一种高效臭氧催化氧化反应集成装置的制作方法

1.本实用新型涉及臭氧催化氧化深度水处理技术，尤其是涉及一种高效臭氧催化氧化反应集成装置。


背景技术：

2.随着国内环保形势的日益严峻，对废水排放指标的要求也迅速提高。因此，各项废水的深度处理技术也随之投入应用。
3.臭氧作为一种清洁的氧化剂，臭氧氧化具有反应完全、速度快、无二次污染等优点而被广泛应用于污水处理中，其中，在工业废水处理中，主要应用于纺织工业废水中染料的脱色处理、炼油废水中有机化合物的去除、垃圾渗出液处理、造纸废水处理以及污水处理厂污泥处置等。
4.为提高臭氧利用率以及污水处理效率，目前普遍采用臭氧催化氧化的方式进行污水处理。
5.目前研究和应用的臭氧催化氧化反应器主要为两种，一种是固定床式，催化剂装填在反应器底部，废水/臭氧从反应器底部自下而上通过催化剂床层，发生催化氧化反应；另一种是流化床式，借助外力，催化剂在反应器内流化，与污水/臭氧充分接触，发生催化反应。
6.固定床式臭氧反应器兼有催化和过滤的效果，但催化剂易堵塞和失灵，反冲洗频繁。流化床式臭氧反应器传质效果好，反应效率高，需要消耗动力，流化催化剂，能耗高。
7.另外，由于工业废水水质波动大，要使废水稳定达到排放标准，需要臭氧投加量大，增加了处理成本。臭氧在水中的低溶解度和处理成本高制约了臭氧氧化技术的应用和发展。
8.现有的臭氧催化氧化反应器通常以射流器曝气的方式投加臭氧，射流器的结构如图1所示，包括喷嘴61、吸入室62、混合室63，吸入室62设有进气口66。具有一定压力的液体由进水口64进入，通过喷嘴的喷口65高速喷出，使压力能转化为速度能，在喷嘴61出口区域(即吸入室62)形成真空，气体从进气口66被吸入，液体和气体依次经过入射口67、扩散口68进入混合室63，在混合室63进行混合，最后由出水口69排出。但是常规射流器的气液混合效率有待提高，使得臭氧在反应器内的传质效率较差。
9.因此，如何提升臭氧的传质效率，提升臭氧氧化效率及臭氧利用率成为了推广臭氧工业化应用的关键。


