一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置的制作方法

1.本实用新型属于污水深度处理与资源化技术领域，具体涉及一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置。


背景技术：

2.近年来随着工农业生产的高速发展和药物的广泛使用，废水中的难降解有机物种类不断增加，主要包括芳香族有机物、有机卤化物、有机农药类等，并且含量也在持续上升。面对这一变化，传统系统的生物处理手段往往难以达到预期处理效果。而在“污水零排放”、“绿水青山就是金山银山”等环保理念的倡导下，开发针对难降解有机物的高效处理手段，已成为污水处理及资源化亟待解决的重要问题。
3.根据催化剂的形态不同，催化臭氧氧化技术分为均相催化臭氧氧化技术和非均相催化臭氧氧化技术。均相催化剂催化活性高，但催化剂难以回收利用，易造成水体的二次污染；非均相催化剂易于回收再利用，但催化过程中液-固间传质阻力使其催化效能通常低于相应的均相催化过程。因此如何充分利用均相催化和非均相催化各自的特点，进一步提升现有催化臭氧氧化工艺的效能，具有重要的现实意义。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，解决了均相催化剂的回收利用率不高，非均相催化系统催化效率不高的问题。
5.本实用新型所采用的技术方案是，
6.一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，包括水处理器，水处理器开设有进水部分和出水部分，进水部分导通连接有臭氧发生器，水处理器沿进水部分至出水部分水的流向依次设置有布气层、均相催化反应层以及非均相催化氧化层，水处理器在位于布气层和进水部分之间导通连接有尾气吸收器，水处理器在靠近出水部分的位置还设置有过滤层，水处理器配置有反冲洗组件，以便对水处理器进行清洗。
7.本实用新型的特点还在于，
8.进水部分包括进水管，进水管配置有进水阀，进水阀位于臭氧发生器与水处理器之间。
9.出水部分包括出水管，出水管配置有出水阀。
10.反冲洗组件包括开设于水处理器的反冲水进水管和反冲洗出水管，反冲水进水管设置于靠近出水部分的位置，反冲水进水管配置有反冲洗进水阀，反冲洗出水管设置于靠近布气层的位置，反冲洗出水管配置有反冲洗出水阀。
11.过滤层为设置于非均相催化氧化层与出水部分之间的出水滤头。
12.本实用新型的有益效果是：本实用新型一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，通过合理地水处理分层结构设计，优化了水处理作业，实现了对均相催化剂的回收和分离，提高了催化剂和臭氧利用率，提升了催化臭氧氧化效率；提高了均相催化剂回收
利用以及非均相催化系统的催化效率。
附图说明
13.图1是本实用新型一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置的结构示意图。
14.图中，1.进水管；2.布气层；3.均相催化反应层；4.非均相催化氧化层；5.出水滤头；6.出水管；7.反冲洗进水管；8.反冲洗出水管；9.臭氧发生器；10.尾气吸收器，11.水处理器，12.进水阀，13.反冲洗出水阀，14.反冲洗进水阀，15.出水阀。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置进行进一步详细说明。
16.如图1所示，一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，包括水处理器11，水处理器11的顶部侧壁开设有进水管1，底部开设有出水管6，进水管1上导通连接有臭氧发生器9，进水管1在臭氧发生器9和水处理器11之间安装有进水阀12，出水管6上安装有出水阀15，水处理器11内自上而下依次设置有布气层2、均相催化反应层3以及非均相催化氧化层4，水处理器11的顶部导通连接有尾气吸收器10，水处理器11内的最底部还设置有一层有由多个出水滤头组成的水过滤层。
17.水处理器11在于进水管1同侧的侧壁底部导通开设有反冲洗进水管7，反冲洗进水管7上设置有反冲洗进水阀14，水处理器11的另一个侧壁顶部开设有反冲洗出水管8，反冲洗出水管8上设置有反冲洗出水阀13；设置反冲洗组件，可以对水处理器11进行清洗，从而提高作业的质量和效率。
18.水处理器11的均相催化反应层3与非均相催化氧化层4的底部均设有填料层承托板，填料层承托板采用abs(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、pc(聚碳酸酯)、ppo(聚苯醚)、pp(聚丙烯)中的一种或合金材料，承托板目数为50～100目；均相催化反应层3使用过渡金属离子溶液类型的催化剂组成填料。非均相催化氧化层4的填料层为以活性炭、多孔陶粒、分子筛、沸石或石墨烯等材料作为载体的过渡金属氧化物，其种类与均相催化部分所选用催化剂金属元素种类形同，或可以形成协同的复合金属氧化物，其有效成分负载在活性炭、载体上的颗粒组成，粒径为3～5mm。
19.均相催化反应层3可以对进水进行一次催化氧化处理，在催化反应的同时形成对应过渡金属氧化物催化剂。沿均相催化反应层3向下为非均相催化氧化层4，在均相催化反应层3未被氧化的离子溶液可在非均相层进一步发挥催化作用，并被氧化截留，避免了二次污染，该层一方面起到二次利用臭氧降解污染物的作用，另一方均相催化区域形成的氧化物在此层将被分离，并部分负载于原有催化剂表面，通过两道水处理的分层设计，解决了均相催化剂与处理水体的分离问题，进一步增强了装置的催化能力。
20.布气层2均采用钛合金材质的钛制曝气盘保证设备耐腐蚀性和臭氧曝气效率，钛制曝气盘的孔径为2～5μm。水处理器11的上部导通连接有尾气吸收器10，用于排出剩余的臭氧。
21.本实用新型一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置的工作过程为：待
处理废水先在生物预处理中去除掉污水中易处理的污染物，经预处理的污水再流入本装置，同时臭氧发生器9产生的臭氧通过其上的臭氧管路充入进水管1与废水混合进入水处理器11中，臭氧与待处理废水在布气层2上部充分接触，在水处理器11投加均相离子催化剂，水处理器11上部的均相催化反应层3对进水进行一次催化氧化，然后通过非均相催化氧化层4起到二次利用臭氧降解污染物的作用；废水和臭氧通过本装置中的均相催化反应层3，臭氧均相催化氧化水力停留10-30分钟后，产生的许多强氧化能力且无选择性的羟基自由基，其活性组分持续运用到非均相催化氧化层4中，提高了臭氧利用率和催化剂利用率，使废水中的有害物质和难降解有机物被氧化、分解。臭氧非均相催化氧化水力停留10-30分钟后的剩余臭氧尾气从顶部流出到尾气吸收器10，每隔一段时间，对废水指标进行分析，废水处理达到要求的指标后，废水经多个出水滤头5组成的过滤层从出水管6流出。
22.本实用新型一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，通过多级分层的水处理装置，有效实现了对均相催化剂的回收和分离，延长了其上水处理非均相催化剂的使用周期，进一步提高催化剂和臭氧利用率，提升了催化臭氧氧化效率，优化了本作业的质量具有较好的实用性。


