臭氧催化氧化系統(tǒng)及其在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及有機難降解廢水的處理，特別是指臭氧催化氧化系統(tǒng)及其在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用。其中臭氧催化氧化系統(tǒng)包括儲水池、催化氧化塔、中間水池、臭氧存儲發(fā)生裝置，臭氧存儲發(fā)生裝置的輸出端與催化氧化塔的下端連通，儲水池的輸出端連接催化氧化塔的輸入端，催化氧化塔的輸出端連通中間水池；還包括回流管，回流管的兩端分別開口于催化氧化塔內(nèi)催化劑的上方及下方，催化氧化塔的頂部通過管路與臭氧存儲發(fā)生裝置連通，控制裝置與臭氧存儲發(fā)生裝置電連接。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的臭氧利用率低、生產(chǎn)成本高等問題。具有臭氧利用率高、催化氧化完全、生產(chǎn)成本低且環(huán)保效果好等優(yōu)點。
【專利說明】
臭氧催化氧化系統(tǒng)及其在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及有機廢水的處理，特別是指臭氧催化氧化系統(tǒng)及其在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)化和工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)污水和生活廢水的排放逐漸增多，并對水體的污染也日趨廣泛和嚴重，尤其工業(yè)排放廢水，部分含有難降解有機物(B/C小于0.3，或含有有毒物質(zhì)，難以進行生化處理)不能使用傳統(tǒng)的生化處理工藝，或采用生化處理難以達標排放，必須采用物理化學手段對難降解廢水進行預(yù)處理或深度處理，提高廢水可生化性或進行最終降解。高級氧化技術(shù)是常用技術(shù)手段之一，利用氧化劑反應(yīng)產(chǎn)生的自由基對有毒物質(zhì)、難降解有機物污染物進行礦化或分解，降低廢水毒性和實現(xiàn)大分子物質(zhì)分解。臭氧催化氧化較其他氧化技術(shù)(超臨界氧化、芬頓、實施氧化等)相比具有不產(chǎn)生二次污染，操作簡單等優(yōu)點，越來越受到人們的重視。但由于臭氧和有機物反應(yīng)有較強選擇性，臭氧向水中和催化劑中傳質(zhì)速度較慢，導致反應(yīng)時間過長，反應(yīng)不夠充分，出水臭氧含量高，催化氧化的臭氧利用率低，從而臭氧投加量大，運行成本高。
[0003]目前大多研究集中在提高催化劑活性、改變氣液流向或者改善裝置屬性來提高臭氧利用率，增加反應(yīng)效率。而系統(tǒng)性的利用裝置和工藝有機結(jié)合提高臭氧利用率和處理效率的相關(guān)報道較少。
[0004]
【申請人】檢索到的【背景技術(shù)】包括:
[0005]1、通過改變氣液流向，由氣液順流改成氣液逆流來增加氣液混合體和固體催化劑的接觸時間(如申請?zhí)枮?00820181029.4的專利文獻)；
[0006]2、通過增加浮動組件，使得固體催化劑在懸浮作用下與氣液混合體共同向上流動，從而增加氣液固三相的接觸時間(如申請?zhí)枮?01510440580.0的專利文獻)；
[0007]3、通過在塔內(nèi)設(shè)有內(nèi)筒，增加隔檔從而增加氣液固三相在塔中折流次數(shù)和流動時間，實現(xiàn)延長催化氧化時間的目的(如申請?zhí)?01410775077.6的專利文獻)；
[0008]上述現(xiàn)有技術(shù)不同程度存在著以下技術(shù)問題:一是氣液混合體與固體催化劑的接觸時間相對較短，催化氧化深度不夠;二是經(jīng)過一段時間的反應(yīng)，附有催化劑的載體表面會生成有機膜，如果不及時處理會減少催化劑的使用壽命，提高生產(chǎn)成本。
[0009]4、申請?zhí)枮?01410356624.7的專利文獻針對傳統(tǒng)臭氧催化氧化裝置進行了改進，設(shè)計了一種改進反應(yīng)裝置，該裝置通過導流筒將反應(yīng)區(qū)分為三個區(qū)域，改變臭氧和水的流向，并帶動活性炭處于循環(huán)流化狀態(tài)，從而增加了活性炭床的空隙率，增加了有機廢水在催化劑上的接觸時間。
