一种填料催化反应塔的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种填料催化反应塔，包括底座，底座上设置有反应塔主体，反应塔主体由自下而上的进水区、承托层、填料层、清水出水区组成；进水区包括塔底，塔底的底部设置有塔底封头，塔底封头连接有排空阀门；填料层内填充有填料，填料层的侧壁上端设置有出水口，填料层内设置有折板，折板的一端连接在填料层内壁，另一端向下倾斜；清水出水区包括塔顶，塔顶上设有塔顶封头，塔顶封头上端开设有填料投加口。解决了现有的填料催化反应塔存在的臭氧、氧气和污水混合不均匀，气体利用效率不高和填料塔易于堵塞的问题，可结合臭氧技术应用在各种规模污水处理领域。
【专利说明】一种填料催化反应塔
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工设备领域，特别涉及一种用于污水处理领域的填料反应塔。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会的不断发展，城市规模的不断扩大，城市的用水量和排水量都在不 断增加，加剧了用水的紧张和水质的污染，环境问题日益突出，由此造成的水危机已经成为 社会经济发展的重要制约因素。
[0003] 我国的水资源相对贫乏，如果能将排放的污水进行处理并回收利用，不仅能减少 环境污染问题，而且对缓解缺水问题具有重要意义。
[0004] 填料反应塔在污水处理领域有广泛的应用，例如铁碳填料塔、活性炭填料塔等，通 过填充的不同填料对废水进行处理。但由于很多填料反应塔采用简单的直通式结构，不仅 填料填充量大，而且如果是与氧气、空气或臭氧接触反应，反应效率不高，很多气体会无法 充分利用而逸散出去，造成浪费，同时气体与废水混合不均匀，造成气体利用率不高，处理 效果受影响。另外，普通填料反应塔采用的填料会随时间被腐蚀和板结或者吸附饱和，造成 填料层堵塞，阻碍反应进一步进行，造成污水处理出水不稳定。同时有些填料更换困难，更 换成本昂贵，不能长期使用，影响填料反应塔的使用寿命。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种填料催化反应塔，以解决现有的填料催化反应塔存在的 臭氧、氧气和污水混合不均匀，气体利用效率不高和填料塔易于堵塞的问题，可结合臭氧技 术应用在各种规模污水处理领域。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种填料催化反应塔，包括底座，底座上设置有反应塔主体，反应塔主体由自下而上的 进水区、承托层、填料层、清水出水区组成；进水区包括塔底，塔底的底部设置有塔底封头， 塔底封头连接有排空阀门；填料层内填充有填料，填料层的侧壁上端设置有出水口，填料层 内设置有折板，折板的一端连接在填料层内壁，另一端向下倾斜；清水出水区包括塔顶，塔 顶上设有塔顶封头，塔顶封头上端开设有填料投加口。
[0007] 进一步的，反应塔主体为不锈钢材质。
[0008] 进一步的，塔底封头为弧形结构，塔顶封头为弧形结构。
[0009] 进一步的，承托层为一个圆板，其上均匀布置有圆孔或方孔，承托层的材质为不锈 钢材质。
[0010] 进一步的，圆孔的孔径或方孔的边长为4-10mm。
[0011] 进一步的，填料层内的填料为粒径大于l〇mm的多孔颗粒填料，其表面涂覆有惰性 贵金属催化剂。
[0012] 进一步的，填料层内设置有多层折板，多层折板交错布置，每层折板在水平面的投 影有交叉重合部分。
[0013] 进一步的，每层折板在水平面的投影的长度超过反应塔主体中轴线5-500mm，每 层折板与反应塔主体的中轴线之间的夹角为30-89°。
[0014] 进一步的，出水口连接有三通，并设置有取样口。
[0015] 进一步的，出水口 8连接有反冲洗泵。
