CN218810587U - 一种紫外-臭氧催化氧化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紫外‑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部的进水管线、回流管线、臭氧进气管线、排气管线、排水管线、紫外灯管、紫外灯石英套管、臭氧气体流量计、气体逆止阀、臭氧曝气头、汽水分离器、循环泵、进料流量计、螺旋喷嘴式布水器、催化剂、催化剂填料层隔板、水气分离器和若干阀门。通过在反应器底部分别设置进水管线、回流管线、臭氧进气管线，能够方便的实现进样与样品回流，提高臭氧与废液的混合效果，使废液以循环往复的形式被处理，且在排气管线支路设置汽水分离器，防止废液被臭氧气体带出紫外‑臭氧催化氧化装置体系。

Description

一种紫外-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，尤其涉及一种紫外-臭氧催化氧化装置。

背景技术

目前随着有机工业废水种类增多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，以去除废液臭味与达到废水排放排放标准。

臭氧-紫外协同氧化是一种将臭氧氧化与紫外光照射相结合的高级氧化技术，在室温条件下，紫外光激发臭氧分解产生高活性氧原子O(¹D)和高活性氧气分子O₂(¹Δg)，工业生产应用中采用在305nm紫外光照条件下O(¹D)量子产率较大的紫外光照条件与臭氧氧化作用藕合，可以更好地发挥臭氧-紫外协同氧化技术的优势。产生的O(¹D)被水分子捕获后反应生成具有较强氧化能力的·OH，主要依靠·OH实现对有机废水中污染物的绿色氧化降解，被广泛应用于有机废水污染物氧化降解领域。

紫外-臭氧催化氧化工艺作为高级氧化工艺中的重要工艺之一，因为其氧化性强、反应速率快、清洁无污染和在水中不产生持久性污染物等优点被广泛关注，该工艺可以有效的去除废液产生恶臭气味和有机质。并且能降低污水中COD、氨氮、总氮与CUV吸收值，现多用于难降解有机废水中，如：防止制药食品和化学工业、垃圾渗滤液等废水。

传统的臭氧催化氧化装置因水气混合不均匀、单独的臭氧催化氧化对废液中有机质降解率底、臭氧在水相中溶解度低等原因，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高盐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，不仅要投加大量臭氧去除废液中的COD与氨氮等指标。如果废液中有机质浓度、臭氧催化氧化对废液中有机质的能力以及去除废液中的恶臭味得不到有效解决，势必会增加运行成本。

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紫外-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利用不充分，臭氧在装置内传质效率不高，臭氧单独使用时处理效率低下的问题。

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紫外-臭氧催化氧化装置，包括：

进水管线、臭氧进气管线、排水管线、回流管线、尾气排放管线、出水管线、紫外灯管、紫外灯石英套管、循环泵、汽水分离器、催化剂填料层隔板、螺旋喷嘴式布水器、催化剂填料、气体逆止阀、进料流量计与臭氧气体流量计以及若干阀门；其中，

所述反应器本体的底部一侧设置所述回水管线，所述回水管线上依次设置所述回流循环泵、进料流量计和阀门；

所述进料流量计与阀门之间的所述回流管线与进水管连接的所述螺旋喷嘴式布水器与所述反应器本体内顶部连接；

所述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臭氧曝气阀连接，该臭氧进气管线上设有气体逆止阀、臭氧气体流量计与臭氧曝气阀；

所述反应器本体内的所述臭氧曝气阀上方从下至上依次设置所述紫外灯管、所述紫外灯石英套管、所述催化剂填料隔层板、所述催化剂填料、所述螺旋喷嘴式布水器以及所述排气管线；

