1.本实用新型涉及一种臭氧催化氧化反应装置。
背景技术：2.污水中含有大量的有机污染物，如若直接排放到水体中，会污染环境，造成大量水资源浪费。近年来，随着我国对节能减排工作的高度重视，积极引入市场机制，加大投资力度，工业污水处理能力快速增长，城镇污水处理设施对污染物减排的贡献率不断提高。我国每年用于水资源保护项目的资金近千亿元。
3.然而，随着国家污水排放标准的提升，污水处理厂出水的排放要求越来越高，常规的二级生化法已经不能满足污水处理厂的排放标准，而废水中的难降解有机物是制约废水达标排放的关键因素之一。
4.高级氧化技术(aops)作为一种简便、高效、实用的化学过程，更易降解废水中的难降解有机污染物。因此，高级氧化技术在处理高毒性、难降解有机废水中得到广泛的应用，其利用反应产生的羟基自由基(
·
oh)将废水中难降解的大分子有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，甚至彻底地氧化成co2、h2o以及小分子羧酸，从而实现对该类废水的有效处理。
5.目前常用的高级氧化技术包括臭氧催化氧化、湿式催化氧化、催化过氧化氢氧化、电催化氧化、芬顿氧化技术等，该类技术普遍存在氧化能力强、废水降解速率快的优点，但是这些技术不是存在投资和运行费用高的问题，就是存在二次污染等问题。
6.臭氧催化氧化技术具有安全且无二次污染的特点，是当下应用较多的一类高级氧化技术。
7.臭氧催化氧化技术在工程项目中多以臭氧催化氧化塔、臭氧催化氧化池、固定床和流化床的形式应用，这些应用形式是根据水质的特性、工程项目要求进行的定制化开发，大多情况下存在传质效率低、催化氧化效果差、标准化程度不高的问题。并且当要求出水中的cod低于50mg/l时，由于技术上存在着一定的局限性，导致难以满足未来水质提标后的出水cod要求。
8.此外，臭氧催化氧化技术目前多采用填料塔、喷淋塔、鼓泡塔、板式塔等形式，在应用过程中常存在塔内堵塞和板结的问题，额外增加了设备维修和保养的费用，不利于节约设备运营费用。而且，当臭氧催化氧化技术中的催化剂采用流化床的形式时，存在反应器中的催化剂易堵塞等问题。
技术实现要素：9.为解决上述问题，本实用新型提供一种臭氧催化氧化反应装置，该反应装置提高了传质效率低和催化氧化效果差，并且能够避免催化剂的堵塞。
10.针对上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
11.根据本实用新型的一个方面，提供一种臭氧催化氧化反应装置，所述臭氧催化氧
化反应装置包括固定床区、流化床区以及位于所述固定床区与所述流化床区之间的空床区。所述固定床区与所述空床区可通过第一分隔壁彼此间隔开，所述第一分隔壁的一端设置有固定床区臭氧尾气出口，所述第一分隔壁的另一端设置有固定床区出水口，以使所述固定床区的臭氧及污水流到所述空床区，使所述固定床区残留的臭氧和羟基自由基在所述空床区继续进行臭氧催化氧化反应。
12.所述流化床区中可设置有强化反应板和曝气装置，所述强化反应板连接到所述流化床区的侧壁上，并与所述流化床区的顶表面和底表面间隔开预定距离，所述曝气装置倾斜地设置在所述流化床区下部，以使污水和催化剂围绕所述强化反应板扰动。
13.所述流化床区可包括流化床区入水口，所述曝气装置设置在所述流化床区的与设置有所述流化床区入水口的一侧相对的另一侧。
14.所述强化反应板可整体沿竖直方向布置。
15.所述强化反应板可包括第一部分、第二部分以及第三部分，所述第一部分可竖直地布置，所述第二部分可从第一部分的上端向上且朝向所述流化床区的流化床区入水口倾斜地延伸，所述第三部分可从所述第一部分的下端向下且朝向设置有所述流化床区入水口的一侧倾斜地延伸。
16.所述固定床区、所述空床区和所述流化床区可形成在一个容器中，并可在水平方向上并排布置且所述空床区和所述流化床区通过第二分隔壁彼此间隔开，所述第二分隔壁上形成所述流化床区的流化床区入水口。
17.所述固定床区臭氧尾气出口可形成在所述第一分隔壁的上部，所述固定床区出水口可形成在所述第一分隔壁的下部，所述流化床区入水口可形成在所述第二分隔壁的上部。
18.所述流化床区可设置有出水口和挡板，所述挡板将所述流化床区分隔成反应区和排水区，所述强化反应板和所述曝气装置设置在所述反应区中，所述反应区的污水从所述挡板的下部流入排水区，并通过所述出水口排出，所述挡板与所述流化床区的顶表面之间的距离小于所述第二分隔壁与所述顶表面之间的距离。
