一种臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法技术

本发明专利技术公开了一种臭氧催化氧化反应器，包括在反应器本体内自上而下依次设置污水分布器、砂滤层、催化剂层，催化剂层下侧还设置臭氧曝气盘、反冲洗进水分布器；砂滤层内设有反洗气分布器；且砂滤层在其上下两侧连通压差计；污水分布器连接污水进水管，反应器本体的下部还设置排水管道；臭氧曝气盘通过臭氧管道连接臭氧发生器；反冲洗进水分布器通过反冲洗管道连接反冲洗进水泵，反应器本体的上部还连接的反冲洗排水管；反洗气分布器连接反洗气管道；反应器本体的顶部连接有尾气排放管。该反应器集过滤、臭氧催化氧化功能为一体，且具有高效反冲洗再生功能。同时还提供了污水处理方法，可降低反冲洗用水量、提高反冲洗再生效率。

An ozone catalytic oxidation reactor and its wastewater treatment method

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法
本专利技术属于污水处理
，涉及一种臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法。
技术介绍
近年来随着我国工业的快速发展，污水数量不断增加。污水具有污染物种类多、成分复杂、COD浓度高、可生化性差、毒害性大等特点。如果不对其及时治理，势必造成环境污染与生态破坏，严重会制约我国经济发展。为此国家不断提高环保标准以及环境要求，特别是对处理后污水出水的水质要求，要求COD小于50mg/L，固含量小于10mg/l。臭氧具有极强的氧化性，它在水中的氧化还原电位2.07V，仅次于氟而居第二位。臭氧氧化技术是利用臭氧在水中被氧化分解后产生羟基自由基，与有机物反应，降解污水有机物，提高出水可生化性，并对脱色、除臭有显著效果。臭氧催化氧化技术是基于臭氧氧化技术，利用催化剂的特点，加快与有机物的反应速率、处理效果更佳。现有臭氧催化氧化技术采用固定床和流化床催化剂两种方式，但采用流化床催化剂方式会造成催化剂流失，反应效率下降，并且污染环境。因此现有技术大多采用固定床催化剂方式，装填催化剂固定床层，利用固定床催化剂催化处理污染物，但采用固定床催化剂方式会随着反应时间延长，催化剂堵塞，反应效率下降；或随着反应处理效果不佳，加大催化剂用量，长时间也会堵塞，影响反应效率；所以，必须定期对固定床催化剂反冲洗，保证催化剂催化处理效果，否则将导致反应器催化剂堵塞严重，反应效率下降，出水水质较差，难以满足污水排放标准。中国专利文献CN110002576A公开了一种臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法，涉及一种臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法，待处理污水进入微气泡发生器与臭氧发生器产生的臭氧混合，反应器本体内从上到下依次设置紫外线灯管、曝气盘、催化剂层和布水装置，臭氧发生器与曝气盘和微气泡发生器之间分别连接第二臭氧排气管和第一臭氧排气管，微气泡发生器与布水装置通过进水管连接，布水装置上还连接反冲洗进水管，反应器本体上部连接分别带排水阀门和反冲洗排水阀门的排水管，反应器本体顶部连接带尾气破坏器的尾气排放管。该反应器虽设有反冲洗系统，但所需反冲洗水量大；而且，对于催化剂床层内部的悬浮物清洗效果不佳，影响污水处理的反应效率以及催化剂使用寿命。在污水处理过程中，如何在保证臭氧催化氧化功能的基础上延长反应器的反冲洗周期以及减少反冲洗水量、提高污水处理效率，对于提高反应装置处理量以及降低污水处理成本，具有重要意义，有利于推进污水处理的应用。为此，本领域技术人员极有必要提供一种具有高效反冲洗功能的臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供了一种集过滤、臭氧催化氧化功能为一体，且具有高效反冲洗功能的臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法。该装置及工艺不仅大大降低了反冲洗用水量，提高反冲洗再生效率并相应提高污水处理效率，而且设备占地小，流程简单、运行平稳可靠。