臭氧催化氧化中试装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 207072839 U(45)授权公告日 2018.03.06

(21)申请号 201720982501.3(22)申请日 2017.08.07

(73)专利权人 光大水务（深圳）有限公司

地址 518000 广东省深圳市福田区深南大

道1003号东方新天地广场A座26楼(72)发明人 石伟　刘爱宝　蒋延梅　荣颖慧　

刘晓静　张海峰　杜庆洋　(74)专利代理机构 深圳中一专利商标事务所

44237

代理人 黄志云(51)Int.Cl.

C02F 1/78(2006.01)

权利要求书1页 说明书5页 附图1页

CN 207072839 U(54)实用新型名称

臭氧催化氧化中试装置(57)摘要

本实用新型提供了一种臭氧催化氧化中试装置，包括通过管道顺次连接的进水泵、调节罐、提升泵、一级臭氧反应器和二级臭氧反应器，其中，所述一级臭氧反应器为柱体反应器，所述一

所述第级臭氧反应器的底部设置有第一曝气盘，

一曝气盘上方设置有第一填料层，所述一级臭氧反应器设置有一级进水口、一级出水口，以及通过管道与所述第一曝气盘连接的第一臭氧进气口；所述二级臭氧反应器为柱体反应器，所述二级臭氧反应器的底部设置有第二曝气盘，所述第二曝气盘上方设置有第二填料层，所述二级臭氧反应器设置有二级进水口、二级出水口以及以及通过管道与所述第二曝气盘连接的第二臭氧进气口。

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权　利　要　求　书

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1.一种臭氧催化氧化中试装置，其特征在于，包括通过管道顺次连接的进水泵、调节罐、提升泵、一级臭氧反应器和二级臭氧反应器，其中，

所述一级臭氧反应器为柱体反应器，所述一级臭氧反应器的底部设置有第一曝气盘，所述第一曝气盘上方设置有第一填料层，所述一级臭氧反应器设置有一级进水口、一级出水口，以及通过管道与所述第一曝气盘连接的第一臭氧进气口；

所述二级臭氧反应器为柱体反应器，所述二级臭氧反应器的底部设置有第二曝气盘，所述第二曝气盘上方设置有第二填料层，所述二级臭氧反应器设置有二级进水口、二级出水口以及通过管道与所述第二曝气盘连接的第二臭氧进气口。

2.如权利要求1所述的臭氧催化氧化中试装置，其特征在于，所述一级臭氧反应器设置有第一上进水口、第一下进水口、第一上出水口、第一下出水口，以及通过管道与所述第一曝气盘连接的第一臭氧进气口，所述第一上进水口、第一上出水口设置在所述第一填料层的上方，所述第一下进水口、第一下出水口设置在所述第一填料层的下方，且所述一级臭氧反应器通过所述第一上进水口、第一下进水口的外接管道与所述提升泵相连，所述第一上出水口、下出水口的外接管道合流后与所述二级臭氧反应器相连；

所述二级臭氧反应器设置有第二上进水口、第二下进水口、第二上出水口、第二下出水口以及通过管道与所述第二曝气盘连接的第二臭氧进气口，所述第二上进水口、第二上出水口设置在所述第二填料层的上方，所述第二下进水口、第二下出水口设置在所述第二填料层的下方，且所述一级臭氧反应器通过所述第二上进水口、第二下进水口的外接管道与所述一级臭氧反应器相连。

3.如权利要求1所述的臭氧催化氧化中试装置，其特征在于，所述一级臭氧反应器、所述二级臭氧反应器均包括柱体和顶盖，所述顶盖与所述柱体紧固连接，且所述顶盖设置有泄气阀。

4.如权利要求3所述的臭氧催化氧化中试装置，其特征在于，所述臭氧催化氧化中试装置还包括与所述泄气阀管道连接的废气吸收装置。

5.如权利要求1所述的臭氧催化氧化中试装置，其特征在于，所述调节罐设置有用于安固pH计的pH计穿线口。

6.如权利要求1-5任一项所述的臭氧催化氧化中试装置，其特征在于，所述第一填料层包括可拆卸的第一上填料层和第一下填料层；和/或

所述第二填料层包括可拆卸的第二上填料层和第二下填料层。7.如权利要求6所述的臭氧催化氧化中试装置，其特征在于，所第一上填料层、所述第一下填料层的填料底部均设置有筛盘；和/或