[0010]該現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點:裝置成本較高，活性炭在流動過程中容易堵塞管路，活性炭在三個區(qū)域內(nèi)分散廣，在失活換新時增加了清理難度。
[0011]5、浙江中凱瑞普環(huán)境工程股份有限公司針對以上問題對傳統(tǒng)的臭氧催化氧化裝置進行了改進，設(shè)計了一種外循環(huán)污水處理臭氧催化氧化反應(yīng)器及污水處理方法(申請?zhí)?01410775121.3)，裝置上設(shè)有尾氣管和污水出水管，尾氣管和出水管上均設(shè)有回流管，且尾氣回流管和污水回流管分別連通至水射器的氣相進口和水相進口，水射器出口通過管路連通至反應(yīng)器內(nèi)。
[0012]該現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點:一是臭氧催化氧化裝置外循環(huán)系統(tǒng)是在污水出水管和尾氣管上分流出來的，直接會影響到整個裝置在系統(tǒng)中的處理量;二是回流是在氣液分離后再通過回流管運送到水射器混合后輸送到催化氧化裝置中，增加設(shè)備投入。
[0013]6、中國科學院過程工程研究所(申請?zhí)?01410194215.1)針對以上問題，設(shè)計了改進的臭氧催化氧化工藝，該工藝主要通過尾氣處理再利用系統(tǒng)將尾氣經(jīng)處理后作為臭氧發(fā)生器的氣源，避免二次污染，提高氧氣利用率，降低處理成本。
[0014]該現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點:一是臭氧利用率無法在線監(jiān)測，無法在線優(yōu)化臭氧的供給量和回收量，從而造成了浪費。二是從催化氧化塔中流出的在出水池中處理后的廢液臭氧含量高，直接釋放空氣會造成污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于提供臭氧催化氧化系統(tǒng)及其在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用，能夠有效提高臭氧利用率，增加催化氧化反應(yīng)深度，提高臭氧催化氧化系統(tǒng)的污水處理效率。
[0016]本發(fā)明的整體技術(shù)構(gòu)思是:
[0017]臭氧催化氧化系統(tǒng)，包括儲水池、催化氧化塔、中間水池、臭氧存儲發(fā)生裝置，臭氧存儲發(fā)生裝置的輸出端與催化氧化塔的下端連通，儲水池的輸出端連接催化氧化塔的輸入端，催化氧化塔的物料輸出端連通中間水池;還包括回流管，回流管的兩端分別開口于催化氧化塔內(nèi)催化劑的上方及下方，催化氧化塔的頂部通過管路與臭氧存儲發(fā)生裝置連通，控制裝置與臭氧存儲發(fā)生裝置電連接。
[0018]臭氧催化氧化系統(tǒng)在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用。
[0019]本發(fā)明的具體技術(shù)構(gòu)思還有:
[0020]為充分利用中間水池溢出的臭氧，進一步提高臭氧利用率。優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述的中間水池上方設(shè)有臭氧回收裝置，臭氧回收裝置的輸出端與臭氧存儲發(fā)生裝置連通。
[0021]臭氧收集裝置的作用主要是盡可能收集中間水池溢出的臭氧，為保證收集的效果，優(yōu)選采用如下的技術(shù)實現(xiàn)方式，所述的臭氧回收裝置采用錐形的收集罩?？梢燥@而易見的是，為確保收集效果，收集罩的入口面積應(yīng)不小于中間水池的上表面面積，同時還可以在收集罩的輸出管路中設(shè)置風機形成抽吸以實現(xiàn)臭氧的有效輸送，因其屬于現(xiàn)有技術(shù)，
【申請人】在此不再贅述。
[0022]為減少自催化氧化塔頂部及臭氧收集裝置回收的臭氧中含水率并使其滿足使用需要，優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，所述的臭氧存儲發(fā)生裝置的輸入端外側(cè)設(shè)置有干燥單元。
