CN212924714U - 一种磁-声联合臭氧催化氧化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁‑声联合臭氧催化氧化系统，涉及污水处理领域，包括进水管、布水系统、回流集水系统、提砂管和反应筒；所述反应筒下方为锥形结构；本实用新型提供了一种磁‑声联合强化臭氧催化氧化系统的工作方法，通过磁场、声能转换器和提砂、洗砂系统及加压溶气系统，从而使污水中的污染物有序排列，加速催化剂再生，提高臭氧的利用率。

Description

一种磁-声联合臭氧催化氧化系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及到一种磁-声联合臭氧催化氧化系统。

背景技术

随着我国经济社会的进步，城镇化建设和工业发展导致工业废水和生活污水的排放逐渐增多，并对水体的污染也日趋严重，尤其工业废水排放中，部分含有难降解有机物(B/C小于0.3，或含有有毒物质，难以进行生化处理)不能采用或即便采用生化处理工艺也难以达标排放，必须采用物理化学手段对难降解废水进行预处理或深度处理，提高废水可生化性或进行最终达标排放。

针对臭氧催化氧化系统，目前大多数系统和方法集中在提高催化剂活性、改变气液流向或者改善装置属性来提高臭氧利用率，增加反应效率。而系统性的利用装置和工艺有机结合提高臭氧利用率和处理效率的相关报道较少。

申请人检索到的背景技术包括：

1、通过改变气液流向，由气液顺流改成气液逆流来增加气液混合体和固体催化剂的接触时间(如申请号为200820181029.4的专利文献)；

2、通过增加浮动组件，使得固体催化剂在悬浮作用下与气液混合体共同向上流动，从而增加气液固三相的接触时间(如申请号为201510440580.0的专利文献)；

3、通过在塔内设有内筒，增加隔档从而增加气液固三相在塔中折流次数和流动时间，实现延长催化氧化时间的目的(如申请号201410775077.6的专利文献)；

上述现有技术不同程度存在着以下技术问题：一是气液混合体与固体催化剂的接触时间相对较短，催化氧化深度不够；二是经过一段时间的反应，附有催化剂的载体表面会生成有机膜，如果不及时处理会减少催化剂的使用寿命，提高生产成本。

4、申请号为201410356624.7的专利文献针对传统臭氧催化氧化装置进行了改进，设计了一种改进反应装置，该装置通过导流筒将反应区分为三个区域，改变臭氧和水的流向，并带动催化剂处于循环流化状态，从而增加了催化剂层的空隙率，增加了有机废水在催化剂上的接触时间。

该现有技术存在以下缺点：装置成本较高，活性炭在流动过程中容易堵塞管路，活性炭在三个区域内分散广，在失活换新时增加了清理难度。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种磁-声联合强化臭氧催化氧化系统及方法，通过磁场、声能转换器和提砂、洗砂系统及加压溶气系统，在磁场的作用下，从而使污水中的污染物有序排列，加速催化剂再生，提高臭氧的利用率。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种磁-声联合臭氧催化氧化系统，包括进水管、布水系统、回流集水系统、提砂管和反应筒；所述反应筒下方为锥形结构；

所述布水系统和回流集水系统平行设置在反应筒内，且布水系统设置在回流集水系统的下方；所述反应筒内还设置有提砂管，提砂管从上到下穿过回流集水系统并延伸至布水系统的下方；所述提砂管上端设置在分离器内，提砂管下端设置有锥形的第二导砂锥，锥形的第二导砂锥与反应筒下方的锥形结构组成一个空间A，且锥形的第二导砂锥与反应筒之间有一定的间隙，催化剂填料层内的催化剂通过间隙进入空间A内；空间A内设置有进气管，高压气体通过进气管进入空间A内，使得空间A形成“真空”，从而将导砂锥内的催化剂填料颗粒吸进提砂管；恢复活性的催化剂颗粒从分离器和提砂管之间的缝隙落入到催化剂填料层内。

进一步的，所述提砂管中间段设置有第一导砂锥，第一导砂锥和第二导砂锥之间设置有声能转换器。

进一步的，所述反应筒内壁环绕设置有磁环。

进一步的，所述回流集水系统连接有回流管，回流管与旋涡式水泵的进水口相连。

进一步的，所述旋涡式水泵的进水端同时还与臭氧发生器输出管相连。

进一步的，所述旋涡式水泵将反应筒内回流水和臭氧混合加压后，通过旋涡式水泵出水管注入到反应筒的进水管。

进一步的，所述分离器设置在反应筒内部上方位置处，且分离器内设置有排水堰槽，排水堰槽与排渣管连通。

进一步的，所述提砂管内设置无轴螺旋。

进一步的，超声波发生器通过导线与声能转换器连接；所述超声波发生器设置在反应筒外侧，所发出的频率为30～40hz。

有益效果：

1.本实用新型一种磁-声联合臭氧催化氧化系统，通过磁场、声能转换器和提砂、洗砂系统及加压溶气系统，在磁场的作用下，从而使污水中的污染物有序排列，加速催化剂再生，提高臭氧的利用率。

