臭氧催化反应装置的制作方法

1.本技术属于污水处理的领域，更具体地说，是涉及一种臭氧催化反应装置。


背景技术：

2.随着国家经济发展，人们对环保的要求越来越高，国家环保政策越来越严格，环保标准不断提高，污水深度处理是解决污水提报改造的有效手段。臭氧高级氧化技术作为一种污水深度处理主要方法，已广泛应用于各类污水深度处理。
3.目前臭氧直接氧化，存在反应速率较慢，污染物选择性较强，臭氧利用率不高，导致处理成本偏高，而臭氧高级氧化技术能够有效提高臭氧利用率和氧化能力，几乎对污染物没有选择性，目前已经得到广泛应用。
4.臭氧催化氧化包含o
3/
h2o2等高级催化氧化、o3/uv高级氧化、o3/超声波高级氧化、o3/活性炭高级氧化、o3/金属催化剂高级氧化等。在上述臭氧催化氧化技术中，以金属氧化物为催化剂的臭氧非均相催化氧化技术在近几年得到快速的发展，但在反应器及反应整体工艺设计上还存在两个主要的问题：
5.第一、金属催化剂形式比较单一，对不同污水适应性不强，即使是同一水体，也存在波动工况下适应性不强，导致导致臭氧催化效率低，污水处理效果不佳，特别是在水质波动工况和长周期运行条件下效果不稳定。
6.第二、目前臭氧催化氧化反应器及工艺设计简单，无法有效解决非均相催化剂容易污染堵塞，严重的甚至结垢导致催化剂失效的问题。
7.综上所述，臭氧非均相催化氧化反应反应速率慢，适应性差，催化剂易堵塞、结垢的问题，导致臭氧利用率不高，污水深度处理效果低，稳定性不佳。


技术实现要素：

8.本技术实施例的目的在于提供一种臭氧催化反应装置，主要解决现有技术中臭氧催化氧化反应器内的过滤构件容易污染、堵塞或失效的技术问题。
9.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种臭氧催化反应装置，包括反应器、污水泵、臭氧供给装置、废气净化装置、反洗气布气装置和反洗液布液装置；所述反应器包括反应罐和过滤构件；所述反应罐内设有相连通的混合腔和待出水腔；所述过滤构件分隔所述混合腔和所述待出水腔，并用于将污水和臭氧催化过滤为待排出液与待排出气；所述反应罐开设有与所述混合腔连通的反洗气进入孔、与所述混合腔连通的反洗液进入孔、与所述待出水腔连通的并供所述待排出液流出的排液孔及与所述待出水腔连通的并供所述待排出气排出的排气孔；所述污水泵与所述混合腔相连通并能够向混合腔内泵入污水；所述臭氧供给装置与所述混合腔相连通并能够向混合腔内泵入臭氧；所述废气净化装置与所述排气孔相连通并能够净化来自所述排气孔的气体；所述反洗气布气装置与所述反洗气进入孔相连通，并能够通过所述反洗气进入孔向所述混合腔内提供反洗气体；所述反洗液布液装置与所述反洗液进入孔相连通，并能够通过所述反洗液进入孔向所述混合腔内
提供反洗液。
10.在其中一个实施例中，所述臭氧供给装置包括臭氧发生器和第一臭氧浓度检测仪；所述臭氧发生器的出气端连通到所述混合腔内，所述第一臭氧浓度检测仪设置在所述臭氧发生器与所述混合腔连通的通路上。
11.在其中一个实施例中，所述废气净化装置包括尾气净化装置和第二臭氧浓度检测仪；所述尾气净化装置的进气端和所述排气孔相连通，所述第二臭氧浓度检测仪设置在所述尾气净化装置与所述排气孔相连通的通路上，所述第二臭氧浓度检测仪和所述臭氧供给装置信号连接，以控制所述臭氧供给装置产出的臭氧的浓度。
12.在其中一个实施例中，所述废气净化装置还包括气体流量计和排气阀；所述气体流量计与所述待出水腔连通并用于检测所述待出水腔内的气体流量，所述排气阀设置在所述尾气净化装置和所述排气孔连通的通路上，所述气体流量计和排气阀信号连接，以控制废气通过所述排气阀的流量。