所述反应器本体上下两部分通过法兰盘连接；

所述催化剂填料下设置所述催化剂填料层隔板，所述催化剂填料层隔板上设置所述催化剂填料，所述催化剂填料对应位置的所述反应器本体上下位置分别设置装料口和卸料口；

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；

所述尾气排放管线与所述水气分离器连接，所述水气分离器顶端设置所述尾气排放管线，所述水气分离器底端设置水气分离器排液阀；

所述回流管线连接在所述所述反应器本体下方，该回流管线从下至上依次设置所述汽水分离器、所述循环泵、所述进料流量计以及所述螺旋喷嘴式布水器；

所述回流管线处的所述反应器本体的底部与所述汽水分离器之间用三通连接设置所述排水管线，并使用所述反应器排空阀控制；

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紫外-臭氧催化氧化装置，其有益效果为：

反应器采用间歇式循环操作模式；

通过在反应器本体底部分别设置回流水管线和臭氧进气管线，大部分废液留存在反应器本体被臭氧处理，通过控制回流管路的流量，调整反应器本体的废液量。反应器本体径高比9∶1～10∶1，有利于紫外光、臭氧与污水的混合效果，增加了紫外光与臭氧的综合利用，提高了废液的中污染物质的去除率。

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基本构造。

图1为本实用新型实施例提供的紫外-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紫外-臭氧催化氧化装置的臭氧曝气阀的曝气头的俯视示意图；

图3为本实用新型实施例提供的紫外-臭氧催化氧化装置的所述催化剂填料层隔板的俯视示意图；

图4为本实用新型实施例提供的紫外-臭氧催化氧化装置的汽水分离器正视图示意图；

图5、图6为本实用新型实施例提供的紫外-臭氧催化氧化装置的紫外灯管安装底座正面面示意图与紫外灯管安装底座A-A剖面图；

图中各标记对应的部件为：1-进水管线；2-回流管线；3-臭氧进气管线；4-尾气排放管线；5-排水管线；6-进料阀门；7-臭氧氧化反应器本体；8-紫外灯管；9-紫外灯石英套管；10-臭氧进气阀；11-臭氧气体流量计；12-气体逆止阀；13-臭氧曝气阀；14-汽水分离器；15-循环回流阀；16-循环泵；17-进料流量计；18-螺旋喷嘴式布水器；19-催化剂填料；20-催化剂填料层隔板、21-汽水分离器排气阀；22-水气分离器；23-水气分离器排液阀；24-尾气排放阀；25-反应器排空阀；26-装料口；27-法兰盘；28-排气口；29-卸料口；30-密封盖。

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；回流管线2；臭氧进气管线3；尾气排放管线4；排水管线5；进料阀6；臭氧氧化反应器本体7；紫外灯管8；紫外灯石英套管9；臭氧进气阀10；臭氧气体流量计11；气体逆止阀12；臭氧曝气阀13；汽水分离器14；循环回流阀15；循环泵16；进料流量计17；螺旋喷嘴式布水器18；催化剂填料19；催化剂填料层隔板20、汽水分离器排气阀21；水气分离器22；水汽分离器排液阀23；尾气排放阀24；反应器排空阀25；装料口26；法兰盘27；排气口28；卸料口29；密封盖30；其中，

所述反应器本体7的底部一侧设置所述回流管线2，所述进水管线2上依次设置所述汽水分离器14、循环泵16、进料流量计17和循环回流阀15；

所述进料流量计17与连接的所述螺旋喷嘴式布水器18与所述反应器本体7顶部连接；

所述臭氧进气管线3设置在所述反应器本体7的底部，与所述反应器本体7内底部的所述臭氧曝气阀13连接，该臭氧进气管线3与所述臭氧曝气阀13之间设有所述臭氧进气阀10、臭氧气体流量计11和气体逆止阀12；

所述反应器本体7内的所述臭氧曝气阀13上方从下至上依次设置所述紫外灯管8、紫外灯石英套管9、催化剂填料层隔板20、催化剂填料19、螺旋喷嘴式布水器18、排气口28；

所述排气口28与所述反应器本体7顶部侧面设置的设有阀门的排气管线4连接；

所述催化剂填料层隔板20上设置所述催化剂填料19，所述催化剂填料19对应位置的所述反应器本体7上下位置分别设置装料口26和卸料口29，所述卸料口29通过所述法兰27控制；

所述反应器本体7的顶端设有所述密封盖30，所述密封盖30的顶端设有尾气排放管线4；

所述排气口28与所述反应器本体7外部侧面设置的水气分离器22的尾气排放管线4连接；

所述回流管线2通过外部连接在所述反应器本体7顶部的所述密封盖30与所述反应器本体7底部之间，该回流管线2从下至上依次设置汽水分离器14、循环回流阀15、循环泵16和进料流量计17；