[0023]為實現(xiàn)臭氧的存儲并有效控制臭氧發(fā)生量，以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的連續(xù)及可控制，優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，所述的臭氧存儲發(fā)生裝置包括臭氧發(fā)生器及與其連通的臭氧儲罐?？梢燥@而易見的是，控制裝置應(yīng)與臭氧發(fā)生器實現(xiàn)電連接以實現(xiàn)對臭氧發(fā)生量的有效控制。
[0024]為有效監(jiān)測催化氧化處理后的水中的COD指標，優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，所述的催化氧化塔的輸出端通過管路連通中間水池，該管路中設(shè)有COD監(jiān)測儀表。
[0025]為有效監(jiān)測催化氧化塔頂部排放的尾氣中包括臭氧含量的各項指標，優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，所述的與催化氧化塔頂部連通的管路中設(shè)有尾氣監(jiān)測儀表。
[0026]為便于對上述監(jiān)測儀表中的各項數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時采集，以便根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時控制的需要，優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，控制裝置分別與COD監(jiān)測儀表、尾氣監(jiān)測儀表電連接。
[0027]為改變氣液混合體的流向，增加其與催化劑的接觸時間，提高催化氧化深度，提高催化劑使用壽命，優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，所述的催化氧化塔內(nèi)催化劑的下方設(shè)有渦輪盤裝置，該裝置包括中心座、內(nèi)端固定于中心座外壁且呈徑向分布的渦輪葉片，渦輪葉片的外端與催化氧化塔的內(nèi)壁固定連接。
[0028]為保證渦輪葉片與催化氧化塔內(nèi)壁的連接強度，優(yōu)選的技術(shù)實現(xiàn)方式是，所述的渦輪葉片的外端呈與催化氧化塔內(nèi)壁適配的弧線形，中心座采用空心柱狀結(jié)構(gòu)。
[0029]所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用，包括如下工藝步驟:
[0030]A、有機難降解廢水從儲水池進入載有催化劑的催化氧化塔，臭氧存儲發(fā)生裝置產(chǎn)生的臭氧自催化氧化塔底部進入，有機難降解廢水經(jīng)處理后進入中間水池;控制裝置接收COD監(jiān)測儀表、尾氣監(jiān)測儀表傳遞的數(shù)據(jù)并輸出指令控制臭氧存儲發(fā)生裝置輸出的臭氧量；[0031 ] B、中間水池溢出的臭氧經(jīng)氣體回收裝置回收后經(jīng)干燥單元干燥，輸送至臭氧存儲發(fā)生裝置，回收管路將通過催化劑處理后廢水回流到催化劑下方，循環(huán)進行臭氧催化氧化。
[0032]本發(fā)明所具備的實質(zhì)性特點及取得的顯著技術(shù)進步在于:
[0033]1、在不降低整體工藝處理量的情況下，通過設(shè)置回流管的技術(shù)措施提高了催化氧化塔的處理能力和效率，提高了臭氧利用率。
[0034]2、臭氧收集裝置以及尾氣回收技術(shù)措施的采用，進一步提高了臭氧利用率，通過在線監(jiān)測尾氣中臭氧的含量和出水COD的情況，實現(xiàn)在線自動調(diào)節(jié)臭氧存儲發(fā)生裝置輸出的臭氧量，有效降低了尾氣回收裝置的尾氣量，降低了運營成本且更加環(huán)保。
[0035 ] 3、通過在中間水池頂部的臭氧回收裝置，將中間水池的廢水中多余的溶解臭氧收集起來并重新加以利用，既減少了催化氧化處理后水中臭氧的排放，又降低了臭氧存儲發(fā)生裝置的負擔，既環(huán)保又節(jié)能。
[0036]4、本發(fā)明采用的渦輪盤裝置能夠改變氣液混合體的流向，增加其與催化劑的接觸時間，使催化氧化更加完全徹底。同時還增加了氣液混合體進入催化劑載體內(nèi)部的深度，進而更多的接觸催化劑，提高催化氧化深度。
[0037]5、氣液混合體經(jīng)過渦輪葉片改變流向并對催化劑形成橫向沖刷的作用力，能夠?qū)d體表面的有機膜完成沖刷清洗，從而有效提高催化劑使用壽命，減少催化劑的更換，從而降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0038]本發(fā)明的附圖有:
