臭氧催化氧化移动床反应装置的制作方法

本实用新型涉及一种臭氧催化氧化移动床反应装置。

背景技术：

重污染行业如钢铁、染料、化工等行业以及制药行业等均会产生含难降解有机物的废水。随着我国工业化的推进，难降解有机物的排放量日益增高。然而，以生物处理单元作为主体的传统污水处理工艺难以有效去除这些有机物，而这些有机物进入环境中无疑会对环境以及人和动物的健康构成严重威胁。

为了解决难降解有机物的处理难题，近些年来高级氧化法得到了越来越多的关注。高级氧化法通过产生强氧化剂羟基自由基实现对难降解有机物的高效去除，我们所熟知的光催化、臭氧、芬顿、电催化等均属于高级氧化法。

单独使用臭氧氧化具有其局限性，臭氧在水中溶解度低，传质效果差，导致臭氧氧化能力有限，氧化难降解有机物所需臭氧投加量较大，运行成本较高，在工程上不适用。此外，臭氧氧化具有选择性，对各有机物的去除效率各不相同，尤其对烷烃等有机物去除效果较差。

将臭氧与催化剂相结合，进行臭氧催化氧化，可在提高臭氧氧化能力的同时降低臭氧投加量，保证化学需氧量(cod)去除率。另外，臭氧催化氧化通过产生羟基自由基氧化有机物，反应速率较快且无选择性。与传统臭氧氧化和使用自由基的臭氧氧化(如o3/h2o2或o3/uv)不同，臭氧催化氧化反应效果取决于催化剂的活性，不受通常出现在工业废水中能够捕获自由基的化合物的抑制效应的影响，因此待处理水的水质对氧化效果的影响也相对较小。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种臭氧催化氧化移动床反应装置，包括：反应器，所述反应器具有第一反应区和第二反应区，一分隔板设置在第一反应区和第二反应区之间，所述分隔板的尺寸设置成使第一反应区和第二反应区在分隔板的两侧流体连通；进水口，设置在反应器的第一反应区，将待处理的废水输送至第一反应区；臭氧进气口，设置在反应器的第一反应区，将臭氧输送至第一反应区；催化剂入口，设置在反应器的第二反应区，将催化剂输送至第二反应区；载气进气口，设置在反应器的第二反应区，将载气输送至第二反应区，经由进水口进入第一反应区的废水在第一反应区和第二反应区之间循环流动，与臭氧、催化剂充分反应。

有利地，所述进水口和所述臭氧进气口在第一反应区的位置设置成使废水的流向与臭氧的流向彼此相反，以使废水与臭氧充分接触。

有利地，所述反应装置还包括臭氧扩散器，其设置在第一反应区，与臭氧进气口连接。

有利地，所述反应装置还包括设置在第二反应区的载气扩散器，其与载气进气口连接。

有利地，所述反应装置还包括排水口和液固分离装置，排水口设置在第二反应区，经排水口排出的水流经液固分离装置，液固分离装置与催化剂入口连接，使得分离出的催化剂再次经由催化剂入口进入第二反应区。

有利地，所述反应装置还包括排气口，排气口与载气进气口连接，使得经排气口排出的气体的一部分再次经由载气进气口进入第二反应区。

有利地，所述臭氧扩散器是曝气盘。

有利地，所述载气扩散器是曝气盘。

有利地，所述催化剂以二氧化硅或颗粒活性炭或活性炭氧化铝为载体，且至少包含钴和铜等过渡金属。

附图说明

下面结合附图详细描述的本实用新型的优选实施方式中，本实用新型的优点和目的可以得到更好地理解。为了在附图中更好地显示各部件的关系，附图并非按比例绘制。附图中:

图1示出根据本实用新型的臭氧催化氧化移动床反应装置的示意图。

图2示出与臭氧氧化相比，根据本实用新型的臭氧催化氧化移动床反应装置对cod去除效果。

图3示出与臭氧氧化相比，根据本实用新型的臭氧催化氧化移动床反应装置在各行业中的应用。

图4示出根据本实用新型的臭氧催化氧化移动床反应装置在各行业应用时达到既定cod去除率时转移的臭氧量。

图5示出替代实施例的示意图。

具体实施方式

将参照附图详细描述根据本实用新型的各个实施例。这里，需要注意的是，在附图中，将相同的附图标记赋予基本上具有相同或类似结构和功能的组成部分，并且将省略关于它们的重复描述。术语“依次包括a、b、c等”仅指示所包括的部件a、b、c等的排列顺序，并不排除在a和b之间和/或b和c之间包括其它部件的可能性。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。

