本實用新型涉及污水處理領域，具體地，本實用新型涉及一種焦化廢水處理用的臭氧催化氧化裝置。

背景技術：

臭氧是一種強氧化劑，具有不穩定、易分解的特點。臭氧用于水處理的工藝設施主要由臭氧發生器和氣水接觸設備組成。臭氧發生器所產生的臭氧，通過氣水接觸設備擴散于待處理水中。臭氧溶于水遵循亨利定律，單獨使用臭氧氧化污水中的污染物，存在溶解度低，利用率低，氧化能力不足且選擇范圍狹窄等問題。合理的使用催化劑可促進水中臭氧的分解，加快有機物的氧化速率。

目前在實際應用中，臭氧氧化技術存在一系列問題：第一，臭氧與水的傳質效果差，臭氧利用效率低。傳統的臭氧接觸反應器受制于產生氣泡的大小對氣水混合效果的影響作用，缺乏高效的氣水混合系統和合理的接觸面積控制，使得臭氧利用效率較低。其他臭氧接觸方式如微孔擴散器，管道混合器雖能提高臭氧溶解效率，但僅適合短暫液體滯留，仍受傳質限制的反應。第二，采用催化臭氧化裝置，合理的使用催化劑可促進水中臭氧的分解，加快有機物的氧化速率，但是現有可用于廢水處理的催化劑多為單一的活性炭材質，催化劑填裝方式為單一重力式堆積，氣水接觸面積不充分，而且催化劑的價格昂貴，使用壽命短，廢水處理運行成本偏高。第三，現有的臭氧催化裝置不會產生二次污染，但是裝置產生的尾氣中臭氧濃度較高，仍不能直接外排，需要將多余的臭氧收集處理。

例如，專利申請號為“201310221010.3”的發明專利公開了一種二級多相催化氧化塔，所述發明采用復式結構，可以有效利用一級氧化工藝殘余氧化劑，減少氧化劑消耗，增加設備使用效率，具有操作過程簡單、反應速度快、設備簡便、對環境友好等優點。

又，專利申請號為“201420745368.6”的實用新型專利公開了一種耦合催化臭氧反應器，包括一個加壓反應罐，通過流加雙氧水和水射器加壓，提高了臭氧的溶解度，促進了臭氧的分解，有利于臭氧與水中污染物充分反應。同時該實用新型通過增加普通反應器，延長了臭 氧與廢水的接觸反應，提高了臭氧利用率。

又，專利申請號為“201510204623.5”的發明提供了一種臭氧催化氧化裝置，通過混合裝置增強了臭氧與廢液的混合效果，通過催化單元提高了臭氧的氧化能力，進而提高了臭氧的利用率，降低了臭氧的投入量和催化劑用量，降低了成本。

然而，如上所述，目前污水深度處理領域用到的臭氧催化氧化都是單獨采用非均相臭氧催化氧化技術處理廢水，利用臭氧在催化劑作用下產生的羥基自由基進行間接氧化，羥基自由基氧化能力較臭氧氧化能力更強，且反應快速無選擇性，上述方法雖能保證一定的處理效果，降低臭氧消耗量，但由于缺乏高效的氣水混合系統，因而存在著催化劑用量大，投資費用高、臭氧與水的傳質效果差，臭氧利用效率低等問題。

技術實現要素：
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為解決上述現有技術的缺點，本實用新型提供一種改進型的臭氧催化氧化裝置，本實用新型通過改進臭氧催化氧化裝置結構，增加高效的氣液混合接觸系統，改變反應器中單一的催化劑，增大接觸面積，增加接觸填料，可增大氣液接觸面積，接觸填料對布氣系統產生的氣泡再次分割，減少液體的劇烈攪動。增加接觸反應室接觸填料，減少催化劑的使用量。本實用新型通過將部分尾氣回收利用，既減少尾氣對環境的污染，又提高了氣源的使用效率，提高臭氧的利用率，節省了運行成本。另外，外循環回流的廢水回流至原水進水口重新進入反應塔，能增大反應塔進水流速，有效減少塔內催化劑填料污堵現象的發生。