2.催化剂填料层在污水净化池过程中截留颗粒物质，表面被悬浮物覆盖，渐渐失去催化活性。催化剂填料在重力作用下通过反应筒和第一导砂锥之间的缝隙进入空间A，通过声能转换器对附着在催化剂颗粒表面的悬浮物与催化剂填料剥离，恢复催化剂活性，催化剂颗粒经提砂管进入，在中空的提砂管内旋转上行，经气液混合水的反复作用，从而进一步将催化颗粒表层的悬浮物清洗干净，从而使得催化剂恢复活性。

3.臭氧和回流水经漩涡式水泵加压形成高压溶气水，注入反应筒的进水管，通过布水器释放在填料层中，形成纳米臭氧气泡，增加了臭氧与污水、污染物的接触面积，提高氧化效率，减少臭氧投加量，从而降低了生产成本。

4.本实用新型中提砂管内部设置无轴螺旋，这样一方面增加了催化剂颗粒与提砂管内壁的接触面积，另一方面也增加了催化剂颗粒在提砂管内的行程，从而使的催化剂颗粒表面悬浮物能更高效的被除去。

5.在不降低整体工艺处理量的情况下，通过设置回流管的技术措施提高了催化剂的处理能力和效率，提高了臭氧利用率。

附图说明

图1为根据本实用新型实施例的整体结构示意图。

附图标记：

1-进水管；2-布水系统；3-催化剂填料层；4-出水堰槽；5-排水管；6-回流集水系统；7- 回流管；8-臭氧发生器；9-旋涡式水泵；10-压力表；11-第一导砂锥；12-声能转换器；13-第二导砂锥；14-进气管；15-提砂管；16-支撑架；17-排水堰槽；18-排渣管；19-反应筒顶板； 20-反应器；21-第一支撑板；22-磁环；23-反应筒；24-第二支撑板；25-超声波发生器；27- 出气管。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本实用新型实施例的

一种磁-声联合臭氧催化氧化系统，包括进水管1、布水系统2、回流集水系统6、提砂管 15和反应筒23；所述反应筒23下方为锥形结构；所述布水系统2和回流集水系统6平行设置在反应筒23内，且布水系统2设置在回流集水系统6的下方；所述反应筒23内还设置有提砂管15，提砂管15穿过回流集水系统6并延伸至布水系统2的下方；所述提砂管15上端设置在分离器20内，提砂管15下端设置有锥形的第二导砂锥13，锥形的第二导砂锥13与反应筒23下方的锥形结构组成一个空间A，且锥形的第二导砂锥13与反应筒23之间有一定的间隙，催化剂填料层3内的催化剂通过间隙进入空间A内；空间A内设置有进气管14，高压气体通过进气管14进入空间A内，使得空间A形成“真空”，从而将导砂锥13内的催化剂填料颗粒吸进提砂管15；恢复活性的催化剂颗粒从分离器20和提砂管15之间的缝隙落入到催化剂填料层3内。

进一步的，所述提砂管15中间段设置有第一导砂锥11，第一导砂锥11和第二导砂锥13 之间设置有声能转换器12。

进一步的，所述反应筒23内壁环绕设置有磁环。

进一步的，所述回流集水系统6连接有回流管7，回流管7通有臭氧。

进一步的，所述回流管7与旋涡式水泵9的进水端相连，所述旋涡式水泵9将水和臭氧发生器8内产生的臭氧混合后，形成高压溶气水，注入到反应筒23的进水管1。

进一步的，所述分离器20设置在反应筒23内部上方位置处，且分离器20内设置有排水堰槽17，排水堰槽17与排渣管18连通。

进一步的，所述提砂管15为中空的螺旋管。

进一步的，超声波发生器25通过导线与声能转换器12连接；所述超声波发生器25设置在反应筒23外侧，所发出的频率为30～40hz。

磁-声联合臭氧催化氧化系统的方法，包括如下步骤：

步骤一：进水管1内的污水与高压溶气水混合后，由布水系统2喷出进入催化剂填料层3中被净化处理；

步骤二：净化后的水一部分排放，一部分通过回流集水系统6进入回流管7，与臭氧在旋涡式水泵9内加压后，形成高压溶气水注入进水管1；

步骤三：在重力作用下，催化剂填料通过第一导砂锥11与反应筒23之间的缝隙进第一导砂锥11与第二导砂锥13之间，在超声波的作用下和高压气体的作用下，催化剂填料表面的覆盖物松散、剥离；超声波由声能转换器12提供；

步骤四：第二导砂锥13下方的高速气流带动催化剂填料进入提砂管15，并在第二导砂锥13下方形成真空，将第一导砂锥11和第二导砂锥13之间的催化剂填料和脱落的表面覆盖，

