一种基于氧化铁渣资源化利用催化臭氧的多层填料装置的制作方法

1.本实用新型涉及臭氧氧化技术领域，具体来说，涉及一种基于氧化铁渣资源化利用催化臭氧的多层填料装置。


背景技术：

2.臭氧氧化是一种强效污染物去除技术，可通过自身氧化能力和产生强氧化性羟基自由基等实现污染物快速降解去除。如根据最新报导单独臭氧氧化在30min内可实现对碘海醇50％以上的去除率，同时可削减后续加氯消毒过程中碘代消毒副产物的生成风险(j.waterprocesseng.,2020,35,101200)。但臭氧氧化去除碘代造影剂效率能否进一步提升，有待进一步探究。前期研究发现，铁系催化剂可通过链式反应激发臭氧产生强氧化性羟基自由基，有效提升污染物去除效率，且相关催化剂的制备和研发一直是臭氧催化氧化领域研究热点。如研究人员发现采用活性氧化铝负载三氧化二铁催化臭氧可实现甲基橙去除率较单独臭氧氧化提升1倍左右(吉林师范大学学报(自然科学版)，2014，2，117
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120)；而采用fe(mn)ooh催化臭氧氧化水中扑米酮可实现去除率较单独臭氧提升30％以上(环境化学，2020，39(5)，1217
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1224)。尽管相关研究报导很多，但目前影响非均相臭氧催化氧化工艺推广应用的关键难点仍有待突破，如催化剂大规模制备应用成本、实际工程应用中的稳定性和持续性、非均相体系中对臭氧传质效率的影响等问题。
3.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种基于氧化铁渣资源化利用催化臭氧的多层填料装置，以主要成分三氧化二铁的氧化铁渣为原料，采用地聚物法固化成型为球状颗粒，按颗粒大小进行分层设置，优选合适的填充尺寸和比例，设计便捷的填料更换系统，并与臭氧联合使用，形成一种基于氧化铁渣资源化利用的臭氧催化氧化多层填料装置，探寻一种更高效、更经济的臭氧催化氧化装置。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于氧化铁渣资源化利用催化臭氧的多层填料装置，包括进水管、出水管、臭氧进气口、臭氧尾气收集口、臭氧接触塔、分段式填充柱套筒、密封圈、承托卡槽和臭氧曝气盘，所述臭氧接触塔的塔内底部设置有臭氧曝气盘，通过臭氧曝气盘塔底的底部设置有臭氧进气口，所述臭氧接触塔的塔顶顶部设置有臭氧尾气收集口，所述臭氧接触塔的塔外一侧设置有进水管，所述臭氧接触塔的塔外另一侧设置有出水管，所述臭氧接触塔的塔内设置有承托卡槽，所述承托卡槽上设置有分段式填充柱套筒，所述承托卡槽与分段式填充柱套筒之间设置有密封圈，以主要成分三氧化二铁的氧化铁渣为原料，采用地聚物法固化成型为球状颗粒，按颗粒大小进行分层设置，优选合适的填充尺寸和比例，设计便捷的填料更换系统，并与臭氧联合使用，形成一种基于氧化铁渣资源化利用的臭氧催化氧化多层填料装置，氧化铁渣原料主要成分为三氧化二铁，使用前采用地聚物方法固化成型为球状催化剂颗粒。
6.进一步的，所述分段式填充柱套筒内分段安装有分段式填充柱底部网状承托层一、分段式填充柱底部网状承托层二和分段式填充柱底部网状承托层三，分段式填充柱底部网状承托层一、分段式填充柱底部网状承托层二和分段式填充柱底部网状承托层三将分段式填充柱套筒分割成三个空间，三个分段式填料总高度与接触塔内径比为4:1
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2:1，上方空间内放置有催化剂颗粒填料一，中间空间内放置有催化剂颗粒填料二，底部空间内放置有催化剂颗粒填料三，氧化铁渣制备的催化剂颗粒与臭氧联用，形成非均相臭氧催化氧化体系，臭氧从接触塔底部进气，并与催化剂颗粒充分接触反应，与臭氧联合使用时，装置内水流方向为自上而下。
7.进一步的，所述催化剂颗粒填料一、催化剂颗粒填料二和催化剂颗粒填料三呈球状，所述催化剂颗粒填料一控制直径为1
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3mm，所述催化剂颗粒填料二控制直径为3
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5mm，所述催化剂颗粒填料三控制直径为5
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8mm，当与臭氧联用时，催化剂颗粒需填充于臭氧接触塔内，填料采用三段填充方式，自下而上三段粒径分别为5
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8mm、3
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5mm和1
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3m。
8.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
9.由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：
10.1)本发明以来源广泛、价格低廉的氧化铁渣为原料制备催化剂，更加经济环保可持续。
11.2)本发明采用地聚物法固化成型的颗粒催化剂，强度高、成型快、粒径大小容易控制。
12.3)本发明优化确定的相关技术参数，可最大限度保障臭氧传质效率，提升污染物去除效率。