所述反应器本体7底部与所述汽水分离器14之间设置所述排水管线5

上述装置中，反应器本体7为塔式结构，该反应器本体7的高径比为9∶1～10∶1

上述装置中，所述密封盖30经法兰27与所述反应器本体7的顶端开口密封连接；

参见图2，上述装置中，所述臭氧曝气阀13设有多个钛合金的圆柱形微孔曝气头，各圆盘形微孔曝气头的孔口朝上；

所述臭氧进气管线3设有多个支管。

上述装置中，所述催化剂填料19由臭氧催化剂装填而成；

参见图3，所述催化剂填料层隔板20的孔径为10mm。

上述装置中，所述臭氧催化剂采用负载金属的鲍尔环催化剂。

上述装置中，所述汽水分离器14底部设置所述回流管线2，采用底部进水与出水，所述汽水分离器14顶端连接所述排气管线4并设置汽水分离器排气阀21，方便在反应器本体7运行时排出汽水分离器14内气体。

上述装置中，所述水气分离器22顶部连接所述排气管线4，采用顶部进气与排气，所述水气分离器22顶端连接所述排气管线4并设置汽水分离器排气阀24，方便在反应器本体7运行时排出水气分离器22内气体。

本实用新型实施例还提供一种紫外-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：

所处理的污水经顶部的进水管线直接进入反应器本体时，先于反应器上部的催化剂填料接触，然后与由臭氧进气管线和臭氧曝气阀以曝气形式进入所述反应器本体的臭氧和紫外灯管发射出的紫外线，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回流管线和螺旋喷嘴式布水器循环进入所述反应器本体内，进行间歇式循环污水处理后；

所述反应器本体内紫外光-臭氧氧化处理后的污水依次经反应器本体外的汽水分离器、循环泵、进料流量计后，再次进入所述催化剂填料进行催化反应去除污水中的难降解COD；

当反应器内的污水经过循环处理达到排放标准后，经过排水管线排出；

具体的，本实用新型的紫外-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。当污水直接从顶部螺旋喷嘴式布水器进入时，臭氧进气采用设在装置底部的钛合金微孔曝气头，保证臭氧以微气泡形式进入塔内；在紫外光的照射下增加生成具有较强氧化能力的·OH，并与塔内污水进行反应，大大提高了臭氧利用率；当污水通过螺旋喷嘴式布水器进入反应器本体内流到底部时，臭氧进气采用钛合金微孔曝气头进入，在反应器底部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底部出水能够回流到顶部，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；所填充的催化剂填料层在水力作用下充分与污水接触，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填料的填料层选用负载金属的鲍尔环催化剂，这种填料基本无磨损消耗，同时更稳定，催化效果更好。

本实用新型的紫外-臭氧催化氧化装置，通过设置的进水管路和连接的螺旋喷嘴式布水器以及与臭氧曝气阀连接的臭氧进气管线，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；回流管线2；臭氧进气管线3；尾气排放管线4；排水管线5；进料阀6；臭氧氧化反应器7；紫外灯管8；紫外灯石英套管9；臭氧进气阀10；臭氧气体流量计11；气体逆止阀12；臭氧曝气头13；汽水分离器14；循环回流阀15；循环泵16；进料流量计17；螺旋喷嘴式布水器18；催化剂填料19；催化剂填料层隔板20、汽水分离器排气阀21；水气分离器22；水汽分离器排液阀23；尾气排放阀24；反应器排空阀25；密封盖26；法兰27；排气口28；卸料口29；密封盖30；

其中，催化剂填料19铺设在催化剂填料层隔板20上，催化剂填料层隔板20通过法兰水平固定在反应器本体7内的中部。

上述装置中，反应器本体7为塔式结构，其高径比为9∶1～10∶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，臭氧曝气阀13为钛合金材质，多个曝气头的结构为圆柱形微孔曝气头。

