CN216711701U - 一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其能够使废水混合更为均匀，同时增加臭氧、废水与催化填料的接触时间，提高臭氧利用率。其包括进水系统、臭氧进气系统、反应系统，进水系统设有废水进口，臭氧进气系统包括臭氧发生器，反应系统包括臭氧塔，臭氧塔内设有催化填料，废水进口与臭氧塔的下部的布水管连接，布水管的出口朝向臭氧塔的底部设置；臭氧发生器与臭氧塔的下部的布水布气管连接，布水管位于布水布气管的下方，布水布气管包括主管道和连接在主管道上的多根分支管道，分支管道呈螺旋状分布并且朝上延伸，分支管道的侧面均匀分布有布水孔，布水孔的直径沿着水流在分支管道内的前进方向逐渐增大。

Description

一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体为一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置。

背景技术

在电子、造纸、煤化工等行业的生产活动中，会产生含有大量难降解有机物的废水。这些废水经物化预处理、生物降解与深度去除等多个单元反应后的排放出水称为尾水。近几年，我国对废水排放提出了更高、更严的排放标准，但常规处理工艺如芬顿反应等难以满足出水达标排放，因此臭氧催化氧化技术被更多企业所密切关注。臭氧催化氧化的原理是臭氧在催化剂的作用下，产生更多的羟基自由基，进而将废水中有机物进行氧化去除。该方法无二次污染，氧化能力强，操作简单。

传统的利用臭氧来处理废水的装置例如中国专利CN110803758A废水处理臭氧催化氧化反应器，采用水射器负压抽吸臭氧并与废水充分混合，布水及布气同时进行，废水与催化填料反应后通过回流到反应器废水进水层，实现循环处理，最终出水从臭氧塔顶部的出水堰板排出，未反应完臭氧进入臭氧破坏器，但是使用该装置在处理废水时，会有废水堆积在反应器底部，导致废水混合不均匀易形成死水区，同时该装置臭氧、废水与催化填料的接触时间过短，臭氧利用率低。

实用新型内容

针对利用臭氧来处理废水的装置中废水混合不均匀、臭氧利用率低的问题，本实用新型提供了一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其能够使废水混合更为均匀，同时增加臭氧、废水与催化填料的接触时间，提高臭氧利用率。

其技术方案是这样的：一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其包括进水系统、臭氧进气系统、反应系统，反应系统的进口分别与进水系统、臭氧进气系统连接，进水系统设有废水进口，臭氧进气系统包括臭氧发生器，反应系统包括臭氧塔，臭氧塔内设有催化填料，废水进口与臭氧塔的下部的布水管连接，布水管的出口朝向臭氧塔的底部设置；臭氧发生器与臭氧塔的下部的布水布气管连接，布水管位于布水布气管的下方，布水布气管包括主管道和连接在主管道上的多根分支管道，分支管道呈螺旋状分布并且朝上延伸，分支管道的侧面均匀分布有布水孔，布水孔的直径沿着水流在分支管道内的前进方向逐渐增大。

优选的，其还包括尾气处理系统，反应系统的出口与尾气处理系统连接，进水系统包括文丘里射流器一，废水进口通过文丘里射流器一与臭氧塔连接，尾气处理系统包括气液分离器，气液分离器的出气口与文丘里射流器一连接；臭氧进气系统还包括文丘里射流器二，臭氧发生器通过文丘里射流器二与臭氧塔连接，臭氧塔的出水口通过循环管道与文丘里射流器二连接。

优选的，文丘里射流器一与布水管连接，文丘里射流器二与布水布气管连接，臭氧塔内位于布水布气管的上方设有催化填料。

优选的，布水管呈工字型，其包括位于中间的连接管和位于连接管两端的出水管，连接管与进水管道连接，出水管的两端分别设有向下弯曲的弯头。

优选的，臭氧塔内通过过滤孔板分隔形成填料层，催化填料位于填料层内，过滤孔板的孔径小于催化填料的大小。

优选的，尾气处理系统还包括尾气破坏器，气液分离器的出气口还连接尾气破坏器。

优选的，循环管道通过循环泵与阀门一的进口端连接，阀门一的出口端分别与阀门二的进口端、文丘里射流器二的进口端连接，阀门二的出口端、文丘里射流器二的出水端与布水布气管连接。

优选的，进水系统还包括进水泵；臭氧进气系统的进口端和出口端还分别连接有压力表；臭氧发生器和文丘里射流器二之间连接有流量泵；臭氧塔的顶部还连接有安全阀。

有益效果：废水在通过布水管进入臭氧塔时，由于是向下排出可以冲击臭氧塔底部的死水区，使废水混合均匀，同时也避免了反应过程中产生的悬浮物堵塞出水管；同时，通过使臭氧塔内的布水布气管呈螺旋状分布而且向上倾斜延伸使废水在臭氧塔内螺旋上升，增加废水与催化填料的接触时间，提高臭氧传质效率，而且布水孔的直径沿着水流在分支管道内的前进方向逐渐增大，与相同孔径管道对比而言，本专利避免由于管内压力造成臭氧只从靠近主管道的布水孔排出，从而保障管道布水布气均匀，臭氧不会集中分布在臭氧塔中央并提高臭氧利用率。

