申请日 2020.07.15
公开（公告）日 2021.01.12
IPC分类号 C02F1/72; C02F1/78; C02F101/30
摘要
本实用新型公开了一种用于高浓度难生物降解有机废水处理的臭氧催化流化床装置，涉及环保领域中的污水处理理技术，其结构为：包括用于连接污水储罐的有机废水输送管道和溶气水输送管道、污水加压泵、臭氧发生装置、溶气泵、流化床反应器和多个控制阀；有机废水输送管道设置在溶气泵的上游；溶气水输送管道设置在溶气泵的下游；流化床反应器的顶部设置有顶部溶气水布水管，顶部溶气水布水管连通设置在底部的至少一个溶气水布水头,用于输送溶气水；流化床反应器的侧壁上部设置有出水口。该装置有效解决了臭氧利用率低，传统填料塔反应器在处理高浓度有机废水时易造成催化剂板结，有机物矿化度低等问题。
权利要求书
1.一种用于高浓度难生物降解有机废水处理的臭氧催化流化床装置，其特征在于：
包括用于连接污水储罐(1)的有机废水输送管道和溶气水输送管道、污水加压泵(2)、臭氧发生装置(3)、溶气泵(4)、流化床反应器(7)和多个控制阀；
所述溶气泵(4)用于混合来自有机废水输送管道的有机废水和来自臭氧发生装置(3)的臭氧以产生溶气水；
所述有机废水输送管道设置在所述溶气泵(4)的上游；所述溶气水输送管道设置在溶气泵(4)的下游；所述有机废水输送管道上以有机废水流向为顺序依次设置有第一汇合连接处、第二汇合连接处和第三汇合连接处；
所述流化床反应器(7)的顶部设置有顶部溶气水布水管(12)，所述顶部溶气水布水管(12)连通设置在底部的至少一个溶气水布水头(11),用于通过溶气水布水头(11)向流化床反应器(7)内输送经溶气泵(4)处理过的溶气水；
所述流化床反应器(7)的侧壁上部设置有出水口(15)用于排放经流化床反应器(7)处理过的废水。
2.根据权利要求1所述的臭氧催化流化床装置，其特征在于，
其中所述流化床反应器(7)顶部设置有池顶臭氧布气管(9)，底部设置有流化床底部布气廊(10)，以及设置在流化床底部布气廊(10)内的至少一个底部臭氧溶气头(13)；池顶臭氧布气管(9)的出口与所述底部臭氧溶气头(13)连通，用于经所述池顶臭氧布气管(9)和底部臭氧溶气头(13)向流化床反应器(7)内输送来自臭氧发生装置(3)的臭氧；
所述臭氧发生装置(3)的出口管道连接分叉的管道，其中其第一分叉管道连接所述池顶臭氧布气管(9)，其第二分叉管道与有机废水输送管道在所述第二汇合连接处汇合。
3.根据权利要求2所述的臭氧催化流化床装置，其特征在于，
所述流化床反应器(7)的下部设置有回水管(8),所述回水管(8)的出口所接管道在所述第一汇合连接处与有机废水输送管道汇合。
4.根据权利要求3所述的臭氧催化流化床装置，其特征在于，所述污水加压泵(2)设置在所述有机废水输送管道上所述第一汇合连接处的上游；
在所述溶气水输送管道上设置有气水分离器(5)和稳压罐(6)；
气水分离器(5)用于去除多余的气体。
5.根据权利要求1所述的臭氧催化流化床装置，其特征在于，有机废水输送管道的第三汇合连接处接空气接口(20)，通过所述接空气接口(20)向溶气泵(4)、流化床反应器(7)输送流动空气。
6.根据权利要求1所述的臭氧催化流化床装置，其特征在于，所述流化床反应器(7)的侧壁上设置有回流管(14)，回流管(14)的上部与流化床反应器(7)的上部连通，回流管(14)的回流水口(16)与流化床反应器(7)的下部连通；所述出水口(15)设置在所述回流管(14)的上部；所述回流管(14)的顶部连接有尾气分解器(17),用于接收并分解经处理污水中溶出的臭氧。
7.根据权利要求2-6任一项所述的臭氧催化流化床装置，其特征在于，所述溶气水布水头(11)和底部臭氧溶气头(13)均为多个，均匀分布设置在所述流化床反应器(7)底部。
说明书
一种用于高浓度难生物降解有机废水处理的臭氧催化流化床 装置
技术领域
本实用新型涉及生态环境保护污水处理领域，尤其是高浓度难生物降解工业污水处理设备领域中的高级氧化设备，具体的是一种用于高浓度难生物降解有机废水处理的臭氧催化流化床装置。
背景技术
根据国家统计局《2018年中国统计年鉴》，2017年全国废水排放总量为699.66吨，其中31个主要城市废水中工业废水排放量239.16亿吨。《2019年中国工业污水处理行业分析报告-市场运营态势与发展前景评估》显示，具体到工业废水处理领域，我国的工业废水处理行业才刚刚步入快速成长期，市场规模将保持较高增速发展。到2024年，我国工业废水市场规模有望突破3500亿元大关。工业污水中污染物较复杂，含有大量的有毒有害难以微生物降解的物质加之不同类型工业企业污水排放污染物类别、浓度差异较大，给工业污水的处理提出了更高的技术要求。
