CN110803757A - 一种一体化臭氧催化氧化塔 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种一体化臭氧催化氧化塔。该氧化塔包括塔体，设于塔体内的螺旋管，以及两个沿塔体的高度方向间隔设于塔体内的催化剂拦网；两个催化剂拦网将塔体内腔由下至上分隔为旋动床反应区、固定床反应区和储水区，固定床反应区用于填充颗粒状氧化催化剂，旋动床反应区设有同轴联动的助力桨和旋转桨；螺旋管分布在旋动床反应区、固定床反应区及储水区内；螺旋管的进水口连通有臭氧入口和污水入口，且该进水口位于储水区内，螺旋管的出水口位于旋动床反应区内。该氧化塔能够减少对动力支持的需求，可降低运行和维护成本并简化操作，且可大幅度提升处理后污水的可生化性和有机物去除率，降低后续再处理的难度。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种一体化臭氧催化氧化塔。
背景技术
中国水资源的人均占有量很低，并且随着人口增长、区域经济发展、工业化和城市化进程加快，城市用水需求不断增长，将使水资源供应不足、用水短缺问题日益严重。工业生产需水量大，同时也会产生较大量工业污水，若不能有效处理则进一步加剧用水短缺问题。
工业污水一般化学需氧量(COD)高、颜色深、异味大并且可生化性较差，使得工业污水较难处理，处理后的污水仍可生化性较低，增加了后续再处理的难度。随着我国污水排放标准的提高，很多污水处理设施并不能满足新的排放标准，故污水的深度处理形成一种趋势，深度处理中又以臭氧氧化处理最为高效应用广泛。现有的水处理设备结构复杂，需要多种动力支持，使运行与维护成本增加且操作繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体化臭氧催化氧化塔，旨在解决目前污水处理设备需要多种动力支持、臭氧利用率低、处理后的污水可生化性较低的问题，能够减少对动力支持的需求和对臭氧量的需求，从而降低运行和维护成本并简化操作，同时还能大幅度提升处理后污水的可生化性，降低后续再处理的难度，提高污水末端处理的深度。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种一体化臭氧催化氧化塔，包括塔体，设于所述塔体内的螺旋管，以及两个沿所述塔体的高度方向间隔设于所述塔体内的催化剂拦网；两个所述催化剂拦网将所述塔体内腔由下至上分隔为旋动床反应区、固定床反应区和储水区，所述固定床反应区用于填充颗粒状氧化催化剂，所述旋动床反应区设有同轴联动的助力桨和旋转桨；所述螺旋管分布在所述旋动床反应区、所述固定床反应区及所述储水区内；所述螺旋管的进水口连通有臭氧入口和污水入口，且所述螺旋管的进水口位于所述储水区内，所述螺旋管的出水口位于所述旋动床反应区内。
进一步地，所述旋动床反应区设有旋动床入料口；所述固定床反应区设有固定床卸料口。
进一步地，所述螺旋管的进水口连接有污水泵。
进一步地，所述螺旋管贴合所述塔体内壁设置。
进一步地，所述塔体上设有与所述储水区连通的出气管，所述出气管连接有再氧化池。
进一步地，所述储水区设有导水管，所述导水管的入水口设于所述储水区的底部，所述导水管的出水口连通所述再氧化池的入水口。
进一步地，所述固定床反应区与旋动床反应区之间的所述催化剂拦网上方设有布水器。
进一步地，下层所述催化剂拦网的底面设有位于所述旋动床反应区内的支撑架，所述助力桨和所述旋转桨分别转动设置在所述支撑架上。
进一步地，所述助力桨包括与所述支撑架转动连接的第一旋转套，以及多个分别与所述第一旋转套连接且沿所述第一旋转套的周向间隔分布的第一桨片，所述第一桨片沿所述螺旋管的出水方向由下至上倾斜设置，所述第一桨片的外缘平面与水平面夹角为90～100°；所述第一桨片的前端部为半圆壳结构，所述半圆壳结构的外径为所述螺旋管内径的1.2～1.5倍，所述半圆壳结构向与所述螺旋管的出水方向一致的方向凸出。
进一步地，所述旋转桨包括第二旋转套，以及多个分别与所述第二旋转套连接且沿所述第二旋转套的周向间隔分布的第二桨片，所述第二桨片沿所述螺旋管的出水方向由上至下倾斜设置，所述第二桨片的外缘平面与水平面夹角为30～45°。
