喷淋催化氧化塔及具有其的污水处理系统

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2024-03-12 17:16:17

权利要求书： 1.一种喷淋催化氧化塔，其特征在于：包括塔体(1)以及由下而上依次设置在塔体(1)内的臭氧投加装置(2)、催化剂填充层(3)以及喷淋装置(4)；

所述催化剂填充层(3)被隔板(5)沿塔体(1)轴向分割成多个催化剂填充层分部(31)。

2.根据权利要求1所述的喷淋催化氧化塔，其特征在于：还包括污水收集环管(6)和出水管(7)；

所述污水收集环管(6)位于催化剂填充层(3)中，且经过所有催化剂填充层分部(31)；

所述污水收集环管(6)的管壁上具有多个朝上开设的通孔；

所述出水管(7)与污水收集环管(6)连通，且出水管(7)一端伸出塔体(1)。

3.根据权利要求2所述的喷淋催化氧化塔，其特征在于：所述污水收集环管(6)设置多个，多个污水收集环管(6)构成同心环结构；所述出水管(7)与所有污水收集环管(6)均连通。

4.根据权利要求1所述的喷淋催化氧化塔，其特征在于：所述隔板(5)上开设有若干连通孔(51)，若干连通孔(51)使多个催化剂填充层分部(31)相连通；所述塔体(1)侧壁设置出水口(11)，所述出水口(11)不高于连通孔(51)。

