本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种高效催化氧化装置。
背景技术：
随着水资源的日益紧缺以及近年来我国工业经济快速发展产生的工业废水量与日俱增，人们对于水环境的保护和水污染的治理意识越来越强。臭氧催化氧化作为一种水处理途径，可去除水中高稳定性有机污染物，降低水的致突变活性，显著提高化工厂产生的废水的安全性。较单纯的臭氧氧化而言，臭氧催化氧化中的催化剂能强化臭氧在水中的传质，提高水中臭氧的分解能力，从而更有效地氧化分解水中有机物。
然而，现有的臭氧催化氧化装置在实际应用中仍存在一些问题：(1)臭氧与废水的接触时间短，造成大量的臭氧未被利用就已排出的现象，使臭氧浪费，增加了运行成本；(2)一般的臭氧氧化处理设备存在气液接触时间短，设备占地面积大的问题；(3)臭氧能够较容易的将大分子的有机物分解成小分子物质，但继续氧化矿化这些小分子物质的能力需要提高；(4)现有的臭氧催化氧化装置复杂、设备昂贵、反应器设计不合理、紫外灯配置不正确等问题，降低了臭氧与紫外的联合处理效果，存在成本高、效果差的问题。
现有设计采用紫外臭氧催化氧化反应器和非均相臭氧催化氧化反应器分体设计，不能实现一体化，占地面积大、臭氧利用率低。只是将几种催化氧化工艺简单组合，并不能达到理想的处理效果，而且耗能增加，增加了不必要的成本投入。且臭氧在水体中的停留时间短，产生的大部分臭氧未被利用就已排出，这一方面会影响氧化效果，另一方面使得臭氧的利用率较低；由于臭氧本身在水体中的利用率就不高，该装置对尾气并未处理，这将造成资源的浪费，而且若想使废水得到更有效的处理效果，就必须增大臭氧浓度，这势必会增加废水的处理成本。没有臭氧的回用，导致臭氧的利用率较低。这些缺陷限制了该双效臭氧催化氧化废水处理装置及方法的推广使用。
综上所述，现有的催化氧化装置的效率较低且臭氧的利用率较低。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于提供一种高效催化氧化装置，以解决现有的催化氧化装置的效率较低且臭氧的利用率较低的技术问题。
本发明的另一个目的在于提供一种，包括上述提供的高效催化氧化装置。
为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案；本发明第一方面提供的高效催化氧化装置，包括反应塔箱体和曝气单元，所述反应塔箱体内设置有固体催化剂，相邻的所述固体催化剂之间设置有通道，所述曝气单元产生的气体对应于所述通道设置，所述反应塔箱体的进口与所述固体催化剂之间设置有布水器。
所述反应塔箱体上设置有进口和出口，所述固体催化剂位于所述进口与所述出口之间。
本发明提供的高效催化氧化装置中所述反应塔箱体的进口与所述固体催化剂之间设置有布水器，通过在反应塔箱体内设置布水器和微孔曝气头，使废水经布水器分流后使得废水沿固体催化剂的通道壁呈液膜状向下流动，延长了废水在反应塔箱体中的停留时间，提高了臭氧的利用率，具有结构简单和效率高的优点。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述布水器包括器体，所述器体为固体催化剂，所述器体上设置有多个通孔。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述曝气单元包括多个曝气头，所述曝气头对应于所述通道设置。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括与所述曝气单元连接的臭氧发生器，所述臭氧发生器通过臭氧进气管与所述曝气头连接。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括用于回收臭氧的第一尾气管，所述第一尾气管分别与所述反应塔箱体和所述臭氧进气管连接。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括用于处理臭氧的尾气处理系统，所述尾气处理系统包括洗气罐，所述洗气罐通过第二尾气管与所述反应塔箱体连接。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述尾气处理系统包括还包括与所述洗气罐连接的存储罐和色度仪。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括与所述色度仪连接的控制器，所述存储罐与所述洗气罐之间设置有加药泵，所述洗气罐出口处设置有电磁阀，所述控制器控制所述加药泵和电磁阀启闭。
所述控制器控制所述存储罐内液体进入洗气罐内，且控制所述洗气罐内液体流出。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述第二尾气管上设置有减压阀。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述反应塔箱体内设置有紫外灯，所述紫外灯设置于所述固体催化剂的下方。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的高效催化氧化装置中所述反应塔箱体的进口与所述固体催化剂之间设置有布水器，通过在反应塔箱体内设置布水器和微孔曝气头，使废水经布水器分流后使得废水沿固体催化剂的通道壁呈液膜状向下流动，延长了废水在反应塔箱体中的停留时间，提高了臭氧的利用率，具有结构简单和效率高的优点。