[0016] 含臭氧、氧气或空气的废水从填料催化反应塔的进水口进入塔内，并向上流动，填 料催化塔内部设置有倾斜折板，涂覆有惰性贵金属粉末的颗粒催化填料从塔顶填料投放口 投入，投入填料后需封闭此填料投放口，防止气体逸散。填料填充折板间的空间，并在折板 顶部留有未填充空间，填料接触面积大，可有效利用臭氧和氧气进行反应。填料催化塔内部 的折板顶角空间气液分离后臭氧、氧气气体被阻挡在此空间，由于空间的限制，气体会再次 进入污水中，延长气体与废水的接触反应时间，提高臭氧利用率，反应效率高。废水经过填 料层时，填料上的催化剂能催化臭氧、氧气或空气和废水反应产生氧化基团，快速氧化降解 废水中的有害物质和大分子有机物，达到处理污水的目的。同时填料能过滤、吸附去除一些 悬浮颗粒，使得出水清洁。经处理后的废水通过塔上部的出水口排出，出水口管道上安装三 通和取样阀门，方便取样。填料催化反应塔塔底封头采用弧形结构，增大存储沉淀物体积， 便于较大较重的沉淀物依靠重力沉降，底部设置排空阀门，便于将废水中的沉淀物及时排 出或将塔内废水排空，防止过多的沉淀物堵塞填料。
[0017] 在填料催化塔出水口处外接三通阀门，连接反冲洗泵，定期对填料催化塔进行反 冲洗，反冲洗出水通过进水口三通阀门排出，由于塔内斜板倾角向下，反洗阻力更小，冲洗 速度快，效果好。冲洗后的填料不易堵塞和板结，延长使用寿命。
[0018] 本发明的有益效果是： 本发明的填料催化反应塔结构新颖、成本低、易于操作管理，应用广泛，塔内折板结构 和涂覆有催化剂的多孔颗粒填料能使得进入塔内的臭氧、氧气等气体得到充分利用和反 应，氧化反应对污水中的有害物质进行处理，达到降解和消除有机污染物、悬浮颗粒物、臭 味的目的。能克服臭氧、氧气和污水混合不均匀，气体利用效率不高和填料塔易于堵塞的问 题，结合臭氧技术应用在各种规模污水处理领域。具体表现为： 1)填料催化塔主体及过流部位采用不锈钢材质制作，有效防止废水腐蚀和酸碱腐蚀， 延长使用寿命；并且塔内采用的催化氧化反应对废水的pH、水温、有机物含量的适用范围 广，对于pH>6. 5,水温0-50°C，C0D>50mg/L的废水都能够产生有益效果。
[0019] 2)塔底封头采用弧形结构，能增大存储沉淀物体积，便于沉淀物依靠重力沉降，底 部设置排空阀门，便于将废水中的沉淀物及时排出，防止堵塞填料。
[0020] 3)塔顶封头采用弧形结构设计，增大塔体有效容积，增大塔内气体承压能力，避免 因塔内气体压力增大造成塔顶变形或裂缝。
[0021] 4)塔内填料承托层采用不锈钢304圆板上均匀钻圆孔或方孔，孔径或孔边长为 4-10mm，填料采用的粒径大于10mm的多孔颗粒填料；填料表面涂覆有惰性贵金属催化剂， 比表面积大，为0. l-l〇〇m2/g，与废水接触面积大，可有效利用臭氧和氧气进行催化氧化反 应，反应速度快，效率高；填料还能过滤、吸附去除废水中的一些悬浮颗粒，使得出水清洁。
[0022] 5)填料催化塔内部设置有多层倾斜折板，多层折板交错布置，每层折板在水平面 的投影的长度超过反应塔主体中轴线5-500_，即每层折板在水平面的投影有交叉重合部 分，每层折板与反应塔主体的中轴线之间的夹角为30-89° ;涂覆有惰性贵金属粉末的颗 粒催化填料从塔顶填料投放口投入，填充折板间的空间，并在折板顶部留有顶角未填充空 间，当剩余臭氧和氧气进入此塔，气液分离后臭氧、氧气气体被阻挡在此空间，由于空间的 限制，气体聚集多了后会再次进入废水中，延长气体与废水的接触反应时间，提高臭氧利用 率，反应效率高，可有效缩短废水反应时间，减小填料催化反应塔体积，节省占地面积。
[0023] 6)填料催化反应塔的废水出水口连接三通，设置取样口，方便对处理后的废水进 行取样化验分析。
[0024] 7)填料催化塔出水口处有外接三通阀门，连接反冲洗泵，定期对填料催化塔进行 反冲洗，反冲洗出水通过进水口三通阀门排出，由于塔内斜板倾角向下，反洗阻力更小，冲 洗速度快，效果好。冲洗后的填料不易堵塞和板结，延长使用寿命。