所第二上填料层、所述第二下填料层的填料底部均设置有筛盘。

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说　明　书臭氧催化氧化中试装置

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技术领域

[0001]本实用新型属于臭氧催化氧化技术领域，尤其涉及一种臭氧催化氧化中试装置。背景技术

[0002]随着工业的发展，越来越多的工业废水进入污水管网，同时以工业废水为主的城市污水处理厂及工业园区的污水处理厂越来越多。随着环保形势越来越严峻，对城市污水处理厂的出水水质要求越来越严格。常规污水处理厂二级处理中，生化处理已经去除了大部分可生化降解的COD，剩下的主要为可溶性不可降解有机物(nbsCOD)，而随着一级A标准的全面落实，甚至部分经济发达地区正在逐步实施类地表四标准，COD要求不高于30mg/L。对出水COD的标准越来越高，nbsCOD给出水达标带来的困难越来越大，对此正有越来越多的污水厂增加深度处理单元，深度处理单元如何实现nbsCOD经济而稳定的去除成为一个亟需解决的问题。

[0003]高级氧化技术作为深度处理污水中nbsCOD的关键工艺之一势在必行，常规的高级氧化技术主要有臭氧氧化、芬顿反应、湿式催化氧化等。现有的芬顿法、湿式催化氧化技术，虽然一定程度上能提高污水处理效果，然而却存在加药量大、运行成本高、存在二次污染、操作麻烦等缺点。此外，芬顿反应存在劳动强度大、处理成本高、污泥多、腐蚀性大等诸多缺点，且对于低浓度COD处理效果差(出水COD较难达到50mg/L以下)，在低成本的要求下，高强度的高级氧化技术无法做到，比如芬顿、湿式催化氧化、超临界等。特别是当来水中nbsCOD的浓度过高时，芬顿法、加药法等高级氧化技术很难实现30mg/L以下的COD指标。[0004]臭氧氧化由于具有操作简单、无药剂添加、无二次污染、无污泥产生等优点而受到水污研究者的青睐，其市场需要旺盛。臭氧氧化法作为有效的深度处理技术，能进一步去除有机物，满足日益严格的出水排放标准。但也面临着一些问题。首先，臭氧在水中溶解度较低，如何有效地使臭氧溶于水，提高臭氧利用效率已经成为该技术研究的热点；其次，研究臭氧与其它技术的联合使用，并能够研制出催化效果好、寿命长、重复利用率高的催化剂；再次，由于臭氧产生效率较低，耗能大，研究高效低能耗的臭氧发生装置也成为当前要解决的关键问题之一。为此正有越来越多的污水厂增加深度处理单元，深度处理单元如何实现nbsCOD的经济而稳定去除成为一个亟需解决的问题，高级氧化技术作为深度处理的关键工艺之一势在必行，也是目前该技术领域研究发展的趋势。因此，急需开发一种臭氧催化氧化装置，特别是一种臭氧催化氧化中试装置。实用新型内容

[0005]本实用新型的目的在于提供一种臭氧催化氧化中试装置，旨在解决现有臭氧催化氧化装置效果较差，无法满足COD出水标准的问题。[0006]本实用新型是这样实现的，一种臭氧催化氧化中试装置，包括通过管道顺次连接的进水泵、调节罐、提升泵、一级臭氧反应器和二级臭氧反应器，其中，[0007]所述一级臭氧反应器为柱体反应器，所述一级臭氧反应器的底部设置有第一曝气

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盘，所述第一曝气盘上方设置有第一填料层，所述一级臭氧反应器设置有一级进水口、一级出水口，以及通过管道与所述第一曝气盘连接的第一臭氧进气口；[0008]所述二级臭氧反应器为柱体反应器，所述二级臭氧反应器的底部设置有第二曝气盘，所述第二曝气盘上方设置有第二填料层，所述二级臭氧反应器设置有二级进水口、二级出水口以及通过管道与所述第二曝气盘连接的第二臭氧进气口。[0009]优选的，所述一级臭氧反应器设置有第一上进水口、第一下进水口、第一上出水口、第一下出水口，以及通过管道与所述第一曝气盘连接的第一臭氧进气口，所述第一上进水口、第一上出水口设置在所述第一填料层的上方，所述第一下进水口、第一下出水口设置在所述第一填料层的下方，且所述一级臭氧反应器通过所述第一上进水口、第一下进水口的外接管道与所述提升泵相连，所述第一上出水口、下出水口的外接管道合流后与所述二级臭氧反应器相连；[0010]优选的，所述二级臭氧反应器设置有第二上进水口、第二下进水口、第二上出水口、第二下出水口以及通过管道与所述第二曝气盘连接的第二臭氧进气口，所述第二上进水口、第二上出水口设置在所述第二填料层的上方，所述第二下进水口、第二下出水口设置在所述第二填料层的下方，且所述一级臭氧反应器通过所述第二上进水口、第二下进水口的外接管道与所述一级臭氧反应器相连。[0011]优选的，所述一级臭氧反应器、所述二级臭氧反应器均包括柱体和顶盖，所述顶盖与所述柱体紧固连接，且所述顶盖设置有泄气阀。[0012]进一步优选的，所述臭氧催化氧化中试装置还包括与所述泄气阀管道连接的废气吸收装置。

