申请日2014.12.24
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明公开了一种高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应器，属污水处理设备领域。该反应器包括：流化床反应器本体、固液分离系统、臭氧氧化系统、粉末催化氧化剂投加系统和粉末催化氧化剂回收系统。该反应器具有去除煤化工，钢铁，生物制药，印染等行业废水中难生物降解有机物污染物的突出能力，可作为膜过滤系统的预处理系统，也可用于执行较高COD排放标准的行业和地区。COFR技术具有投资费用低，结构简单，操作简便，COD去除率效率高，无二次污染，模块化的组合方式有利于设计和实施，COFR反应器可以同其它水处理方法联合使用，可有效解决煤化工、制药、印染及相关行业污水处理不达标、纳滤反渗透等工艺的浓水无法处理的问题，是及其有效和实用新技术，有待广泛使用和推广。
摘要附图
权利要求书
1.一种高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应器，其特征在于，包括：
流化床反应器本体、固液分离系统、臭氧氧化系统、粉末催化氧化剂投加系统和粉末 催化氧化剂回收系统，其中，
所述流化床反应器本体为容器结构，其前端设有进水口，后端为出水端，底部设有排 泥口，所述进水口处的流化床反应器本体内设有搅拌器;
所述粉末催化氧化剂投加系统设有投加管路，该投加管路设在所述流化床反应器本体 内的进水口处;
所示粉末催化氧化剂回收系统设有回收管路，该回收管路与所述流化床反应器本体底 部的排泥口连接;
所述臭氧氧化系统设有臭氧曝气器，该臭氧曝气器设在所述流化床反应器本体内的底 部;
所述固液分离系统设有过滤进水端和产水出口，该过滤进水端与所述流化床反应器后 端的出水端连接。
2.根据权利要求1所述的高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应器，其特征 在于，所述流化床反应器本体深度为5m～6m，流化床反应器本体内部由隔板分隔为2～3格， 其容积满足所处理废水停留30min～120min的要求。
3.根据权利要求1所述的高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应器，其特征 在于，所述固液分离系统采用浸没式固液分离系统或外置式固液分离系统;其中，
所述浸没式固液分离系统包括：钛金属或其它无机组分的过滤组件、自吸泵、反洗泵 和反洗水箱;所述钛金属或其它无机组分的过滤组件浸没设置在所述流化床反应器本体内 后端的出水端内，经管路、自吸泵与反洗水箱连接，所述自吸泵与所述反洗水箱之间的管 路上设置所述产水出口;所述反洗水箱经管路、反洗泵连接至所述钛金属或其它无机组分 的过滤组件;
所述外置式固液分离系统包括：固液分离给水泵、循环泵、无机管式超滤膜和清洗系 统;所述固液分离给水泵的进水管连接至所述流化床反应器本体内后端的出水端内，所述 固液分离给水泵的出水管经循环泵与无机管式超滤膜连接，所述无机管式超滤膜上设置所 述产水出口，所述无机管式超滤膜的浓水出口经一路管路连接至所述流化床反应器本体内 前端的进水口处，另一路为循环水回流管连接至所述循环泵的进水管;所述清洗系统与所 述无机管式超滤膜的清洗口连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应 器，其特征在于，所述臭氧氧化系统包括：
纯氧气源、臭氧发生器、臭氧供气管路、阀门及所述臭氧曝气器;其中，所述纯氧气 源与臭氧发生器连接，所述臭氧发生器经臭氧供气管路和阀门与所述臭氧曝气器连接。
5.根据权利要求1至3任一项所述的高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应 器，其特征在于，所述粉末催化氧化剂投加系统包括：
粉末催化氧化剂活化罐，粉末催化氧化剂投加泵和投加管路，所述粉末催化氧化剂活 化罐经粉末催化氧化剂投加泵与粉末投加管路连接。
6.根据权利要求1至3任一项所述的高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应 器，其特征在于，所述粉末催化氧化剂回收系统包括：所述回收管路、粉末催化氧化剂排 泥泵和脱水装置;所述回收管路一端与所述流化床反应器本体底部的排泥口连接，另一端 经粉末催化氧化剂排泥泵与脱水装置连接。
7.根据权利要求1至3任一项所述的高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应 器，其特征在于，还包括：酸碱投加装置，包括：酸碱加药罐，酸碱投加计量泵和酸碱投 加管路，所述酸碱加药罐经酸碱投加计量泵与酸碱投加管路连接，所述酸碱投加管路连接 至所述流化床反应器本体前端内的进水口处。
8.根据权利要求1至3任一项所述的高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应 器，其特征在于，还包括设在所述流化床反应器本体内的以下装置中的至少一种：
超声波装置、微波装置、填料装置、紫外灯照射装置。
9.根据权利要求1至3任一项所述的高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应 器，其特征在于，还包括连接至所述流化床反应器本体内向其内加入氧化剂的氧化剂加入 装置。
