微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置

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2024-03-12 16:53:17

权利要求书： 1.一种微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，装置有效高度为10～

20m；包括反应塔塔体，塔侧壁底部预留进水管口，塔顶设置出水口和排气口，出水口连接回流罐，塔体底部设置有气水混合液分布装置，塔体中上部通过格栅板固定有催化床，塔体底部外部设置有气液混合装置，所述的气液混合装置上设置有进水口、进气口和出水口，其中进水口与进水管连接，进气口与反应外部的臭氧进气管连接，所述的出水口经管道与所述的气水混合液分布装置相连，塔体中部设置有与臭氧进气管连接的补充曝气装置，回流罐的出水口通过管道分别与所述的气液混合装置进水管、后续处理装置进水口连接。

2.根据权利要求1所述的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述的反应塔塔体外形为圆柱形，高径比4:1～8:1。

3.根据权利要求2所述的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述的气水混合液分布装置由外圈盘管和支管组成，其中外圈管径大于支管，外圈管径与支管连通，支管开设圆孔。

4.根据权利要求1所述的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，催化剂装填高度为反应塔高度的1/8～1/6，催化剂为球体或圆柱体，直径3～5mm。

5.根据权利要求1所述的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述的气液混合装置为循环倍率为1～9倍的射流装置、气液混合泵或加压溶气罐。

说明书：一种微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置技术领域[0001] 本实用新型涉及污水处理领域，特别是涉及一种微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置。

背景技术[0002] 随着污水排放标准的不断提高，污水处理技术和设备也应不断创新以提高效率、降低成本。高级氧化技术是污水深度处理的常用技术，包括臭氧氧化，光催化，湿式氧化等。

臭氧作为一种强氧化剂，在催化剂的作用下，具有反应迅速，降解有机物彻底，无二次污染

等优势。然而由于臭氧的特性导致其在水中的溶解度低，易分解，造成臭氧利用效率低，大

部分臭氧逸出或分解为氧气。

[0003] 传统的工业臭氧反应装置多以反应池为主，池底设置曝气装置，这种反应方式不仅受环境影响较大，施工周期长，占地面积大，传质效率差且反应效率低。反应塔形式的臭

氧反应装置相较于反应池优势明显，占地面积缩减，且水深较反应池增加，提高了臭氧的利

用效率，在提高反应效率的同时减少了资源消耗。但由于目前现有技术的限制，臭氧发生器

的出口压力限制了反应塔的有效高度为6米，导致反应塔的处理水量受限。传统的曝气方式

多以曝气盘和曝气头为主，产生的气泡直径通常为毫米级甚至厘米级，气泡直径大导致比

表面积小、传质效率低，且易出现气泡分布不均匀的情况。

实用新型内容

[0004] 本实用新型的目的是解决传统臭氧池占地面积大，臭氧发生器出口压力小，臭氧利用率低等问题，提供一种微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置。

[0005] 为实现上述技术问题，本实用新型提供了一种微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，通过以下技术方案实现：

[0006] 一种微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，包括反应塔塔体，塔侧壁底部预留进水管口，塔顶设置出水口和排气口，出水口连接回流罐，塔体底部设置有气水混合液分布

装置，塔体中上部通过格栅板固定有催化床，塔体底部外部设置有气液混合装置，所述的气

液混合装置上设置有进水口、进气口和出水口，其中进水口与进水管连接，进气口与反应外

部的臭氧进气管连接，所述的出水口经管道与所述的气水混合液分布装置相连，塔体中部

设置有与臭氧进气管连接的补充曝气装置；反应器有效高度为10～20m；回流罐的出水口通

过管道分别与所述的气液混合装置进水管、后续处理装置进水口连接。

[0007] 本实用新型所述的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，优选，所述的反应塔塔体外形为圆柱形，高径比4:1～8:1，材质为耐氧化金属或合金。

[0008] 本实用新型所述的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，优选，所述的反应塔塔体为不锈钢304及以上。

[0009] 本实用新型所述的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，优选，所述的气水混合液分布系统由外圈盘管和支管组成，其中外圈管径大于支管，外圈管径与支管连通，支管

开设圆孔。

[0010] 本实用新型所述的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，优选，催化剂装填高度为反应塔高度的1/8～1/6，催化剂为球体或圆柱体，直径3～5mm。