为实现上述目的之一提供一种臭氧催化氧化反应器，本专利技术采用了以下的技术方案：一种臭氧催化氧化反应器，包括反应器本体，所述反应器本体内自上而下依次设置污水分布器、砂滤层、催化剂层，所述催化剂层下侧还设置臭氧曝气盘、反冲洗进水分布器；所述砂滤层内设有反洗气分布器；且所述砂滤层在其上下两侧连通压差计，用于监测砂滤层的阻力；所述污水分布器连接污水进水管，所述污水进水管上沿进水方向依次设置污水阀门、污水流量计，所述反应器本体的下部还设置带排水阀门的排水管道；所述臭氧曝气盘通过臭氧管道连接臭氧发生器，臭氧管道上沿臭氧输送方向还依次设置有臭氧管阀门、臭氧管流量计；所述反冲洗进水分布器通过带反冲洗进水阀门的反冲洗管道连接反冲洗进水泵，所述反应器本体的上部还连接带有反冲洗排水阀门的反冲洗排水管；所述反洗气分布器连接反洗气管道，所述反洗气管道上沿进气方向依次设置反洗气阀门、反洗气流量计；所述反应器本体的顶部连接有尾气排放管，尾气排放管的端部连接有尾气破坏器。优选的，所述反应器本体内催化剂层的体积为反应器本体体积的1/2～2/3。优选的，所述污水分布器设于距砂滤层顶部50～100cm处；污水分布器在反应器本体内均匀分布。优选的，所述反冲洗进水分布器设于距催化剂层底部40～50cm处；所述反冲洗进水分布器在反应器本体内均匀分布；所述臭氧曝气盘距催化剂层底部50～100cm；所述臭氧曝气盘在反应器本体内均匀分布。优选的，所述反冲洗进水分布器设于距催化剂层底部50～100cm处；所述反冲洗进水分布器在反应器本体内均匀分布；所述臭氧曝气盘距催化剂层底部40～50cm；所述臭氧曝气盘在反应器本体内均匀分布。优选的，所述砂滤层从上至下依次分为精滤区、过渡区和支撑区，其中精滤区的过滤介质粒径小于过渡区的过滤介质粒径，过渡区粒径小于支撑区的过滤介质粒径。进一步的，所述精滤区过滤介质的粒径为0.2～0.5mm，精滤区厚度为50～200mm；所述过渡区过滤介质的粒径为0.3～2mm，过渡区厚度为50～200mm；所述支撑区过滤介质的粒径为1～5mm，支撑区厚度为50～500mm。进一步的，所述污水分布器包括布水管及安装在布水管上的布水头，所述布水头设为楔形丝；且所述楔形丝的缝隙小于精滤区过滤介质的粒径。进一步的，所述楔形丝的缝隙为0.05～0.15mm。进一步的，所述反洗气分布器设于精滤区中。进一步的，所述砂滤层中控制污水的过滤速度5～15m/h。优选的，所述反冲洗排水管与污水进水管相通，且分别由反冲洗排水阀门和污水阀门控制开闭。本专利技术的目的之二是提供一种臭氧催化氧化反应器的污水处理方法，包括如下处理步骤：S1、待处理污水送至反应器本体的顶部，经污水分布器均匀的进入反应器本体内，污水首先经砂滤层过滤，过滤脱除污水中所含的悬浮物，经过滤后的污水固含量＜10mg/l；污水继续向下流至催化剂层，与反应器本体底部自下而上流至催化剂层的臭氧气流逆流混合，降解污水中的有机物，经处理后的污水从反应器本体底部的排水管道排出；S2、随着运行时间增加，砂滤层截留的悬浮物增多，根据砂滤层的压差或过滤时间启动反冲洗；砂滤层反冲洗前切断污水阀门，然后打开反洗气阀门，将压缩气经反洗气分布器通入砂滤层中，砂滤层在气体的作用下产生流化，并导致沙粒之间摩擦，从而将悬浮物从沙粒中分离出来；反洗气吹扫完成后，通过反冲洗进水泵将反冲洗水输送至反应器本体底部，反冲洗水自下而上经过催化剂床层，然后进入砂滤层，最后经污水分布器、反冲洗排水管排出反应器，反冲洗过程中，悬浮物被反冲洗水带出反应器，实现反应器的再生。优选的，所述砂滤层的过滤介质采用石英砂、河砂、海砂、陶粒、无烟煤、活性炭、硅藻土、锰砂、铁砂、沸石中的任一种或多种的组合。作为优选的另一实施例，所述催化剂层采用金属负载型催化剂，催化剂活性组分选自Fe、Ti、Mn、Ni、V、Co过渡金属或Fe、Ti、Mn、Ni、V、Co过渡金属氧化物中的任两种或两种以上的复配。优选的，所述砂滤层从上至下依次分为精滤区、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种臭氧催化氧化反应器，包括反应器本体，其特征在于：/n所述反应器本体内自上而下依次设置污水分布器、砂滤层、催化剂层，所述催化剂层下侧还设置臭氧曝气盘、反冲洗进水分布器；所述砂滤层内设有反洗气分布器；且所述砂滤层在其上下两侧连通压差计，用于监测砂滤层的阻力；/n所述污水分布器连接污水进水管，所述污水进水管上沿进水方向依次设置污水阀门、污水流量计，所述反应器本体的下部还设置带排水阀门的排水管道；所述臭氧曝气盘通过臭氧管道连接臭氧发生器，臭氧管道上沿臭氧输送方向还依次设置有臭氧管阀门、臭氧管流量计；所述反冲洗进水分布器通过带反冲洗进水阀门的反冲洗管道连接反冲洗进水泵，所述反应器本体的上部还连接带有反冲洗排水阀门的反冲洗排水管；所述反洗气分布器连接反洗气管道，所述反洗气管道上沿进气方向依次设置反洗气阀门、反洗气流量计；/n所述反应器本体的顶部连接有尾气排放管，尾气排放管的端部连接有尾气破坏器。/n