[0039]圖1是本發(fā)明中臭氧催化氧化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖2是本發(fā)明中渦輪盤的結(jié)構(gòu)示意圖。[0041 ]圖3是圖2的俯視圖。
[0042]附圖中的附圖標記如下:
[0043]1、催化氧化塔;2、臭氧發(fā)生器;3、中間水池;4、臭氧回收裝置;5、控制裝置;6、COD監(jiān)測儀表;7、尾氣監(jiān)測儀表;8、回流管路;9、渦輪盤；1、儲水池；11、干燥單元；12、臭氧儲罐。
【具體實施方式】
[0044]附圖給出了本發(fā)明的實施例，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步描述，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限定，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求記載的內(nèi)容為準，任何依據(jù)說明書所做出的等效技術(shù)手段替換，均不脫離本發(fā)明的保護范圍。
[0045]本實施例的整體技術(shù)構(gòu)思如圖示，其中臭氧催化氧化系統(tǒng)，包括儲水池10、催化氧化塔1、中間水池3、臭氧存儲發(fā)生裝置，臭氧存儲發(fā)生裝置的輸出端與催化氧化塔I的下端連通，儲水池10的輸出端連接催化氧化塔I的輸入端，催化氧化塔I的物料輸出端連通中間水池3;還包括回流管8，回流管8的兩端分別開口于催化氧化塔I內(nèi)催化劑的上方及下方，催化氧化塔I的頂部通過管路與臭氧存儲發(fā)生裝置連通，控制裝置5與臭氧存儲發(fā)生裝置電連接。
[0046]臭氧催化氧化系統(tǒng)在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用。
[0047]所述的中間水池3上方設(shè)有臭氧回收裝置4，臭氧回收裝置4的輸出端與臭氧存儲發(fā)生裝置連通。
[0048]所述的臭氧回收裝置4采用錐形的收集罩。收集罩的入口面積應(yīng)等于中間水池的上表面面積，同時還可以在收集罩的輸出管路中設(shè)置風機形成抽吸以實現(xiàn)臭氧的有效輸送，因其屬于現(xiàn)有技術(shù)，
【申請人】在此不再贅述。
[0049]所述的臭氧存儲發(fā)生裝置的輸入端外側(cè)設(shè)置有干燥單元11。
[0050]所述的臭氧存儲發(fā)生裝置包括臭氧發(fā)生器2及與其連通的臭氧儲罐12?？梢燥@而易見的是，控制裝置應(yīng)與臭氧發(fā)生器實現(xiàn)電連接以實現(xiàn)對臭氧發(fā)生量的有效控制。
[0051]所述的催化氧化塔I的輸出端通過管路連通中間水池3，該管路中設(shè)有COD監(jiān)測儀表6 ο
[0052]所述的與催化氧化塔I頂部連通的管路中設(shè)有尾氣監(jiān)測儀表7。
[0053]控制裝置5分別與COD監(jiān)測儀表6、尾氣監(jiān)測儀表7電連接。
[0054]所述的催化氧化塔I內(nèi)催化劑的下方設(shè)有渦輪盤裝置，該裝置包括中心座、內(nèi)端固定于中心座外壁且呈徑向分布的渦輪葉片，渦輪葉片的外端與催化氧化塔I的內(nèi)壁焊接固定。
[0055]渦輪葉片的外端呈與催化氧化塔I內(nèi)壁適配的弧線形，中心座采用空心柱狀結(jié)構(gòu)。
[0056]所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用，包括如下工藝步驟:
[0057]A、有機廢水從儲水池10進入載有催化劑的催化氧化塔I，臭氧存儲發(fā)生裝置產(chǎn)生的臭氧自催化氧化塔底部I進入，廢水經(jīng)處理后進入中間水池3;控制裝置接收COD監(jiān)測儀表
6、尾氣監(jiān)測儀表7傳遞的數(shù)據(jù)并輸出指令控制臭氧存儲發(fā)生裝置輸出的臭氧量；
[0058]B、中間水池3溢出的臭氧經(jīng)氣體回收裝置4回收后經(jīng)干燥單元11干燥，輸送至臭氧存儲發(fā)生裝置，回收管路8將通過催化劑處理后廢水回流到催化劑下方，循環(huán)進行臭氧催化氧化。
【主權(quán)項】