13.4)本发明反应接触时间短，更符合实际生产，因此适用性强，可为工程应用提供实际的技术支持。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。
15.图1是根据本实用新型实施例的一种基于氧化铁渣资源化利用催化臭氧的多层填料装置；
16.图2是根据本实用新型实施例的一种基于氧化铁渣资源化利用催化臭氧的多层填料装置中分段式填充柱底部网状承托层的结构示意图；
17.附图标记：
18.进水管1、出水管2、臭氧进气口3、臭氧尾气收集口4、臭氧接触塔5、分段式填充柱套筒6、密封圈7、承托卡槽8、臭氧曝气盘9、分段式填充柱底部网状承托层一10、分段式填充柱底部网状承托层二11、分段式填充柱底部网状承托层三12、催化剂颗粒填料一13、放置有催化剂颗粒填料二14、底部空间内放置有催化剂颗粒填料三15。
具体实施方式
19.下面，结合附图以及具体实施方式，对实用新型做出进一步的描述：
20.实施例一：
21.请参阅图1
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2，根据本实用新型实施例的：一种基于氧化铁渣资源化利用催化臭氧的多层填料装置，包括进水管1、出水管2、臭氧进气口3、臭氧尾气收集口4、臭氧接触塔5、催化剂颗粒填料、分段式填充柱套筒6、密封圈7、承托卡槽8和臭氧曝气盘9，所述臭氧接触塔5的塔内底部设置有臭氧曝气盘9，通过臭氧曝气盘9塔底的底部设置有臭氧进气口3，所述臭氧接触塔5的塔顶顶部设置有臭氧尾气收集口4，所述臭氧接触塔5的塔外一侧设置有进水管1，所述臭氧接触塔5的塔外另一侧设置有出水管2，所述臭氧接触塔5的塔内设置有承托卡槽8，所述承托卡槽8上设置有分段式填充柱套筒6，所述承托卡槽8与分段式填充柱套筒6之间设置有密封圈7，以主要成分三氧化二铁的氧化铁渣为原料，采用地聚物法固化成型为球状颗粒，按颗粒大小进行分层设置，优选合适的填充尺寸和比例，设计便捷的填料更换系统，并与臭氧联合使用，形成一种基于氧化铁渣资源化利用的臭氧催化氧化多层填料装置，氧化铁渣原料主要成分为三氧化二铁，使用前采用地聚物方法固化成型为球状催化剂颗粒。
22.作为本实用新型进一步的技术方案，所述分段式填充柱套筒6内分段安装有分段式填充柱底部网状承托层一10、分段式填充柱底部网状承托层二11和分段式填充柱底部网状承托层三12，分段式填充柱底部网状承托层一10、分段式填充柱底部网状承托层二11和分段式填充柱底部网状承托层三12将分段式填充柱套筒6分割成三个空间，三个分段式填料总高度与接触塔内径比为4:1
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2:1，上方空间内放置有催化剂颗粒填料一13，中间空间内放置有催化剂颗粒填料二14，底部空间内放置有催化剂颗粒填料三15，氧化铁渣制备的催化剂颗粒与臭氧联用，形成非均相臭氧催化氧化体系，臭氧从接触塔底部进气，并与催化剂颗粒充分接触反应，与臭氧联合使用时，装置内水流方向为自上而下。
23.作为本实用新型进一步的技术方案，所述催化剂颗粒填料一13、催化剂颗粒填料二14和催化剂颗粒填料三15呈球状，所述催化剂颗粒填料一13控制直径为1
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3mm，所述催化剂颗粒填料二14控制直径为3
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5mm，所述催化剂颗粒填料三15控制直径为5
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8mm，当与臭氧联用时，催化剂颗粒需填充于臭氧接触塔5内，填料采用三段填充方式，自下而上三段粒径分别为5
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8mm、3
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5mm和1
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3m。
24.在实际应用时，以来源广泛、价格低廉的氧化铁渣主要成分为fe2o3为原材料，采用地聚物法将其固化成型为催化剂颗粒；
25.将三个粒径区间段的催化剂颗粒分别制成分段式填充柱，填充柱结构由套筒、底部网状承托层和内部催化剂颗粒三部分组成，其中分段式填充柱套筒6外径需满足敲好放入臭氧接触塔5；
26.三个不同粒径区间的分段式填充柱，安装进臭氧接触塔5中的顺序，按粒径大小自下而上为5
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8mm、3
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5mm和1
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3mm；
27.三个分段式填料总高度与接触塔内径比为4:1
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2:1；
28.该装置底部设置臭氧曝气盘9，臭氧从接触塔底部进气，并与催化剂颗粒充分接触反应，装置内水流方向为自上而下通过催化剂填充柱。
29.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，
可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。