一种一体式梯度臭氧催化流化床装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种一体式梯度臭氧催化流化床装置及其应用，该装置包括自下而上依次设置的一级反应器、二级反应器、三级反应器和四级反应器，其中，一级反应器的底部设有进水口和臭氧曝气装置，其上部设有循环进水口，所述的二级反应器和三级反应器内分别设有第一催化剂层和第二催化剂层，三级反应器的上部设有出水口和循环出水口，循环进水口通过回流泵及循环管与循环出水口相连，且循环进水口与反应器主体呈向上切角设置。本发明专利技术的一体式梯度臭氧催化流化床装置提高了臭氧的使用率和催化氧化效率，使催化氧化反应更高效、完全，同时采用紧凑的反应机构，使反应过程在同一装置内完成，占地面积更小。

Integrated gradient ozone catalytic fluidized bed device and application thereof

The invention discloses an integral gradient ozone catalytic fluidized bed device and its application, the device comprises a bottom level reactor, followed by the establishment of two stage reactor, three stage reactor and four stage reactor, the level of the bottom of the reactor is provided with a water inlet and an ozone aeration device, the upper part is provided with a circulating water inlet two, the reactor and the three reactor are respectively provided with a first catalyst layer and the catalyst layer second, the upper part of the three stage reactor is provided with a water outlet and a circulating water outlet, water inlet pipe and circulating reflux pump cycle and a circulating water outlet connected to the inlet and the cycle with the main body of the reactor is set to cut angle. Integrated gradient ozone catalytic fluidized bed device of the invention improves the utilization rate and efficiency of ozone catalytic oxidation, the catalytic oxidation reaction more efficiently and completely, the reaction mechanism is compact at the same time, the reaction process is completed in the same device, smaller area.

【技术实现步骤摘要】
一种一体式梯度臭氧催化流化床装置及其应用
本专利技术属于水处理
，涉及一体式梯度臭氧催化流化床装置，特别是涉及一种适用于难生物降解的工业园区废水处理或生活污水深度处理的竖流式多级梯度催化臭氧氧化与过滤一体池。
技术介绍
