一种废水臭氧催化氧化装置的制作方法

本发明涉及废水深度处理装置，特别是涉及一种废水臭氧催化氧化装置

背景技术：

当前中国的环境保护问题异常突出，有毒有机物对环境污染的情况非常严重，特别是化工园区废水，排放水量大，污染物成分复杂且难以可生化降解，严重制约着我国经济的可持续发展。

随着国家对水资源保护的日益重视，城市废水排放标准日益提高，要求废水处理后水质COD小于50mg/L，色度小于15倍。传统的生化、混沉处理工艺处理后的出水水质COD一般都在100mg/L以上，色度大于45倍。

臭氧具有很高的氧化还原电位(2.07V)，其分解产生的HO氧化还原电位更是高达2.80V。臭氧的强氧化还原电位能够氧化废水中大部分有机物。催化剂具有强吸附性，臭氧在催化剂的作用下能够大幅提高臭氧利用效率，提高有机物的降解效果。臭氧催化氧化技术最大的优势是工艺较为简单，可靠安全，基本不存在后续的污泥处置问题。但是现有技术表明，使用单一催化剂的单级臭氧氧化技术，臭氧利用率低，出水水质无法达标排放。如果加大催化剂用量，则催化剂用量太大非常容易造成反应器堵塞，反洗频率较高给实际运行带来困难。

中国专利CN 104891713A公开了一种高效率的臭氧催化氧化处理工艺，适用于含有机污染物的水体的净化和处理。该发明将预处理后的有机废水与臭氧混合后通过微纳米气泡发生装置进入催化氧化塔中，催化氧化塔中填充催化填料对于废水中的有机物进行催化氧化降解。

现有臭氧催化氧化处理废水的工艺对气、液两相的混合均匀度不足，造成气、液两相传质效果较差，降低了臭氧的利用效率。同时，现有工艺为了保证处理效果，常常会用复杂的大型设备及加大催化剂用量，无形中增加了成本。

技术实现要素：

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废水臭氧催化氧化装置，可以解决采用单一的催化剂需要加大催化剂用量，成本较高且非常容易造成反应器堵塞，反洗频率较高给实际运行带来困难的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施例提供一种废水臭氧催化氧化装置，包括：

前段砂率滤池、砂率反洗装置、串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器、臭氧发生器和臭氧尾气破坏器；其中，

所述前段砂率滤池设有进水管，该前段砂率滤池的出水管与串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器连接；

所述串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器中的各臭氧催化氧化反应器内均设有多层不同的催化剂填料层；

所述臭氧发生器分别与所述串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器中的各级臭氧催化氧化反应器的臭氧进气管连接；

所述臭氧尾气破坏器与串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器中的末级臭氧催化氧化反应器的出气管连接；

所述末级臭氧催化氧化反应器的出水管作为深度处理出水排放管；

与所述前段砂率滤池连接的所述砂率反洗装置与所述末级臭氧催化氧化反应器的砂率反洗接口连接，所述砂率反洗接口设在所述末级臭氧催化氧化反应器的出水管上。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的废水臭氧催化氧化装置，通过设置串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器，并且各臭氧催化氧化反应器内均设有多层不同的催化剂填料层，可实现利用不同催化剂与臭氧配合进行催化氧化，催化剂叠加效果实现一加一大于二的效果，该催化氧化装置结构并不复杂，催化剂成本低，能实现多级联动臭氧催化氧化，在相同臭氧曝气量的条件下COD和色度去除率大大提高。

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废水臭氧催化氧化装置构成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的首级臭氧催化氧化反应器结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的末级臭氧催化氧化反应器结构示意图；

图1中各标号对应的部件为：100-前段砂率滤池；101-进水管；200-串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器；201-首级臭氧催化氧化反应器；202-末级臭氧催化氧化反应器；12-深度处理出水排放管；13-砂率反洗接口；300-砂率反洗装置；400-臭氧尾气破坏器；

图2中各标号对应的部件为：1-填料孔；2-观察孔；3-首级臭氧催化氧化反应器的进水管；4-固定座；5-微孔钛合金曝气装置；6-臭氧进气管；7-卸料孔；8-罐体；9-出水管；10-泄压阀；

图3中各标号对应的部件为：11-接臭氧尾气破坏器的出气管；12-深度处理出水排放管；13-砂率反洗接口；14-末级臭氧催化氧化反应器的进水管；15-第四层网格支撑板；16-活性炭催化剂网格状支撑板；17-卸料孔法兰；18-含锰化合物陶粒催化剂网格状支撑板；19-活化矿渣催化剂网格状支撑板；20-活性炭催化剂填料层；21-含锰化合物陶粒催化剂填料层；22-活化矿渣催化剂填料层。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，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。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种废水臭氧催化氧化装置，用于对废水进行多级多种催化剂的臭氧催化氧化处理，包括：