技术特征：
1.一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，其特征在于，包括水处理器(11)，所述水处理器(11)开设有进水部分和出水部分，所述进水部分导通连接有臭氧发生器(9)，所述水处理器(11)沿进水部分至出水部分水的流向依次设置有布气层(2)、均相催化反应层(3)以及非均相催化氧化层(4)，所述水处理器(11)在位于布气层(2)和进水部分之间导通连接有尾气吸收器(10)，所述水处理器(11)在靠近出水部分的位置还设置有过滤层，所述水处理器(11)配置有反冲洗组件，以便对所述水处理器(11)进行清洗。2.根据权利要求1所述的一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，其特征在于，所述进水部分包括进水管(1)，所述进水管(1)配置有进水阀(12)，所述进水阀(12)位于臭氧发生器(9)与水处理器(11)之间。3.根据权利要求1所述的一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，其特征在于，所述出水部分包括出水管(6)，所述出水管(6)配置有出水阀(15)。4.根据权利要求1所述的一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，其特征在于，所述反冲洗组件包括开设于水处理器(11)的反冲水进水管(7)和反冲洗出水管(8)，所述反冲水进水管(7)设置于靠近出水部分的位置，所述反冲水进水管(7)配置有反冲洗进水阀(14)，所述反冲洗出水管(8)设置于靠近布气层(2)的位置，所述反冲洗出水管(8)配置有反冲洗出水阀(13)。5.根据权利要求1所述的一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，其特征在于，所述过滤层为设置于非均相催化氧化层(4)与出水部分之间的若干个出水滤头(5)。

技术总结
本实用新型公开了一种均相与非均相协同催化臭氧氧化的水处理装置，包括水处理器，水处理器开设有进水部分和出水部分，进水部分导通连接有臭氧发生器，水处理器沿进水部分至出水部分水的流向依次设置有布气层、均相催化反应层以及非均相催化氧化层，水处理器在位于布气层和进水部分之间导通连接有尾气吸收器，水处理器在靠近出水部分的位置还设置有过滤层，水处理器配置有反冲洗组件，以便对水处理器进行清洗。本实用新型通过合理地水处理分层结构设计，优化了水处理作业，实现了对均相催化剂的回收和分离，提高了催化剂和臭氧利用率，提升了催化臭氧氧化效率，提高了均相催化剂回收利用以及非均相催化系统的催化效率。利用以及非均相催化系统的催化效率。利用以及非均相催化系统的催化效率。


技术研发人员：张瑞峰 张犇 周鹏龙 乔羽 杨世莲
受保护的技术使用者：西安工程大学
技术研发日：2021.06.29
技术公布日：2022/3/22