[0025] 8)本发明填料催化反应塔可根据废水水质情况和处理水量进行塔体尺寸的设计 改变，或者通过进水口处调节阀门调节进水流量，保证废水在塔内有充足的反应停留时间， 适应于多种水量、水质的处理，应用范围广。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是本发明的结构示意图。
[0027] 图中，1、底座；2、塔底封头；3、进水口；4、折板；5、塔顶；6、填料投加口；7、塔顶封 头；8、出水口；9、排空阀门；10、塔底；11、填料层；12承托层。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0029] 如图1所示，本发明的填料催化反应塔包括底座1，底座1上设置有反应塔主体， 反应塔主体由自下而上的进水区、承托层12、填料层11、清水出水区组成；进水区包括塔底 10,塔底10的底部设置有塔底封头2,塔底封头2连接有排空阀门9 ;填料层11内填充有填 料，填料层11的侧壁上端设置有出水口 8,填料层11内设置有折板4,折板4的一端连接在 填料层11内壁，另一端向下倾斜；清水出水区包括塔顶5,塔顶5上设有塔顶封头2,塔顶封 头2上端开设有填料投加口 6。
[0030] 反应塔主体为不锈钢304、不锈钢316L或碳钢防腐材质，能够有效防止废水腐蚀 和酸碱腐蚀，延长使用寿命。并且塔内采用的催化氧化反应对废水pH、水温、有机物含量的 适用范围广，对于pH>6. 5,水温0-50°C，C0D>50mg/L的废水都能够产生有益效果。
[0031] 塔底封头7为弧形结构，能增大存储沉淀物体积，便于沉淀物依靠重力沉降，底部 设置排空阀门，便于将废水中的沉淀物及时排出，防止堵塞填料。
[0032] 塔顶封头2为弧形结构，增大塔体有效容积，增大塔内气体承压能力，避免因塔内 气体压力增大造成塔顶变形或裂缝。
[0033] 承托层12为一个圆板，其上均匀布置有圆孔或方孔，承托层12的材质为不锈钢材 质；圆孔的孔径或方孔的边长为4-10mm。
[0034] 填料层11内的填料为粒径大于10mm的多孔颗粒填料，其表面涂覆有惰性贵金属 催化剂，惰性贵金属催化剂采用现有的惰性贵金属催化剂，如现有技术中公开的金(Au)、银 (Ag)、钼（Pt)、钯（Pd)、铑（Rh)、铱（Ir)、锇（Os)、钌（Ru)等惰性贵金属催化剂，其比表面积 大，为0. l-100m2/g，与废水接触面积大，可有效利用臭氧和氧气进行催化氧化反应，反应速 度快，效率高。填料还能过滤、吸附去除废水中的一些悬浮颗粒，使得出水清洁。
[0035] 填料层11内设置有多层折板，多层折板交错布置，每层折板在水平面的投影的长 度超过反应塔主体中轴线5-500_，即每层折板在水平面的投影有交叉重合部分，每层折 板与反应塔主体的中轴线之间的夹角为30-89° ;涂覆有惰性贵金属粉末的颗粒催化填料 从塔顶填料投放口投入，填充折板间的空间，并在折板顶部留有顶角未填充空间，当剩余臭 氧和氧气进入此塔，气液分离后臭氧、氧气气体被阻挡在此空间，由于空间的限制，气体聚 集多了后会再次进入废水中，延长气体与废水的接触反应时间，提高臭氧利用率，反应效率 高，可有效缩短废水反应时间，减小填料催化反应塔体积，节省占地面积。
[0036] 出水口 8连接有三通，并设置有取样口，方便对处理后的废水进行取样化验分析。
[0037] 出水口 8连接反冲洗泵，定期对填料催化塔进行反冲洗，反冲洗出水通过进水口 三通阀门排出，由于塔内斜板倾角向下，反洗阻力更小，冲洗速度快，效果好。冲洗后的填料 不易堵塞和板结，延长使用寿命。
[0038] 在填料催化塔出水口处外接三通阀门，连接反冲洗泵，定期对填料催化塔进行反 冲洗，反冲洗出水通过进水口三通阀门排出，由于塔内斜板倾角向下，反洗阻力更小，冲洗 速度快，效果好。冲洗后的填料不易堵塞和板结，延长使用寿命。