1.臭氧催化氧化系統(tǒng)，包括儲水池(10)、催化氧化塔(I)、中間水池(3)、臭氧存儲發(fā)生裝置，臭氧存儲發(fā)生裝置的輸出端與催化氧化塔(I)的下端連通，儲水池(10)的輸出端連接催化氧化塔(I)的輸入端，催化氧化塔(I)的物料輸出端連通中間水池(3);其特征在于還包括回流管(8)，回流管(8)的兩端分別開口于催化氧化塔(I)內(nèi)催化劑的上方及下方，催化氧化塔(I)的頂部通過管路與臭氧存儲發(fā)生裝置連通，控制裝置(5)與臭氧存儲發(fā)生裝置電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)，其特征在于所述的中間水池(3)上方設(shè)有臭氧回收裝置(4)，臭氧回收裝置(4)的輸出端與臭氧存儲發(fā)生裝置連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)，其特征在于所述的臭氧回收裝置(4)采用錐形的收集罩。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化裝置，其特征在于所述的臭氧存儲發(fā)生裝置的輸入端外側(cè)設(shè)置有干燥單元(11)。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4中任一項所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)，其特征在于所述的臭氧存儲發(fā)生裝置包括臭氧發(fā)生器(2)及與其連通的臭氧儲罐(12)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)，其特征在于所述的催化氧化塔(I)的輸出端通過管路連通中間水池(3)，該管路中設(shè)有COD監(jiān)測儀表(6)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)，其特征在于所述的與催化氧化塔(I)頂部連通的管路中設(shè)有尾氣監(jiān)測儀表(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7中任一項所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)，其特征在于所述的控制裝置(5)分別與COD監(jiān)測儀表(6)、尾氣監(jiān)測儀表(7)電連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)，其特征在于所述的催化氧化塔(I)內(nèi)催化劑的下方設(shè)有渦輪盤裝置，該裝置包括中心座、內(nèi)端固定于中心座外壁且呈徑向分布的渦輪葉片，渦輪葉片的外端與催化氧化塔(I)的內(nèi)壁固定連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)，其特征在于所述的渦輪葉片的外端呈與催化氧化塔(I)內(nèi)壁適配的弧線形，中心座采用空心柱狀結(jié)構(gòu)。11.臭氧催化氧化系統(tǒng)在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的臭氧催化氧化系統(tǒng)在有機難降解廢水臭氧催化氧化中的應(yīng)用，其特征在于包括如下工藝步驟: A、有機難降解廢水從儲液池(10)進入載有催化劑的催化氧化塔(I)，臭氧存儲發(fā)生裝置產(chǎn)生的臭氧自催化氧化塔底部(I)進入，有機難降解廢水經(jīng)處理后進入中間水池(3);控制裝置接收COD監(jiān)測儀表(6)、尾氣監(jiān)測儀表(7)傳遞的數(shù)據(jù)并輸出指令控制臭氧存儲發(fā)生裝置輸出的臭氧量； B、中間水池(3)溢出的臭氧經(jīng)氣體回收裝置(4)回收后經(jīng)干燥單元(11)干燥，輸送至臭氧存儲發(fā)生裝置，回收管路(8)將通過催化劑處理后廢水回流到催化劑下方，循環(huán)進行臭氧催化氧化。
【文檔編號】C02F101/30GK106006925SQ201610466704
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】王曉磊, 范國輝, 安少鋒, 押玉榮, 張立博, 吳江渤, 李小亞
【申請人】北京中環(huán)嘉誠環(huán)境工程有限公司