前段砂率滤池、砂率反洗装置、串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器、臭氧发生器和臭氧尾气破坏器；其中，

所述前段砂率滤池设有进水管，该前段砂率滤池的出水管与串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器连接；

所述串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器中的各臭氧催化氧化反应器内均设有多层不同的催化剂填料层；

所述臭氧发生器分别与所述串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器中的各级臭氧催化氧化反应器的臭氧进气管连接；

所述臭氧尾气破坏器与串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器中的末级臭氧催化氧化反应器的出气管连接；

所述末级臭氧催化氧化反应器的出水管作为深度处理出水排放管；

与所述前段砂率滤池连接的所述砂率反洗装置与所述末级臭氧催化氧化反应器的砂率反洗接口连接，所述砂率反洗接口设在所述末级臭氧催化氧化反应器的出水管上。

上述装置中，串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器中的首级臭氧催化氧化反应器(参见图2)包括：

罐体，该罐体内底部设有微孔钛合金曝气装置；

所述罐体底部设有进水管和臭氧进气管，所述进水管和臭氧进气管分别与所述微孔钛合金曝气装置连接；

所述罐体内的微孔钛合金曝气装置上方从下至上依次间隔设置活化矿渣催化剂网格状支撑板、含锰化合物陶粒催化剂网格状支撑板、活性炭催化剂网格状支撑板和第四层网格支撑板，所述活化矿渣催化剂网格状支撑板上设有活化矿渣催化剂填料层，所述活化矿渣催化剂填料层对应的所述罐体上分别设有一个填料孔、一个卸料孔和一个观察孔；所述含锰化合物陶粒催化剂网格状支撑板上设置含锰化合物陶粒催化剂填料层，所述含锰化合物陶粒填料层对应的所述罐体上分别设有一个填料孔、一个卸料孔和一个观察孔；所述活性炭催化剂网格状支撑板和网格支撑板上设置活性炭催化剂填料层，所述活性炭催化剂填料层对应的所述罐体上分别设有一个填料孔、一个卸料孔和一个观察孔；

所述罐体顶部设有出气管，所述出气管上设有泄压阀；

所述第四层网格支撑板上方的罐体外设有出水管。

上述装置中，活化矿渣催化剂网格状支撑板距所述微孔钛合金曝气装置的距离为20厘米；

所述含锰化合物陶粒催化剂网格状支撑板距所述活化矿渣催化剂网格状支撑板的距离为50厘米；

所述活性炭催化剂网格状支撑板距所述含锰化合物陶粒催化剂网格状支撑板的距离为50厘米；

所述第四层网格支撑板距所述活性炭催化剂网格状支撑板的距离为50厘米。

上述装置中，所述活化矿渣催化剂网格状支撑板、含锰化合物陶粒催化剂网格状支撑板、活性炭催化剂网格状支撑板和第四层网格支撑板均采用不锈钢网格支撑板，各不锈钢网格支撑板的开孔直径为1～3mm，它们均固定设在所述罐体的内壁上；

每层催化剂填料层对应的填料孔均处于该层网格状支撑板上方45cm处的罐体上，且该填料孔的管体斜向下设置，与所述罐体壁成45度角；

每个填料孔下方35cm处的所述罐体上设置观察孔；

每层催化剂填料层对应的卸料孔均处于该层网格状支撑板上方5cm处的罐体上，且该卸料孔的管体斜向下设置，与水平面呈45度角，所述卸料孔设置在所述填料孔对面的所述罐体上。

上述装置中，罐体采用不锈钢罐体，该罐体顶部为圆弧形结构，该罐体底部设有固定座。

上述装置中，串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器中的其他各级臭氧催化氧化反应器的结构均与所述首级臭氧催化氧化反应器的结构相同；

末级臭氧催化氧化反应器的结构如图3所示，该末级臭氧催化氧化反应器的出水管上设置所述砂率反洗接口。

上述装置中，串联连接的至少两级臭氧催化氧化反应器由四个臭氧催化氧化反应器串联连接成四级级联结构，可针对所处理水质的不同，按需要设置二至四级臭氧催化氧化反应器串联成多级结构。