本发明提供的一体化臭氧催化氧化塔的有益效果在于：在本发明提供的一体化臭氧催化氧化塔中，臭氧与污水在螺旋管内的狭小空间内充分接触混合并反应，使具有强氧化性的臭氧氧化污水中的有机物，对污水进行初步降COD；旋动床反应区内可放置适量催化剂，从螺旋管流出来污水仍具有一定的惯性力，能够继续旋转流动并产生冲击力，推动助力桨旋转，并由助力桨带动同轴联动的旋转桨旋转，促使旋动床反应区内的污水与催化剂随之旋转，进而使该区域内臭氧、污水和催化剂三相碰撞接触，实现高效传质、传热并发生氧化反应，使水中的有机物不断被氧化，从而COD再次降低；污水经过催化剂拦网从旋动床反应区进入固定床反应区，污水中的臭氧自下而上与固定床反应区中的氧化催化剂接触，使臭氧与污水中的有机物继续发生氧化反应，进一步降低水中的COD，处理后的水则进入储水区，可经再氧化池直接排放或利用，或进行下一步处理，如生化处理。固定床反应区与旋动床反应区之间的催化剂拦网可防止固定床反应区中填充的颗粒状氧化催化剂掉落进旋动床反应区以及防止旋动床反应区中的催化剂进入固定床反应区，固定床反应区与储水区之间的催化剂拦网用于防止固定床反应区中填充的颗粒状氧化催化剂随水流飘走。该氧化塔对于动力需求小，运行与维护成本低且操作简便；利用臭氧作为氧化剂，并且臭氧在该氧化塔内综合利用度高，可降低臭氧成本和二次污染；污水经该氧化塔处理后的可生化性大幅度提高，降低了后续再处理的难度。
附图说明
图1为本发明实施例中一体化臭氧催化氧化塔的剖视示意图；
图2为本发明实施例中再氧化池的剖视示意图。
图中：
1、塔体；
2、螺旋管；21、进水口；211、臭氧入口；212、污水入口；22、出水口；
31、下层催化剂拦网；32、上层催化剂拦网；
4、旋动床反应区；
41、助力桨；411、第一旋转套；412、第一桨片；
42、旋转桨；421、第二旋转套；422、第二桨片；
43、支撑架；431、支杆；432、固定杆；
44、旋动床入料口
5、固定床反应区；51、固定床卸料口；
6、储水区；61、出气管；62；导水管；
7、布水器；
8、再氧化池。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1和图2，现对本发明提供的一体化臭氧催化氧化塔进行说明。该氧化塔包括塔体1，设于塔体1内的螺旋管2，以及两个沿塔体1的高度方向间隔设于塔体1内的催化剂拦网(即上层催化剂拦网32和下层催化剂拦网31)，上层催化剂拦网31和下次催化剂拦网32将塔体1内腔由下至上分隔为旋动床反应区4、固定床反应区5和储水区6，固定床反应区5用于填充颗粒状氧化催化剂，旋动床反应区4设有同轴联动的助力桨41和旋转桨42；螺旋管2分布在旋动床反应区4、固定床反应区5及储水区6内；螺旋管2的进水口21连通有臭氧入口211和污水入口212，且螺旋管2的进水口21位于储水区6内，螺旋管2的出水口22位于旋动床反应区4内。
本发明提供的一体化臭氧催化氧化塔的有益效果在于：在本发明提供的一体化臭氧催化氧化塔中，臭氧与污水在螺旋管2内的狭小空间内充分接触混合并反应，使具有强氧化性的臭氧氧化污水中的有机物，对污水进行初步降COD；旋动床反应区4内可放置适量催化剂，从螺旋管2流出来污水仍具有一定的惯性力，能够继续旋转流动并产生冲击力，推动助力桨41旋转，并由助力桨41带动同轴联动的旋转桨42旋转，促使旋动床反应区4内的污水与催化剂随之旋转，进而使该区域内臭氧、污水和催化剂三相碰撞接触，实现高效传质、传热并发生氧化反应，使水中的有机物不断被氧化，从而COD再次降低；污水经过催化剂拦网3从旋动床反应区4进入固定床反应区5，污水中的臭氧自下而上与固定床反应区5中的氧化催化剂接触，使臭氧与污水中的有机物继续发生氧化反应，进一步降低水中的COD，处理后的水则进入储水区6，即可用于进行下一步处理，如生化处理。固定床反应区5与旋动床反应区4之间的下层催化剂拦网31可防止固定床反应区5中填充的颗粒状氧化催化剂掉落进旋动床反应区4以及防止旋动床反应区4中的催化剂进入固定床反应区5，固定床反应区5与储水区6之间的上层催化剂拦网32用于防止固定床反应区5中填充的颗粒状氧化催化剂随水流飘走。