13.在其中一个实施例中，所述反洗气布气装置包括空气供给装置和反洗气控制阀；所述空气供给装置的出气端与所述反洗气进入孔相连通，所述反洗气控制阀设置在所述空气供给装置与所述反洗气进入孔连通的通路上。
14.在其中一个实施例中，所述反洗液布液装置包括反洗水箱、反洗液控制阀、反洗泵、循环管路和循环阀门；所述反洗水箱的出水端、所述反洗液控制阀和所述反洗泵的进水口依次相连，所述反洗泵的出水口和所述反洗液进入孔相连通，所述循环管路连通所述排液孔和所述反洗泵的进水口，所述循环阀门设置在所述循环管路上。
15.在其中一个实施例中，所述反洗液布液装置还包括酸液供给装置，所述酸液供给装置的出液口和所述反洗液进入孔相连通。
16.在其中一个实施例中，臭氧催化反应装置还包括回流管路，所述回流管路连通所述排液孔和所述污水泵的进水口。
17.在其中一个实施例中，所述回流管路上设置有回流水流量计和回流水控制阀，所述回流水流量计和回流水控制阀信号连接，以控制污水通过所述回流水控制阀的流量。
18.在其中一个实施例中，臭氧催化反应装置还包括排水通路和液位高度检测仪，所述排水通路连通所述排液孔，所述排水通路上设置有排水阀和orp监测仪，所述orp监测仪与所述臭氧供给装置信号连接，以控制所述臭氧供给装置产出的臭氧的浓度；所述液位高度检测仪能够检测所述待出水腔内的液体是否超过预设的高度值，所述液位高度检测仪和所述排水阀信号连接，以控制液体通过所述排水阀的流量。
19.与现有技术相比，本技术提供的臭氧催化反应装置的有益效果在于：
20.运做时，污水泵将污水泵入到混合腔内，同时臭氧供给装置也向混合腔内注入臭氧气体，接着在混合腔内的含臭氧的污水将会经过过滤构件的过滤来到待出水腔，最后位于待出水腔的水将从出水孔向外排出，同时，反应后且位于待出水腔的废气将会从排气孔进入到废气净化装置内，废气净化装置将废气进行净化后向外排出。当使用时间较长时，过滤构件上存在污染或堵塞的情况，此时可通过反洗气布气装置和反洗液布液装置定期对过滤构件进行反洗，使得本技术的臭氧催化反应器内的过滤构件不会出现堵塞和板结的现象，反洗时可根据水质情况可采用气、液同时反洗，也可以单独采用取气、液分开反洗。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本技术实施例提供的臭氧催化反应装置的结构示意图；
23.图2为本技术实施例提供的反应器的结构示意图。
24.其中，图中各附图标记：
25.1、反应器；
26.11、反应罐；111、混合腔；112、待出水腔；113、反洗气进入孔；114、反洗液进入孔；116、催化剂取出孔；117、第一催化剂添加孔；118、第二催化剂添加孔；119、第三催化剂添加孔；
27.12、过滤构件；121、第一催化层；122、第二催化层；123、第三催化层；
28.13、出水管；131、出水通道；132、排液孔；
29.14、排气管；141、排气通道；142、排气孔；
30.15、射流器；151、污水进入孔；152、臭氧进入孔；153、气液混合出水口；
31.17、除雾器；
32.2、污水泵；
33.3、臭氧供给装置；31、臭氧发生器；32、第一臭氧浓度检测仪；
34.4、废气净化装置；41、尾气净化装置；42、第二臭氧浓度检测仪；43、气体流量计；44、排气阀；
35.5、反洗气布气装置；51、空气供给装置；52、反洗气控制阀；
36.6、反洗液布液装置；61、反洗水箱；62、反洗液控制阀；63、反洗泵；64、循环管路；65、循环阀门；66、酸液供给装置；
37.7、回流管路；71、回流水流量计；72、回流水控制阀；
38.8、排水通路；81、排水阀；82、orp监测仪；
39.9、液位高度检测仪。
具体实施方式