通过第二导砂锥13与反应筒23之间的缝隙吸入第二导砂锥13底部空间A；

步骤五：在气体和液体的共同作用下，提砂管15内的催化剂填料表面覆盖的悬浮物进一步被清洗，并上升至分离器20；

步骤六：被进一步清洗的催化剂填料从分离器20和提砂管15之间的缝隙落入催化剂填料层3，开始新的循环。

进一步的，步骤六中，分离器20内的气泡黏附在悬浮物表面，进入排渣堰槽7，通过排渣管18排出。

工作过程：

来自进水管1的污水与来自回流管7回流的气液混合水汇合后进入布水系统2，在催化剂填料层3中被净化处理。净化后的污水进入出水堰槽4，通过排水管5排放。

污水净化过程中截留的悬浮物，随着填料层下移，通过导砂锥11和反应筒23之间的缝隙进入反应筒23的锥斗，在声能转换器12的作用下，催化剂填料颗粒表面的覆盖物与填料剥离，恢复催化剂活性。通过高压空气通过进气管14，在反应筒23下部的锥斗进入导砂锥 13，在导砂锥13和反应筒23下部的锥斗之间形成“真空”，将导砂锥13外的催化剂填料颗粒吸进提砂管15，水、气和催化剂填料颗粒与提砂管15内的无轴螺旋多次碰撞、冲刷，进一步清洗催化剂填料表面覆盖的悬浮物。在分离器20内，气泡黏附在悬浮物表面，进入排渣堰槽17，通过排渣管18排出。恢复活性的催化剂从分离器20和提砂管15之间的缝隙落入到填料层，开始新的循环。

为了增强处理效果，反应筒23内壁设置了磁环22，来自臭氧发生器8的臭氧和回流水通过旋涡式水泵9进行混合，旋涡式水泵9后面的压力表10用于显示泵后压力，系统要求泵后压力0.5Mpa以上。

超声波发生器25外置，所发出的频率为30～40hz。

磁环22电感系数不低于60.0L/N2，相对磁导率10μo，外部涂环氧涂层。

反应筒顶板19用于支撑反应器20，第一支撑板21和第二支撑板22分别用来支撑提砂管15和排渣管18，支撑架16用来支撑反应筒下端。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种磁-声联合臭氧催化氧化系统，其特征在于，包括布水系统(2)、回流集水系统(6)、提砂管(15)和反应筒(23)；所述反应筒(23)下方为锥形结构；

所述布水系统(2)和回流集水系统(6)平行设置在反应筒(23)内，且布水系统(2)设置在回流集水系统(6)的下方；所述反应筒(23)内还设置有提砂管(15)，提砂管(15)穿过回流集水系统(6)并延伸至布水系统(2)的下方；所述提砂管(15)上端设置在分离器(20)内，提砂管(15)下端设置有锥形的第二导砂锥(13)，锥形的第二导砂锥(13)与反应筒(23)下方组成一个空间A，且锥形的第二导砂锥(13)与反应筒(23)之间有一定的间隙，催化剂填料层(3)内的催化剂颗粒通过间隙进入空间A内；空间A内设置有进气管(14)，高压气体通过进气管(14)进入空间A内，使得高速气流附近局部形成“真空”，从而将空间A内的催化剂颗粒吸进提砂管(15)；表面清洗洁净的催化剂颗粒从分离器(20)和提砂管(15)之间的缝隙落入到催化剂填料层(3)。

2.根据权利要求1所述的磁-声联合臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述提砂管(15)中间段设置有第一导砂锥(11)，第一导砂锥(11)和第二导砂锥(13)之间设置有声能转换器(12)。

3.根据权利要求1所述的磁-声联合臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述反应筒(23)内壁环绕设置有磁环。

4.根据权利要求1所述的磁-声联合臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述回流集水系统(6)连接有回流管(7)，回流管(7)末端通有臭氧。

5.根据权利要求4所述的磁-声联合臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述回流管(7)与旋涡式水泵(9)的进水管相连，所述旋涡式水泵(9)将回流水和臭氧发生器(8)内产生的臭氧混合后，形成高压溶气水注入反应筒进水管(1)。

6.根据权利要求1所述的磁-声联合臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述分离器(20)设置在反应筒(23)内部上方位置处，且分离器(20)内设置有排水堰槽(17)，排水堰槽(17)与排渣管(18)连通。

7.根据权利要求1所述的磁-声联合臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述提砂管(15)内设置无轴螺旋。

8.根据权利要求2所述的磁-声联合臭氧催化氧化系统，其特征在于，超声波发生器(25)通过导线与声能转换器(12)连接；所述超声波发生器(25)设置在反应筒(23)外侧，超声波发生器(25)所发出的频率为30～40hz。

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