一种臭氧催化氧化反应装置

本技术涉及一种钻井废水处理装置，尤其涉及一种臭氧催化氧化反应装置。

背景技术：

1、钻井废水是油气田勘察和开发过程中产生的一种特殊工业废水，具有污染物浓度高、组分复杂、稳定性高、色度高和可生化性差的特点。钻井废水中含有的化学添加剂、重金属和高分子有机化合物等。

2、目前，对钻井废水的处理主要采用物理法、化学法和生物法，但这些方法均存在处理效率低、成本高等缺点，不能达到较为满意的处理效果。非均相催化臭氧化技术是近年来发展起来的一种具有较强竞争力的新型高级氧化技术，在常温常压反应条件下，以金属氧化物作为固体催化剂来加速液相或气相的反应速率，从而促进臭氧的分解，进而生成一系列高活性、强氧化性的中间产物·oh或易被臭氧分解的络合物，从而使得臭氧对有机物的降解能力增强，具有反应条件温和、处理效果好、能耗少、操作简便和无二次污染等优点。因此，开发高效的非均相催化臭氧化技术以及相关装置的研发具有重要的研究意义。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种臭氧催化氧化反应装置，以解决上述背景技术中提出的高效低能耗处理钻井废水的问题，同时对催化臭氧化反应过程中的ph、温度以及搅拌转速进行在线监测和控制。

2、解决以上技术问题的本实用新型中的一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于：设有原水进水单元、催化氧化反应柱、恒温水浴池、臭氧发生及曝气单元、加药单元、动力温度控制及监测单元、尾气吸收单元和出水单元。原水进水单元用于实现原水自动进水，催化氧化反应柱用于实现非均相催化臭氧化反应，臭氧发生及曝气单元用于提供催化臭氧化反应所需要的臭氧及微小气泡，提高气、液两相反应速率，加药单元用于投加控制反应ph值的酸液和碱液，动力温度控制及监测单元用于调节反应温度、搅拌转速以及监测反应ph值，尾气吸收单元用于吸收反应过程中残余的臭氧尾气。

3、所述原水进水单元包括原水箱、进水计量泵、进水管及进水阀门，原水箱与进水计量泵相连，进水计量泵和进水管、进水阀门相连，进水管与催化氧化反应柱上部侧面相连。

4、所述催化氧化反应柱为自制有机玻璃反应柱，位于恒温水浴池内部中央位置，催化氧化反应柱内有微孔曝气头、搅拌器和ph在线测定仪，催化氧化反应柱顶端位置有搅拌电机，通过催化氧化反应柱顶端位置可以向反应柱内投加固体催化剂。

5、所述恒温水浴池为自制有机玻璃池体，内有加热管。

6、所述臭氧发生及曝气单元包括高压氧气瓶、臭氧发生器、流量计、进气管道及微孔曝气头，高压氧气瓶与臭氧发生器相连，臭氧发生器与流量计、进气管道相连，进气管道从催化氧化反应柱顶端通入罐体内部并与微孔曝气头相连。

7、所述加药单元包括酸液箱、酸液计量泵、酸液管、碱液箱、碱液计量泵、及碱液管，酸液箱通过酸液计量泵与酸液管连接成一体，碱液箱通过碱液计量泵与碱液管连接成一体，酸液管和碱液管与催化氧化反应柱上部侧面相连。

8、所述动力温度控制及监测单元包括在线监测控制面板、ph在线测定仪、搅拌器、搅拌电机及加热管，在线监测控制面板内设有转速显示及调节控制面板、ph值显示面板和温度显示及调节控制面板；搅拌器和ph在线测定仪位于催化氧化反应柱内，搅拌器与位于催化氧化反应柱顶端的搅拌电机相连，并与转速显示及调节控制面板相连；ph在线测定仪与ph值显示面板相连；加热管位于恒温水浴池内，并与温度显示及调节控制面板相连。

9、所述尾气吸收单元包括尾气连接管和尾气吸收罐，尾气连接管一端与催化氧化反应柱上部侧面相连，另一端与尾气吸收罐相连，尾气吸收罐内装有质量分数为2%的ki溶液。

10、所述出水单元包括出水管及出水阀门，出水管一端连接出水阀门，另一端与催化氧化反应柱中部侧面相连，进水单元与催化氧化反应柱的连接处高于出水单元与催化氧化反应柱的连接处。

11、本实用新型中催化氧化反应柱分别与进水管、出水管、进气管、酸液管、碱液管及尾气连接管相连。尾气吸收罐内装有质量分数为2%的ki溶液，用于吸收催化臭氧化反应过程中残余的臭氧尾气。酸液箱中装有酸液，通过酸液计量泵将酸液加入到催化氧化反应柱中，碱液箱中装有碱液、通过碱液计量泵将碱液加入到催化氧化反应柱中，根据在线监测面板上显示的ph值，对反应过程中的ph值进行调节，达到ph值实时监测和控制的目的。

12、本实用新型中装置能够使非均相催化臭氧化反应顺利进行，通过投加固体催化剂、通入一定流速的臭氧以及微孔曝气头向反应柱内提供微小气泡，能够加速气液两相的反应速率，提高臭氧对有机物的降解能力，保证催化臭氧化反应高效进行。本装置能够同时在线监测和控制反应ph值、搅拌转速及反应温度，本装置结构设计简单、废水处理效率高。