附图说明

图1为本实用新型的装置连接图；

图2为布水管结构主视示意图；

图3为布水管结构俯视示意图；

图4为布水布气管的主视示意图；

图5为布水布气管的俯视示意图；

图6为分支管道的出水口位置示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其包括进水系统1、臭氧进气系统2、反应系统3和尾气处理系统4，反应系统3的进口分别与进水系统1、臭氧进气系统2连接，反应系统3的出口与尾气处理系统4连接，进水系统1设有废水进口及进水泵12，臭氧进气系统2包括臭氧发生器21，反应系统3包括臭氧塔31，进水系统1包括文丘里射流器一11，废水进口通过文丘里射流器一11与臭氧塔31的下部连接，尾气处理系统4包括气液分离器41，气液分离器41的出气口与文丘里射流器一11连接；臭氧进气系统2还包括文丘里射流器二22，臭氧发生器21通过文丘里射流器二22与臭氧塔31下部连接，臭氧发生器21和文丘里射流器二22之间连接有流量泵25，臭氧塔31的出水口通过循环管道5与文丘里射流器二22连接，其顶部还设有安全阀36。

臭氧塔31中未反应完的臭氧通入气液分离器41中使其从废水中分离，分离出的一部分臭氧通入文丘里射流器一11中对废水原水进行氧化处理，从而可以提高臭氧的利用率，降低运行成本，同时通过采用文丘里射流器能够分别使废水原水与二次利用的臭氧、循环废水与新加入的臭氧进行充分的混合传质，进而能进一步提高臭氧利用率。

文丘里射流器一11与臭氧塔31的下部的布水管32连接，文丘里射流器二22与臭氧塔31的下部的布水布气管33连接，布水管32位于布水布气管33的下方，臭氧塔31内位于布水布气管33的上方设有催化填料34（例如铝基臭氧催化剂或陶基臭氧催化剂）。

其中，布水管32的出口朝向臭氧塔31的底部设置，通过水力冲刷作用，冲击臭氧塔31底部的死水区，使废水混合均匀。具体的结合图2、图3所示，布水管32呈工字型，其包括位于中间的连接管321和位于连接管321两端的出水管322，连接管321与进水管道连接，出水管322的两端分别设有向下弯曲的弯头323，图中324为支撑架用于支撑布水管32。

而结合图4、图5所示的布水布气管33则包括与文丘里射流器二22连接的主管道331和连接在主管道331上的8根分支管道332，分支管道332呈“米字型”螺旋状分布并且其朝上延伸。这样设置，能使废水在臭氧塔31内螺旋上升，增加废水与催化填料34的接触时间，提高臭氧传质效率。具体的，每一分支管道332与水平方向夹角为10°~15°，其弧长的圆心角为30°~40°，与臭氧塔31内壁的间距为5 cm ~10cm。结合图6，分支管道332的侧面均匀分布有布水孔333，布水孔333的直径沿着水流在分支管道332内的前进方向逐渐增大（前后相邻的布水孔333相差1~4mm直径），从而可以避免管道近端布水孔333由于压力大而出水、远端布水孔333压力小二不出水的情况，保障管道内曲面布水布气均匀。

另外，臭氧塔31内通过过滤孔板35分隔形成填料层，催化填料34位于填料层内，过滤孔板35的孔径小于催化填料34的大小。从而可以使催化填料34保持在填料层中。尾气处理系统4还包括尾气破坏器42，气液分离器41的出气口还连接尾气破坏器42，用于处理多余的臭氧。

循环管道5通过循环泵51、压力表与阀门一23的进口端连接（由于循环泵51扬程高、流量大，废水的螺旋冲刷作用使催化填料34呈流化态，加大废水与填料的接触面积，进一步提高臭氧催化效率），阀门一23的出口端分别与阀门二24的进口端、文丘里射流器二22的进口端连接，阀门二24的出口端与布水布气管33连接，同时它们之间还设有压力表，通过调节阀门一23与阀门二24的开度，控制主管道压差（2kg ~4kg）及文丘里射流器二22的气液比（1:6~1:10），提高气液混合效率。

本方案的具体运行原理如下：废水通过废水泵排入文丘里射流器一11与气液分离器41排出的臭氧均匀混合后送入臭氧塔31的布水管32中，同时臭氧发生器21排出的臭氧排入文丘里射流器二22并与臭氧塔31排出的处理水均匀混合后送入布水布气管33中，之后通过填料层催化氧化后排出，一部分臭氧塔31的排出物通过循环管道5进入臭氧进气系统2，另一部分进入气液分离器41进行气液分离，分离后的一部分臭氧通入进水系统1，另一部分通过尾气破坏器42对臭氧处理后排放，同时气液分离器41处理后的处理水经由管路达标排放。