【技术特征摘要】
1.一种臭氧催化氧化反应器，包括反应器本体，其特征在于：
所述反应器本体内自上而下依次设置污水分布器、砂滤层、催化剂层，所述催化剂层下侧还设置臭氧曝气盘、反冲洗进水分布器；所述砂滤层内设有反洗气分布器；且所述砂滤层在其上下两侧连通压差计，用于监测砂滤层的阻力；
所述污水分布器连接污水进水管，所述污水进水管上沿进水方向依次设置污水阀门、污水流量计，所述反应器本体的下部还设置带排水阀门的排水管道；所述臭氧曝气盘通过臭氧管道连接臭氧发生器，臭氧管道上沿臭氧输送方向还依次设置有臭氧管阀门、臭氧管流量计；所述反冲洗进水分布器通过带反冲洗进水阀门的反冲洗管道连接反冲洗进水泵，所述反应器本体的上部还连接带有反冲洗排水阀门的反冲洗排水管；所述反洗气分布器连接反洗气管道，所述反洗气管道上沿进气方向依次设置反洗气阀门、反洗气流量计；
所述反应器本体的顶部连接有尾气排放管，尾气排放管的端部连接有尾气破坏器。


2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其其特征在于：
所述反应器本体内催化剂层的体积为反应器本体体积的1/2～2/3。


3.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其其特征在于：
所述反冲洗进水分布器设于距催化剂层底部40～50cm处，所述反冲洗进水分布器在反应器本体内均匀分布，所述臭氧曝气盘距催化剂层底部50～100cm，所述臭氧曝气盘在反应器本体内均匀分布；或，所述反冲洗进水分布器设于距催化剂层底部50～100cm处，所述反冲洗进水分布器在反应器本体内均匀分布，所述臭氧曝气盘距催化剂层底部40～50cm，所述臭氧曝气盘在反应器本体内均匀分布；
和/或，
所述污水分布器设于距砂滤层顶部50～100cm处；污水分布器在反应器本体内均匀分布。


4.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其其特征在于：
所述砂滤层从上至下依次分为精滤区、过渡区和支撑区，其中精滤区的过滤介质粒径小于过渡区的过滤介质粒径，过渡区粒径小于支撑区的过滤介质粒径。


5.根据权利要求4所述的臭氧催化氧化反应器，其其特征在于：
所述污水分布器包括布水管及安装在布水管上的布水头，所述布水头设为楔形丝；
且所述楔形丝的缝隙小于精滤区过滤介质的粒径。

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪，杨久利，马洪玺，
申请(专利权)人：上海蓝科石化环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31