一种臭氧催化氧化废水的反应器的制作方法

本实用新型属于废水处理领域，具体的说涉及一种臭氧催化氧化废水深度处理的反应器。

背景技术：

近年来随着污水排放标准的日益严格，开发高效低成本的废水深度处理技术越发显得重要。高级氧化技术是今年来研究的热点，臭氧催化氧化可以产生具有高氧化活性的羟基自由基，非选择性的去除各种难降解有机物污染物，因此被广泛的研究和应用于废水深度处理。臭氧催化氧化技术按所用催化剂分为均相催化和非均相催化。均相催化，催化剂难以回收，金属离子易引入二次污染，同时造成资源的浪费，限制了其实际应用。非均相催化技术的催化剂，易于回收，气液固三相反应受传质影响大，弱化臭氧的氧化效果。臭氧催化氧化反应器是影响废水处理应效果的关键因素之一。

目前，实际工程应用中多为非均相催化氧化，臭氧、废水、催化剂的三相之间的传质一直影响臭氧氧化效果，同时制约臭氧催化氧化技术的发展。研究开发性能优良臭氧催化氧化反应器十分迫切。性能优良的臭氧催化反应器可强化气液固三相间传质，提高臭氧利用率，避免非均相催化氧化不足之处，拓宽臭氧催化氧化技术的应用范围。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种具有强化气液固三相间传质、反应速率快、臭氧利用率高的臭氧催化氧化废水反应器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种臭氧催化氧化废水的反应器，包括：反应腔和设置于所述反应腔的壁上的进水口、出水口、出气口以及循环出水口；

所述反应腔内部设置有纵向的隔板，所述隔板顶部与所述反应腔的顶部之间留有空隙，所述隔板底部与所述反应腔的底部固定连接，所述隔板将所述反应腔的下部分隔为相互独立且仅通过隔板上方空间连通的射流反应腔与塔式反应腔，

所述射流反应腔内设置有第一催化床层和喷射器，所述循环出水口设置于所述射流反应腔的上部，所述循环出水口通过水循环管穿过所述反应腔的壁连接所述喷射器的工作流体进口，所述喷射器的出口向下，

所述出气口设置于所述反应腔的顶部，所述出气口通过气循环管穿过所述反应腔的壁连接所述喷射器的被吸入流体入口，

所述进水口设置于所述射流反应腔的底部，

所述塔式反应腔内设置有塔板和第二催化床层，所述出水口设置于所述塔式反应腔的底部，进气口通过进气管和进气支管分别连通所述塔式反应腔内的全部塔板的下方和所述气循环管，

所述气循环管通过尾气支管连接尾气出口。

进一步的，所述水循环管上还设置有循环泵。

进一步的，所述隔板的高度为所述反应腔高度的1/2~4/5。

进一步的，所述隔板的纵中心线距离所述反应腔的侧壁1/3d~2/3d，其中d为所述反应腔的横截面直径。也即，将反应腔的横截面用一组平行线分隔成3份，其中平行线分别位于1/3d处和2/3d处，则隔板则设置于该组平行线上或该组平行线之间。

进一步的，所述第一催化床层设置有2~5层，其中1~2层设置于所述喷射器的下方，其余的第一催化床层设置于所述喷射器的上方。

进一步的，所述第一催化床层的横截面与所述射流反应腔的横截面相同。

进一步的，所述循环出水口设置于所述喷射器的上方。

进一步的，所述第二催化床层设置于所述塔板的降液管区域。

进一步的，所述第二催化床层的横截面与所述降液管的横截面相同。

进一步的，所述第二催化床层的高度为所述降液管高度的1/3~3/3。

进一步的，所述进气管和所述进气支管中的气体流量分配由阀门调节。

进一步的，所述气循环管和所述尾气支管中的气体流量分配由阀门调节。

本实用新型可采用本领域技术人员常规的方法操作，在此过程中废水由所述进水口进入所述射流反应腔的底部，向上流动，经循环出水口、水循环管流入喷射器的工作流体进口，与来自进气口的臭氧混合后形成气液混合物向下喷出，所述气液混合物经过第一催化床层催化反应，向上溢流越过隔板顶端，进入塔式反应腔，经过塔板和第二催化床层向下流动的同时与来自塔式反应腔底部的臭氧进一步混合反应，最好经由塔式反应腔底部的出水口流出；未反应完全的气体由反应腔顶部的出气口经由气循环管重新回到喷射器中参与反应；尾气经由尾气出口排出。