40.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
41.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.请参阅图1，现对本技术实施例提供的臭氧催化反应装置进行说明。臭氧催化反应装置包括反应器1、污水泵2、臭氧供给装置3、废气净化装置4、反洗气布气装置5、反洗液布液装置6、回流管路7和排水通路8。
44.具体的，请参阅图2，以下为反应器1具体的结构设计：
45.反应器1包括反应罐11、过滤构件12、出水管13、排气管14、射流器15和除雾器17。
46.其中反应罐11内设有混合腔111和待出水腔112，混合腔111的室壁开设有反洗气进入孔113和反洗液进入孔114。
47.其中过滤构件12堵塞在混合腔111和待出水腔112之间，过滤构件12包括依次层叠的第一催化层121、第二催化层122和第三催化层123，第一催化层121的下方为混合腔111，第三催化层123的上方为待出水腔112。第一催化层121、第二催化层122和第三催化层123都是复合催化材料，该复合催化材料用于处理各类废水时，污水与臭氧混合依次经复合催化材料中的第一催化层121、第二催化层122和第三催化层123进行臭氧催化处理；其中，第一催化层121可以对污水中的有机物大分子进行初步催化氧化，使其变成小分子，同时过滤部分杂质，然后第二催化层122对污水中的显色基团进行催化氧化，最后第三催化层123中进一步对小分子有机物进行深度氧化已达到处理要求。本技术的复合催化材料负载效率高，抗污染性强，分层设计针对不同状态污染物催化活性好，提高催化剂对水质的适应性和催化效率，以满足垃圾渗滤液、炼化、印染等不同领域污水处理要求。
48.其中出水管13内具有出水通道131，出水通道131的顶部即为排液孔132，于本实施例中，出水管13设置在反应罐11的内部且穿过过滤构件12，出水通道131贯穿混合腔111的室壁并连通到外界，于其他实施例中，出水通道131也可以设计在反应罐11的外面，只要出水通道131连通到待出水腔112，即为本技术的保护范围之内。
49.其中排气管14设计在反应罐11的顶部，排气管14和反应罐11是一体成型的结构设计，排气管14内具有排气通道141，该排气通道141和待出水腔112是连通的，排气通道141的顶部即为排气孔142。
50.其中射流器15设置在反应罐11的外侧，射流器15上具有两两相连通的污水进入孔151、臭氧进入孔152和气液混合出水口153，气液混合出水口153连通到混合腔111内。工作时，污水泵2将水泵入污水进入孔151内，臭氧供给装置3将臭氧泵入到臭氧进入孔152内并与污水相互混合，最后含臭氧的污水一起从气液混合出水口153排出并进入到反应罐11的混合腔111内。
51.其中除雾器17布置在排气通道141内，除雾器17可防止排气通道141内的废气携带液滴，除雾器17可采用丝网式除雾器、折流板式除雾器等。
52.于本实施例中，臭氧供给装置3包括臭氧发生器31和第一臭氧浓度检测仪32。其中臭氧发生器31的出气端连通到射流器15的臭氧进入孔152，第一臭氧浓度检测仪32安装在臭氧发生器31和射流器15之间的通路上，便于作业人员直观地观测到臭氧发生器31产出的臭氧的浓度。
53.于本实施例中，废气净化装置4包括尾气净化装置41、第二臭氧浓度检测仪42、气体流量计43和排气阀44。其中尾气净化装置41的进气端和反应罐11上的排气通道141相连通，第二臭氧浓度检测仪42设置在尾气净化装置41与排气通道141相连通的通路上，第二臭氧浓度检测仪42实时监测尾气臭氧的浓度，如高于正常浓度，说明臭氧投加量过高，控制系