进一步地，所述布水器包括器体，所述器体为固体催化剂，所述器体上设置有多个通孔。
进一步地，还包括用于回收臭氧的第一尾气管，所述第一尾气管分别与所述反应塔箱体和所述臭氧进气管连接。
进一步地，还包括用于处理臭氧的尾气处理系统，所述尾气处理系统包括洗气罐，所述洗气罐通过第二尾气管与所述反应塔箱体连接。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
图1为本发明实施例一提供的高效催化氧化装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的高效催化氧化装置中布水器的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的高效催化氧化装置中不同初始ph对臭氧氧化效果的影响图；
图4为本发明实施例一提供的高效催化氧化装置中臭氧浓度对臭氧氧化效果的影响图。
附图标记：
1、反应塔箱体；2、固体催化剂；3、通道；
4、曝气头；5、布水器；6、进水管；
7、第一尾气管；8、增压泵；9、紫外灯；
10、第二尾气管；11、减压阀；12、出水管；
13、臭氧发生器；14、臭氧进气管；15、氧气源；
16、空气管；17、电磁阀；18、ki洗气罐；
19、加药泵；20、ki存储罐；21、液位计；
22、色度仪。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合具体的实施方式对本发明做进一步地解释说明。
实施例一
如图1和图2所示，本发明第一方面提供的高效催化氧化装置，其中，包括反应塔箱体1和曝气单元，所述反应塔箱体1内设置有固体催化剂2，相邻的所述固体催化剂2之间设置有通道3，所述曝气单元产生的气体对应于所述通道3设置，所述反应塔箱体1的进口与所述固体催化剂2之间设置有布水器5。
所述反应塔箱体1上设置有进口和出口，所述固体催化剂2位于所述进口与所述出口之间。进口与进水管6连接，出口与出水管12连接。进口位于反应塔箱体1的右上角，出口位于反应塔箱体1的右下角。
本发明提供的高效催化氧化装置中所述反应塔箱体1的进口与所述固体催化剂2之间设置有布水器5，通过在反应塔箱体1内设置布水器5和微孔曝气头4，使废水经布水器5分流后使得废水沿固体催化剂2的通道3壁呈液膜状向下流动，延长了废水在反应塔箱体1中的停留时间，提高了臭氧的利用率，具有结构简单和效率高的优点。
反应塔箱体1的主体为圆柱形密封罐体，罐体的主体为有机玻璃，罐体的顶部半圆封头和底部半圆封头通过法兰与罐体连接。固体催化剂2，以al2o3为载体，附着tio2、mno2、ni2o3等形成的固相催化剂。通道3是固体催化剂2中间圆孔通道3，作为主要反应区。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述布水器5包括器体，所述器体为固体催化剂2，所述器体上设置有多个通孔。布水器5位于固体催化剂2上端，主要作用于向反应区均匀布水。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述曝气单元包括多个曝气头4，所述曝气头4对应于所述通道3设置。曝气头4主要用于臭氧爆气，臭氧通过曝气头4后形成均匀微小的臭氧气泡，提高在废水中的溶解度。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括与所述曝气单元连接的臭氧发生器13，所述臭氧发生器13通过臭氧进气管14与所述曝气头4连接。臭氧发生器13产生臭氧，通过臭氧进气管14将臭氧发生器13产生的臭氧输送至曝气头4。
臭氧进气管14上设置有增压泵8，增压泵8将臭氧气体加压后输送至微孔曝气头4。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括用于回收臭氧的第一尾气管7，所述第一尾气管7分别与所述反应塔箱体1和所述臭氧进气管14连接。第一尾气管7将收集的尾气输送至臭氧进气管14，重新加压后输送至反应塔箱体1内。
在上述任一技术方案中，进一步地，还包括用于处理臭氧的尾气处理系统，所述尾气处理系统包括洗气罐，所述洗气罐通过第二尾气管10与所述反应塔箱体1连接。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述尾气处理系统包括还包括与所述洗气罐连接的存储罐和色度仪22。
洗气罐为ki洗气罐18，存储罐内装有ki饱和溶液，尾气中的臭氧在洗气罐中与ki反应，从而使臭氧的到破坏，避免了对空气的污染。粗储罐与洗气罐之间设置有加药泵19，向洗气罐中泵入ki饱和溶液。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述第二尾气管10上设置有减压阀11。减压阀11与第二尾气管10连接，当反应塔箱体1中的压力增大至一定值后，减压阀11自动开启，将尾气沿第二尾气管10道输送至洗气罐内。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述反应塔箱体1内设置有紫外灯9，所述紫外灯9设置于所述固体催化剂2的下方。
