臭氧反应器的制作方法

本公开涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种臭氧反应器。

背景技术：

目前环保问题越来越受到人们重视，水污染不仅影响生态环境，更直接影响人类身体健康，而水污染的直接来源就是工业污水、生活污水的排放。因此废水零排放显得尤为重要。特别是在高能耗高污染的煤化工行业，且大多煤化工行业处于煤炭丰富而水资源相对短缺的地区，“零排放”已经成为其产业发展的必然选择。工业高浓盐水零排放及资源化处理工艺要求在技术经济可行的条件下，最大程度地实现各类物质的分离和回收利用，例如产水回用、盐结晶或制酸碱。目前普遍采用“预处理～浓缩～蒸发结晶”工艺对高盐废水进行处理，实现零排放或近零排放，产生盐固体进行回收或处置。

在废水零排放处理系统中，废水经过生化处理、深度处理等阶段，其有机物得到一定去除，但经过中水回用、浓盐水处理等阶段，浓盐水中的有机物浓度随着浓盐水的浓缩而增加，若不进行去除，系统内积累的有机物势必会对浓缩工艺以及后续蒸发结晶系统产生影响，从而导致整个零排放系统无法正常运转。

臭氧氧化是废水零排放工艺中经常采用的工艺技术，但是，随着废水的处理和浓缩，废水中的有机污染物越来越难以氧化，而且随着废水中盐浓度的提高，臭氧氧化效果也不断下降，常规的臭氧氧化反应器和臭氧氧化工艺对高浓盐水中的有机物氧化效率通常只有20％～50％，难以满足废水零排放的需要。