上述装置中的进水管线1位于汽水分离器14与循环泵16之间，通过进料阀门控制。

上述装置中，所述催化剂填料层隔板的孔径为5mm，俯视图如图3所示。

上述装置中，所述气水气分离器22正视图如图4所示。

上述装置中，所述紫外灯管8安装底座的正视剖面图如图5所示。

臭氧进气管线位于反应器本体7的下部，臭氧进气管线3的底部设置有多个支管，支管末端连接臭氧曝气阀13，有与反应器本体内底面平行的孔口朝上的臭氧微孔。

反应器本体7内的中间部位设有催化剂填料层隔板20，是用负载金属离子布尔环臭氧催化剂装填而成，作为催化剂床层使用，催化剂调料19铺在催化剂填料层隔板20上，所述反应器本体7上下位置分别设置装料口26和卸料口29，所述卸料口29通过所述法兰27控制。

在反应器本体7外设有回流管线2，回流管线2通过外部连接在所述反应器本体7顶部的所述密封盖30与所述反应器本体7底部之间，该回流管线2从下至上依次设置汽水分离器14、循环回流阀15、循环泵16和进料流量计17，设置这种结构的回流单元保证底部出水能够通过循环泵16回流到螺旋喷嘴式布水器18，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。

所述排气口28与所述反应器本体7顶部侧面设置的设有阀门的排气管线4连接。

当进料阀门6开启经进水管线1进水时，应关闭循环回流阀15，达到所需的进料污水量时，关闭进料阀门6，开启循环回流阀15，进行间歇式循环模式处理污水。

所述反应器本体7的顶端设有所述密封盖30，所述密封盖30的顶端设有尾气排放管线4。

所述排气口28与所述反应器本体7外部侧面设置的水气分离器22的尾气排放管线4连接，防止臭氧气泡将废液带出去。

上述结构的紫外-臭氧催化氧化装置能够通过阀门控制臭氧进气和进水，且设有回流管线，不仅使用紫外线增强了臭氧对污水中有机质的去除率，在增大臭氧利用效率的同时，也保证了去除废液散发的恶臭味。当污水经设置在进水管线1上的进料阀门6进入回流管线2，经过设置在回流管线上的汽水分离器14、循环回流阀15、循环泵16和进料流量计17，直接从螺旋喷嘴式布水器18进入反应器本体7；臭氧经经设置臭氧进气管3经设置上的臭氧进气阀10、臭氧气体流量计11、气体逆止阀12从反应器本体7内底部的臭氧曝气头13(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7内，与反应器本体7内污水进行反应，大大提高了臭氧利用率；当污水经回流管线2上的汽水分离器14、循环回流阀15、循环泵16和进料流量计17，通过螺旋喷嘴式布水器18进入反应器本体7内时，与所填充的催化剂填料层在水力作用下充分与污水接触，然后自流到反应器7底部，臭氧进气采用设在装置底部的钛合金微孔曝气头，保证臭氧以微气泡形式进入塔内；在紫外光的照射下增加生成具有较强氧化能力的·OH，并与塔内污水进行反应，大大提高了臭氧利用率；臭氧在反应器7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；反应后的污水经回流管线2循环进入反应器，污水被紫外-臭氧联合多次处理，相当于增加了污水在反应器中的停留时间。参加完反应多余的臭氧携带微量污水通过排气口28经排气管线进入水气分离器22，携带微量污水的臭氧在水气分离器22经过气液分离，液体通过水汽分离器排液阀排出，臭氧通过水气分离器22顶部的排气口经尾气排放管线4排出。

实施例1

某工业园区污水处理厂二级出水，TOC：82mg/L，要求达到出水TOC：16mg/L；只采用臭氧催化氧化装置，测得出水TOC：42mg/L；采用本实用新型的紫外-臭氧催化氧化装置进行臭氧催化氧化处理；接触反应时间8h，催化剂填料层高度为0.4m，臭氧气体流量为3～5NL/min，可达到预期的处理效果。

实施例2

某城镇处理厂二级出水，COD：65mg/L，要求达到出水COD：35mg/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6h时，催化剂填料层高度为0.4m，臭氧气体流量为3～5NL/min，可达到预期的处理效果。

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。

Claims (9)

