一种制药废水的非均相臭氧催化氧化处理装置的制作方法

1.本实用新型涉及制药废水处理装置，尤其是内置颗粒催化剂的制药废水的非均相臭氧催化氧化处理装置。


背景技术：

2.制药工业生产过程中产生污水的不达标排放对生态环境和人类健康带来的严重影响不容忽视，对于含有大量难降解污染物的制药废水来说，单独的传统生化处理方法不再适用，制药厂制药废水二级生化出水的难降解性更加突出。因而寻求一种既能有效降解诸如此种可生化性很差的废水中的污染物又在处理成本上行的通的方法有着重大的意义。目前，高级氧化技术已成为一种优越的处理方法，越来越广泛地应用在制药废水深度处理工程中。
3.臭氧催化氧化技术作为高级氧化技术中的一种，以其所具备的氧化性强、可以无选择地氧化污染物、无二次污染等优异性能，在高级氧化技术中越来越受到人们的青睐。
4.臭氧催化氧化作用主要分为均相和非均相臭氧催化氧化作用。均相臭氧催化氧化主要是利用金属离子来催化臭氧产生活性自由基来处理水体中污染物，其催化效率较高，但均相催化剂溶于水中不易回收利用，且易形成二次污染。相比之下，非均相臭氧催化氧化具有其特有的优点，如催化剂催化效率较高，可以长久使用，不会产生二次污染，制备成本和运行成本相对较低，易于实现工业化等。所以，加强非均相臭氧催化氧化装置的研发尤为重要。目前，对于制药废水而言，已有非均相臭氧催化氧化装置研发成果存在如下缺陷：装置内水流容易出现短流，造成部分污水在装置停留时间较短，污染物不能得到有效降解；污水、臭氧、
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oh不能充分接触，污染物降解效率较低；臭氧尾气收集困难、尾气中水分可能造成臭氧尾气破坏器损坏等。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种污染物得以高效降解及去除的制药废水的非均相臭氧催化氧化处理装置。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种制药废水的非均相臭氧催化氧化处理装置，包括箱式的臭氧催化氧化反应器，设置在臭氧催化氧化反应器里侧底板上的臭氧微孔曝气器，覆盖在臭氧微孔曝气器上的卵石承托层，置于卵石承托层之上的催化剂层，臭氧微孔曝气器通过臭氧进气管路与外部的空气源臭氧发生器相连，进水管路设置在臭氧催化氧化反应器侧面上部，出水管路设置于与进水管路相对一侧的臭氧催化氧化反应器侧面上部，臭氧尾气出气管路布置于臭氧催化氧化反应器外部顶面，臭氧尾气出气管路上设置有除雾器和臭氧尾气破坏器，在臭氧催化氧化反应器内侧沿着进水管路向出水管路方向设置有依次将臭氧催化氧化反应器内部分成多个相通且相对独立空间的多块上挡板和多块下挡板，上挡板和下挡板相间设置，上挡板与臭氧催化氧化反应器的前、后板及顶板相连，上挡板的顶部设置有通气孔，下挡板与臭氧催化氧化反应器的前、后板及
底板相连，上挡板和下挡板使废水从进水管路向出水管路方向形成蛇形流动。
7.所述臭氧进气管路上设置有气体流量计，进水管路上设置有液体流量计。
8.所述臭氧微孔曝气器为圆盘状，均匀布置于卵石承托层内。
9.所述催化剂层的催化剂为fe2o3+mno2/al2o3催化剂。
10.所述卵石承托层为级配卵石，总厚度为200mm，自上而下卵石粒径为2～4mm的厚度为100mm，粒径为4～8mm的厚度为100mm。
11.所述催化剂层填充厚度为臭氧催化氧化反应器总深度的20％。
12.所述上挡板和下挡板竖向平行设置，上挡板下端距离催化剂层表面至少为臭氧催化氧化反应器总深度的15％，下挡板上端距离臭氧催化氧化反应器顶面至少为臭氧催化氧化反应器总深度的30％。
13.所述上挡板为2块，下挡板为1块，将臭氧催化氧化反应器沿长度方向上均匀分成4段空间。
14.本实用新型的有益效果是：内部构造简单，可使装置具备良好的水力条件，防止出现短流现象；污水上下曲折流动，流程增加，可使臭氧与污水能够充分混合、接触反应，污染物得以高效降解及去除；挡板顶部设置有通气孔，臭氧尾气收集、处理设施完备、可靠，在实际的工程中具备良好的应用前景。
附图说明
15.图1为本实用新型的制药废水的非均相臭氧催化氧化处理装置的结构示意图。
16.图2为本实用新型的制药废水的非均相臭氧催化氧化处理装置的挡板俯视图。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
19.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
20.如图1、2所示，本实用新型的制药废水的非均相臭氧催化氧化处理装置，包括箱式的臭氧催化氧化反应器15，设置在臭氧催化氧化反应器15里侧底板上的臭氧微孔曝气器4，覆盖在臭氧微孔曝气器4上的卵石承托层5，置于卵石承托层之上的催化剂层6，臭氧微孔曝
气器4通过臭氧进气管路2与外部的空气源臭氧发生器1相连，进水管路8设置在臭氧催化氧化反应器15侧面上部，出水管路14设置于与进水管路8相对一侧的臭氧催化氧化反应器15侧面上部，臭氧尾气出气管路13布置于臭氧催化氧化反应器15外部顶面，臭氧尾气出气管路13上设置有除雾器11和臭氧尾气破坏器12，在臭氧催化氧化反应器15内侧沿着进水管路8向出水管路14方向设置有依次将臭氧催化氧化反应器15内部分成多个相通且相对独立空间的多块上挡板7和下挡板16，上挡板7和下挡板16相间设置，上挡板7与臭氧催化氧化反应器15的前、后板及顶板相连，上挡板7的顶部设置有通气孔10，下挡板16与臭氧催化氧化反应器15的前、后板及底板相连，上挡板7和下挡板16使废水从进水管路8向出水管路14方向形成蛇形流动。