技术实现要素：

10.本实用新型提供了一种高效臭氧催化氧化反应集成装置，该装置提高了气液固混合效率，废水处理效果稳定。
11.本实用新型的技术方案如下：
12.一种高效臭氧催化氧化反应集成装置，包括第一污水输送泵、固液预混器、第二污
水输送泵、射流器以及臭氧反应塔；
13.所述的第一污水输送泵、射流器以及臭氧反应塔通过管路依次连通；
14.所述的固液预混器包括固液预混管路、固液预混室和粉末存储仓；固液预混室的加药口与粉末存储仓连通；所述的固液预混室通过固液预混管路并联到第一污水输送泵和射流器之间的管路上；所述的第二污水输送泵设置在固液预混室和射流器之间的固液预混管路上；
15.所述的射流器的进气口与臭氧发生器的出气口连通。
16.待处理污水通过第一污水输送泵，一部分进入固液预混室，同时粉末存储仓内的粉末催化剂由加药口投加进入固液预混室，污水与粉末催化剂在固液预混室内预混；另一部分污水与固液预混后的污水汇合，进入射流器，同时臭氧由射流器的进气口进入射流器，污水、粉末催化剂以及臭氧在射流器内充分混合，进行臭氧催化氧化反应，之后气、固、液充分混合后进入臭氧反应塔进行深度臭氧催化氧化反应。
17.本实验新型的高效臭氧催化氧化反应集成装置提高了气、固、液的混合效率以及臭氧的传质效率，进而提升了臭氧氧化效率，克服了传统固定床式臭氧反应器和流化床式臭氧反应器所存在的缺陷。
18.所述的第一污水输送泵为离心泵，所述的第二污水输送泵为隔膜泵。
19.优选的，所述的固液预混室内设置有搅拌器。粉末催化剂和污水在搅拌器的搅拌作用下预混充分。
20.优选的，所述的固液预混管路上设置有流量计和控制阀。
21.为了提高污水、粉末催化剂以及臭氧三者的混合效率，本实用新型对常规射流器进行了改进。优选的，所述的射流器通过延长混合室，在混合室后端形成反应区；入射口与扩散口之间形成混合区，扩散口后端为扩散区和反应区。
22.污水与粉末固定预混合在混合区混合，在扩散区和反应区即可进行臭氧催化氧化反应，如果进水cod低，在射流器的反应区即可反应完毕，无需进入后续的臭氧反应塔就可以直接达到排放要求。
23.优选的，所述的入射口直径和喷口直径的比为0.7
‑
0.8：1。射流器的入射口直径和喷口直径的比为0.7
‑
0.8：1时，射流器的喷口压力是入射口压力的2.5倍左右。
24.优选的，所述的射流器的喷口与入射口的间距是入射口直径的0.3
‑
0.5倍；所述的射流器的入射口与扩散口的间距是入射口直径的6
‑
8倍。
25.优选的，所述的射流器的入射口的角度为119
‑
121
°
；扩散口的角度为5
°
；喷口的角度为24
‑
26
°
。
26.本实用新型采用上述特殊设计的特殊参数后，使得粉末催化剂、污水、臭氧三相混合充分，提高了臭氧和催化剂的利用率。
27.进一步优选的，所述的射流器的入射口直径和喷口直径的比为0.74：1；所述的射流器的喷口与入射口的间距是入射口直径的0.4倍；所述的射流器的入射口与扩散口的间距是入射口直径的7倍；所述的射流器的入射口的角度为120
°
；扩散口的角度为5
°
；喷口的角度为25
°
。
28.优选的，所述的臭氧反应器的出水口处设置有粉末催化剂的回收机构。
29.采用上述技术方案室，臭氧和催化剂的利用效率达到了最优。
30.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
31.(1)本实用新型通过固液预混器和射流器将粉末催化剂、污水、臭氧三相充分混合，不仅提高了气液固混合效率，节省臭氧投加量，还能使粉末催化剂最大化的催化臭氧氧化有机物，提高装置抗冲击负荷能力，废水处理效果稳定；
32.(2)本实用新型通过固液预混器和射流器将粉末催化剂、污水、臭氧三相充分混合，可以克服固定床式臭氧反应器存在的催化剂易堵塞和失灵的技术问题，与流化床式臭氧反应器相比，能耗较小。
附图说明
33.图1为射流器的结构示意图；
34.图2为本实用新型高效臭氧催化氧化反应集成装置的结构示意图。
具体实施方式
35.为了更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，下面结合优选实施例及其附图对本实用新型高效臭氧催化氧化反应集成装置作进一步详细描述。
36.如图2所示，本实用新型的高效臭氧催化氧化反应集成装置主体包括离心泵2、药箱3、固液预混室4、隔膜泵5、射流器6和臭氧反应塔7，各个组件之间通过管路连通。
37.离心泵2的前端可以为污水池1。污水池1中的污水通过离心泵2后，一部分通过预混管道进入固液预混室4，同时通过药箱3向固液预混室4投加粉末催化剂，粉末催化剂与污水通过搅拌器10的搅拌在固液预混室4中混合均匀；固液预混室4前端的预混管道上设置有流量计8控制进水流量，还设置有阀门9，离心泵2设置在固液预混室4后端的预混管道上；另一部污水与固液预混室4的出水汇合进入射流器6，射流器6的进气口66与臭氧发生器的出气口连通，粉末催化剂、污水、臭氧通过射流器6充分混合，之后进入臭氧反应器7进行深度氧化。
38.为了提高射流器6的混合效率，本实用新型对射流器6进行独特设计。首先是在通过延长混合室63，在混合室63后端形成反应区；其次，射流器6的进水端压力保持为5kg，为保持射流器6后端压力保持为2kg，将射流器6的入射口67的直径设置为喷口65直径的0.7倍；另外，射流器6的入射口67与喷口65的间距是入射口67直径的0.4倍，入射口67与扩散口68的间距是入射口67直径的7倍；射流器6的入射口67的角度为120
°
；扩散口68的角度为5
°
；喷口65的收缩角度为25
°
。
39.射流器的入射口67与扩散口68之间形成混合区，扩散口68与出水口69之间形成扩散区和反应区，粉末催化剂、污水、臭氧在混合区充分混合后，在扩散区和反应区开始进行臭氧催化氧化反应，这样如果进水cod低，在射流器的反应区即可反应完毕，无需进入后续的臭氧反应塔就可以直接达到排放要求。
40.本实用新型采用自制的射流器，不仅提高了气液混合效率，节省臭氧投加量，还能使粉末催化剂最大化的催化臭氧氧化有机物，提高装置抗冲击负荷能力，废水处理效果稳定，能有效解决废水深度处理中的技术问题。
41.臭氧反应塔7为圆柱形，长径比大，内部有布水管路，处理后的水通过管路排出，处理后的粉末催化剂进行回收利用。
42.本实用新型装置可以使气液固三相充分反应，最大化提高催化臭氧化效率，能将现有的臭氧氧化效率提高到90％以上。如果进水cod低，在射流器的反应区即可反应完毕，无需进入后续的臭氧反应塔就可以直接达到排放要求；如果进水cod高，经过射流器后，水中的有机污染物在催化剂的作用下被氧化分解，难降解有机物被开环，断链，大分子变为小分子，缩短了后续臭氧反应塔的停留时间。
43.本实用新型的装置抗冲击负荷能力，同时大大减少了臭氧投加量，降低了污水的处理成本。
44.以上所述仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。