申请日2014.12.15
公开(公告)日2015.04.01
IPC分类号C02F1/78
摘要
本发明公开了一种膨胀床臭氧催化氧化反应器，反应器内部自底部向上依次设置有臭氧分布器、进水分布器和催化剂床层，反应器上部设有尾气管和污水出水管，尾气管上设有尾气回流管，污水出水管上设有污水回流管，尾气回流管和污水回流管分别连通至水射器的气相进口和水相进口;催化剂床层和进水分布器之间设有回流水\气分布器，水射器出口通过管路连通至回流水\气分布器。反应器在运行过程中，在进水和回流污水的水力作用下，催化剂床层呈膨胀状态。本发明公开了一种应用该膨胀床臭氧催化氧化反应器的污水处理方法，能够提高污水处理深度，大幅度提高臭氧利用率，能够满足尾气达标排放要求，绿色环保，节约资源。
摘要附图
权利要求书
1.一种膨胀床臭氧催化氧化反应器，反应器内部自底部向上依次设置有 臭氧分布器、进水分布器和催化剂床层，反应器上部设有尾气管和污水出水管， 其特征在于：尾气管上设有尾气回流管，污水出水管上设有污水回流管，尾气 回流管和污水回流管分别连通至水射器的气相进口和水相进口;催化剂床层和 进水分布器之间设有回流水\气分布器，水射器出口通过管路连通至回流水\ 气分布器。
2.根据权利要求1所述的膨胀床臭氧催化氧化反应器，其特征在于：反 应器顶部设置有尾气收集罩，尾气收集罩顶部连通所述尾气管，尾气管排出口 与尾气回流管之间设有尾气控制阀;污水出水管排出口与污水回流管之间设有 污水控制阀，污水回流管上设有回流水增压泵;臭氧分布器连通臭氧进气管， 进水分布器连通进水管，进水管上设有进水增压泵;催化剂床层下方依次设置 有催化剂垫层和催化剂支撑格栅，催化剂支撑格栅位于回流水\气分布器上方。
3.根据权利要求2所述的膨胀床臭氧催化氧化反应器，其特征在于：在 反应器尾气收集罩与反应器筒体衔接部设置有一圈溢流堰，溢流堰连通所述污 水出水管。
4.根据权利要求3所述的膨胀床臭氧催化氧化反应器，其特征在于：尾 气管排出口与尾气控制阀之间连通有臭氧分解器。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的膨胀床臭氧催化氧化反应器，其特 征在于：在反应器运行过程中，催化剂床层在进水和回流污水的水力作用下呈 膨胀状态，催化剂床层膨胀率为10%-30%。
6.一种污水处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)待处理污水经过进水管后通过进水布水器均匀的分布在膨胀床臭氧 催化氧化反应器下部，臭氧经过臭氧进气管后通过臭氧分布器均匀的分布在反 应器底部，待处理污水和臭氧向上流经催化剂床层，在催化剂床层内发生臭氧 催化氧化反应;
(2)经步骤(1)处理过的污水溢流进入出水管，污水一部分经出水管排 出口排出到外部，另一部分经过污水回流管进入水射器水相入口;步骤(1) 反应过程中产生的尾气经尾气收集罩收集后进入尾气管，尾气一部分经臭氧分 解器处理后排出至反应器外部，另一部分尾气经过尾气回流管进入水射器气相 入口;
(3)回流的污水和尾气在水射器内混合形成气水混合物，并通过管路回 流至回流水\气分布器，进入反应器内再次参加催化氧化反应。
7.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于：反应器尾气回流 比为200～400%：污水回流比为200～400%。
8.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于：反应器中装填的 催化剂为颗粒状催化剂，粒径2～8mm。
9.根据权利要求6所述的污水处理方法，其特征在于：反应器有效水力 停留时间为0.5～1.0小时。
说明书
膨胀床臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，涉及污水处理臭氧催化氧化设备，具体 为一种膨胀床臭氧催化氧化反应器及其污水处理方法。
背景技术
臭氧作为一种强氧化剂，在废水处理方面得到了广泛的应用。为提高臭 氧利用率以及污水处理效率，目前普遍采用臭氧催化氧化的方式进行污水处 理。臭氧催化氧化已成功应用于污水深度处理、污水回用、高浓度难生化污 水预处理等方面，臭氧利用率及污水处理效率较单独臭氧氧化有较大提高。 然而目前臭氧催化氧化的研究主要集中在催化剂研发方面，开发出了不同载 体和负载不同活性组分的催化剂，所开发出的催化剂应用范围不同，处理效 果各有差异。目前各研究机构将研发重点放在开发高效催化剂以提高臭氧利 用率和污水处理效率上，而较少有通过研究、设计开发高效反应器来提高臭 氧利用率和污水处理效率的。目前研究和应用的反应器主要为两种固定床催 化氧化反应器：一是污水、臭氧同向流动，由反应器底部自下而上通过反应 器催化剂床层，发生催化氧化反应;另一种是污水、臭氧逆向流动，污水自 上而下、臭氧自下而上通过反应器催化剂床层，发生催化氧化反应。