5.根据权利要求1?4任一所述的喷淋催化氧化塔，其特征在于：所述隔板(5)具有多块且构成径向截面呈共端点射线簇形的隔断架。

6.根据权利要求1?4任一所述的喷淋催化氧化塔，其特征在于：还包括污水回流管(8)；

所述污水回流管(8)连通塔体(1)底部和喷淋装置(4)。

7.根据权利要求6所述的喷淋催化氧化塔，其特征在于：所述污水回流管(8)上设置污水回流泵(81)。

8.根据权利要求1?4任一所述的喷淋催化氧化塔，其特征在于：还包括多孔承托板(9)，所述催化剂填充层(3)设置在多孔承托板(9)上。

9.根据权利要求1?4任一所述的喷淋催化氧化塔，其特征在于：所述臭氧投加装置(2)为盘式微孔曝气器。

10.一种污水处理系统，其特征在于，包括权利要求1?9任一所述的喷淋催化氧化塔。

说明书：喷淋催化氧化塔及具有其的污水处理系统技术领域[0001] 本实用新型属于污水处理的技术领域，尤其涉及一种喷淋催化氧化塔及具有其的污水处理系统。背景技术[0002] 近年来，以臭氧、双氧水为氧化剂的高级氧化技术逐渐成为了工业污水处理的主要技术；其具有适用范围广、氧化能力强等特点，在工业污水处理中备受研究者的关注。臭氧催化氧化法具有很强的氧化能力，而且无二次污染，对工业污水有着良好的处理效果，是当前研究的热点。[0003] 现在常用的臭氧催化氧化装置有湿式反应器，臭氧喷淋塔等；这些臭氧催化氧化装置的缺点在于，臭氧分子与有机物直接反应会存在反应速率常数低，臭氧利用率低等问题。因此，有必要对臭氧催化氧化装置进行改造，以提高臭氧的催化效率。[0004] 公告号为CN212127673U的专利申请公开一种喷淋式催化臭氧氧化反应系统。该方案中，废水由反应器顶部喷洒进入氧化系统，臭氧进气管分布在反应系统底部。废水在反应塔的填料段内的流向与臭氧在反应塔的填料段内的流向相反以实现气水逆流接触反应；通过喷淋的形式增加了反应面积，臭氧和催化剂有更大的接触面积，臭氧更容易穿透液膜而到达催化剂表面，因此在气态情况下臭氧分布更快更容易。[0005] 公告号为CN213112669U的专利申请公开一种用于臭氧催化氧化系统的反应塔。该方案中，将喷淋塔臭氧曝气装置改成了微纳米曝气盘，增加了臭氧的利用效率，达到节约运行费用的目的，且塔体可拆卸连接，拆装检修方便。[0006] 公告号为CN211946416U的专利申请公开一种臭氧催化氧化处理废水的装置。该方案中，通过对催化剂烧制过程及装置的设置，形成催化过程的U型通道，能够使臭氧以及废水在流动过程中和催化剂充分接触。[0007] 公开号为CN112678993A的专利申请公开一种臭氧催化氧化污水处理装置。该方案中，在喷淋塔内设置竖向转轴及多个扰流板，以及内外网催化剂填充装置，污水自上而下喷淋，臭氧自下而上供入，形成上下逆流反应方式。催化剂存储网内的催化剂在臭氧自下而上进入反应罐内后形成浮动床，通过逆流与浮动床结合的方式使污水与催化剂和臭氧充分接触,提高污水处理效果。[0008] 发明人认为：相关技术中的喷淋塔在运行时，曝气系统运行过程中臭氧气体在催化剂填充装置内富集，形成固定气路，易造成曝气不均匀，臭氧与污水接触不完全，氧化效率低的问题。发明内容[0009] 为了减少曝气的不均匀，提高臭氧与污水的接触，提高催化氧化的效率，本实用新型提供了一种喷淋催化氧化塔。[0010] 本实用新型提供了一种喷淋催化氧化塔，采用了以下技术方案：[0011] 喷淋催化氧化塔，包括塔体以及由下而上依次设置在塔体内的臭氧投加装置、催化剂填充层以及喷淋装置；[0012] 所述催化剂填充层被隔板沿塔体轴向分割成多个催化剂填充层分部。[0013] 通过上述技术方案，催化剂填充层被分割成几个部分，使臭氧富集气路增多、减少了气路的集聚，减少了曝气的不均匀、增加了反应面积，提高了臭氧的利用率，从而提高了催化氧化的效率。[0014] 同时，通过设置于塔体上部的喷淋装置进行污水的投加，通过喷淋的形式可以增加反应面积。[0015] 作为本实用新型的进一步改进，还包括污水收集环管和出水管；[0016] 所述污水收集环管位于催化剂填充层中，且经过所有催化剂填充层分部；所述污水收集环管的管壁上具有多个朝上开设的通孔；[0017] 所述出水管与污水收集环管连通，且出水管一端伸出塔体。[0018] 通过上述技术方案，经过催化氧化处理后的污水可以通过污水收集环管、出水管而排出本喷淋催化氧化塔。[0019] 作为本实用新型的进一步改进，所述污水收集环管设置多个，多个污水收集环管构成同心环结构；所述出水管与所有污水收集环管均连通。[0020] 通过上述技术方案，提高了污水排水的效率。[0021] 作为本实用新型的进一步改进，所述隔板上开设有若干连通孔，若干连通孔使多个催化剂填充层分部相连通；所述塔体侧壁设置出水口，所述出水口不高于连通孔。[0022] 通过上述技术方案，不同催化剂填充层分部的污水可以通过连通孔迁移，并运动到出水口排出。[0023] 作为本实用新型的进一步改进，所述隔板具有多块且构成径向截面呈共端点射线簇形的隔断架。[0024] 作为本实用新型的进一步改进，还包括污水回流管；所述污水回流管连通塔体底部和喷淋装置。[0025] 通过上述技术方案，落至塔体底部的污水可以通过污水回流管而再次进入喷淋装置并被喷淋。[0026] 作为本实用新型的进一步改进，所述污水回流管上设置污水回流泵。[0027] 通过上述技术方案，污水回流泵实现了污水由塔体底部向喷淋装置的输送。[0028] 作为本实用新型的进一步改进，还包括多孔承托板，所述催化剂填充层设置在承托板上。[0029] 作为本实用新型的进一步改进，所述臭氧投加装置为盘式微孔曝气器。[0030] 通过上述技术方案，曝气器可以释放出尺寸更小的臭氧气泡，从而通过缩小臭氧气泡体积增加了反应面积，继而提高了臭氧对污水催化氧化的效率。[0031] 本实用新型还提供一种污水处理系统，包括所述的喷淋催化氧化塔。[0032] 本实用新型的有益技术效果在于：提供了一种喷淋催化氧化塔。[0033] (1)本实用新型通过将催化剂分成几个部分填充，增多了臭氧富集气路、减少了气路的集聚，减少了曝气的不均匀、增加了反应面积，提高了臭氧的利用率，从而提高了催化氧化的效率。[0034] (2)本实用新型通过设置于塔体上部的喷淋装置进行污水的投加，通过喷淋的形式可以增加反应面积。

