗排气阀36和第二反洗排气阀37，方便在反洗时排出反应器本体34内气体。

本实用新型实施例还提供一种臭氧催化氧化的处理方法，采用上述的臭氧催化氧化装置，包括以下步骤：

所处理的污水经底部的进水管线直接进入反应器本体时，与由第一臭氧进气管线和曝气装置以曝气形式进入所述反应器本体的臭氧，在所述反应器本体内的污水进行反应；

所处理的污水经底部的进水管线和射流器进入所述反应器本体内，与经第二臭氧进气管线进入的臭氧混合后，进入所述反应器本体内进行反应；

所述反应器本体内臭氧氧化处理后的污水依次经反应器本体内的所述滤板、所述承托板和所述承托层过滤后，进入所述填料层进行催化反应去除污水中的难降解COD，之后经所述溢流单元经出水管线排出；

所述填料层上方的污水经回流管路回流至所述反应器本体内底部再次进行臭氧氧化反应；

通过所述反冲洗布气头对所述滤板、承托层和填料层进行反冲洗。

具体的，本实用新型的臭氧催化氧化装置为塔式反应器，塔体设有法兰、装料口、卸料口，易于拆装、维修反应器，便于装填、回收催化剂。当污水直接从底部进水管道进入时，臭氧进气采用设在装置底部的钛合金微孔曝气盘，保证臭氧以微气泡形式进入塔内，与塔内污水进行反应，大大提高了臭氧利用率；当污水通过射流器进入反应器本体内时，臭氧进气采用射流器进气口进入，射流器内完成臭氧和污水的混合，能够大大提高臭氧溶解效率，从而提高臭氧利用率。所设计的回流单元保证上部出水能够回流到底部，相当于延长污水在系统内的停留时间，提高污水的COD去除效率；所填充的填料层在水力作用下处于膨胀状态，因而传氧效率更高、运行费用更低，可广泛应用于污水的深度处理、污水回用等水处理领域。另外，本实用新型的作为催化剂床层的填料层选用负载金属的球状分子筛催化剂，这种填料基本无磨损消耗，同时更稳定，催化效果更好。

本实用新型的臭氧催化氧化装置，通过设置的进水管路和连接的射流器以及与曝气装置连接的第一臭氧进气管线，保证了臭氧与污水的混合效果，强化了臭氧在水中的传质效率。

下面对本实用新型实施例具体作进一步地详细描述。

参照图1，本实用新型实施例提供一种臭氧催化氧化装置，包括：进水管线1、臭氧进气管线2、排水管线3、反冲洗气路管线4、尾气排放管线5、出水管线6、第二臭氧进气管线7、装料口8、填料层9、法兰10、密封盖11、溢流单元12、人孔视窗13、卸料口 14、承托板15、气水反冲型滤帽16、滤板17、反冲洗布气头18、承托层19、射流器20、曝气装置21、第一阀门22、第二阀门23、第三阀门24、第四阀门25、第五阀门26、第六阀门27、第七阀门28、第八阀门29、第一管道流量计30、第二管道流量计31、第一管道泵32、第二管道泵33、反应器本体34和回流管线35；

其中，气水反冲型滤帽16为多个，均匀分别固定在滤板17上；承托层19铺设在承托板15上，通过法兰水平固定在反应器本体34内的中下部位。

上述装置中，反应器本体34为塔式结构，其高径比为4:1～2:1。

上述装置中，反应器本体及各零部件材质均为316L不锈钢材质或者其他耐臭氧腐蚀材质。

参见图2，上述装置中，曝气装置21为钛合金材质，多个曝气头的结构为圆盘形微孔曝气头。

上述装置中的进水管线1位于反应器本体34的下部，进水管线1向反应器本体34内进水分为两路，一路通过管道进水，另一路通过射流器20进水。

上述装置中，所述承托板15的孔隙宽度为2mm×2mm，俯视图如图3所示。

上述装置中，所述气水反冲型滤帽16均匀分布在滤板17上，俯视图如图4所示。

上述装置中，所述反冲洗布气头18为莲蓬状，俯视图如图5所示。

臭氧进气管线位于反应器本体34的下部，分两路，即第一臭氧进气管线2和第二臭氧进气管线7，第一臭氧进气管线2的底部设置有多个支管，支管末端连接曝气装置21，有与反应器本体内底面平行的孔口朝上的臭氧微孔；第二臭氧进气管线7连接在射流器20 上，通过射流器20的气路进入。

