一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置及其應(yīng)用制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置及其應(yīng)用，該裝置包括自下而上依次設(shè)置的一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器、三級(jí)反應(yīng)器和四級(jí)反應(yīng)器，其中，一級(jí)反應(yīng)器的底部設(shè)有進(jìn)水口和臭氧曝氣裝置，其上部設(shè)有循環(huán)進(jìn)水口，所述的二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器內(nèi)分別設(shè)有第一催化劑層和第二催化劑層，三級(jí)反應(yīng)器的上部設(shè)有出水口和循環(huán)出水口，循環(huán)進(jìn)水口通過回流泵及循環(huán)管與循環(huán)出水口相連，且循環(huán)進(jìn)水口與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置。本發(fā)明專利技術(shù)的一體式梯度臭氧催化流化床裝置提高了臭氧的使用率和催化氧化效率，使催化氧化反應(yīng)更高效、完全，同時(shí)采用緊湊的反應(yīng)機(jī)構(gòu)，使反應(yīng)過程在同一裝置內(nèi)完成，占地面積更小。

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.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置及其應(yīng)用
本專利技術(shù)屬于水處理
，涉及一體式梯度臭氧催化流化床裝置，特別是涉及一種適用于難生物降解的工業(yè)園區(qū)廢水處理或生活污水深度處理的豎流式多級(jí)梯度催化臭氧氧化與過濾一體池。
技術(shù)介紹
隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)廢水的種類和排放量日益增多，其中以難降解有機(jī)工業(yè)廢水的危害最大，其成分也變得越來越復(fù)雜，且其生物降解性差，毒性大，常含有氰、酚類化合物、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、硝基芳烴等對(duì)生物和微生物有毒或劇毒的物質(zhì)，這些物質(zhì)具有致癌、致畸、致突變等作用，有些可在生物體內(nèi)長(zhǎng)期積累，并通過食物鏈轉(zhuǎn)移到人體，對(duì)人體具有毒性及致癌作用，對(duì)環(huán)境和人類危害巨大。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)工業(yè)廢水的處理工藝大都采用經(jīng)濟(jì)性較好的生物法進(jìn)行處理，但是隨著各地排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，采用生物法直接處理難降解的高濃度有機(jī)化工廢水，難以達(dá)到回用或直接排放的標(biāo)準(zhǔn)。臭氧氧化技術(shù)是一種高效水處理技術(shù)，由于臭氧的氧化還原電位較高，可以氧化分解水體中的大部分有機(jī)污染物，從而在一定程度上達(dá)到水質(zhì)凈化的目的，臭氧氧化技術(shù)在染料廢水脫色、殺菌消毒以及飲用水凈化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，臭氧氧化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中存在一系列問題，如臭氧利用率低、礦化能力低、有機(jī)物分解不徹底等。近年來，針對(duì)臭氧氧化技術(shù)存在的以上不足發(fā)展了一系列催化臭氧氧化技術(shù)，催化臭氧氧化技術(shù)是在催化劑的作用下，促進(jìn)反應(yīng)過程中強(qiáng)氧化性自由基(主要為羥基自由基)的產(chǎn)生，進(jìn)而提高臭氧的利用效率，增加了有機(jī)污染物的氧化降解及礦化能力，可以在常溫常壓下將難以臭氧氧化或降解的有機(jī)物進(jìn)行氧化降解甚至礦化。現(xiàn)有技術(shù)中通常是在臭氧催化反應(yīng)池中對(duì)廢水進(jìn)行臭氧催化處理，但采用現(xiàn)有常用催化臭氧反應(yīng)池對(duì)工業(yè)廢水中的難降解有機(jī)物進(jìn)行催化臭氧氧化時(shí)，往往采用的是兩級(jí)分體式臭氧催化，臭氧曝氣和催化劑分別在兩個(gè)不同的反應(yīng)器內(nèi)，這就導(dǎo)致了難以有效實(shí)現(xiàn)臭氧與催化劑的充分混合反應(yīng)，影響廢水的處理效果。此外，現(xiàn)有技術(shù)中也有將臭氧與催化劑通入同一反應(yīng)器內(nèi)，使臭氧、催化劑及廢水在反應(yīng)池中直接混合反應(yīng)，這樣雖能有效提高臭氧與催化劑混合的均勻性，但臭氧微氣泡易在催化劑表面聚集變大，從而導(dǎo)致臭氧和催化劑的利用率仍相對(duì)較低，難以有效保證廢水處理效果。近年來，為了提高催化臭氧氧化技術(shù)中臭氧的利用率和廢水處理效果，許多研究者展開了相關(guān)研究工作并取得了一定成效。如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01510051843.9的申請(qǐng)案公開了一種豎流式多級(jí)梯度臭氧催化氧化與過濾一體池，該申請(qǐng)案包括催化過濾池、多級(jí)臭氧催化氧化池以及多級(jí)豎流梯度氧化池；第一級(jí)臭氧催化氧化池、第二級(jí)臭氧催化氧化池以及催化過濾池均包括自上而下依次設(shè)置的催化劑層、承托層、支撐板以及支撐柱；第一級(jí)臭氧催化氧化池的底部與第一級(jí)豎流梯度氧化池相貫通；第一級(jí)豎流梯度氧化池的頂部與第二級(jí)臭氧催化氧化池相貫通；第二級(jí)臭氧催化氧化池的底部與第二級(jí)豎流梯度氧化池相貫通；第二級(jí)豎流梯度氧化池的底部與催化過濾池相貫通。