[0013]优选的，所述调节罐设置有用于安固pH计的pH计穿线口。[0014]优选的，所述第一填料层包括可拆卸的第一上填料层和第一下填料层。[0015]优选的，所述第二填料层包括可拆卸的第二上填料层和第二下填料层。[0016]进一步优选的，所第一上填料层、所述第一下填料层的填料底部均设置有筛盘；和/或

[0017]所第二上填料层、所述第二下填料层的填料底部均设置有筛盘。[0018]本实用新型的提供的臭氧催化氧化中试装置，通过设置两级具有特定结构的臭氧反应器设置，来实现高效去除污水中的COD的效果，使得经臭氧催化氧化后的COD浓度可下降至30mg/L。

附图说明

[0019]图1是本实用新型实施例提供的臭氧催化氧化装置的结构示意图；[0020]图2是本实用新型实施例提供的臭氧催化氧化装置的优选结构示意图。

具体实施方式

[0021]为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0022]结合图1、图2，本实用新型实施例提供了一种臭氧催化氧化中试装置，包括通过管

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道顺次连接的进水泵1、调节罐2、提升泵3、一级臭氧反应器4和二级臭氧反应器，其中，[0023]一级臭氧反应器4为柱体反应器，一级臭氧反应器4的底部设置有第一曝气盘41，第一曝气盘41上方设置有第一填料层42，一级臭氧反应器4设置有一级进水口43、一级出水口44，以及通过管道与第一曝气盘41连接的第一臭氧进气口45；[0024]二级臭氧反应器5为柱体反应器，二级臭氧反应器5的底部设置有第二曝气盘51，第二曝气盘51上方设置有第二填料层52，二级臭氧反应器5设置有二级进水口53、二级出水口54以及通过管道与第二曝气盘51连接的第二臭氧进气口55。[0025]具体的，进水泵1用于将待处理废水通过管道泵入调节罐2中。[0026]调节罐2用于将待处理废水如市政废水、工厂废水、生活废水等进行调节处理，以便有利于后续臭氧催化氧化的进行。调节罐2的调节作用包括但不限于pH调节、加药、絮凝沉淀等。[0027]调节罐2设置有废水进入口21、废水出水口22、溢流口23和放空口24，其中，废水进入口21通过管道与进水泵1相通，输入待处理废水；废水出水口22通过管道与提升泵3相连，输出经调解后的待处理废水；溢流口23用于控制废液的水位；放空口24用于反应结束后残留液体的防空。且废水进入口21、废水出水口22、溢流口23和放空口24均设置有用于开关的阀门，如废水进水阀、废水出水阀、溢流阀、放空阀。进一步优选的，调节罐2设置有用于安固pH计的pH计穿线口(图中未标出)。由于COD经臭氧氧化催化在碱性条件下具有更好的反应效果，因此，所述pH计可以用于监控待处理废液中的pH，必要的时候进行调节。[0028]所述提升泵3用于将经调节罐2出来的待处理废水提升扬程。[0029]一级臭氧反应器4为柱体反应器，一级臭氧反应器4的底部设置有第一曝气盘41，第一曝气盘41上方设置有第一填料层42，一级臭氧反应器4设置有一级进水口43、一级出水口44，以及通过管道与第一曝气盘41连接的第一臭氧进气口45；[0030]二级臭氧反应器5为柱体反应器，二级臭氧反应器5的底部设置有第二曝气盘51，第二曝气盘51上方设置有第二填料层52，二级臭氧反应器5设置有二级进水口53、二级出水口54以及通过管道与第二曝气盘51连接的第二臭氧进气口55。[0031]一级臭氧反应器4、二级臭氧反应器5均为柱体反应器，柱体反应器的大小参照中试标准设置，如内径为200-600mm，高2000-3000mm，具体可为内径500mm，高2700mm。[0032]具体的，臭氧催化氧化中试装置中含有臭氧生成器(图中未标出)，所述臭氧生成器生成臭氧，由管道经所述第一臭氧进气口45、第二臭氧进气口55分别进入第一臭氧反应器、第二臭氧反应器中的第一曝气盘41、第二曝气盘51，提供反应臭氧。第一曝气盘41、第二曝气盘51设置在柱体反应器的中心位置，从而提高反应均匀性。[0033]第一曝气盘41上方设置有第一填料层42，第二曝气盘51上方设置有第二填料层52，第一填料层42、第二填料层52均为催化氧化催化剂，优选为载体负载催化剂，从而提供更好的催化效果。进一步的，由于中试装置的柱形反应器高度较高，一次在柱形反应器中填充过度填料，难度较大，因此，优选采用可拆卸的上下填料层，降低操作难度。优选的，第一填料层42包括可拆卸的第一上填料层421和第一下填料层422。优选的，第二填料层52包括可拆卸的第二上填料层521和第二下填料层522。上下填料层可通过紧固连接连接，填料的充装程度可根据实际情况调节，第一上填料层421、第二上填料层521可部分填充，也可以完全填充。当然，可拆卸的填料层不限于两层，可进一步增加层数，但是基于简化操作、保证气