图1示出根据本实用新型的臭氧催化氧化移动床反应装置的示意图。该反应装置包括反应器1、进水口2、臭氧进气口11、催化剂入口13和载气进气口9。反应器1分为第一反应区5和第二反应区4，一分隔板6设置在第一反应区5和第二反应区4之间。如图1所示，分隔板将第一反应区和第二反应区部分地分隔开，使得第一反应区和第二反应区在分隔板的两侧流体连通，即分隔板的尺寸设置成使第一反应区和第二反应区在分隔板的两侧流体连通。在本实施例中，分隔板竖向放置，因此，第一反应区位于分隔板的左侧，第二反应区位于分隔板的右侧，第一反应区和第二反应区在分隔板的顶部和底部流体连通。

进水口2设置在第一反应区5的上部，臭氧进气口11设置在第一反应区的下部，且臭氧进气口11与臭氧扩散器10(例如曝气盘)连接。由此，臭氧经由臭氧进气口11进入臭氧扩散器10，然后以微气泡(有利于增大臭氧与废水的有效接触面积)的形式均匀向上流动，经由进水口进入第一反应区上部的废水向下流动，通过废水和臭氧的反向流动，使废水和臭氧充分接触并发生反应。

在第二反应区中，载气进气口9和催化剂入口13设置在第二反应区的下部，载气进气口9还与载气扩散器8(例如曝气盘)连接，以使载气向上扩散，从而使催化剂在第二反应区中形成均相悬浮物7。催化剂以二氧化硅或颗粒活性炭或活性炭氧化铝为载体，且至少包含钴和铜等过渡金属。

反应装置的排气口16设置在顶部，该排气口一方面与臭氧破坏器15连接，另一方面与载气进气口9连接，使得从反应装置排出的气体(包含氧气和臭氧)一方面经由臭氧破坏器转化为氧气排出，另一方面经由载气进气口9再次进入第二反应区，实现循环利用，减少气体消耗。

排水口3也设置在第二反应区的上部，以排出经过处理的水(包含水和催化剂)。排水口与液固分离装置12连接，以从排水中分离出催化剂，分离后的澄清水可以开展进一步的处理。分离出的催化剂可再次进入催化剂入口，以实现循环利用，减少催化剂的消耗。

下面介绍反应装置的操作过程。

废水经由进水口进入第一反应区，并在重力作用下向下流动。通过臭氧发生器(未示出)制作的臭氧经由臭氧进气口进入第一反应区的下部，并经由臭氧扩散器均匀向上流动，与废水充分接触。废水在第一反应区中向下流动，到达底部后会携带着臭氧流过分隔板的下方，进入第二反应区。

废水与臭氧在第二反应区中向上流动。催化剂经由催化剂入口进入第二反应区的下部，载气经由载气进气口进入第二反应区的下部，催化剂在载气的作用下，均匀混合入废水中，形成催化剂悬浮液。废水、臭氧、催化剂在第二反应区中共同向上流动，同时充分进行催化氧化反应。反应后的一部分水从排水口进入液固分离器中，分离出的催化剂再次经由催化剂入口进入第二反应区，反应后的另一部分水继续向上流动，当水平面超过分隔板的顶部时，重新流入第一反应区中。如此，废水在第一反应区中向下流动，在第二反应区中向上流动，构成循环。

根据本实用新型的臭氧催化氧化与传统臭氧氧化相比，对cod的去除效果如图2所示，由此可以看出：

-根据本实用新型的臭氧催化氧化可以显著提高cod的去除速率，此外在cod去除量相同的情况下，比单独臭氧氧化所消耗的臭氧量更少，时间更短；

-传统臭氧氧化在第二阶段中臭氧可能不再起作用，而臭氧催化氧化工艺在第二阶段则仍能表现出明显的处理效果。

根据本实用新型的臭氧催化氧化能够广泛应用于不同工业废水的处理中，达到高效氧化的目的。图3示出其对垃圾渗滤液、化妆品行业废水、汽车行业废水、食品行业废水的降解效果。另外，图4的表示出了其与传统的臭氧氧化相比，达到既定cod去除率时所需臭氧量。从图3和图4可以看出，根据本实用新型的臭氧催化氧化在耗氧量、降解效果等方面均优于传统的臭氧氧化。

在上面的实施例中，分隔板以竖向放置，但是应明白的是，分隔板也可以在反应装置中横向地延伸，如图5示意性示出，并且分隔板的数量也不限于1个，可以设置多个分隔板，从而形成多个反应区，以使废水、臭氧、催化剂进行充分的反应。

以上介绍了根据本实用新型的臭氧催化氧化移动床反应装置，其至少具有以下优点：

-弥补了臭氧氧化在废水处理上的不足之处，提高cod的去除效率，同时减少臭氧的消耗量；

-载气和催化剂循环利用，减少了气体消耗及催化剂用量；

-移动床反应器中催化剂以悬浮物状态存在，能与废水、臭氧充分接触。

上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据实用新型目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本实用新型之目的为准。