技术特征：

1.一种臭氧催化氧化反应装置，包括原水进水单元、催化氧化反应柱、恒温水浴池、臭氧发生及曝气单元、加药单元、动力温度控制及监测单元、尾气吸收单元和出水单元，其特征在于：所述原水进水单元包括原水箱（1）、进水计量泵（2）、进水管（3）及进水阀门（4），进水单元与催化氧化反应柱（5）上部侧面相连；所述催化氧化反应柱（5）位于恒温水浴池（6）内部；所述臭氧发生及曝气单元包括高压氧气瓶（7）、臭氧发生器（8）、流量计（9）、进气管道（10）及微孔曝气头（11），进气管道（10）从催化氧化反应柱（5）顶端通入罐体内部并与微孔曝气头（11）相连；所述加药单元包括酸液箱（12）、酸液计量泵（13）、酸液管（14）、碱液箱（15）、碱液计量泵（16）及碱液管（17），加药单元与催化氧化反应柱（5）上部侧面相连；所述动力温度控制及监测单元包括在线监测控制面板（18）、搅拌器（19）、搅拌电机（20）、ph在线测定仪（22）和加热管（24），ph在线测定仪（22）和搅拌器（19）位于催化氧化反应柱（5）内，加热管（24）位于恒温水浴池（6）内均与在线监测控制面板（18）相连；所述尾气吸收单元包括尾气连接管（26）和尾气吸收罐（27），并通过尾气连接管（26）与催化氧化反应柱（5）上部侧面相连；所述出水单元包括出水管（28）及出水阀门（29），与催化氧化反应柱（5）中部相连；进水单元与催化氧化反应柱（5）的连接处高于出水单元与催化氧化反应柱（5）的连接处。

2.根据权利要求1所述的一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于：所述进水单元的原水箱（1）与进水计量泵（2）相连，进水计量泵（2）和进水管（3）、进水阀门（4）相连，进水单元进水管（3）与催化氧化反应柱（5）上部侧面相连。

3.根据权利要求1所述的一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于：所述催化氧化反应柱（5）为自制有机玻璃反应柱，位于恒温水浴池（6）内部中央位置，催化氧化反应柱（5）内有微孔曝气头（11）、搅拌器（19）和ph在线测定仪（22），催化氧化反应柱（5）顶端位置设有搅拌电机（20），同时通过催化氧化反应柱（5）顶端位置可以向反应柱内投加固体催化剂（30）。

4.根据权利要求1所述的一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于：所述恒温水浴池（6）为自制有机玻璃池体，内有加热管（24）。

5.根据权利要求1所述的一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于：所述臭氧发生及曝气单元的高压氧气瓶（7）与臭氧发生器（8）相连，臭氧发生器（8）与流量计（9）、进气管道（10）相连，进气管道（10）从催化氧化反应柱（5）顶端通入反应柱内部并与微孔曝气头（11）相连。

6.根据权利要求1所述的一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于：所述加药单元的酸液箱（12）通过酸液计量泵（13）与酸液管（14）连接成一体，碱液箱（15）通过碱液计量泵（16）与碱液管（17）连接成一体，酸液管（14）和碱液管（17）与催化氧化反应柱（5）上部侧面相连。

7.根据权利要求1所述的一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于：所述动力温度控制及监测单元的在线监测控制面板（18）内设有转速显示及调节控制面板（21）、ph值显示面板（23）和温度显示及调节控制面板（25）；搅拌器（19）和ph在线测定仪（22）位于催化氧化反应柱（5）内，搅拌器（19）与位于催化氧化反应柱（5）顶端的搅拌电机（20）相连，并与转速显示及调节控制面板（21）相连；ph在线测定仪（22）与ph值显示面板（23）相连；加热管（24）位于恒温水浴池（6）内，并与温度显示及调节控制面板（25）相连。

8.根据权利要求1所述的一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于：所述尾气吸收单元的尾气连接管（26）一端与催化氧化反应柱（5）上部侧面相连，另一端与尾气吸收罐（27）相连，尾气吸收罐（27）内装有质量分数为2%的ki溶液。

9.根据权利要求1所述的一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于：所述出水单元的出水管（28）一端连接出水阀门（29），另一端与催化氧化反应柱（5）中部侧面相连。

技术总结
本技术公开了一种臭氧催化氧化反应装置，设有原水进水单元、催化氧化反应柱、恒温水浴池、臭氧发生及曝气单元、加药单元、动力温度控制及监测单元、尾气吸收单元和出水单元，所述原水进水单元与催化氧化反应柱上部侧面相连，臭氧发生及曝气单元与催化氧化反应柱顶部相连，加药单元与催化氧化反应柱上部侧面相连，动力温度控制及监测单元位于催化氧化反应柱上方并与催化氧化反应柱以及恒温水浴池顶端部相连，尾气吸收单元与催化氧化反应柱上部侧面相连，出水单元与催化氧化反应柱中部侧面相连。本技术使臭氧催化氧化反应顺利高效进行，同时在线监测和控制反应pH值、转速及温度，本技术结构简单、操作安全、废水处理效率高。

技术研发人员：陈丹丹,王波,罗清欣,范翠玲,吴洁,王宇腾,刘易,吕洁
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：20230112
技术公布日：2024/1/15