一种环流式臭氧催化氧化污水反应器的制作方法

本实用新型涉及水处理技术领域，更具体地说，涉及一种环流式臭氧催化氧化污水反应器。

背景技术：

水处理领域内，大量研究结果表明，非均相催化臭氧氧化主要遵循羟基自由基(·oh)链式反应机理，即在催化剂作用下加速臭氧分解生成·oh，目前对·oh的具体生成路径仍存在争议，这与过程中所使用的催化剂的表面性质、有机污染物、水质环境(如ph、温度、含盐量等)具有密切关系。通常认为，金属氧化物的催化臭氧氧化机理是臭氧在金属氧化物表面上的吸附和分解：首先臭氧从气相转移到液相并吸附于催化剂表面；其中吸附到金属氧化物表面羟基上的臭氧可发生转化、分解，最终生成·oh，并在催化剂表面和溶液中引发自由基链式反应。

目前工程研究和应用中的非均相臭氧催化剂多为固体大颗粒球体催化剂，固体大颗粒催化剂存在水中的分散性差、填充量大、催化剂板结等问题，且对于高盐高浓度工业废水处理的适用性差，因此限制了该技术的大面积推广。现有非均相臭氧催化氧化工艺多为固定床层反应器，因催化剂床层的固定性的特点，传质效果依赖水流的均匀流动性，并且需要催化剂床层不发生沟流、短流现象，同时，受制于体系自身传质效果的影响，该结构形式下的催化剂使用量较大。

针对现有非均相催化剂存在的问题，进行高效反应器的设计开发，将催化剂与水流发生互混，处于充分混流的状态，增大催化剂与水流的传质效率，即提高单位催化剂的处理负荷，以达到提高反应效率的目的，降低催化剂投加量，缩短反应时间，同时可以降低池体的尺寸，减少投资费用。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于，针对现有技术中污水非均相催化处理过程中催化效果差的问题，提供了一种环流式臭氧催化氧化污水反应器，通过喷嘴以及导流面的设置，促进催化剂对污水进行充分催化处理。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种环流式臭氧催化氧化污水反应器，包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁的侧部两端分别通过第三侧壁和第四侧壁相连；第一侧壁与反应器底壁连接处倾斜设置有第一底部挡板，所述第一底部挡板与底壁之间设置有间隙，第一底部挡板、底壁和第一侧壁之间形成的空腔内设置有第一底部喷嘴；所述第二侧壁与底壁连接处倾斜设置有底部导流面，底部导流面上方的第二侧壁上对应倾斜设置有第二上部导流面，第二上部导流面相对的第一侧壁上对应倾斜设置有第一上部导流面，第一上部导流面与第二上部导流面高度相同。

优选地，所述第一底部喷嘴的喷射方向竖直朝下设置。

优选地，第一上部导流面与第一底部挡板之间的第一侧壁上设置有第一侧部喷嘴，所述第一侧部喷嘴的喷射方向朝下设置；底部导流面与第二上部导流面之间的第二侧壁上设置有第二侧部喷嘴，所述第二侧部喷嘴的喷射方向朝上设置。

优选地，第二上部导流面的底部水设置有上部喷嘴，所述上部喷嘴水平设置，且喷射方向朝向第一上部导流面。

优选地，第一底部挡板的上部设置有第二底部喷嘴，第二底部喷嘴的喷射方向朝向底部导流面的底部。

优选地，第一上部导流面上方的第一侧壁上倾斜设置有第一扩张面，第二上部导流面上方的第二侧壁上倾斜设置有第二扩张面，第一扩张面与第二扩张面对应设置，第一扩张面与第二扩张面之间的反应器横截面积由下到上逐渐扩张。

优选地，所述底部导流面与底壁之间的夹角为α1，所述45°≤α1≤70°；第二上部导流面与第二侧壁之间的夹角为α2，所述45°≤α2≤70°；第一上部导流面与第一侧壁之间的夹角为α3，所述45°≤α3≤70°。