说明书
高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反应器
技术领域
本发明涉及水处理领域，特别是涉及一种高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床 反应器。
背景技术
臭氧化系统中催化剂(固体)与反应溶液处于不同相，反应在固-液相界面进行的氧 化方法称为多相催化臭氧氧化法。
近年来，多相催化臭氧氧化技术已经成为去除水中高稳定性、难降解有机污染物的关 键技术之一。利用固体催化剂协同臭氧氧化可以降低反应活化能或改变反应历程，从而达 到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。
研究者们发现，在酸性条件下，O3/TiO2系统可以有效地降解草酸，在高pH(5～9)条 件下，催化效率更高。活性炭催化臭氧氧化过程中，在酸性pH条件下，活性炭催化臭氧过 程具有和碱性pH条件相当的除污染效能。O3、O3/Al2O3和O3/Fe(III)/Al2O3三种体系降解水 中的对苯酚，总有机碳(TOC)的去除率分别为40%、70%和90%，Al2O3能明显提高草酸的 去除率，在反应时间300min条件下，单独臭氧氧化对草酸的去除率仅为15%，而在O3/Al2O3催化体系中去除率可提高到85%。尤其对于氯苯酚，经O3/Fe2O3/Al2O3和O3/TiO2/Al2O3体系 处理后，去除率可达100%。O3/Al2O3体系对2-氯酚的降解，在中性pH值条件下，该催化 体系比单独臭氧体系明显提高了TOC的去除率(由21%提高至43%)，同时比单独臭氧体系 降低了臭氧的消耗量。使用Al2O3催化臭氧化去除水中琥珀酸，60min内能够去除约90%的溶 解有机碳(DOC)，而在同样条件下单独臭氧只能去除20%。O3/Al2O3体系比单独臭氧体系可 提高其矿化程度，减少可生物降解有机碳的生成。Al2O3可以显著提高臭氧氧化水中邻苯 二甲酸二甲酯(DMP)的去除率，反应120min后总有机碳(3.50mg/L)的去除率从单独臭 氧体系的23.9%提高到55.1%。
研究还发现：有机物的结构及其在催化剂上的吸附作用是决定多相催化臭氧氧化过程 效率的重要影响因素;而且，有机物在催化剂上的高吸附能力使得催化过程无降解效率优 势，但是，这并不能否定催化臭氧氧化过程，因为，吸附作用与催化作用对有机物的降解 遵循不同的反应机理。多相催化臭氧氧化系统中，有机物的催化臭氧氧化效能并非是臭氧 氧化和有机物在催化剂上的吸附作用的简单叠加;有机物吸附到催化剂表面后会继续被催 化氧化分解。有机污染物在催化剂上的吸附作用并不是催化氧化过程发挥其高效催化能力 的必要条件。催化氧化系统中，臭氧在催化剂表面的吸附、分解是催化臭氧氧化系统的关 键;催化臭氧氧化反应体系中有机物分解效率的高低是由所生成的活性物种对有机物的氧 化能力所决定的。
根据以上的研究者们的研究，多相催化臭氧氧化的模式可以有效提高有机物的去除效 率，从而降低水体中的有机物浓度，达到水处理的目的，然而，现有的反应器采用的催化 剂多为颗粒状载体，蜂窝陶瓷载体，而不得不采用过滤罐的形式，其反应接触面积受到了 很大程度的影响，而有机物与催化剂之间的接触催化正式影响该反应的限制步骤，因此反 应效率不高，同时还存在着催化剂过滤罐容易堵塞，需要定期反洗和更换等问题，这些问 题都影响了催化氧化反应工艺的推广和使用。从而如何提供一种高效催化臭氧氧化的反应 器，可以不受催化剂与污染物接触的限制成为诸多研究者研究的课题，大多数研究者都想 到了采用粉末状的催化剂进行臭氧催化氧化，但是粉末状的催化剂很难与水进行有效分 离，例如采用传统的过滤方法，不仅通量要大，而且堵塞严重，如果采用混凝沉淀的方法， 则会导致催化剂大量流失，污泥产生量大，非常不经济，因此无法大规模的应用于工程实 践。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧 化流化床反应器，其投资费用低，结构简单，操作简便，COD去除率效率高，无二次污染， 模块化组合，有利于实施。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高效去除废水中CODcr的催化臭氧氧化流化床反 应器，包括：
流化床反应器本体、固液分离系统、臭氧氧化系统和粉末催化氧化剂投加系统，其中，
所述流化床反应器本体为容器结构，其前端设有进水口，后端为出水端，底部设有排 泥口，所述进水口处的流化床反应器本体内设有搅拌器;
所述粉末催化氧化剂投加系统设有投加管路，该投加管路设在所述流化床反应器本体 内的进水口处;
所述臭氧氧化系统设有臭氧曝气器，该臭氧曝气器设在所述流化床反应器本体内的底 部;
所述固液分离系统设有过滤进水端和产水出口，该过滤进水端与所述流化床反应器后 端的出水端连接。
本发明的有益效果为：该反应器结构简单，投资费用低，操作简便，COD去除率效率 高，无二次污染，模块化的组合有利于设计和实施，该反应器可作为膜过滤系统的预处理 系统，可以同其它水处理方法联合使用，具有去除煤化工，制药，印染等行业废水中难生 物降解有机物污染物的突出能力，也可用于执行较高COD排放标准的行业和地区，可有效 解决煤化工、钢铁，生物制药、印染及相关行业污水处理不达标、纳滤反渗透等工艺的浓 水无法处理的问题。