技术实现要素：

本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种臭氧反应器。

本实用新型提供了一种臭氧反应器，包括：

反应塔本体，反应塔本体包括反应腔、进液口以及出液口，进液口用于送入待反应液体；

气体分布器，气体分布器的至少部分设置在反应腔内，用于与气体发生器相连接，以将用于与待反应液体反应的臭氧送入反应腔；

催化剂填料层，催化剂填料层设置在反应腔内，且与气体分布器间隔设置，用于填充催化剂；

其中，催化剂填料层位于进液口和出液口之间，气体分布器设置在反应腔靠近进液口的一侧，以使臭氧与待反应液体接触后通过催化剂填料层。

在本实用新型的一个实施例中，反应腔为圆形腔，反应塔本体的高度与反应腔的最大直径之比的范围为5:1～12:1，或，7:1～10:1。

在本实用新型的一个实施例中，反应腔包括投加区、预反应区以及加强反应区，预反应区位于投加区和加强反应区之间；

其中，进液口和气体分布器的至少部分均位于投加区，出液口和催化剂填料层均位于加强反应区。

在本实用新型的一个实施例中，预反应区的高度占反应腔的高度的比例范围为40％～60％，或45％～55％。

在本实用新型的一个实施例中，气体分布器包括：

布气管，布气管的至少部分设置在反应腔内，用于与气体发生器相连接；

曝气盘，曝气盘与布气管相连接。

在本实用新型的一个实施例中，臭氧反应器还包括：

布水管，布水管与进液口相连接，布水管上设置有多个通孔；

其中，布水管位于曝气盘的上方，催化剂填料层位于布水管的上方。

在本实用新型的一个实施例中，催化剂填料层包括：

填料支撑板，填料支撑板设置在反应腔内，且与反应塔本体相连接，用于放置催化剂；

水帽，水帽设置在填料支撑板上。

在本实用新型的一个实施例中，反应塔本体上设置有冲洗口，冲洗口用于与冲洗装置相连接，冲洗口与反应腔相连通；

其中，冲洗口位于填料支撑板的下方，且位于气体分布器的上方。

在本实用新型的一个实施例中，反应塔本体上设置有填料口和操作口，填料口和操作口均位于填料支撑板的上方，且操作口相对于填料口靠近填料支撑板设置。

在本实用新型的一个实施例中，反应塔本体的底部上设置有排污口，反应塔本体的顶部设置有呼吸口以及排气口，反应塔本体的侧壁上设置有仪表接口和视镜。

本实用新型的臭氧反应器通过气体分布器向反应腔内送入臭氧，且在反应腔内设置有催化剂填料层，臭氧对由进液口进入的废水进行氧化处理，并随着水流移动到催化剂填料层，此时催化剂填料层上的催化剂发生臭氧催化氧化反应，以此强化臭氧氧化效果，提高臭氧利用效率，从而提高对废水的氧化效率。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本公开的优选实施方式的详细说明，本公开的各种目标，特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本公开的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种臭氧反应器的结构示意图。

附图标记说明如下：

10、反应塔本体；11、反应腔；111、投加区；112、预反应区；113、加强反应区；12、进液口；13、出液口；14、冲洗口；15、检修口；16、操作口；17、排污口；18、呼吸口；19、排气口；20、气体分布器；21、布气管；22、曝气盘；23、进气接口；30、催化剂填料层；31、填料支撑板；32、水帽；40、布水管；50、预留接口；60、视镜；70、仪表接口；80、填料口。

具体实施方式

体现本公开特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本公开。

在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构，系统和步骤。应理解的是，可以使用部件，结构，示例性装置，系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”，“之间”，“之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。

本实用新型的一个实施例提供了一种臭氧反应器，请参考图1，臭氧反应器包括：反应塔本体10，反应塔本体10包括反应腔11、进液口12以及出液口13，进液口12用于送入待反应液体；气体分布器20，气体分布器20的至少部分设置在反应腔11内，用于与气体发生器相连接，以将用于与待反应液体反应的臭氧送入反应腔11；催化剂填料层30，催化剂填料层30设置在反应腔11内，且与气体分布器20间隔设置，用于填充催化剂；其中，催化剂填料层30位于进液口12和出液口13之间，气体分布器20设置在反应腔11靠近进液口12的一侧，以使臭氧与待反应液体接触后通过催化剂填料层30。

本实用新型一个实施例的臭氧反应器通过气体分布器20向反应腔11内送入臭氧，且在反应腔11内设置有催化剂填料层30，臭氧对由进液口12进入的废水进行氧化处理，并随着水流移动到催化剂填料层30，此时催化剂填料层30上的催化剂发生臭氧催化氧化反应，以此强化臭氧氧化效果，提高臭氧利用效率，从而提高对废水的氧化效率。

在一个实施例中，气体发生器通过气体分布器20将臭氧送入到反应腔11内，而待反应液体通过进液口12进入到反应腔11内，此时，臭氧与待反应液体之间的反应不存在催化效果，当臭氧与待反应液体移动至催化剂填料层30时，此时催化剂发生催化效果，以此提高反应率，催化剂的设置起到了反应强化的效果。

在一个实施例中，反应塔本体10材质采用耐氧化、耐高盐的双相钢材质。

在一个实施例中，反应腔11为圆形腔，反应塔本体10的高度与反应腔11的最大直径之比的范围为5:1～12:1，或，7:1～10:1。

在一个实施例中，如图1所示，反应腔11包括投加区111、预反应区112以及加强反应区113，预反应区112位于投加区111和加强反应区113之间；其中，进液口12和气体分布器20的至少部分均位于投加区111，出液口13和催化剂填料层30均位于加强反应区113。投加区111用于接收臭氧与待反应液体，而预反应区112是臭氧与待反应液体的初步反应，等反应到一定时间段后，流入到加强反应区113，此时在催化剂的催化作用下，提高反应率。

在一个实施例中，预反应区112的高度占反应腔11的高度的比例范围为40％～60％，或45％～55％。预反应区112的高度占比较大，而大的高度比有利于增加臭氧在待反应液体中的行程，增加气液两相接触时间，实现充分接触混合，增强反应效果。