又如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?016108912090的專利公開了一種難降解有機(jī)廢水多級(jí)臭氧催化氧化處理裝置，該裝置包括多級(jí)臭氧催化氧化系統(tǒng)，每級(jí)臭氧催化氧化系統(tǒng)均由臭氧布?xì)庀到y(tǒng)及位于臭氧布?xì)庀到y(tǒng)上方的專性固體催化劑系統(tǒng)構(gòu)成；其中每級(jí)臭氧布?xì)庀到y(tǒng)均通過管道與臭氧發(fā)生器連接，多級(jí)臭氧布?xì)庀到y(tǒng)自下而上臭氧投加量逐級(jí)遞減；裝置頂部設(shè)有臭氧尾氣排出口，臭氧尾氣排出口通過管道與臭氧破壞器相連，多級(jí)專性固體催化劑系統(tǒng)分別填裝多種不同的專性固體催化劑，并分別由催化劑支撐件承托。上述兩申請(qǐng)案均通過對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行多級(jí)催化臭氧氧化處理，從而在一定程度上能夠提高臭氧的氧化效率及對(duì)廢水的處理效果，但其氧化效率主要是通過對(duì)廢水進(jìn)行多級(jí)處理來提高的，其提高效果受具體催化氧化的級(jí)數(shù)限制，且經(jīng)多級(jí)處理后的廢水處理效果仍然難以滿足要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1.專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題本專利技術(shù)的目的在于克服采用現(xiàn)有臭氧催化氧化池對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理時(shí)，臭氧與催化劑的利用率相對(duì)較低，廢水處理效果難以滿足要求的不足，提供了一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置及其應(yīng)用。采用本專利技術(shù)的一體式梯度臭氧催化流化床裝置對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理時(shí)，可有效提高臭氧與催化劑的利用率，從而能夠有效保證廢水的處理效果。2.技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案為：本專利技術(shù)的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，包括自下而上依次設(shè)置的一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器，其中，一級(jí)反應(yīng)器的底部設(shè)有進(jìn)水口和臭氧曝氣裝置，其上部設(shè)有循環(huán)進(jìn)水口，所述的二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器內(nèi)分別設(shè)有第一催化劑層和第二催化劑層，三級(jí)反應(yīng)器的上部設(shè)有出水口和循環(huán)出水口，循環(huán)進(jìn)水口通過回流泵及循環(huán)管與循環(huán)出水口相連，且循環(huán)進(jìn)水口與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置。更進(jìn)一步的，所述循環(huán)進(jìn)水口與反應(yīng)器主體之間的切角大小為30～60°，且循環(huán)出水口的高度低于出水口所在高度。更進(jìn)一步的，所述相鄰反應(yīng)器之間均設(shè)有承托濾板，承托濾板的下方均連接有均勻布水裝置，且該承托濾板采用不銹鋼材質(zhì)。更進(jìn)一步的，所述第一催化劑層的填充高度占二級(jí)反應(yīng)器高度的1/5～1/3，第二催化劑層的填充高度占三級(jí)反應(yīng)器高度的1/5～1/3。更進(jìn)一步的，所述三級(jí)反應(yīng)器的上方還設(shè)有四級(jí)反應(yīng)器，四級(jí)反應(yīng)器上設(shè)有出氣口，該出氣口與尾氣處理裝置相連。更進(jìn)一步的，所述臭氧曝氣裝置與臭氧發(fā)生器相連，該曝氣裝置采用鈦合金材料制成。本專利技術(shù)的一種體式梯度臭氧催化流化床裝置的應(yīng)用，包括以下步驟：待處理廢水經(jīng)進(jìn)水口進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器，與臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧在一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)混合均勻；然后經(jīng)承托濾板進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器，并與第一催化劑層充分進(jìn)行反應(yīng)，隨后經(jīng)承托濾板進(jìn)入三級(jí)反應(yīng)器，與剩余臭氧及第二催化劑層進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后廢水由出水口排出。更進(jìn)一步的，經(jīng)三級(jí)反應(yīng)器催化處理后的廢水經(jīng)回流泵和循環(huán)管部分回流至一級(jí)反應(yīng)器頂部，使二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)器形成內(nèi)循環(huán)，并控制循環(huán)水流速為0.4m/min～2.5m/min。