针对此类工业污水，目前一般采用高级氧化技术作为预处理、最终的深度处理或预处理和最终处理同时采用。工程中广泛应用的高级氧化技术主要包括芬顿系列方法、臭氧催化氧化和湿式催化氧化法。高级氧化技术用来处理难生物降解的工业废水主要有两个目的,一是直接氧化降解污水中的有机组分，二是提高污水的可生化性，即提高出水的B/C值，再结合微生物处理单元使污水处理达到国家相关排放标准的要求。芬顿系列方法在应用的过程中易产生大量的污泥和频繁调节pH值；湿式催化氧化法因涉及运行过程中较高的温度和压力而对设备的材质和运行要求较高而不被广泛应用。
臭氧氧化是一种高效的水处理技术，臭氧由于氧化还原电位(2.07ev)较高,高于氯气和过氧化氢等常用氧化剂，可以氧化分解水中大部分有机污染物，达到净化水的目的。臭氧氧化在实际的工程应用中存在一些问题，主要表现为：(1)臭氧利用率低，(2)有机物分解不彻底，不适用于高浓度难生物降解废水的处理。针对臭氧氧化存在的上述问题，发展了臭氧催化氧化技术。臭氧催化氧化是在催化剂的作用下，促进反应过程中羟基自由基(·OH)的生成，增加有机污染物的氧化降解能力及矿化能力。通常情况下，臭氧催化氧化技术处理低浓度难生物降解废水已经成熟并得到广泛工程应用，但在处理高浓度废水(如COD大于5000mg/L)中，由于反应器的形式和催化剂的研发而受到了很大的限制。
实用新型内容
本实用新型是提供一种用于高浓度难生物降解有机废水处理的臭氧催化流化床装置，解决了臭氧利用率低，传统填料塔反应器在处理高浓度有机废水时易造成催化剂板结，有机物矿化度低等问题。
本实用新型请求保护的技术方案如下：
一种用于高浓度难生物降解有机废水处理的臭氧催化流化床装置，包括用于连接污水储罐的有机废水输送管道和溶气水输送管道、污水加压泵、臭氧发生装置、溶气泵、流化床反应器和多个控制阀；
所述溶气泵用于混合来自有机废水输送管道的有机废水和来自臭氧发生装置的臭氧以产生溶气水；
所述有机废水输送管道设置在所述溶气泵的上游；所述溶气水输送管道设置在溶气泵的下游；所述有机废水输送管道上以有机废水流向为顺序依次设置有第一汇合连接处、第二汇合连接处和第三汇合连接处；
所述流化床反应器的顶部设置有顶部溶气水布水管，所述所述顶部溶气水布水管连通设置在底部的至少一个溶气水布水头,用于通过溶气水布水头向流化床反应器内输送经溶气泵处理过的溶气水；
所述流化床反应器的侧壁上部设置有出水口用于排放经流化床反应器处理过的废水。
在上述技术方案中，其中所述流化床反应器顶部设置有池顶臭氧布气管，底部设置有流化床底部布气廊，以及设置在流化床底部布气廊内的至少一个底部臭氧溶气头；池顶臭氧布气管的出口与所述底部臭氧溶气头连通，用于经所述池顶臭氧布气管和底部臭氧溶气头向流化床反应器内输送来自臭氧发生装置的臭氧；
所述臭氧发生装置的出口管道连接分叉的管道，其中其第一分叉管道连接所述池顶臭氧布气管，其第二分叉管道与有机废水输送管道在所述第二汇合连接处汇合。
在上述技术方案中，所述流化床反应器的下部设置有回水管,所述回水管的出口所接管道在所述第一汇合连接处与有机废水输送管道汇合。
在上述技术方案中，所述污水加压泵设置在所述有机废水输送管道上所述第一汇合连接处的上游；
在所述溶气水输送管道上设置有气水分离器和稳压罐；
气水分离器用于用于去除多余的气体。
优选地，有机废水输送管道的第三汇合连接处接空气接口，通过所述接空气接口向溶气泵、流化床反应器输送流动空气。
在上述技术方案中，所述流化床反应器的侧壁上设置有回流管，回流管的上部与流化床反应器的上部连通，回流管的回流水口与流化床反应器的下部连通；所述出水口设置在所述回流管的上部；所述回流管的顶部连接有尾气分解器,用于接收并分解经处理污水中溶出的臭氧。
优选地，所述溶气水布水头和底部臭氧溶气头均为多个，均匀分布设置在所述流化床反应器底部。
大量应用实验证明，含有大量难以生物降解的有毒有害有机物的污水，先后采用了电催化氧化、芬顿试剂法等高级氧化技术和直接投加氧化剂的方法均未能处理达到技术要求。而采用本实用新型的臭氧催化流化床装置和工艺处理后，COD去除率理想，B/C值明显提升，满足后续工艺/处理单元对进水的水质要求。
与现有技的处理工艺相比，本装置具有以下优势：
(1)采用流化床的反应器形式，增大了臭氧和颗粒状催化剂的接触反应面积，增加了臭氧的利用率，提高了整个系统有机负荷和对污水中有机污染物的去除率。
(2)采用流化床的反应器形式，避免了传统的填料塔在进水有机物浓度过高的条件下，出现催化剂板结，从而导致反应器失效的问题。
(3)臭氧发生装置产生的臭氧，可通过臭氧溶气头和溶气泵两种方式进入流化床反应器。既增加了臭氧的溶解量又增加了回流量，同时为颗粒催化剂的流化提供了充足的动力。
(4)可根据污水中污染物的浓度，可灵活地采用不同的运行方式，改变了传统的臭氧催化设备只适用于低浓度污水的处理的现状。
(5)该装置和工艺从处理效果、投资和运行成本均优于既有的电催化、芬顿试剂和湿式催化氧化工艺等高级氧化技术。
发明人 （张克江）