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密性的考虑，优选为两层。[0034]进一步优选的，所第一上填料层421、第一下填料层422的填料底部均设置有筛盘；和/或所第二上填料层521、第二下填料层522的填料底部均设置有筛盘。所述筛盘用于支撑填料层，并防止填料层中的填料掉落。更优选的，所述筛盘为不锈钢筛盘。[0035]一级臭氧反应器4设置有一级进水口43、一级出水口44，二级臭氧反应器5设置有二级进水口53、二级出水口54。其中，一级进水口43、一级出水口44分设于第一填料层42上下方，可以是一级进水口43设置于第一填料层42上方，一级出水口44设置于第一填料层42下方，也可以是一级进水口43设置于第一填料层42下方，一级出水口44设置于第一填料层42上方；二级进水口53、二级出水口54分设于第二填料层52上下方，可以是二级进水口53设置于第二填料层52上方，二级出水口54设置于第二填料层52下方，也可以是二级进水口53设置于第二填料层52下方，二级出水口54设置于第二填料层52上方，从而使得所述待处理废水经过柱体反应器全程，有利于催化氧化反应的充分进行。当填料层含有可拆卸的多层结构时，进水口和出水口应分设与多层填料结构的上下方。由于经下进水口进入的待处理废水，底部臭氧浓度大，待处理污水中COD浓度也大，大部分臭氧被较易氧化的COD消耗掉，而上部臭氧浓度小，此处的COD较难氧化，低浓度的臭氧往往对它无能为力，导致臭氧的利用率降低。更优选的，所述待处理废水经上进水口流进，经臭氧催化氧化后从下出水口流出，从而使得进入柱体反应器的待处理废水先经过上部低浓度臭氧条件下将易分解的COD去除，进一步流经高浓度臭氧区域时，在高浓度臭氧条件下，降难分解的COD成分去除，来提高臭氧的利用率。[0036]如图2所示，优选的，一级臭氧反应器4设置有第一上进水口431、第一下进水口441、第一上出水口432、第一下出水口442，以及通过管道与第一曝气盘41连接的第一臭氧进气口45，第一上进水口431、第一上出水口441设置在第一填料层42的上方，第一下进水口432、第一下出水口442设置在第一填料层42的下方，且一级臭氧反应器4通过第一上进水口431、第一下进水口432的外接管道与提升泵3相连，第一上出水口441、第一下出水口442的外接管道合流后与二级臭氧反应器5相连。所述待处理废水可以经第一上进水口431流进，经臭氧催化氧化后从第一下出水口442流出，所述待处理废水也可以经第一下进水口432流进，经臭氧催化氧化后从第一上出水口441流出，从而提高了进出水的灵活性。[0037]优选的，二级臭氧反应器5设置有第二上进水口531、第二下进水口532、第二上出水口541、第二下出水口542以及通过管道与第二曝气盘51连接的第二臭氧进气口55，第二上进水口431、第二上出水口541设置在第二填料层52的上方，第二下进水口532、第二下出水口542设置在第二填料层52的下方，且一级臭氧反应器4通过第二上进水口531、第二下进水口532的外接管道与一级臭氧反应器4相连。所述待处理废水可以经第二上进水口531流进，经臭氧催化氧化后从第二下出水口542流出，所述待处理废水也可以经第二下进水口532流进，经臭氧催化氧化后从第二上出水口541流出，从而提高了进出水的灵活性。[0038]优选的，一级臭氧反应器4、二级臭氧反应器5均包括柱体和顶盖，顶盖与柱体紧固连接，且顶盖设置有泄气阀(第一泄气阀46、第二泄气阀56)。所述紧固连接包括螺纹固定和螺丝固定，泄气阀用于反应结束或必要时将反应器中的臭氧排出。进一步优选的，臭氧催化氧化中试装置还包括与泄气阀45管道连接的废气吸收装置，防止臭氧外排对环境造成污染。

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具体优选的，一级臭氧反应器4的厚度为20-50mm；二级臭氧反应器5的厚度为20-

50mm。

本实用新型实施例中，一级臭氧反应器4、二级臭氧反应器5的所有开口均设置有

用于开关的调节阀。

[0041]本实用新型的提供的臭氧催化氧化中试装置，通过设置两级具有特定结构的臭氧反应器设置，来实现高效去除污水中的COD的效果，使得经臭氧催化氧化后的COD浓度可下降至30mg/L。

[0042]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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图2

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