该氧化塔对于动力需求小，运行与维护成本低且操作简便；利用臭氧作为氧化剂，并且臭氧在该氧化塔内综合利用度高，可降低原料成本和二次污染；污水经该氧化塔处理后的可生化性大幅度提高，降低了后续再处理的难度。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，旋动床反应区4设有旋动床入料口44，固定床反应区5设有固定床卸料口51，便于局部维修养护，以及卸出催化剂。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，塔体1顶部设有通过法兰连接的可拆卸的上封头，上层催化剂拦网32可拆卸，从而便于为固定床反应区5进行装料。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，螺旋管2的进水口21连接有污水泵(未图示)，用于给污水流动提供动力。当不使用污水泵时，也可将污水源设置在高于该氧化塔的位置，利用重力作用促使污水流动。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，螺旋管2贴合塔体1内壁设置，可使由螺旋管2流出的污水具有更快的流速，对助力桨41产生更大的冲击力。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，塔体1上设有与储水区6连通的出气管61，用于导出剩余臭氧和反应产生的气体，以便收集臭氧或进一步利用。出气管61连有再氧化池8(如图2所示)，用于对出塔后的剩余臭氧进行进一步利用，充分发挥剩余臭氧的氧化能力，提高臭氧的利用率。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，储水区6设有导水管62，导水管62的入水口设于储水区6底部，导水管62的出水口22连通再氧化池8的入水口(如图2所示)，使反应剩余的臭氧对氧化塔处理后的水进行再次氧化处理，进一步保障出水的水质。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，固定床反应区5与旋动床反应区4之间的催化剂拦网3上方设有布水器7，使旋动床反应区4进入固定床反应区5的水均匀分配，避免旋动床反应区4的旋转水流对固定床反应区5中的反应产生影响。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，催化剂拦网31的底面设有位于旋动床反应区4内的支撑架43，助力桨41和旋转桨42分别转动设置在支撑架43上。作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，支撑架43包括三个支杆431和一个固定杆432，三个支杆431能够使固定杆432稳固地固定在催化剂拦网31的底面上。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，助力桨41包括与支撑架43转动连接的第一旋转套411，以及多个分别与第一旋转套411连接且沿第一旋转套411的周向间隔分布的第一桨片412，第一桨片412沿螺旋管2的出水方向由下至上倾斜设置，第一桨片412的外缘平面与水平面夹角为90～100°；第一桨片412的前端部为半圆壳结构，半圆壳结构的外径为螺旋管2内径的1.2～1.5倍，半圆壳结构向与螺旋管2的出水方向一致的方向凸出，有利于螺旋管2的出水直接作用于助力桨41的桨面，动力损失小，且转动阻力小。
作为本发明一体化臭氧催化氧化塔提供的一种具体实施方式，旋转桨42包括第二旋转套421，以及多个分别与第二旋转套421连接且沿第二旋转套421的周向间隔分布的第二桨片422，第二桨片422沿螺旋管2的出水方向由上至下倾斜设置，第二桨片422的外缘平面与水平面夹角为30～45°，既可促进旋动床反应区4水流流动，又不至于产生过大的漩涡。
本发明解决其技术问题所采用的操作流程是：
A、将待处理的污水由污水入口212通过污水泵泵入螺旋管2的进水口21，同时将臭氧通过臭氧入口211打入螺旋管2的进水口21，使臭氧与污水在螺旋管2内混合。