即，本實用新型改善反應器結構，增加高效噴射器，形成反應器的外循環系統，既能提高臭氧利用率，又能稀釋原水，還能起回收部分尾氣，減少臭氧排放量的作用。

本實用新型的技術方案如下：

一種改進型臭氧催化氧化反應裝置，內置有臭氧催化劑填料層和陶粒接觸填料層，此外，還設有臭氧進氣口、臭氧尾氣排放口，其特征在于，

在所述反應裝置的接觸填料層的下方設置有原水進水口，在所述反應裝置的催化劑層的上方設置有出水口，

在催化劑層和接觸填料層的下方分別設置有連通臭氧進氣口、用于使氣水充分接觸、提高臭氧利用率的鈦合金微孔曝氣器，

在所述反應裝置上層設置粒徑在φ2-5mm的臭氧催化劑填料，下層設置粒徑在φ3-6mm的陶粒接觸填料，

在催化劑層形成第一層接觸反應室，在接觸填料層形成第二催化氧化反應室。

來水從底部進入臭氧催化氧化裝置，水流自下而上依次經過陶粒接觸填料層、臭氧催化劑填料，最后經集水裝置收集后一部分直接排出，另一部分出水經回流加壓泵回流，回流加壓泵出口設有射流器，使裝置頂部部分臭氧余氣被吸入射流器內，而后與來水充分混合后重新進入臭氧催化氧化裝置，從而提高臭氧利用率和水流上升流速，填料層不易堵塞。

臭氧與水在第一層接觸反應室發生接觸反應，該層接觸填料表面積大，能增加氣液接觸面積，且對布氣系統產生的氣泡再次分割，減少液體的劇烈攪動，使得液體的攪動程度大小和氣液接觸面積的大小均達到最佳反應點，起到增加氣液傳質的效果。

接著氣液進入第二催化氧化反應室，在第二反應是底層設置布氣系統一套，增加臭氧濃度，提高處理效果。第二反應室所裝催化劑，合理的使用催化劑可促進水中臭氧的分解，加快有機物的氧化速率。

根據本實用新型所述一種改進型臭氧催化氧化反應裝置，其特征在于，

所述催化劑載體是負載金屬氧化物的活性炭，催化劑載體填裝高度在0.8～2.5m。

根據本實用新型所述一種改進型臭氧催化氧化反應裝置，催化劑載體是高碘值活性炭，活性炭上負載鐵、鎳、銅、鈷、鈦等金屬氧化物。催化劑層填裝高度一般在0.8～2.5m，運行時，氣、液、固三相充分接觸，在臭氧、OH·、新生態氧等強氧化劑的作用下，將水中的有機物氧化成水、二氧化碳等簡單的無機物或小分子有機物，從而除去水中的COD。填裝高度一般在0.8～2.5m，主要初步去除水中的SS和部分COD，為上層臭氧催化氧化創造條件。

在該反應室接觸反應后，水中仍有部分剩余臭氧，出水一部分經管道12排放出去。另一部分經泵16進入噴射器6，回流至臭氧催化氧化反應器，形成外循環系統。

根據本實用新型所述一種改進型臭氧催化氧化反應裝置，其特征在于，

在所述反應裝置頂部設置有臭氧尾氣排放口。

根據本實用新型所述一種改進型臭氧催化氧化反應裝置，其特征在于，

所述催化劑層設置于接觸填料層上方。

由于噴射器水流速特別高，將壓力能轉變為速度能，使吸氣區壓力降低產生真空。反應器產生的尾氣一部分經尾氣排放管道14排放，另一部分被回收利用，該部分尾氣作為引射流體經尾氣引流管道15被吸入噴射器，提高混合流體的壓力，然后經回水管道17，在反應器總進水口處與原水混合，重新進入臭氧催化氧化反應器。增加外循環系統回收部分出水和尾氣，一方面提高臭氧的利用率，另一方面起稀釋原水的作用。

根據本實用新型所述一種改進型臭氧催化氧化反應裝置，其特征在于，

出水一部分經管道排放，出水另一部分由泵進入噴射器，回流至原水進水口，形成外循環系統。

根據本實用新型所述一種改進型臭氧催化氧化反應裝置，其特征在于，

所述臭氧催化氧化裝置用于焦化廢水處理。

本實用新型的優點是：

(1)改進臭氧催化氧化裝置結構，增加高效噴射器，形成反應器的外循環系統。

(2)改變反應器中單一的催化劑，增加接觸填料層，減少催化劑的用量。

(3)回流氣源和補充氣源，回收反應裝置排放的尾氣，回用部分出水，稀釋原水，提高臭氧的利用率，降低反應裝置運行成本。

附圖說明

圖1為臭氧催化氧化反應器示意圖。

圖中，1為臭氧催化氧化反應器，2為反應器的催化劑層，3為反應器的接觸填料層，4為鈦微孔曝氣器，是反應器的臭氧擴散系統，5為反應器的支腿，6為噴射器，7為裝置進水口，8為裝置出水口，9為臭氧進氣口，10為臭氧尾氣排放口，11為原水管道，12為出水管道，13為臭氧管道，14為尾氣排放管道，15為尾氣引流管道，16泵，17為回水管道。