[0039] 含臭氧、氧气或空气的废水从进水口 3进入塔内，并向上流动，涂覆有惰性贵金属 粉末的颗粒催化填料从塔顶填料投放口投入，投入填料后需封闭此填料投放口，防止气体 逸散。填料填充折板间的空间，并在折板顶部留有未填充空间，填料接触面积大，可有效利 用臭氧和氧气进行反应。填料催化塔内部的折板顶角空间气液分离后臭氧、氧气气体被阻 挡在此空间，由于空间的限制，气体会再次进入污水中，延长气体与废水的接触反应时间， 提高臭氧利用率，反应效率高。废水经过填料层时，填料上的催化剂能催化臭氧、氧气或空 气和废水反应产生氧化基团，快速氧化降解废水中的有害物质和大分子有机物，达到处理 污水的目的。同时填料能过滤、吸附去除一些悬浮颗粒，使得出水清洁。经处理后的废水通 过塔上部的出水口排出，出水口管道上安装三通和取样阀门，方便取样。填料催化反应塔塔 底封头采用弧形结构，增大存储沉淀物体积，便于较大较重的沉淀物依靠重力沉降，底部设 置排空阀门，便于将废水中的沉淀物及时排出或将塔内废水排空，防止过多的沉淀物堵塞 填料。
[0040] 本发明的填料催化反应塔可根据废水水质情况和处理水量进行塔体尺寸的设计 改变，或者通过进水口处调节阀门调节进水流量，保证废水在塔内有充足的反应停留时间， 适应于多种水量、水质的处理，应用范围广。 实施例
[0041] 按本发明技术方案设计制作出的填料催化反应塔与催化反应塔、德宇清污水一体 机(提供臭氧、臭氧与废水混合）通过管道连接进行污水处理，处理后的污水比传统填料塔 处理污水效果好，反应时间缩短，反应效率提高，降解C0D能力大幅提高，对色度、臭味效果 更好。
[〇〇42] 例如：将填料催化反应塔与催化反应塔、德宇清污水一体机连接后对某印染废水 进行处理，经30min处理后，脱色效果明显，悬浮颗粒减少，而且C0D从原来的1860mg/L降 至867mg/L，降解率达到53. 4%。详见下表： 水质参数 |原样 |处理3h后|降解率 COD(mg/L) 1860 867 53.4% 色度 "深棕色_色 -- _ 悬浮颗粒I较多I很少 一
【权利要求】
1. 一种填料催化反应塔，其特征在于：包括底座（1)，底座（1)上设置有反应塔主体，反 应塔主体由自下而上的进水区、承托层（12)、填料层（11)、清水出水区组成；进水区包括塔 底（10)，塔底（10)的底部设置有塔底封头（2)，塔底封头（2)连接有排空阀门（9);填料层 (11)内填充有填料，填料层（11)的侧壁上端设置有出水口（8)，填料层（11)内设置有折板 (4)，折板（4)的一端连接在填料层（11)内壁，另一端向下倾斜；清水出水区包括塔顶（5)， 塔顶（5 )上设有塔顶封头（2 )，塔顶封头（2 )上端开设有填料投加口（ 6 )。
2. 如权利要求1所述的填料催化反应塔，其特征在于：反应塔主体为不锈钢材质。
3. 如权利要求1所述的填料催化反应塔，其特征在于：塔底封头（7)为弧形结构，塔顶 封头（2)为弧形结构。
4. 如权利要求1所述的填料催化反应塔，其特征在于：承托层（12)为一个圆板，其上均 匀布置有圆孔或方孔，承托层（12)的材质为不锈钢材质。
5. 如权利要求4所述的填料催化反应塔，其特征在于：圆孔的孔径或方孔的边长为 4-10mm〇
6. 如权利要求1所述的填料催化反应塔，其特征在于：填料层（11)内的填料为粒径大 于10mm的多孔颗粒填料，其表面涂覆有惰性贵金属催化剂。
7. 如权利要求1所述的填料催化反应塔，其特征在于：填料层（11)内设置有多层折板， 多层折板交错布置，每层折板在水平面的投影有交叉重合部分。
8. 如权利要求7所述的填料催化反应塔，其特征在于：每层折板在水平面的投影的 长度超过反应塔主体中轴线5-500mm,每层折板与反应塔主体的中轴线之间的夹角为 30-89。。
9. 如权利要求1所述的填料催化反应塔，其特征在于：出水口（8)连接有三通，并设置 有取样口。
10. 如权利要求1所述的填料催化反应塔，其特征在于：出水口（8)连接有反冲洗泵。
【文档编号】C02F1/78GK104085977SQ201410254417
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】吴浩, 金玲玲, 秦洪瑶, 陈晓雷, 陈立红, 李少骏, 王淼 申请人:南京德磊科技有限公司