B、污水从螺旋管2内流出后，其冲击力促进助力桨41的旋转，助力桨41带动旋转桨42旋转，并使旋动床反应区4内的污水与催化剂随之旋转，使臭氧、污水和催化剂在旋动床反应区4内发生高效的氧化反应。
C、随着旋动床反应区4内的污水的增多，旋动床反应区4内的污水经过下层催化剂拦网31以及布水器7进入固定床反应区5，在固定床反应区5中借助氧化催化剂使臭氧与污水中的有机物继续发生氧化反应，进一步降低水中的COD。处理后的水则通过固定床反应区5与储水区6之间的上层催化剂拦网32进入储水区6，再由导水管62导出。自污水进塔起至污水出塔结束，污水在整个塔设备内的水利停留时间控制在0.5～2.5h。
D、储水区6的导水管62将处理后的水导入再氧化池8中，同时，出气口出气管61将剩余臭氧也导入再氧化池8中，使臭氧与水中剩余氧化物再次发生氧化反应，提高臭氧综合利用率，保障出水水质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：包括塔体，设于所述塔体内的螺旋管，以及两个沿所述塔体的高度方向间隔设于所述塔体内的催化剂拦网；两个所述催化剂拦网将所述塔体内腔由下至上分隔为旋动床反应区、固定床反应区和储水区，所述固定床反应区用于填充颗粒状氧化催化剂，所述旋动床反应区设有同轴联动的助力桨和旋转桨；所述螺旋管分布在所述旋动床反应区、所述固定床反应区及所述储水区内；所述螺旋管的进水口连通有臭氧入口和污水入口，且所述螺旋管的进水口位于所述储水区内，所述螺旋管的出水口位于所述旋动床反应区内。
2.如权利要求1所述的一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：所述旋动床反应区设有旋动床入料口；所述固定床反应区设有固定床卸料口。
3.如权利要求1所述的一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：所述螺旋管的进水口连接有污水泵。
4.如权利要求1所述的一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：所述螺旋管贴合所述塔体内壁设置。
5.如权利要求1所述的一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：所述塔体上设有与所述储水区连通的出气管，所述出气管连接有再氧化池。
6.如权利要求5所述的一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：所述储水区设有导水管，所述导水管的入水口设于所述储水区的底部，所述导水管的出水口连通所述再氧化池的入水口。
7.如权利要求1所述的一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：所述固定床反应区与旋动床反应区之间的所述催化剂拦网上方设有布水器。
8.如权利要求1所述的一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：下层所述催化剂拦网的底面设有位于所述旋动床反应区内的支撑架，所述助力桨和所述旋转桨分别转动设置在所述支撑架上。
9.如权利要求8所述的一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：所述助力桨包括与所述支撑架转动连接的第一旋转套，以及多个分别与所述第一旋转套连接且沿所述第一旋转套的周向间隔分布的第一桨片，所述第一桨片沿所述螺旋管的出水方向由下至上倾斜设置，所述第一桨片的外缘平面与水平面夹角为90～100°；所述第一桨片的前端部为半圆壳结构，所述半圆壳结构的外径为所述螺旋管内径的1.2～1.5倍，所述半圆壳结构向与所述螺旋管的出水方向一致的方向凸出。
10.如权利要求8所述的一体化臭氧催化氧化塔，其特征在于：所述旋转桨包括第二旋转套，以及多个分别与所述第二旋转套连接且沿所述第二旋转套的周向间隔分布的第二桨片，所述第二桨片沿所述螺旋管的出水方向由上至下倾斜设置，所述第二桨片的外缘平面与水平面夹角为30～45°。
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