随着工业技术的飞速发展，工业废水的种类和排放量日益增多，其中以难降解有机工业废水的危害最大，其成分也变得越来越复杂，且其生物降解性差，毒性大，常含有氰、酚类化合物、多氯联苯、多环芳烃、硝基芳烃等对生物和微生物有毒或剧毒的物质，这些物质具有致癌、致畸、致突变等作用，有些可在生物体内长期积累，并通过食物链转移到人体，对人体具有毒性及致癌作用，对环境和人类危害巨大。目前，国内外对工业废水的处理工艺大都采用经济性较好的生物法进行处理，但是随着各地排放标准的日益严格，采用生物法直接处理难降解的高浓度有机化工废水，难以达到回用或直接排放的标准。臭氧氧化技术是一种高效水处理技术，由于臭氧的氧化还原电位较高，可以氧化分解水体中的大部分有机污染物，从而在一定程度上达到水质净化的目的，臭氧氧化技术在染料废水脱色、杀菌消毒以及饮用水净化等领域有着广泛的应用。然而，臭氧氧化技术在实际应用的过程中存在一系列问题，如臭氧利用率低、矿化能力低、有机物分解不彻底等。近年来，针对臭氧氧化技术存在的以上不足发展了一系列催化臭氧氧化技术，催化臭氧氧化技术是在催化剂的作用下，促进反应过程中强氧化性自由基(主要为羟基自由基)的产生，进而提高臭氧的利用效率，增加了有机污染物的氧化降解及矿化能力，可以在常温常压下将难以臭氧氧化或降解的有机物进行氧化降解甚至矿化。现有技术中通常是在臭氧催化反应池中对废水进行臭氧催化处理，但采用现有常用催化臭氧反应池对工业废水中的难降解有机物进行催化臭氧氧化时，往往采用的是两级分体式臭氧催化，臭氧曝气和催化剂分别在两个不同的反应器内，这就导致了难以有效实现臭氧与催化剂的充分混合反应，影响废水的处理效果。此外，现有技术中也有将臭氧与催化剂通入同一反应器内，使臭氧、催化剂及废水在反应池中直接混合反应，这样虽能有效提高臭氧与催化剂混合的均匀性，但臭氧微气泡易在催化剂表面聚集变大，从而导致臭氧和催化剂的利用率仍相对较低，难以有效保证废水处理效果。近年来，为了提高催化臭氧氧化技术中臭氧的利用率和废水处理效果，许多研究者展开了相关研究工作并取得了一定成效。如，中国专利申请号为201510051843.9的申请案公开了一种竖流式多级梯度臭氧催化氧化与过滤一体池，该申请案包括催化过滤池、多级臭氧催化氧化池以及多级竖流梯度氧化池；第一级臭氧催化氧化池、第二级臭氧催化氧化池以及催化过滤池均包括自上而下依次设置的催化剂层、承托层、支撑板以及支撑柱；第一级臭氧催化氧化池的底部与第一级竖流梯度氧化池相贯通；第一级竖流梯度氧化池的顶部与第二级臭氧催化氧化池相贯通；第二级臭氧催化氧化池的底部与第二级竖流梯度氧化池相贯通；第二级竖流梯度氧化池的底部与催化过滤池相贯通。又如，中国专利申请号为2016108912090的专利公开了一种难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置，该装置包括多级臭氧催化氧化系统，每级臭氧催化氧化系统均由臭氧布气系统及位于臭氧布气系统上方的专性固体催化剂系统构成；其中每级臭氧布气系统均通过管道与臭氧发生器连接，多级臭氧布气系统自下而上臭氧投加量逐级递减；装置顶部设有臭氧尾气排出口，臭氧尾气排出口通过管道与臭氧破坏器相连，多级专性固体催化剂系统分别填装多种不同的专性固体催化剂，并分别由催化剂支撑件承托。上述两申请案均通过对工业废水进行多级催化臭氧氧化处理，从而在一定程度上能够提高臭氧的氧化效率及对废水的处理效果，但其氧化效率主要是通过对废水进行多级处理来提高的，其提高效果受具体催化氧化的级数限制，且经多级处理后的废水处理效果仍然难以满足要求。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服采用现有臭氧催化氧化池对工业废水进行处理时，臭氧与催化剂的利用率相对较低，废水处理效果难以满足要求的不足，提供了一种一体式梯度臭氧催化流化床装置及其应用。采用本专利技术的一体式梯度臭氧催化流化床装置对工业废水进行处理时，可有效提高臭氧与催化剂的利用率，从而能够有效保证废水的处理效果。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种一体式梯度臭氧催化流化床装置，包括自下而上依次设置的一级反应器、二级反应器和三级反应器，其中，一级反应器的底部设有进水口和臭氧曝气装置，其上部设有循环进水口，所述的二级反应器和三级反应器内分别设有第一催化剂层和第二催化剂层，三级反应器的上部设有出水口和循环出水口，循环进水口通过回流泵及循环管与循环出水口相连，且循环进水口与反应器主体呈向上切角设置。更进一步的，所述循环进水口与反应器主体之间的切角大小为30～60°，且循环出水口的高度低于出水口所在高度。更进一步的，所述相邻反应器之间均设有承托滤板，承托滤板的下方均连接有均匀布水装置，且该承托滤板采用不锈钢材质。更进一步的，所述第一催化剂层的填充高度占二级反应器高度的1/5～1/3，第二催化剂层的填充高度占三级反应器高度的1/5～1/3。更进一步的，所述三级反应器的上方还设有四级反应器，四级反应器上设有出气口，该出气口与尾气处理装置相连。更进一步的，所述臭氧曝气装置与臭氧发生器相连，该曝气装置采用钛合金材料制成。