反应器本体34内的上部设有溢流单元12，该溢流单元12设有与纵轴线垂直且与上塔体内壁相连的溢流板，溢流板中心处开有溢流口，溢流口的边缘连接有一圈溢流堰，出水管6连接在上塔体上部侧面高于溢流板的位置。

反应器本体34内的中间部位设有填料层9，是用球状臭氧催化剂装填而成，作为催化剂床层使用，填料层9铺在承托层19上，填料层9上端设有装料口8，填料层9下端设有卸料口14。

反应器本体34内的承托层19位于承托板15上，承托层19由10～30mm的鹅卵石组成。

反应器本体34内的承托板15下方设有滤板17，多个气水反冲型滤帽16均匀分布在滤板17上。

在反应器本体34外设有回流管线35，回流管线35连接在填料层9上方的反应器本体内空间和滤板17下方的反应器本体内空间之间，该回流管线35从上至上依次设有第二阀门23、第二管道泵33和第二管道流量计31形成回流单元，设置这种结构的回流单元保证上部出水能够回流到底部，相当于延长污水在反应器本体内的停留时间，提高污水的COD 去除效率。

反应器本体34的下部连接有伸入七内的反冲洗布气管4，与反应器本体34内处于滤板17下方设置的反冲洗布气头18连接，两者共同构成了反冲洗单元，其中，反冲洗布气管4与反冲洗布气头18垂直连接，反冲洗布气头18采用莲蓬状反冲洗布气头，该莲蓬状反冲洗布气头上平面有若干均匀分布的孔口朝下的排气孔；反冲洗布气管4的自由端封闭且该反冲洗布气管4与反冲洗布气头18的底面平行。

反应器本体34上设有人孔视窗13，可以观察塔内工况运行情况。优选的，该人孔视窗13设于填料层9上方的反应器本体34上。

尾气排放管线5设于反应器本体34顶端的密封盖11上，与外部的与尾气处理单元相连。

上述结构的臭氧催化氧化装置能够切换臭氧进气和进水方式，且设有回流管线和反冲洗管线，在增大臭氧利用效率的同时，也保证了抗悬浮物负荷冲击的能力。当污水经设置在进水管线1上的第一管道泵32、第一管道流量计30和第五阀门26，直接从底部进入反应器本体34时，臭氧经第一臭氧进气管2和第六阀门27经设在反应器本体34内底部的曝气装置21(采用钛合金微孔曝气装置)进气，保证臭氧以微气泡形式进入反应器本体34内，与反应器本体34内污水进行反应，大大提高了臭氧利用率；当污水经进水管线1上的第一管道泵32、第一管道流量计30和第四阀门25，通过射流器20进入反应器本体34内内时，臭氧进气通过第二臭氧进气管7经射流器气路进入，在射流器20内完成臭氧和污水的混合，能够大大提高臭氧溶解效率，从而提高臭氧利用率；溶解有臭氧的污水经滤板17和气水反冲型滤帽16可上流经过承托层15和填料层9，臭氧在填料层9中催化剂的催化作用下与污水中的难降解污染物发生氧化反应，进而去除污水中的难降解COD；反应后的污水经溢流单元 12从出水管线6流出，臭氧尾气经尾气排放管线5排出至尾气处理单元进行处理。

所述回流管线35在第二阀门23打开后，保证上部出水能够经进水第二管道泵33、第二管道流量计31回流到反应器本体34内的底部，相当于延长污水在装置内的停留时间，提高污水的COD去除效率。

所述反冲洗单元的进气经由反冲洗气路管线4以及与该反冲洗气路管线4垂直连通的反冲洗布气头18进入反应器本体34内，同时反应器本体34内内通过进水管线1保持进水，在一定进气压力下进行气水反冲洗。

实施例1

某工业园区污水处理厂二级出水，COD:60mg/L，要求达到出水COD:30mg/L，采用本实用新型的臭氧催化氧化装置进行臭氧催化氧化处理；接触反应时间25min，催化剂填料层高度为0.76m,臭氧投加量25mg/L～35mg/L，回流比为0.4时，可达到预期的处理效果；臭氧利用率90％。

实施例2

某城镇处理厂二级出水，COD:60mg/L，要求达到出水COD:40mg/L，采用本实用新型的臭氧催化氧化装置进行臭氧催化氧化处理；接触反应时间30min时，催化剂填料层高度为0.66m,臭氧投加量20mg/L～30mg/L时，可达到预期的处理效果；臭氧利用率90％。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种臭氧催化氧化装置，其特征在于，包括：