在一个实施例中，如图1所示，气体分布器20包括：布气管21，布气管21的至少部分设置在反应腔11内，用于与气体发生器相连接；曝气盘22，曝气盘22与布气管21相连接。投加区111布有布气管21，布气管21与外部臭氧管道连接，外部臭氧管道上设置气体流量计，可调节臭氧投加量，以达到最优处理效果，布气管21与曝气盘22螺纹连接，曝气盘22的微孔孔径30μm-50μm。其中，曝气盘22可选择钛板曝气盘，曝气盘微孔孔径50μm。在实际应用中，可根据水质选择曝气盘的种类、材质、孔径规格，在此不作具体限定。布气管21位于反应腔11外侧的一端具有进气接口23，用于与气体发生器相连接。

在一个实施例中，如图1所示，臭氧反应器还包括：布水管40，布水管40与进液口12相连接，布水管40上设置有多个通孔；其中，布水管40位于曝气盘22的上方，催化剂填料层30位于布水管40的上方。布水管40采用环状布水管，多个通孔可均匀布置在布水管40上。

在一个实施例中，反应塔本体10的侧壁上设置有检修口15，检修口15位于进液口12的上方，用于曝气盘22的安装及检修。

在一个实施例中，如图1所示，催化剂填料层30包括：填料支撑板31，填料支撑板31设置在反应腔11内，且与反应塔本体10相连接，用于放置催化剂；水帽32，水帽32设置在填料支撑板31上。

在一个实施例中，加强反应区113设置有填料支撑板31，填料支撑板31材料为双相钢2205，与反应塔本体10周边焊接固定；填料支撑板31上均布多个水帽32，水帽材质可选abs/pp。在待反应液体为污水时，催化剂优选直径3mm-5mm的氧化铝负载型颗粒催化剂，预反应区112中的臭氧气泡上升到一定高度后会逐渐变大，在加强反应区113中装填固体颗粒催化剂可有效切割臭氧大气泡，使气液固三相充分接触，提高传质效果，并在催化剂作用下发生催化氧化反应，使有机物进一步去除。出液口13位于加强反应区113上方，预留接口50作为备用出水口，位于出液口13下方，当串联运行时，可通过选择不同高低出水口来平衡各臭氧反应器内液位。在实际应用中，可根据所处理的水质类型或小试试验效果来选择催化剂类型以及直径大小，在此不作具体限定。

在一个实施例中，如图1所示，反应塔本体10上设置有冲洗口14，冲洗口14用于与冲洗装置相连接，冲洗口14与反应腔11相连通；其中，冲洗口14位于填料支撑板31的下方，且位于气体分布器20的上方。预反应区112的侧壁设置冲洗口14，冲洗口14外接冲洗水管和压缩空气管道，气和水通过水帽32实现对填料支撑板31的气洗或水洗，去除积累在填料支撑板31中的污染物质。

在一个实施例中，如图1所示，反应塔本体10上设置有填料口80和操作口16，填料口80和操作口16均位于填料支撑板31的上方，且操作口16相对于填料口80靠近填料支撑板31设置。操作口16为手孔，用于催化剂的装填和清理，而填料口80为人孔，其直径较大，可以供人体通过，以此实现装填和清理等操作。

在一个实施例中，如图1所示，反应塔本体10的底部上设置有排污口17，反应塔本体10的顶部设置有呼吸口18以及排气口19，反应塔本体10的侧壁上设置有仪表接口70和视镜60。

在一个实施例中，反应塔本体10的侧壁上设置三个视镜60，用于观察气水混合状态或色度变化。反应塔本体10的侧壁上设置2个仪表接口70，用于安装液位计，观察塔内液位；反应塔本体10顶部设置呼吸口18、排气口19，残留臭氧通过排气口19排至尾气破坏器处理，呼吸口18与呼吸阀连接，维持反应塔本体10微负压状态，且保护臭氧反应器。反应塔本体10的底部上设置的排污口17用于排空反应塔本体10内的液体。