本专利技术的一种体式梯度臭氧催化流化床装置的应用，包括以下步骤：待处理废水经进水口进入一级反应器，与臭氧发生器产生的臭氧在一级反应器内混合均匀；然后经承托滤板进入二级反应器，并与第一催化剂层充分进行反应，随后经承托滤板进入三级反应器，与剩余臭氧及第二催化剂层进行反应；反应结束后废水由出水口排出。更进一步的，经三级反应器催化处理后的废水经回流泵和循环管部分回流至一级反应器顶部，使二级和三级反应器形成内循环，并控制循环水流速为0.4m/min～2.5m/min。更进一步的，所述第一催化剂层中的催化剂为天然陶粒臭氧催化剂或合成臭氧催化剂，其粒径为4-6mm；所述第二催化剂层中的催化剂为合成金属氧化物催化剂，其粒径为2-4mm。更进一步的，所述待处理废水在整个反应器中的停留时间为20分钟至60分钟，且反应产生的废气进入四级反应器由出气口排出，并通过尾气处理装置进行处理。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种一体式梯度臭氧催化流化床装置，包括自下而上依次设置的一级反应器、二级反应器和三级反应器，待处理废水依次通过二级反应器和三级反应器进行多级催化氧化处理，从而有助于提高废水的处理效果。本专利技术通过回流泵及循环管将经三级反应器处理后的废水回流至二级反应器，并控制循环进水口与反应器主体呈向上切角设置，从而可以使从反应器外部进入的循环水流在反应器内部持续向上，将催化剂层进行流化，能够保证臭氧与催化剂在进行有效、充分接触的同时也不影响臭氧微孔曝气，防止臭氧微气泡在催化剂表面聚集变大，进而能够显著提高臭氧与催化剂的利用率，有助于保证废水的处理效果。同时通过使三级反应器与二级反应器之间形成内循环，还能够对废水进行循环处理，从而有助于进一步提高废水的处理效果。(2)本专利技术的一种一体式梯度臭氧催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体式梯度臭氧催化流化床装置，其特征在于：包括自下而上依次设置的一级反应器(301)、二级反应器(302)和三级反应器(303)，其中，一级反应器(301)的底部设有进水口(1)和臭氧曝气装置(2)，其上部设有循环进水口(701)，所述的二级反应器(302)和三级反应器(303)内分别设有第一催化剂层(501)和第二催化剂层(502)，三级反应器(303)的上部设有出水口(8)和循环出水口(702)，循环进水口(701)通过回流泵及循环管(6)与循环出水口(702)相连，且循环进水口(701)与反应器主体呈向上切角设置。

【技术特征摘要】
1.一种一体式梯度臭氧催化流化床装置，其特征在于：包括自下而上依次设置的一级反应器(301)、二级反应器(302)和三级反应器(303)，其中，一级反应器(301)的底部设有进水口(1)和臭氧曝气装置(2)，其上部设有循环进水口(701)，所述的二级反应器(302)和三级反应器(303)内分别设有第一催化剂层(501)和第二催化剂层(502)，三级反应器(303)的上部设有出水口(8)和循环出水口(702)，循环进水口(701)通过回流泵及循环管(6)与循环出水口(702)相连，且循环进水口(701)与反应器主体呈向上切角设置。2.根据权利要求1所述的一种一体式梯度臭氧催化流化床装置，其特征在于：所述循环进水口(701)与反应器主体之间的切角大小为30～60°，且循环出水口(702)的高度低于出水口(8)所在高度。3.根据权利要求2所述的一种一体式梯度臭氧催化流化床装置，其特征在于：所述相邻反应器之间均设有承托滤板(4)，承托滤板(4)的下方均连接有均匀布水装置，且该承托滤板(4)采用不锈钢材质。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种一体式梯度臭氧催化流化床装置，其特征在于：所述第一催化剂层(501)的填充高度占二级反应器(302)高度的1/5～1/3，第二催化剂层(502)的填充高度占三级反应器(303)高度的1/5～1/3。5.根据权利要求4所述的一种一体式梯度臭氧催化流化床装置，其特征在于：所述三级反应器(303)的上方还设有四级反应器(304)，四级反应器(304)上设有出气口(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱民，王程，何尚卫，戴建军，双陈冬，许涵，李梦晓，卞为林，杨道林，张志军，
申请(专利权)人：南京大学，南京大学盐城环保技术与工程研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32