进水管线(1)、第一臭氧进气管线(2)、排水管线(3)、反冲洗气路管线(4)、尾气排放管线(5)、出水管线(6)、第二臭氧进气管线(7)、装料口(8)、填料层(9)、密封盖(11)、溢流单元(12)、卸料口(14)、承托板(15)、气水反冲型滤帽(16)、滤板(17)、反冲洗布气头(18)、承托层(19)、射流器(20)、曝气装置(21)、第一管道流量计(30)、第二管道流量计(31)、第一管道泵(32)、第二管道泵(33)、反应器本体(34)、若干阀门和回流管线(35)；其中，

所述反应器本体(34)的底部一侧设置所述进水管线(1)，所述进水管线(1)上依次设置所述第一管道泵(32)、第一管道流量计(30)和阀门；

所述第一管道流量计(30)与阀门之间的所述进水管线(1)经支流进水管连接的所述射流器(20)与所述反应器本体(34)内底部连接，所述射流器(20)上连接设有阀门的所述第二臭氧进气管线(7)；

所述第一臭氧进气管线(2)设置在所述反应器本体(34)的底部，与所述反应器本体(34)内底部的所述曝气装置(21)连接，该第一臭氧进气管线(2)上设有阀门；

所述反应器本体(34)内的所述曝气装置(21)上方从下至上依次设置所述反冲洗布气头(18)、所述滤板(17)、所述承托板(15)、所述承托层(19)、所述填料层(9)和所述溢流单元(12)；

所述反冲洗布气头(18)与所述反应器本体(34)外部侧面设置的设有阀门的反冲洗气路管线(4)连接；

所述滤板(17)上分布设有多个气水反冲型滤帽(16)；

所述承托板(15)上设置所述承托层(19)，所述承托层(19)上设置所述填料层(9)，所述填料层(9)对应位置的所述反应器本体(34)外部侧面上下位置分别设置装料口(8)和卸料口(14)；

所述溢流单元(12)与所述反应器本体(34)外部侧面设置的设有阀门的出水管线(6)连接；

所述反应器本体(34)的顶端设有所述密封盖(11)，所述密封盖(11)的顶端设有尾气排放管线(5)；

所述回流管线(35)连接在所述填料层(9)上方的所述反应器本体(34)内空间与所述滤板(17)下方的所述反应器本体(34)内的空间之间，该回流管线(35)从上至下依次设置阀门、第二管道泵(33)和第二管道流量计(31)；

所述反应器本体(34)的底部另一侧设置所述排水管线(3)。

2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述反应器本体(34)为塔式结构，该反应器本体(34)的高径比为4:1～2:1。

3.根据权利要求1或2所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述密封盖(11)经法兰(10)与所述反应器本体(34)的顶端开口密封连接；

所述填料层(9)上方的所述反应器本体(34)上设有人孔视窗(13)。

4.根据权利要求1或2所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述曝气装置(21)设有多个钛合金的圆盘形微孔曝气头，各圆盘形微孔曝气头的孔口朝上；

所述第一臭氧进气管线(2)设有多个支管，每个支管均连接所述曝气装置的一组曝气头。

5.根据权利要求1或2所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述填料层(9)由臭氧催化剂装填而成；

所述填料层(9)铺设在所述承托层(19)上，所述承托层(19)由10～30mm的鹅卵石铺设而成。

6.根据权利要求5所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述臭氧催化剂采用负载金属的球状分子筛催化剂。

7.根据权利要求1或2所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述溢流单元(12)设有溢流板，所述溢流板与所述反应器本体(34)的纵轴线垂直且与所述反应器本体(34)的上内壁相连，所述溢流板中心处设有溢流口，该溢流口的边缘连接有一圈溢流堰；

所述出水管线(6)的连接位置高于所述溢流板的位置。

8.根据权利要求1或2所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述多个气水反冲型滤帽(16)均匀分布设置在所述滤板(17)上。

9.根据权利要求1或2所述的臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述反冲洗布气头(18)采用莲蓬状反冲洗布气头，该反冲洗布气头(18)的上平面设有若干均匀分布的孔口朝下的排气孔；

所述反应器本体(34)的顶端分别设有第一反洗排气阀(36)和第二反洗排气阀(37)。

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