现有固定床臭氧催化氧化反应器存在的主要问题有：
(1)固定床催化反应器在运行一段时间后，如6～7天，催化剂床层空隙 和催化剂表面会被污水中带入的或反应产生的悬浮物、胶体堵塞或污染，需 定期对催化剂床层进行反冲洗;增加了反应器操作难度，提高了自控要求， 且产生一定量的反冲洗废水需进一步处理;
(2)固定床催化反应器，在布水器、布气器设计不合理或加工、安装精 度不高的情况下，以及运行管理不善的情况下，会发生沟流现象，严重影响 处理效果;
(3)主要采用穿孔管或微孔曝气的方式将臭氧通入污水中，由于臭氧在 污水中形成的气泡较大，且溶解率较低，从而导致臭氧利用率低，外排尾气 中的臭氧含量较多;反应后尾气中未溶解和未反应的臭氧未回收，造成臭氧 的浪费;
(4)污水中未来得及反应的溶解性臭氧被直接排出，如果后续的污水处 理接有生物处理单元，还需对污水进行臭氧吹脱等处理，一方面增加了处理 工序，另一方面造成了臭氧的浪费;
(5)污水在反应器内停留时间一般为0.5-1.0小时，污水中部难氧化物 质未来得及被氧化就排出，反应深度不够，导致污水处理效率不高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种膨胀 床臭氧催化氧化反应器，可用于污水深度处理，污水回用，高浓度难生化污 水预处理等领域，较传统固定床催化氧化反应器，大大提高臭氧利用率。
本发明的技术方案如下：
一种膨胀床臭氧催化氧化反应器，反应器内部自底部向上依次设置有臭 氧分布器、进水分布器和催化剂床层，反应器上部设有尾气管和污水出水管， 其特征在于：尾气管上设有尾气回流管，污水出水管上设有污水回流管，尾 气回流管和污水回流管分别连通至水射器的气相进口和水相进口;催化剂床 层和进水分布器之间设有回流水\气分布器，水射器出口通过管路连通至回流 水\气分布器。
更进一步地，反应器顶部设置有尾气收集罩，尾气收集罩顶部连通所述 尾气管，尾气管排出口与尾气回流管之间设有尾气控制阀;污水出水管排出 口与污水回流管之间设有污水控制阀，污水回流管上设有回流水增压泵;臭 氧分布器连通臭氧进气管，进水分布器连通进水管，进水管上设有进水增压 泵;催化剂床层下方依次设置有催化剂垫层和催化剂支撑格栅，催化剂支撑 格栅位于回流水\气分布器上方。
更进一步地，在反应器尾气收集罩与反应器筒体衔接部设置有一圈溢流 堰，溢流堰连通所述污水出水管。
更进一步地，尾气管排出口与尾气控制阀之间连通有臭氧分解器。
更进一步地，在反应器运行过程中，催化剂床层在进水和回流污水的水 力作用下呈膨胀状态，催化剂床层膨胀率为10%-30%。
一种应用上述膨胀床臭氧催化氧化反应器处理污水的污水处理方法，其 特征在于包括以下步骤：
(1)待处理污水经过进水管后通过进水布水器均匀的分布在膨胀床臭氧 催化氧化反应器下部，臭氧经过臭氧进气管后通过臭氧分布器均匀的分布在 反应器底部，待处理污水和臭氧向上流经催化剂床层，在催化剂床层内发生 臭氧催化氧化反应;
(2)经步骤(1)处理过的污水溢流进入出水管，污水一部分经出水管 排出口排出到外部，另一部分经过污水回流管进入水射器水相入口;步骤(1) 反应过程中产生的尾气经尾气收集罩收集后进入尾气管，尾气一部分经臭氧 分解器处理后达标排出至反应器外部，另一部分尾气经过尾气回流管进入水 射器气相入口;
(3)回流的污水和尾气在水射器内混合形成气水混合物，并通过管路回 流至回流水\气分布器，进入反应器内再次参加催化氧化反应。
更进一步地，反应器尾气回流比为200～400%：污水回流比为200～400%。
更进一步地，反应器中装填的催化剂为颗粒状催化剂，粒径2～8mm。
更进一步地，反应器有效水力停留时间为0.5～1.0小时。
本发明的有益效果是提供了一种膨胀床臭氧催化氧化反应器，用于污水 深度处理、污水回用和高浓度难生化污水预处理等领域，较传统固定床催化 氧化反应器其臭氧利用率提高30%左右;同时避免了常规固定床反应器定需 定期进行反冲洗的问题，降低了反应器操作难度和自控水平，避免了常规固 定床催化反应器可能存在的沟流现象，提高了传质能力和处理效果。