针对本实用新型的臭氧反应器的一个具体实施例，其组成一种臭氧氧化装置：

对于某煤化工企业浓盐水水量水质如下：10m3/h，cod1500mg/l(化学需氧量)，tds140000mg/l-170000mg/l(溶解性固体总量)。采用本实用新型的臭氧反应器处理，臭氧氧化装置为三级串联，即三个臭氧反应器依次串联，总水力停留时间4h～5h，臭氧反应器高径比优选为5:1～12:1，进一步优选为7:1～10:1，反应塔本体10的材质优选为双相钢2205。

如图1所示，反应塔本体10从下往上依次分为投加区111、预反应区112以及加强反应区113。

臭氧投加区(投加区111)布有臭氧布气管道(布气管21)，臭氧布气管道与外部臭氧管道连接，外部臭氧管道上设置气体流量计，可根据所需处理污水的水质水量调节臭氧投加量，以达到最优处理效果。臭氧布气管道与曝气盘22螺纹连接，本实施例优选钛板曝气盘，曝气盘微孔孔径50μm。

臭氧投加区侧壁设置进水口(进液口12)，进水口与外部来水管道连接，塔内布水管(布水管40)与进水口连通，本实施例中采用环状布水管，管上均匀开孔，保证布水均匀；臭氧投加区侧壁设置检修口15，用于曝气盘22的安装及检修；反应塔本体10的底部设置排污口17，用于排空塔内液体。

预氧化区(预反应区112)为空塔结构，曝气盘22产生的微小臭氧气泡与进水同向流上升，预氧化区的高度占总高度的比例优选为40％～60％，进一步优选为45％～55％。大的高度比有利于增加臭氧气泡在水中的行程，增加气液两相接触时间，实现充分接触混合，增强臭氧与有机物的氧化反应效果。

加强氧化区(加强反应区113)为臭氧催化氧化反应区，设置填料支撑层(催化剂填料层30)，支撑板(填料支撑板31)的材料为双相钢2205，与反应塔本体10周边焊接固定；支撑板上均布水帽32。本实施例中优选水帽材质为abs/pp，优选直径3mm-5mm的氧化铝负载型颗粒催化剂。预氧化区中的臭氧气泡上升到一定高度后会逐渐变大，在加强氧化区中装填固体颗粒催化剂可有效切割臭氧大气泡，使气液固三相充分接触，提高传质效果，并在催化剂作用下发生催化氧化反应，使有机物进一步去除。出水口(出液口13)位于加强氧化区上方，预留接口50作为备用出水口，位于出水口下方，当串联运行时，可通过选择不同高低出水口来平衡各臭氧反应器内液位。在实际应用中，可根据所处理的水质类型或小试试验效果来选择催化剂类型以及直径大小。

预氧化区侧壁设置冲洗口14，冲洗口14外接冲洗水管和压缩空气管道，气和水通过水帽32实现对催化剂层的气洗或水洗，去除积累在填料层中的污染物质。反应塔本体10侧壁设置视镜60，用于观察气水混合状态或色度变化；反应塔本体10侧壁设置仪表接口70，用于安装液位计，观察塔内液位；反应塔本体10顶部设置呼吸口18、排气口19，残留臭氧通过排气口19排至尾气破坏器处理，呼吸口18与呼吸阀连接，维持氧化塔微负压状态，且保护臭氧氧化装置。

本实施例中，采用三级串联方式运行，第一级臭氧反应器的出水口与第二级臭氧反应器的进水口管道连接，第二级臭氧反应器的出水口与第三级臭氧反应器的进水口管道连接，第三级臭氧反应器的出水口外接最终产水管道。经三级氧化处理后，最终产水cod240mg/l，去除率达84％。有机物去除效果远远优于普通结构臭氧反应器。

本实用新型的臭氧反应器是一种在工业废水处理系统中去除有机污染物的臭氧氧化反应器，通过改进臭氧氧化反应器的结构设计，优化臭氧反应器的高径比，增加臭氧在水中的传质，并在加强氧化区发生臭氧催化氧化反应，强化臭氧氧化效果，提高臭氧利用效率。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。