[0035] (3)本实用新型通过盘式微孔曝气器的设置，由于该曝气器可以释放出尺寸更小的臭氧气泡，从而通过缩小臭氧气泡体积增加了反应面积，继而提高了臭氧对污水催化氧化的效率。

附图说明[0036] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0037] 图1为本实用新型实施例1的塔体的结构示意图。[0038] 图2为本实用新型实施例1的塔体在催化剂填充层处的横截面示意图。[0039] 图3为本实用新型实施例1的隔板与污水收集环管的立体示意图。[0040] 图4为本实用新型实施例2的塔体在催化剂填充层处的横截面示意图。[0041] 图中：1?塔体；11?出水口；12?污水暂存槽；2?臭氧投加装置；3?催化剂填充层；31?催化剂填充层分部；4?喷淋装置；5?隔板；51?连通孔；6?污水收集环管；7?出水管；8?污水回流管；81?污水回流泵；9?多孔承托板。具体实施方式[0042] 现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。本实用新型专利中未详细描述的结构、连接关系及方法，均可以理解为本领域内的公知常识。另外需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。[0043] 实施例1[0044] 本实施例公开了一种喷淋催化氧化塔。参照图1，喷淋催化氧化塔包括塔体1以及由下而上依次设置在塔体1内的臭氧投加装置2、多孔承托板9、催化剂填充层3以及喷淋装置4。[0045] 参照图1，塔体1呈圆柱体状，且竖直设置；在本实施方案中，塔体1具体尺寸为高2m，直径为10mm。在其他实施方案中，塔体1的直径也可以是8mm。

[0046] 参照图1，塔体1底部封闭而形成一污水暂存槽12。污水暂存槽12通过污水回流管8而与喷淋装置4连通，从而存储在污水暂存槽12中的污水能够通过污水回流管8而进入喷淋装置4并被喷淋出来。为了能实现污水由污水暂存槽12向喷淋装置4的运动，在污水回流管8上设置有污水回流泵81。[0047] 参照图1，在污水暂存槽12上方通过支架安装有臭氧投加装置2。臭氧投加装置2用于放出臭氧以对污水进行催化氧化。为了提高催化的效率，本实施方案中，臭氧投加装置2具体为盘式微孔曝气器；该曝气器可以释放出尺寸更小的臭氧气泡，从而通过缩小臭氧气泡体积增加了反应面积，继而提高了臭氧对污水催化氧化的效率。[0048] 参照图1，多孔承托板9通过常规支架安装在塔体1内，且将塔体1横向分割；催化剂填充层3设置在多孔承托板9上。具体的，催化剂为铁基催化剂，且呈球形颗粒状(粒径大于多孔承托板9的孔径)；大量的催化剂堆积在多孔承托板9上而形成催化剂填充层3。在其他实施方案中，催化剂也可以为过渡金属氧化物催化剂或贵金属催化剂，催化剂也可以呈块状、蜂窝状、刨花状等。[0049] 参照图2和3，催化剂填充层3被隔板5沿塔体1轴向分割成多个催化剂填充层分部31。具体的，隔板5具有多个且构成径向截面为十字形的纵长形隔断架；该隔断架呈竖直状，并与塔体1同轴设置；该隔断架的四个侧端边分别与塔体1内部固接(本实施方案为焊接)，下端面和多孔承托板9固接(本实施方案为焊接)，从而在塔体内形成四个纵长形、横截面呈扇形的填充空间；大量的催化剂均匀填充在这四个填充空间中而形成催化剂填充层3，且该催化剂填充层3由四个纵长形的、径向截面呈扇形的催化剂填充层分部31构成。通过将催化剂填充层3分割，使臭氧富集气路增多、减少了气路的集聚，增加了反应面积，提高了臭氧的利用率，从而提高了催化氧化的效果。需要说明的是，在其他的实施方案中，多块隔板5构成的隔断架的径向截面也可以为米字形，或其他常规的共端点射线簇形。