下面将结合附图对本实用新型实施例的臭氧催化氧化装置作进一步地详细描述。

本实施例提供的废水臭氧催化氧化装置，是一种叠加催化剂效果的多级联动臭氧催化氧化装置，如图1所示，该装置包括：前段砂率滤池、砂率反洗装置、串联连接的二至四级臭氧催化氧化反应器、臭氧发生器、臭氧尾气破坏器；其中，前段砂率滤池设有进水管，引入污水厂生化混沉出水，前段砂率滤池出水管连接到串联连接的二至四级臭氧催化氧化反应器中的首级臭氧催化氧化反应器，首级臭氧催化氧化反应器底部为微孔钛臭氧曝气装置(该微孔钛臭氧曝气装置的曝气盘数量根据数量大小或反应器大小设定)，曝气装置的主管道分别连接反应器的进水管和臭氧进气管，进水管连接前端砂率滤池的出水管，臭氧进气管与臭氧发生器的出口管道连接，进水管正对臭氧进气管设置；微孔钛臭氧曝气装置上方20cm为第一层不锈钢网格状支撑板(即活化矿渣催化剂网格状支撑板)，焊接到该级臭氧催化氧化反应器的罐体内壁上；第一层不锈钢网格状支撑板上方50cm为第二层不锈钢网格状支撑板(即含锰化合物陶粒催化剂网格状支撑板)，焊接到该级臭氧催化氧化反应器的罐体内壁上；第二层不锈钢网格状支撑板上方50cm为第三层不锈钢网格状支撑板(即活性炭催化剂网格状支撑板)，焊接到该级臭氧催化氧化反应器的罐体内壁上；第三层不锈钢网格状支撑板上方50cm为第四层不锈钢网格状支撑板，该第四层不锈钢网格状支撑板可以防止第三层处于流化状态的催化剂流失，第四层不锈钢网格状支撑板上方大于10cm处为该级臭氧催化氧化反应器的出水管，每层网格状支撑板的开孔直径为1～3mm，每层网格状支撑板上放置不同类型的催化剂填料层。每层网格状支撑架上方45cm与进水管成90度角处设置填料孔，每个填料孔斜向下设置与水平面呈45度角，每个填料孔下方35cm即每层网格状支撑架上方10cm处设置观察孔，用来观察随臭氧催化氧化反应的时间变化填料的颜色、堆积密度等的变化。每个观察孔对面，每层网格状支撑板上方5cm处设卸料孔以方便催化剂更换，每个卸料孔斜向下设置与水平面呈45度角。该级臭氧催化氧化反应器的罐体通过固定座固定在地面上，为方便运输也可固定在集装箱上。

首级臭氧催化氧化反应器为封闭式反应器，反应器顶部为圆弧形结构，出气管上安装泄压阀，第四层网格状支撑板上方设置的出水管连接下一级臭氧催化氧化反应器的进水管，下一级臭氧催化氧化反应器的进水管设在反应器底部，除末级臭氧催化氧化反应器外其他各级反应器结构、构造相同。末级臭氧催化氧化反应器顶部的出气管连接臭氧尾气破坏器备，末级臭氧催化氧化反应器的出水管设两路支管道，一支接砂率反洗装置，引入砂率滤池供砂率滤池反洗用水，另一支为出水排放管。

本实用新型的装置，其结构简单，催化剂成本低，利用不同催化剂进行多级联动催化氧化，催化剂叠加效果一加一大于二，在相同臭氧曝气量的条件下COD和色度去除率大大提高。

本实用新型具体工作流程为：经过前端砂率过滤池过滤的水由进水管3进入首级臭氧催化氧化反应器，废水自上而下流入，臭氧通过与臭氧发生器连接的臭氧进气管6进入，臭氧进气管6连接微孔钛合金曝气装置5，从微孔钛合金曝气装置5出来的臭氧与该首级臭氧催化氧化反应器的进水管3出来的水在微孔钛合金曝气装置5上方的预反应区混合，经预反应后的气液混合物自下而上依次经过活化矿渣催化剂填料层、含锰化合物陶粒催化剂填料层及活性炭催化剂填料层，各催化剂分别由各填料孔装入；经过三层催化剂催化氧化后的废水由该首级臭氧催化氧化反应器的出水管9进入次级臭氧催化氧化反应器的进水管，以后各级臭氧催化氧化反应器与首级臭氧催化氧化反应器进水、各催化剂填料层顺序完全相同，最后由上方的出水管进入末级臭氧催化氧化反应器的进水管14，经过该级臭氧催化氧化反应器的预反应区混合、活化矿渣催化氧化、含锰化合物陶粒催化氧化、活性炭催化氧化后的处理出水由末级臭氧催化氧化反应器上方的出水管排出，其中出水管分两条支路，一条通过出水管12排出，一条由管道13进入砂率反洗装置作为前端砂率池的反洗用水。其中前几级臭氧催化氧化反应器中反应生成的二氧化碳及少量臭氧等气体压力累计到一定程度由泄压阀10排出。

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。