1.一种紫外-臭氧催化氧化装置，其特征在于，包括：

进水管线(1)、回流管线(2)、臭氧进气管线(3)、尾气排放管线(4)、排水管线(5)、进料阀门(6)、臭氧氧化反应器本体(7)、紫外灯管(8)、紫外灯石英套管(9)、臭氧进气阀(10)、臭氧气体流量计(11)、气体逆止阀(12)、臭氧曝气阀(13)、汽水分离器(14)、循环回流阀(15)、循环泵(16)、进料流量计(17)、螺旋喷嘴式布水器(18)、催化剂填料(19)、催化剂填料层隔板(20)、汽水分离器排气阀(21)、水气分离器(22)、水气分离器排液阀(23)、尾气排放阀(24)、反应器排空阀(25)、装料口(26)、法兰盘(27)、排气口(28)、卸料口(29)、密封盖(30)；其中：

所述反应器本体(7)的底部一侧设置所述进水管线(1)，所述进水管线(1)上依次设置所述进料阀门(6)、汽水分离器(14)；所述回流管线(2)在回流管道上所述的汽水分离器(14)连接，循环泵(16)与所述的进料流量计(17)连接，在反应器顶部固定螺旋喷嘴式布水器(18)，进料流量计(17)控制进入螺旋喷嘴式布水器(18)废液流量的大小；

所述臭氧进气管线(3)设置在所述反应器本体(7)的底部，与所述反应器本体(7)内底部的所述臭氧曝气阀(13)连接，该臭氧进气管线上设有臭氧气体流量计(11)、气体逆止阀(12)与阀门；

所述反应器本体(7)内的所述臭氧曝气阀(13)上方从下至上依次设置所述催化剂填料层隔板(20)、催化剂填料(19)、螺旋喷嘴式布水器(18)；

所述催化剂填料层隔板(20)上设置所述催化剂填料(19)，所述催化剂填料(19)对应所述反应器本体(7)顶部设置装料口(26)和排气口(28)；

所述排气口(28)与所述反应器本体(7)外部侧面设置的设有阀门的水气分离器(22)连接；

所述反应器本体(7)的顶端设有所述密封盖(30)，所述密封盖(30)的顶端设有尾气排放管线；

所述反应器本体(7)的底端设有所述排水管线(5)与所述汽水分离器(14)连接，所述汽水分离器(14)与所述汽水分离器排气阀(21)连接，汽水分离器排气阀(21)与所述水气分离器(22)通过一个尾气排放阀(24)连接；

所述反应器本体(7)的底端设有所述排水管线(5)在所述反应器本体(7)底部连接。

2.根据权利要求1所述的紫外-臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述反应器本体(7)为塔式结构，该反应器本体(7)的高径比为10∶1～9∶1。

3.根据权利要求1或2所述的紫外-臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述密封盖(30)经法兰盘(27)与所述反应器本体(7)的顶端开口密封连接。

4.根据权利要求1或2所述的紫外-臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述臭氧曝气阀(13)设有钛合金圆柱形微孔曝气头，各钛合金圆柱形微孔曝气头的孔口朝上；所述臭氧进气管线设有四个支管，每个支管均连接所述臭氧曝气阀(13)的钛合金圆柱形微孔曝气头。

5.根据权利要求1或2所述的紫外-臭氧催化氧化装置，其特征是紫外灯管(8)外套紫外灯石英套管(9)，紫外灯石英套管(9)与紫外灯管(8)在底部通过硅胶塞密封固定。

6.根据权利要求1或2所述的紫外-臭氧催化氧化装置，其特征在于所述催化剂填料(19)由臭氧催化剂装填而成；所述催化剂填料(19)铺设在所述催化剂填料层隔板(20)上。

7.根据权利要求6所述的紫外-臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述催化剂填料(19)采用负载金属离子的鲍尔环。

8.根据权利要求1或2所述的紫外-臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述进水管线(1)与回流管线(2)共用一条管线，反应器废液通过循环泵(16)以循环往复的模式被多次处理。

9.根据权利要求1或2所述的紫外-臭氧催化氧化装置，其特征在于，所述废液经过催化剂填料(19)催化到所述的反应器本体(7)，所述臭氧通过臭氧曝气阀(13)与紫外灯管(8)产生的紫外线联合处理废液。

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