优选地，所述第一底部挡板的底端设置有水平段。

优选地，所述第一底部喷嘴和/或第一侧部喷嘴和/或第二底部喷嘴和/或第二侧部喷嘴和/或上部喷嘴设置有多个，沿第一侧壁和第二侧壁的水平长度方向均匀设置。

优选地，第二侧壁的高度低于第一侧壁的高度，第二侧壁相对于反应器的外侧设置有出水侧壁，第二侧壁与出水侧壁之间形成出水区。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种环流式臭氧催化氧化污水反应器，包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁的侧部两端分别通过第三侧壁和第四侧壁相连；第一侧壁与反应器底壁连接处倾斜设置有第一底部挡板，所述第一底部挡板与底壁之间设置有间隙，第一底部挡板、底壁和第一侧壁之间形成的空腔内设置有第一底部喷嘴；该设置使得间隙可以喷射出射速较快的水流，有效避免催化剂的沉积，促进污水与催化剂的充分接触；所述第二侧壁与底壁连接处倾斜设置有底部导流面，底部导流面上方的第二侧壁上对应倾斜设置有第二上部导流面，第二上部导流面相对的第一侧壁上对应倾斜设置有第一上部导流面，第一上部导流面与第二上部导流面高度相同；上述第一底部挡板与各导流面的设置共同维持射流反应区内的上下环流状态，维持催化剂的循环流动状态，促进催化剂对污水的催化处理作用。

(2)本实用新型的一种环流式臭氧催化氧化污水反应器，第一上部导流面上方的第一侧壁上倾斜设置有第一扩张面，第二上部导流面上方的第二侧壁上倾斜设置有第二扩张面，第一扩张面与第二扩张面对应设置，第一扩张面与第二扩张面之间的反应器横截面积由下到上逐渐扩张；上述扩张面的设置使得污水到达该处流速变缓，促进催化剂在该位置的下沉，有效避免跑料，促进下方催化剂对污水的催化处理。

附图说明

图1为本实用新型一种环流式臭氧催化氧化污水反应器的截面示意图；

图2为本实用新型一种环流式臭氧催化氧化污水反应器的俯视图；

图3为本实用新型一种环流式臭氧催化氧化污水反应器中第一底部挡板设置示意图。

示意图中的标号说明：

101、反应器；100、第一侧壁；111、水平段；200、第二侧壁；300、第三侧壁；400、第四侧壁；500、出水侧壁；600、底壁；

110、第一底部挡板；120、底部导流面；130、第二上部导流面；140、第一上部导流面；150、第一扩张面；160、第二扩张面；

001、第一底部喷嘴；002、第一侧部喷嘴；003、第二底部喷嘴；004、第二侧部喷嘴；005、上部喷嘴。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴；除此之外，本实用新型的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的一种环流式臭氧催化氧化污水反应器包括相对设置的第一侧壁100和第二侧壁200，第一侧壁100和第二侧壁200的侧部两端分别通过第三侧壁300和第四侧壁400相连，该第三侧壁300和第四侧壁400之间没有顺序关系，反应器101的底部为底壁600。第二侧壁200的高度低于第一侧壁100的高度，高度差的范围为不高于200mm；第二侧壁200相对于反应器101的外侧设置有出水侧壁500，第二侧壁200与出水侧壁500之间形成出水区。

第一侧壁100与反应器101底壁600连接处倾斜设置有第一底部挡板110，所述第一底部挡板110与底壁600之间设置有间隙，所述间隙大小为d，其中5mm≤d≤15mm，第一底部挡板110、底壁600和第一侧壁100之间形成的空腔内设置有第一底部喷嘴001，第一底部挡板110与底壁600之间间隙的设置，使得第一底部挡板110、底壁600和第一侧壁100之间形成的空腔内进入的污水可以较快并且恒速地由间隙冲出，可以有效避免反应器101中催化剂在底壁600上沉积，如果催化剂在底壁600上沉积则无法与污水进行充分接触，进而限制了催化剂的催化处理效率。所述第一底部喷嘴001的喷射方向竖直朝下设置，其进一步提高污水水流冲出间隙的动能。第一底部挡板110的阻挡作用也可以避免反应器101中的污水对第一底部喷嘴001的出水产生影响。

另外，所述第二侧壁200与底壁600连接处倾斜设置有底部导流面120，底部导流面120的底部与相对第一侧壁100的间隙对应设置，间隙冲出的水流可以由底部导流面120的底部经底部导流面120的导流作用向上方流动，避免底部导流面120为曲面，所述底部导流面120与底壁600之间的夹角为α1，所述45°≤α1≤70°。