21.所述臭氧进气管路2上设置有气体流量计3，进水管路8上设置有液体流量计9。所述臭氧微孔曝气器4为圆盘状，均匀布置于卵石承托层5内。所述催化剂层6的催化剂为fe2o3+mno2/al2o3催化剂。所述卵石承托层5为级配卵石，总厚度为200mm，自上而下卵石粒径为2～4mm的厚度为100mm，粒径为4～8mm的厚度为100mm。所述催化剂层6填充厚度为臭氧催化氧化反应器15总深度的20％。所述上挡板7和下挡板16竖向平行设置，上挡板7下端距离催化剂层6表面至少为臭氧催化氧化反应器15总深度的15％，下挡板16上端距离臭氧催化氧化反应器15顶面至少为臭氧催化氧化反应器15总深度的30％。
22.本实施例中，所述上挡板7为2块，下挡板16为1块，将臭氧催化氧化反应器15沿长度方向上均匀分成4段空间。
23.具体地说，所述臭氧发生器采用空气源形式，出气口经臭氧进气管路与臭氧微孔曝气器相连，中间管路上设置气体流量计；所述臭氧微孔曝气器为圆盘状，均匀布置于臭氧催化氧化反应器底部卵石承托层内；fe2o3+mno2/al2o3催化剂为市售催化剂，以球形颗粒al2o3为催化剂载体，fe2o3、mno2为催化剂活性组分。催化剂布置于卵石承托层之上，粒径为2～6mm，总厚度为臭氧催化氧化反应器总深度的20％；进水管路污水来自于制药厂制药废水二级生化出水，与臭氧催化氧化反应器连接，进水管路上设置有液体流量计；臭氧催化氧化反应器内设挡板，污水上下曲折流经整个反应器；出水管路与反应器相连，出水进入其他深度处理装置继续处理；通气孔位于挡板顶部，使得反应器内污水中溢出臭氧尾气能在顶部空间相互连通，便于气体排出反应器；除雾器布置于反应器外部顶端，顶部空间汇集的臭氧通过反应器顶部管道排出，首先进入除雾器去除臭氧尾气中的水分；臭氧尾气破坏器布置于反应器外部顶端，通过臭氧尾气出气管路与上述除雾器相接，去除水分的臭氧尾气进入臭氧尾气破坏器进行最终处置后外排。以上各装置(器材)均采用防臭氧腐蚀材料。
24.下面结合具体实施例，进行说明：进水来源于制药厂制药废水污水处理设施二级生化出水，进水中主要污染物codcr、bod5分别为192mg/l、3.1mg/l，b/c比为0.016，污水可生化性很差。
25.污水经进水管路8进入臭氧催化氧化反应器15进行反应，并通过液体流量计9计量；污水进入臭氧催化氧化反应器15后经上下折流自起端流至终端，在反应器中的停留时间为1h，与臭氧、催化剂充分接触反应；
26.臭氧投加采用空气源臭氧发生器1(青岛国林公司cf-g-3型)，以空气为进气源，制得的臭氧经臭氧进气管路2输送至位于臭氧催化氧化反应器15底部的臭氧微孔曝气器4(青岛国林公司圆盘型)，以高效细小气泡形式扩散至上层fe2o3+mno2/al2o3催化剂6(一恒实业
公司2～6mm)及污水中，并通过臭氧进气管路2上设置的气体流量计3进行计量。污水中臭氧投加量为20mg/l；
27.卵石承托层5布置于反应器底部，承托上部fe2o3+mno2/al2o3催化剂6，并于其中布置臭氧微孔曝气器4；
28.fe2o3+mno2/al2o3催化剂6为直径2～6mm的小球状颗粒，布置于卵石承托层5上，在催化剂所在区域臭氧和fe2o3+mno2/al2o3发生充分接触产生非选择性、具有极强氧化活性的氧化剂——
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oh，继而
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oh与污水中污染物反应，实现难降解污染物的降解及去除；
29.在反应器中布置有上挡板7、下挡板16，使水流流程呈现上下折流，这一设计可避免进出水短流，并且污水流动过程中可以更好的与自下而上流动的臭氧充分混合，创造良好的污染物、臭氧、
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oh相互混合、接触条件，利于污染物的高效降解及去除；
30.上挡板7顶端留有通气孔10，使得反应器内污水中溢出臭氧尾气能在顶部空间相互连通；
31.反应器中顶部臭氧尾气经出气管路13首先进入除雾器11(青岛国林公司ⅰ型)去除尾气中水分，最终进入臭氧尾气破坏器12(青岛国林公司ⅰ型)经处理后外排；
32.污水中污染物在臭氧催化氧化反应器15中经处理后通过出水管路14外排进入其他深度处理工艺继续进行处理。
33.以上各装置(器材)均采用防臭氧腐蚀材料。
34.臭氧催化氧化反应器15进出水水质及主要技术参数如表1所示：
35.表1反应器进出水水质及主要技术参数
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由表1可以看出，出水中codcr、bod5分别为108.2mg/l、25.5mg/l，codcr去除率达到了44％，b/c比上升至0.236，难降解污染物得到有效降解、去除的同时，污水的可生化性得以明显改善，利于后续其他污水深度处理工艺的选择及运行。
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以上所述的实施例仅用于说明本实用新型的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本实用新型的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本实用新型的专利范围，即凡本实用新型所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本实用新型的专利范围内。