统将降低臭氧发生器31的臭氧浓度，如第二臭氧浓度检测仪42检测到的臭氧的浓度过低时，则控制系统控制将臭氧发生器31的臭氧浓度调高。其中气体流量计43与反应罐11上的待出水腔112相连通，气体流量计43用于检测待出水腔112内的废气流量，排气阀44实时接收气体流量计43的信号来控制废气的排气流量，避免待出水腔112存在过大的气压而对反应器1造成损坏。
54.于本实施例中，反洗气布气装置5包括空气供给装置51和反洗气控制阀52。其中空气供给装置51的出气端与反洗气进入孔113相连通，反洗气控制阀52设置在空气供给装置51和反洗气进入孔113连通的通路上。
55.于本实施例中，反洗液布液装置6包括反洗水箱61、反洗液控制阀62、反洗泵63和循环管路64、循环阀门65和酸液供给装置66。其中反洗水箱61的出水端、反洗液控制阀62和反洗泵63的进水口依次相连，反洗泵63的出水口连通到反洗液进入孔114内，循环管路64的一端连通到出水通道131，循环管路64的另一端连通到反洗泵63的进水口，循环阀门65设置在循环管路64上，酸液供给装置66连通到反洗液进入孔114内。
56.于本实施例中，回流管路7连通出水通道131和污水泵2的进水口。回流管路7上设置有回流水流量计71和回流水控制阀72，回流水流量计71可检测从出水通道131过来的污水的流量，控制系统通过回流水流量计71得到的流量信息实时传递到回流水控制阀72，回流水控制阀72实时控制污水的回流流量。
57.于本实施例中，排水通路8与出水通道131相连通，以将从出水通道131出来的水排出到指定的位置。具体的，排水通路8上设置有排水阀81和orp监测仪82，orp监测仪82是污水处理领域的一种常用监测仪，其能够检测水质的氧化还原电位，orp值(氧化还原电位)是水质中一个重要指标，它虽然不能独立反应水质的好坏，但是能够综合其他水质指标来反映水族系统中的生态环境。在水中，每一种物质都有其独自的氧化还原特性。简单的，可以理解为：在微观上，每一种不同的物质都有一定的氧化-还原能力，这些氧化还原性不同的物质能够相互影响，最终构成了一定的宏观氧化还原性。所谓的氧化还原电位就是用来反映水溶液中所有物质反应出来的宏观氧化-还原性。氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性。若臭氧发生器31投加臭氧的量过高，则最终orp值则偏高，说明臭氧投加过量，orp监测仪82将反馈信号至控制系统，控制系统将臭氧发生器31的出气浓度调低，以节约能耗。同时如果orp值低于正常值，说明臭氧发生器31投加的臭氧的浓度偏低，则通过控制系统将臭氧发生器31的出气浓度提高，以保证出水质量。
58.于本实施例中，臭氧催化反应装置还包括液位高度检测仪9，液位高度检测仪9能够检测反应罐11内的待出水腔112的液体是否超过预设的高度值，如果液位高度检测仪9检测到待出水腔112内的液体超过预设值，则控制系统控制排水阀81，以提高排水阀81在单位时间内的排水流量。
59.本技术的臭氧催化反应装置的工作原理具体为如下：
60.污水泵2将污水输送进射流器15的污水进入孔151内，臭氧发生器31将臭氧输入到射流器15的臭氧进入孔152内，在射流器15内的污水将和进入的臭氧气体高速剪切混合，形成含大量臭氧气体微气泡的气液混合液，气液混合液从气液混合出水口153排出并进入到反应罐11的混合腔111内，接着含臭氧微气泡的污水一并依次进入第一催化层121、第二催