综上所述，本实用新型通过工字型的布水管32、螺旋状的布水布气管33的改良，臭氧对废水的二次利用，催化填料流态化等措施，解决了臭氧催化氧化反应时间短、废水混合不均匀、传质效率低等缺点。本实用新型主要具有以下优点：

（1）臭氧塔31底部的布水布气管道呈“米字型”螺旋状，共有八个分支管道332，每一分支管道332与水平方向夹角为10°~15°，其弧长的圆心角为30°~40°，与臭氧塔31内壁的间距为5cm~10cm，其目的是使废水在臭氧塔31内螺旋上升，增加废水与催化填料的接触时间，提高臭氧传质效率；由于循环泵51扬程高、流量大，废水的螺旋冲刷作用使催化填料34呈流化态，加大废水与填料的接触面积，进一步提高臭氧催化效率。布水布气管33内曲面侧设置布水孔333，孔径由内向外逐渐变大，与相同孔径管道对比而言，本专利避免由于管内压力造成局部孔径布水布气，从而保障管道布水布气均匀。

（2）布水管32呈“工字型，设置在布水布气管道33底部，布水管32中间进水，四根出水管322出水，出水管332均设置弯头323向下，其优点是废水从弯头323向下可以冲击臭氧塔31底部的死水区，使废水混合均匀，同时也避免了反应过程中产生的悬浮物堵塞出水管。

（3）臭氧塔31顶部出水经循环泵51输送至臭氧塔31底部布水布气管33，实现废水循环处理，提高反应时间及臭氧催化效率；顶部出水管路上端设置溢流口，连通至气液分离器41，气液分离器41出气管路与进水泵12处的文丘里射流器一11连接，利用臭氧塔31内未反应完的臭氧对废水原水进行一次氧化，提高臭氧利用率，塔内臭氧对废水进行二次氧化。

（4）气液分离器41另设管路连接至尾气破坏器42，保障臭氧经处理后排放至大气中，与此同时，臭氧塔31顶部设置安全阀36，防止塔内气压过大，保障设备安全运行。

（5）通过调节阀门一23与阀门二24的开度，控制主管道压差（2kg ~4kg）及文丘里射流器二22的气液比（1:6~1:10），提高气液混合效率，并且控制灵活，调节便捷。

以上，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，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，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的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其包括进水系统、臭氧进气系统、反应系统，所述反应系统的进口分别与所述进水系统、所述臭氧进气系统连接，所述进水系统设有废水进口，所述臭氧进气系统包括臭氧发生器，所述反应系统包括臭氧塔，所述臭氧塔内设有催化填料，其特征在于：所述废水进口与所述臭氧塔的下部的布水管连接，所述布水管的出口朝向所述臭氧塔的底部设置；所述臭氧发生器与所述臭氧塔的下部的布水布气管连接，所述布水管位于所述布水布气管的下方，所述布水布气管包括主管道和连接在所述主管道上的多根分支管道，所述分支管道呈螺旋状分布并且朝上延伸，所述分支管道的侧面均匀分布有布水孔，所述布水孔的直径沿着水流在分支管道内的前进方向逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其特征在于：其还包括尾气处理系统，所述反应系统的出口与所述尾气处理系统连接，所述进水系统包括文丘里射流器一，所述废水进口通过所述文丘里射流器一与所述臭氧塔连接，所述尾气处理系统包括气液分离器，所述气液分离器的出气口与所述文丘里射流器一连接；所述臭氧进气系统还包括文丘里射流器二，所述臭氧发生器通过所述文丘里射流器二与所述臭氧塔连接，所述臭氧塔的出水口通过循环管道与所述文丘里射流器二连接。

3.根据权利要求2所述的一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述文丘里射流器一与所述布水管连接，所述文丘里射流器二与所述布水布气管连接，所述臭氧塔内位于所述布水布气管的上方设有所述催化填料。

4.根据权利要求1所述的一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述布水管呈工字型，其包括位于中间的连接管和位于所述连接管两端的出水管，所述连接管与进水管道连接，所述出水管的两端分别设有向下弯曲的弯头。

5.根据权利要求1或3所述的一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述臭氧塔内通过过滤孔板分隔形成填料层，所述催化填料位于所述填料层内，所述过滤孔板的孔径小于催化填料的大小。

6.根据权利要求2所述的一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述尾气处理系统还包括尾气破坏器，所述气液分离器的出气口还连接所述尾气破坏器。

7.根据权利要求2或3所述的一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述循环管道通过循环泵与阀门一的进口端连接，所述阀门一的出口端分别与阀门二的进口端、所述文丘里射流器二的进口端连接，所述阀门二的出口端、文丘里射流器二的出水端与所述布水布气管连接。

8.根据权利要求7所述的一种处理工业废水尾水的臭氧催化氧化装置，其特征在于：所述进水系统还包括进水泵；所述臭氧进气系统的进口端和出口端还分别连接有压力表；所述臭氧发生器和所述文丘里射流器二之间连接有流量泵；所述臭氧塔的顶部还连接有安全阀。

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