[0050] 参照图2和3，催化剂填充层3中，即填充的大量催化剂中设置有污水收集环管6；该污水收集环管6呈水平状，且与塔体1同轴设置(从而经过了所有的催化剂填充层分部31)；污水收集环管6的管壁上具有多个朝上开设的通孔，且污水收集环管6与出水管7连通；出水管7的一端与污水收集环管6，另一端伸出塔体1。通过上述设置，经过氧化后的污水可以通过通孔进入污水收集环管6并通过出水管7排出。为了提高污水排水的效率，本实施方案中设置了两个污水收集环管6，这些污水收集环管6的环形圆半径不同并同轴设置，从而构成了同心圆结构。出水管7沿同心圆径向延伸并与所有催化剂填充层分部31连通。

[0051] 参照图1，喷淋装置4除了和污水暂存槽12连通外，还和外界的污水源连通。喷淋装置4由水管以及连接在其上的喷头组成。[0052] 本喷淋催化氧化塔的实施原理为：需要进行处理的污水通过管道进入喷淋装置4中并被喷淋出来；污水下落而进入催化剂填充层3并在催化剂的表面形式液膜。同时，臭氧由臭氧投加装置2释放出且由下而上运动，并在催化剂填充层3与污水逆流相遇。在催化剂的作用下，臭氧转化为羟基自由基HO·，并与污水中的有机物发生反应，以达到净化污水的目的。经过反应后，部分污水通过通孔而进入污水收集环管6并从而出水管7排出。剩余污水下落至污水暂存槽12，并通过污水回流管8而再次进入喷淋装置4并被喷淋出来。

[0053] 本喷淋催化氧化塔的应用实例：[0054] 应用实例1[0055] 1、惠州某苯乙烯厂所产生的废水，其COD在250?300mg/L，氨氮在0?5mg/L，pH为6.2?6.8，采用普通喷淋塔和本实施例所公开的喷淋催化氧化塔做对比实验。

[0056] 2、采用普通喷淋塔进行污水处理时：催化剂填充体积为有效体积的200％，氧化停留时间1.5h，臭氧投加80mg/L，稳定出水COD为170?220mg/L，臭氧利用率1。[0057] 3、采用本实施例所公开的喷淋催化氧化塔进行污水处理时：催化剂填充体积为有效体积的200％，氧化停留时间1.5h，臭氧投加80mg/L，稳定出水COD为130?180mg/L，臭氧利用率1.5。[0058] 4、进行多组实验，分别调整臭氧投加量与氧化停留时间；对比发现，改进后喷淋塔臭氧利用率提高了50％。[0059] 应用实例2[0060] 1、绍兴某印染厂所产生的废水，其COD在120?150mg/L，氨氮在0?5mg/L，pH为7.5?7.8，采用普通喷淋塔和本实施例所公开的喷淋催化氧化塔做对比实验。

[0061] 2、采用普通喷淋塔进行污水处理时：催化剂填充体积为有效体积的200％，氧化停留时间1.5h，臭氧投加50mg/L，稳定出水COD为80?110mg/L，臭氧利用率0.8。[0062] 3、采用本实施例所公开的喷淋催化氧化塔进行污水处理时：催化剂填充体积为有效体积的200％，氧化停留时间1.5h，臭氧投加50mg/L，稳定出水COD为60?90mg/L，臭氧利用率1.2。[0063] 4、进行多组实验，分别调整臭氧投加量与氧化停留时间；对比发现，改进后喷淋塔臭氧利用率提高了40％。[0064] 实施例2[0065] 本实施例公开了一种喷淋催化氧化塔，其和实施例1基本相同，不同之处在于：不含有污水收集环管6和出水管7；并且在隔板5上开设有连通孔51。[0066] 参照图4，催化剂填充层3被隔板5构成的、径向截面为十字形的纵长形隔断架分割成四个催化剂填充层分部31。每块隔板5在相同的高度处均开设有若干连通孔51，同时在塔体1侧壁相同高度处开设出水口11。通过连通孔51，使四个催化剂填充层分部31相连通；不同催化剂填充层分部31的污水可以通过连通孔51迁移，并运动到出水口11排出。[0067] 另外，本实用新型还提供一种污水处理系统，包括所述的喷淋催化氧化塔。[0068] 以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。