化层122和第三催化层123进行臭氧催化氧化反应，反应后的污水进入到待出水腔112，当污水所处的高度在待出水腔112到达一定的位置时，污水进入到出水通道131内然后从排水通路8向外排出(此时应当打开排水阀81)。如果需要对污水进行回流过滤多次，则可以先关闭排水阀81，打开回流水控制阀72，此时从出水通道131出来的污水将会回流到污水泵2内，污水泵2再次将污水输送到混合腔111，如此循环回流过滤多次后，关闭回流水控制阀72，打开排水阀81，最终优质水将依次经过出水通道131和排水通路8向外排出，于此同时，待出水腔112内会存在反应后的废气，这些废气经除雾器17去除废气中的液滴后进入尾气净化装置41，将少量残余臭氧分解达标后排放到外界。
61.在上述作业多次后，过滤构件12内的三层催化层会出现堵塞和板结的情况，因此需要定期对含催化剂的过滤构件12进行反洗，反洗可根据水质情况可采用气、水同时反洗，也可以单独采用取气、水分开反洗。具体而言，采用气体反洗时，打开反洗气控制阀52，空气供给装置51将空气泵入到反应罐11上的反洗气进入孔113内，此时空气将会依次通过过滤构件12和待出水腔112后从排气通道141向外排出，气体反洗时，时间通常为1～10min，为了达到更好的反洗效果，通过采用间歇式反洗，即第一次反洗时，反洗气控制阀52开1～5min后关闭，停止1min左右，再次打开反洗气控制阀52进行第二反洗，反洗时间为1～5min，实际应用可以根据情况采用一次、二次、三次等多次间歇反洗，最终可带走反应罐11内的臭氧和其它污染气体，还可将堵塞在过滤构件12上的污染物从过滤构件12上脱离。采用液体反洗时，打开反洗液控制阀62，反洗水箱61的水将会进入到反洗泵63内，反洗泵63将水泵入到反应罐11上的反洗液进入孔114内，反洗水将进入到混合腔111内并依次通过过滤构件12和待出水腔112后从出水通道131向外排出，从而最终将反应罐11内的污染物向外排出。液体反洗时，反洗时间通常为5～15min，为了达到更好的反洗效果，通过采用间歇式反洗，即第一次反洗时，反洗液控制阀62打开1～5min后停10～60s，再次打开反洗液控制阀62进行第二反洗，反洗时间为1～5min，实际应用可以根据情况采用一次、二次、三次等多次间歇反洗。
62.其次，过滤构件12内的催化剂在使用过程中会存在结垢，需要定期进行酸洗，因此，在反洗时，可以打开酸液供给装置66，此时酸液供给装置66可向混合腔111内提供酸液,从而将过滤构件12上的结垢清除掉，该酸液可以是硝酸、盐酸、醋酸或柠檬酸等等。在引入酸液时，通过都需要循环多次反洗，避免酸液的浪费，此时可以打开回流水控制阀72，关闭排水阀81，关闭反洗液控制阀62，此时从出水通道131排出的反洗酸将会重新进入到反洗泵63内，如此反洗循环多次之后，关闭回流水控制阀72，打开排水阀81，反洗水将会从排水通路8向外排出。
63.另外，为了方便检修，并且能够定期添加和更换催化剂，在反应罐11的上部设置了催化剂取出孔116，并在反应罐11的一侧设置第一催化剂添加孔117、第二催化剂添加孔118和第三催化剂添加孔119。第一催化剂添加孔117开设的位置与第一催化层121所处的位置相适应，使得用户能够通过第一催化剂添加孔117定期添加第一催化层121所需的催化剂。第二催化剂添加孔118开设的位置与第二催化层122所处的位置相适应，使得用户能够通过第二催化剂添加孔118定期添加第二催化层122所需的催化剂。第三催化剂添加孔119开设的位置与第三催化层123所处的位置相适应，使得用户能够通过第三催化剂添加孔119定期添加第三催化层123所需的催化剂。当需要更换催化剂时，可打开催化剂取出孔116，人工进入将旧催化剂从催化剂取出孔116中取出。
64.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。