更進(jìn)一步的，所述第一催化劑層中的催化劑為天然陶粒臭氧催化劑或合成臭氧催化劑，其粒徑為4-6mm；所述第二催化劑層中的催化劑為合成金屬氧化物催化劑，其粒徑為2-4mm。更進(jìn)一步的，所述待處理廢水在整個(gè)反應(yīng)器中的停留時(shí)間為20分鐘至60分鐘，且反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)入四級(jí)反應(yīng)器由出氣口排出，并通過尾氣處理裝置進(jìn)行處理。3.有益效果采用本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：(1)本專利技術(shù)的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，包括自下而上依次設(shè)置的一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器，待處理廢水依次通過二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器進(jìn)行多級(jí)催化氧化處理，從而有助于提高廢水的處理效果。本專利技術(shù)通過回流泵及循環(huán)管將經(jīng)三級(jí)反應(yīng)器處理后的廢水回流至二級(jí)反應(yīng)器，并控制循環(huán)進(jìn)水口與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置，從而可以使從反應(yīng)器外部進(jìn)入的循環(huán)水流在反應(yīng)器內(nèi)部持續(xù)向上，將催化劑層進(jìn)行流化，能夠保證臭氧與催化劑在進(jìn)行有效、充分接觸的同時(shí)也不影響臭氧微孔曝氣，防止臭氧微氣泡在催化劑表面聚集變大，進(jìn)而能夠顯著提高臭氧與催化劑的利用率，有助于保證廢水的處理效果。同時(shí)通過使三級(jí)反應(yīng)器與二級(jí)反應(yīng)器之間形成內(nèi)循環(huán)，還能夠?qū)U水進(jìn)行循環(huán)處理，從而有助于進(jìn)一步提高廢水的處理效果。(2)本專利技術(shù)的一種一體式梯度臭氧催本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，其特征在于：包括自下而上依次設(shè)置的一級(jí)反應(yīng)器(301)、二級(jí)反應(yīng)器(302)和三級(jí)反應(yīng)器(303)，其中，一級(jí)反應(yīng)器(301)的底部設(shè)有進(jìn)水口(1)和臭氧曝氣裝置(2)，其上部設(shè)有循環(huán)進(jìn)水口(701)，所述的二級(jí)反應(yīng)器(302)和三級(jí)反應(yīng)器(303)內(nèi)分別設(shè)有第一催化劑層(501)和第二催化劑層(502)，三級(jí)反應(yīng)器(303)的上部設(shè)有出水口(8)和循環(huán)出水口(702)，循環(huán)進(jìn)水口(701)通過回流泵及循環(huán)管(6)與循環(huán)出水口(702)相連，且循環(huán)進(jìn)水口(701)與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，其特征在于：包括自下而上依次設(shè)置的一級(jí)反應(yīng)器(301)、二級(jí)反應(yīng)器(302)和三級(jí)反應(yīng)器(303)，其中，一級(jí)反應(yīng)器(301)的底部設(shè)有進(jìn)水口(1)和臭氧曝氣裝置(2)，其上部設(shè)有循環(huán)進(jìn)水口(701)，所述的二級(jí)反應(yīng)器(302)和三級(jí)反應(yīng)器(303)內(nèi)分別設(shè)有第一催化劑層(501)和第二催化劑層(502)，三級(jí)反應(yīng)器(303)的上部設(shè)有出水口(8)和循環(huán)出水口(702)，循環(huán)進(jìn)水口(701)通過回流泵及循環(huán)管(6)與循環(huán)出水口(702)相連，且循環(huán)進(jìn)水口(701)與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，其特征在于：所述循環(huán)進(jìn)水口(701)與反應(yīng)器主體之間的切角大小為30～60°，且循環(huán)出水口(702)的高度低于出水口(8)所在高度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，其特征在于：所述相鄰反應(yīng)器之間均設(shè)有承托濾板(4)，承托濾板(4)的下方均連接有均勻布水裝置，且該承托濾板(4)采用不銹鋼材質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，其特征在于：所述第一催化劑層(501)的填充高度占二級(jí)反應(yīng)器(302)高度的1/5～1/3，第二催化劑層(502)的填充高度占三級(jí)反應(yīng)器(303)高度的1/5～1/3。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，其特征在于：所述三級(jí)反應(yīng)器(303)的上方還設(shè)有四級(jí)反應(yīng)器(304)，四級(jí)反應(yīng)器(304)上設(shè)有出氣口(9)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李愛民，王程，何尚衛(wèi)，戴建軍，雙陳冬，許涵，李夢(mèng)曉，卞為林，楊道林，張志軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京大學(xué)，南京大學(xué)鹽城環(huán)保技術(shù)與工程研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇,32