值得一提的是，如图3所示，所述第一底部挡板110的底端设置有水平段111，水平段111的设置可以避免污水从间隙中出来后立即遇到空间的扩张而导致水流速度降低，水平段111可以起到维持水流动能的作用，不仅强化其放置催化剂沉降的作用，也促进其通过经底部导流面120的导流作用向上方流动。

底部导流面120上方的第二侧壁200上对应倾斜设置有第二上部导流面130，第二上部导流面130相对的第一侧壁100上对应倾斜设置有第一上部导流面140，第一上部导流面140与第二上部导流面130高度相同；水流经由底部导流面120导流向上运动后再由第二上部导流面130的导流作用，将其流向改变为向第一侧壁100方向运动；再由第一上部导流面140的导流作用，将水流流向改变为向下运动，向下运动的水流经由第一底部挡板110的导流作用，又朝向第二侧壁200方向运动，由此可见，反应器101中的污水水流通过第一底部挡板110和各导流面的导流作用在反应器101内形成环流作用，反应器101内污水形成上下环流后，可以维持催化剂的循环流动状态，促进催化剂对污水的催化处理作用。

为了进一步强化第一底部挡板110和各导流面的导流作用，第一底部挡板110和各导流面均设置可以为平面，也可以设置为曲面。第二上部导流面130与第二侧壁200之间的夹角为α2，所述45°≤α2≤70°；第一上部导流面140与第一侧壁100之间的夹角为α3，所述45°≤α3≤70°。第一侧壁100到第二侧壁200的距离为l，底部导流面120的底端到第二侧壁200的水平距离为l，l＝kl，其中0.1≤k≤0.25。

另外第一上部导流面140与第一底部挡板110之间的第一侧壁100上设置有第一侧部喷嘴002，所述第一侧部喷嘴002的喷射方向朝下设置，当水流流至靠近第一侧壁100处时，第一侧部喷嘴002喷射出水可以为环流提供动力，进一步促进环流的形成和循环；底部导流面120与第二上部导流面130之间的第二侧壁200上设置有第二侧部喷嘴004，所述第二侧部喷嘴004的喷射方向朝上设置，与第一侧部喷嘴002同理，当水流流至靠近第二侧壁200处时，第二侧部喷嘴004喷射出水可以为环流提供动力，进一步促进环流的形成和循环；第一侧部喷嘴002和第二侧部喷嘴004的协同作用有助于环流的不断进行。

另外第一底部挡板110的上部设置有第二底部喷嘴003，第二底部喷嘴003的喷射方向朝向底壁600的1/2处起至底部导流面120的底部，一方面当水流流至靠近底壁600时，第二底部喷嘴003喷射出水可以为环流提供动力，进一步促进环流的形成和循环；另一方面可以进一步避免催化剂在底壁600上的沉积。

还需要说明的是，第二上部导流面130的底部水设置有上部喷嘴005，所述上部喷嘴005水平设置，且喷射方向朝向第一上部导流面140；一方面当水流流至第一上部导流面140与第二上部导流面130之间时，上部喷嘴005喷射出水可以为环流提供动力，进一步促进环流的形成和循环；另一方面上部喷嘴005喷射出水可以形成一定的阻挡作用，避免污水中的催化剂进一步向上运动，从而使其在环流处与污水充分接触并进行催化处理净化。

本实施例中，第一上部导流面140上方的第一侧壁100上倾斜设置有第一扩张面150，第二上部导流面130上方的第二侧壁200上倾斜设置有第二扩张面160，第一扩张面150与第二扩张面160对应设置，第一扩张面150与第二扩张面160之间的反应器101横截面积由下到上逐渐扩张，第一扩张面150与第二扩张面160的设置使得上升的水在该处可以有效减速，避免上升的水携带的催化剂颗粒因具有较高的动能随水流冲出反应器101，即避免其发生跑料；另外还有利于催化剂颗粒在此处进行沉降，使其沉降至下方的环流中与污水进行催化处理。

本实施例汇总所述第一底部喷嘴001和/或第一侧部喷嘴002和/或第二底部喷嘴003和/或第二侧部喷嘴004和/或上部喷嘴005设置有多个，沿第一侧壁100和第二侧壁200的水平长度方向均匀设置。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。