[0011] 本实用新型所述的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，优选，所述的气液混合装置为循环倍率为1～9倍的射流装置、气液混合泵或加压溶气罐。

[0012] 与现有技术相比，本实用新型微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置较传统的臭氧塔，解决了现有臭氧发生器由于出口压力限制导致塔高不超过6米的问题，使设备的占地

面积大大减小。本实用新型装置通过设置气液混合装置产生富含微纳米级气泡的溶气水，

气泡直径的大大缩小导致气泡比表面积增大，气泡上升的速度、合并、破裂减缓，使臭氧溶

解率提高，气液传质效率也随之提高，同时也减少了催化剂的用量，降低材料成本的同时大

大提高了臭氧利用率；同时在溶气水的强力冲击下，催化剂不易板结，装置内构件不易结垢

堵塞，从而本实用新型装置内免装反洗设备，降低了清洗成本。

附图说明[0013] 图1为实施例1中微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置的结构示意图。[0014] 图2为微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置中气水混合液分布装置的剖面结构示意图。

[0015] 图中标记：1?塔体，2?气水混合液分布装置，3?催化床4?气液混合装置，5?补充曝气装置，6?尾气破坏单元，7?回流罐，8?臭氧发生器，21?外圈盘管，22?支管。

具体实施方式[0016] 下面通过具体实施例结合说明书附图对本实用新型的技术方案及技术效果做进一步详细的说明。此处实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0017] 如图1?2所示，本实施例的微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置，有效高度为10～20m，包括塔体1，气水混合液分布装置2，催化床3，气液混合装置4，补充曝气装置5，尾气

破坏单元6，回流罐7，臭氧发生器8。塔体1外形为圆柱形，高径比4:1～8:1，侧壁底部预留进

水管口，塔顶设置出水口和排气口，出水口连接回流罐7。塔体底部设置有气水混合液分布

装置2，由外圈盘管21和支管22组成，其中外圈管径大于支管，外圈管径与支管连通，支管开

设圆孔。塔体中上部通过格栅板固定有催化床3，催化剂装填高度为反应塔高度的1/8～1/

6，催化剂为球体或圆柱体，直径3～5mm。塔体底部外部设置有气液混合装置4，由射流装置、

气液混合泵或加压溶气罐组成，其循环倍率为1～9倍，所述的气液混合装置4上设置有进水

口、进气口和出水口，其中进水口与进水管连接，进气口与反应外部的臭氧进气管连接，所

述的出水口经管道与所述的气水混合液分布装置2相连，塔体中部设置有与臭氧进气管连

接的补充曝气装置5，反应装置臭氧化空气与污水处理体积比小于1:3时开启补充曝气装

置。回流罐的出水口通过管道分别与所述的气液混合装置4进水管、后续处理装置进水口连

接。

[0018] 本实用新型微气泡增压循环臭氧催化氧化反应装置的工作原理如下：臭氧气由臭氧发生器8制得，一路进入补充曝气装置5，一路进入气液混合装置4，气液混合装置4接入处

理污水，通过气水混合液分布装置2均匀释放进入反应塔内，臭氧微气泡自塔底缓慢上升，

有机物在臭氧和催化剂的作用下被分解。塔体1上部设置出水口，出水方式为溢流，进入回

流罐7，回流罐7内设置丝网除沫器，以防气泡不能完全破裂，回流罐出水一路接入气液混合

装置进水管，一路接入外排系统或下一个工艺设备。气液混合装置4可根据实际污水情况进

行增设或缩减，气液混合装置的使用解决了由于臭氧发生器出口压力的限制反应塔有效高

度不超过6m的问题。若臭氧投加量不足可通过阀门控制补充曝气装置，进一步提高有机物

去除率。由于反应系统内微气泡的加入，大大增强了气液传质效果，催化剂的加入量可大幅

减少，降低了材料成本，同时在微气泡的强力冲击下，催化剂不易板结，反应装置内免装反

洗系统，降低了清洗成本。

[0019] 实施例1[0020] 一种炼化污水，在12m的反应装置中处理。原水COD80mg/L，pH6.8，水量10m3/h，3

臭氧化空气量9m/h，停留时间1h，出水COD36mg/L，COD去除率55％。

[0021] 实施例2[0022] 一种膜浓水，在12m的反应装置中处理。原水COD240mg/L，水量14m3/h，臭氧化空3

气量24m/h，停留时间1h，出水COD106mg/L，COD去除率55.8％。