当模拟选矿废水进水cod浓度为300-350mg/l时，利用稀硫酸和稀盐酸调节模拟选矿废水的ph分别为2、4、6、8、10，控制反应体系中的臭氧浓度为2.4mg/l，分别对初始ph不同的五组水样进行臭氧氧化降解试验，在反应15min、30min、60min、90min、120min后分别取样进行水质分析，得到实验结果如图3所示。
从图中可以看出，不同ph条件下的模拟废水在臭氧氧化的实验过程中，废水cod的去除率随着时间的变化都几乎表现出了相同的变化趋势。在反应的前15min内，cod去除率增长较快，不同ph条件下，废水的去除率都达到了35％以上，cod浓度下降至200mg/l左右；随着反应时间继续延长，废水cod的去除率缓慢上升，但增长幅度较小，由35％上升至55％左右，当反应时间从15min延长至120min时，cod去除率仅有20％的增长。随后的1h内，cod浓度变化较小，反应终止，此时废水中的有机物主要为一些难以被臭氧氧化的甲醛、甲酸等小分子有机物。综合考虑下，当反应时间为15min时，反应较快，cod去除率已经达到较高水平，并且继续延长时间对cod的去除效果并不明显，因此当反应时间达到15min后，臭氧氧化可以达到我们预期的处理效果。
当进水cod浓度为350mg/l之间，初始ph为8，反应时间为60min,通过调节臭氧的通气量分别为20ml/min、40min/min、60ml/min、80ml/min、100ml/min，经检测对应水体中的臭氧浓度范围在1-7mg/l之间，考察不同臭氧浓度对臭氧氧化处理效果的影响，结果如图4所示。
从图中可以看出，臭氧浓度对臭氧的氧化效果存在着极为显著的影响，模拟选矿废水的cod去除率随着臭氧浓度的增加逐渐升高，cod浓度由最初的299.5mg/l最低可降低至125mg/l，但臭氧浓度与出水cod去除率并非线性增长。从图中发现，当臭氧浓度总从1.3mg/l增加至2.4mg/l时，cod去除率增长较快，约10％，出水cod浓度由205.6mg/l降低至150.5mg/l；当臭氧浓度由2.4升高至4.7mg/l时，cod去除率变化较小，几乎没有变化；当臭氧浓度继续增长至6.4mg/l时，cod去除率增长幅度较大，升高了近15％。总之，臭氧浓度越大，产生的·oh越多，氧化效果越明显，越有利于氧化反应的进行，但由于氧化效果与臭氧浓度不是呈线性增长的，要综合考虑到经济和效率因素。
实施例二
为了便于控制，在上述任一技术方案中，进一步地，还包括与所述色度仪22连接的控制器，所述存储罐与所述洗气罐之间设置有加药泵19，所述洗气罐出口处设置有电磁阀17，所述控制器控制所述加药泵19和电磁阀17启闭。
所述控制器控制所述存储罐内液体进入洗气罐内，且控制所述洗气罐内液体流出。
色度仪22为在线色度检测仪用于查看色度，存储罐内设置有液位计21用于监测液位。
本发明提供的搞笑臭氧催化氧化装置中，废水首先进入位于反应塔主体内顶部的布水器5，废水在布水器5的作用下被均匀的分布在固体催化剂2中的通道3的内壁上，废水在内壁上形成一层液膜，有效的增加了废水与臭氧化气体的接触面积，废水沿催化剂内的通孔向下流动，同时氧气源15中的氧气通过管路进入臭氧发生器13，产生的臭氧通过臭氧进气管14进入增压泵8，增压后的臭氧气体进入臭氧曝气单元，通过微孔曝气头4产生大量细微的臭氧气泡，臭氧气泡沿固体催化剂2中的通道3向上移动，与水流形成逆流，充分延长了废水与臭氧的接触面积。经过臭氧催化氧化后的废水穿过反应塔主体中的固体催化剂2段后，继续向下流动，此时安装在反应塔主体下端，反应塔壁上的紫外灯9会打开，废水将会受到紫外灯9的照射，一方面废水中溶解的臭氧一部分会分解成氧气，氧气会在紫外的照射下被激发，生成臭氧。另一方面，臭氧会与紫外形成协同的氧化效果，进一步氧化分解废水中的有机物。并且，紫外臭氧氧化段可依据废水的处理深度和处理要求，选择性的使用，这样可以达到节能的目的。
反应塔主体顶部的未参加反应的臭氧气体通过第一尾气管7被输送回至臭氧进气管14，再经过增压泵8加压后被重新利用，当反应塔箱体1中的压力增大到一定值后，减压阀11自动打开，将尾气通过第二尾气管10输送至尾气破坏系统中。反应塔箱体1中的多余臭氧化气体通过第二尾气管10进入洗气罐中，在洗气罐中，臭氧气体与碘化钾发生发应被破坏，重新排放至空气中。由于碘化钾被臭氧氧化后会发生色度的变化，当碘化钾被消耗完全后，会失去对臭氧的破坏作用。因此ki洗气罐18中的色度仪22会实时监测ki洗气罐18中的色度，当色度达到设定之后，程序会控制电磁阀17打开，ki洗气罐18中的碘化钾溶液会被排出，等到排空后，出水口的电磁阀17关闭，此时进水管6上连接的进药泵打开，加药泵19开始从ki存储罐20中向ki洗气罐18中补充ki溶液，直至达到液位计21显示原液位后关闭。
综上所述，本发明提供的高效催化氧化装置中所述反应塔箱体的进口与所述固体催化剂之间设置有布水器，通过在反应塔箱体内设置布水器和微孔曝气头，使废水经布水器分流后使得废水沿固体催化剂的通道壁呈液膜状向下流动，延长了废水在反应塔箱体中的停留时间，提高了臭氧的利用率，具有结构简单和效率高的优点。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。