具體實施方式

實施例

一種改進型臭氧催化氧化反應裝置，反應裝置內設置有臭氧催化劑填料層和陶粒接觸填料層，此外，還設有臭氧進氣口、臭氧尾氣排放口。在所述反應裝置的接觸填料層的下方設置有原水進水口，在所述反應裝置的催化劑層的上方設置有出水口，在催化劑層和接觸填料 層的下方分別設置有連通臭氧進氣口、用于使氣水充分接觸、提高臭氧利用率的鈦合金微孔曝氣器，在所述反應裝置上層設置粒徑在φ2-5mm的臭氧催化劑填料，下層設置粒徑在φ3-6mm的陶粒接觸填料，在催化劑層形成第一層接觸反應室，在接觸填料層形成第二催化氧化反應室。

圖1中1為臭氧催化氧化反應器，2為反應器的催化劑層，3為反應器的接觸填料層，4為鈦板微孔曝氣器，是反應器的臭氧擴散系統，5為反應器的支腿，6為噴射器，7為裝置進水口，8為裝置出水口，9為臭氧進氣口，10為臭氧尾氣排放口。原水經原水管道11進入臭氧接觸氧化反應器，臭氧經臭氧管道13進入反應器，臭氧與水在第一層接觸反應室發生接觸反應，該層接觸填料表面積大，能增加氣液接觸面積，且對布氣系統產生的氣泡再次分割，減少液體的劇烈攪動，使得液體的攪動程度大小和氣液接觸面積的大小均達到最佳反應點，起到增加氣液傳質的效果。

接著氣液進入第二催化氧化反應室，在第二反應是底層設置布氣系統一套，增加臭氧濃度，提高處理效果。第二反應室所裝催化劑，合理的使用催化劑可促進水中臭氧的分解，加快有機物的氧化速率。在該反應室接觸反應后，水中仍有部分剩余臭氧，出水一部分經出水管道12排放出去。另一部分經泵16進入噴射器6，回流至臭氧催化氧化反應器，形成外循環系統。由于噴射器水流速特別高，將壓力能轉變為速度能，使吸氣區壓力降低產生真空。反應器頂部的尾氣(殘留少量的臭氧)，一部分尾氣經尾氣排放管道14收集后進入臭氧尾氣破壞裝置，在臭氧分解催化劑和加熱作用下，使殘余的臭氧分解為氧氣，而后排入大氣；另一部分尾氣經尾氣引流管道15被吸入噴射器6，氣液混合后經回水管道17與原水混合，再一起進入臭氧催化氧化裝置。增加外循環系統回收部分出水和尾氣，一方面提高臭氧的利用率，另一方面起稀釋原水和提高上升流速，防止填料堵塞的作用。

本實用新型臭氧催化氧化裝置的亮點是：1、利用高效的鈦合金微孔曝氣器，產生的微氣泡(直徑在3μm以下)增大與水的接觸面積，極大提高臭氧與污染物的接觸幾率。2、采用雙層填料層結構，下層可有效去除SS和部分COD(相對易降解有機物)，為上層高效臭氧催化氧化創造條件；上層臭氧催化劑填料可極大提高臭氧轉化為氧化能力更強的OH·、新生態氧的幾率，水中的有機物在臭氧、OH·、新生態氧綜合作用下，高效有除水中的COD。3、裝置頂部的部分尾氣回流到裝置底部，明顯提高臭氧的利用率。4、裝置出水部分回流至裝置底部，起到稀釋原水和提高裝置上升流速的作用，防止填料堵塞、提高出水效果。5、裝置結構簡單，外形美觀，造價低廉。

根據本實用新型，臭氧與水在第一層接觸反應室發生接觸反應，該層接觸填料表面積大，能增加氣液接觸面積，且對布氣系統產生的氣泡再次分割，減少液體的劇烈攪動，使得液體的攪動程度大小和氣液接觸面積的大小均達到最佳反應點，起到增加氣液傳質的效果。