本实用新型的有益效果如下：喷射器可产生微米级气泡，结合特殊的结构设计，强化气液固三相之间传质，提高反应速率，缩短反应时间，降低设备投资；通过调节出气阀门，控制排放口臭氧浓度，提高臭氧利用率；射流反应区强化反应速率，塔式反应区减少废水的返混。

附图说明

图1 是本实用新型所述臭氧催化氧化废水的反应器的结构示意图。

图2是隔板所在位置示意图，其中隔板设置于阴影区域。

图3是第一催化床层分布示意图。

其中，1是出气口，2是反应腔，3是射流反应腔，4是循环出水口，5是隔板，6是塔式反应腔，7是喷射器，8是气循环管，9、10、19、17均是阀门，11是进水口，12是进气支管，13是塔板，14是水循环管，15是循环泵，16是第二催化床层，18是出水口，20是第一催化床层。

具体实施方式

如图1~3所示的一种臭氧催化氧化废水的反应器，包括：反应腔2和设置于所述反应腔2的壁上的进水口11、出水口18、出气口1以及循环出水口4；

所述反应腔2内部设置有纵向的隔板5，所述隔板5顶部与所述反应腔2的顶部之间留有空隙，所述隔板5底部与所述反应腔2的底部固定连接，所述隔板5将所述反应腔2的下部分隔为相互独立且仅通过隔板5上方空间连通的射流反应腔3与塔式反应腔6，

所述射流反应腔3内设置有第一催化床层20和喷射器7，所述循环出水口4设置于所述射流反应腔3的上部，所述循环出水口4通过水循环管14穿过所述反应腔2的壁连接所述喷射器7的工作流体进口，所述喷射器7的出口向下，

所述出气口1设置于所述反应腔2的顶部，所述出气口1通过气循环管8穿过所述反应腔2的壁连接所述喷射器7的被吸入流体入口，

所述进水口11设置于所述射流反应腔3的底部，

所述塔式反应腔6内设置有塔板13和第二催化床层16，所述出水口18设置于所述塔式反应腔6的底部，进气口通过进气管和进气支管12分别连通所述塔式反应腔6内的全部塔板的下方和所述气循环管8，

所述气循环管8通过尾气支管连接尾气出口。

所述水循环管14上还设置有循环泵15。

所述隔板5的高度为所述反应腔2高度的1/2~4/5。

所述隔板5的纵中心线距离所述反应腔2的侧壁1/3d~2/3d，其中d为所述反应腔2的横截面直径。也即，将反应腔2的横截面用一组平行线分隔成3份，其中平行线分别位于1/3d处和2/3d处，则隔板则设置于该组平行线上或该组平行线之间。

所述第一催化床层20设置有2~5层，其中1~2层设置于所述喷射器7的下方，其余的第一催化床层20设置于所述喷射器7的上方。

所述第一催化床层20的横截面与所述射流反应腔3的横截面相同。

所述循环出水口4设置于所述喷射器7的上方。

所述第二催化床层16设置于所述塔板13的降液管区域。

所述第二催化床层16的横截面与所述降液管的横截面相同。

所述第二催化床层16的高度为所述降液管高度的1/3~3/3。

所述进气管和所述进气支管12中的气体流量分配由阀门调节。

所述气循环管8和所述尾气支管中的气体流量分配由阀门调节。

实施例1

采用上述反应器，进行臭氧催化氧化废水反应，废水由所述进水口进入所述射流反应腔的底部，向上流动，经循环出水口、水循环管流入喷射器的工作流体进口，与来自进气口的臭氧混合后形成气液混合物向下喷出，所述气液混合物经过第一催化床层催化反应，向上溢流越过隔板顶端，进入塔式反应腔，经过塔板和第二催化床层向下流动的同时与来自塔式反应腔底部的臭氧进一步混合反应，最好经由塔式反应腔底部的出水口流出；未反应完全的气体由反应腔顶部的出气口经由气循环管重新回到喷射器中参与反应；尾气经由尾气出口排出。

臭氧在射流反应区可产生微米级气泡，强化气液固三相之间传质，提高反应速率，缩短反应时间，降低设备投资。通过阀门17、9调节两个管路的气体流量分配，可控制尾气出口臭氧浓度，提高臭氧利用率。

采用上述反应器处理含苯环类COD400mg/L的废水，COD下降至80mg/L时，停留时间不超过0.75小时，尾气臭气检测出浓度为1~5 ppm，采用普通的鼓泡反应器处理上述废水，停留时间通常不小于1.5小时，尾气臭氧检测出浓度为60~120ppm，对比发现，处理同样的废水，采用上述反应器，停留时间缩短至少1/2，设备体积缩小至少1/2，催化剂的使用量减少至少1/2，设备投资成本降低近1/2，臭氧利用率大幅提高。