19.所述曝气装置可从所述挡板的下端向下按照远离所述排水区的方式倾斜地布置。
20.所述曝气装置的与连接到所述挡板的一端相对的另一端可与所述底表面间隔开，并在所述曝气装置的所述另一端与所述底表面之间设置有流化床区出水口过滤筛网。
21.所述臭氧催化氧化反应装置的臭氧尾气总出口可连接到所述流化床区的臭氧进气口。
22.所述固定床区的底部可设置有反洗口。
23.此外，根据本实用新型的实施例的臭氧催化氧化反应装置，可提高传质效率，减少臭氧的投放，增强催化氧化效果并防止催化剂堵塞。
附图说明
24.通过下面结合附图对实施例进行的描述，本实用新型的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
25.图1示出了根据本实用新型的实施例的臭氧催化氧化反应装置的示意图。
26.图2是图1的a部放大图。
27.附图标记说明：
28.100-固定床区，200-流化床区，300-空床区，101-第一分隔壁，102-第二分隔壁，4-固定床区出水口，6-流化床区出水口过滤筛网，8-进水口，10-固定床催化剂，11-固定床曝气装置，12-第一呼吸阀安装口，13-固定床区臭氧尾气出口，14-臭氧尾气总出口，15-第二呼吸阀安装口，16-出水口，17-强化反应板，18-曝气装置，19-流化床催化剂，20-挡板，17a-第一部分，17b-第二部分，17c-第三部分，201-流化床区入水口。
具体实施方式
29.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本实用新型的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
30.本实用新型提供一种臭氧催化氧化反应装置，下面将参照附图描述根据本实用新型的臭氧催化氧化反应装置的实施例。
31.如图1中所示，根据本实用新型的实施例的臭氧催化氧化反应装置包括固定床区100、流化床区200以及位于固定床区100与流化床区200之间的空床区300。污水首先进入固定床区100，在固定床区100中进行催化氧化反应后，污水和臭氧流到空床区，在固定床区100残留的臭氧和羟基自由基在空床区300继续反应预定时间，之后进入流化床区200进一步进行臭氧催化氧化反应。这样，在反应初期采用固定床区100的形式，由于固定床催化剂10和废水的接触面积大，可以快速地激发臭氧转化为羟基自由基的化学反应，提升氧化效率；固定床区100的出水进入空床区300，使在固定床区100残留的臭氧和羟基自由基能够继续在空床区300中反应，节约了臭氧的投加，提高了反应效率；空床区300的出水进入流化床区200，对废水中残留的部分cod进行进一步的处理，流化床区200可以加速催化氧化反应速率，增大催化剂、臭氧和废水三者之间的接触，提高传质效果，增强处理效率，以保证出水能够达标排放。
32.根据本实用新型的实施例，空床区300中优选地不设置曝气装置。然而，根据实际需求，为了进一步提高反应速率和效率，空床区300中也可以设置曝气装置。
33.根据本实用新型的实施例，固定床区100、空床区300和流化床区200可形成在同一容器中，并可在水平方向上并排布置。例如，固定床区100、空床区300和流化床区200可形成在一个臭氧催化氧化池中，并且固定床区100与空床区300可通过第一分隔壁101彼此间隔开，空床区300和流化床区200通过第二分隔壁102彼此间隔开。第一分隔壁101的一端可设置有固定床区臭氧尾气出口13，以使固定床区100的臭氧通过固定床区臭氧尾气出口13流到空床区300，第一分隔壁101的另一端可设置有固定床区出水口4，以使在固定床区100中反应的污水通过固定床区出水口4流到空床区300中。如图所示，固定床区臭氧尾气出口13可设置在第一分隔壁101的上端，固定床区出水口4可设置在第一分隔壁101的下端。此外，流化床区200的流化床区入水口201可形成在第二分隔壁102的上端。
34.根据本实用新型的实施例，流化床区200中可设置有强化反应板17和曝气装置18。强化反应板17可连接到流化床区200的侧壁上，并与流化床区200的顶表面和底表面间隔开预定距离，以在流化床区200中形成围绕强化反应板17的流动路径。曝气装置18可倾斜地设置在流化床区200下部并且可设置在流化床区200的与设置有流化床区入水口201的一侧相
对的另一侧，以使曝气装置18供应的臭氧在流化床区200中进行充分分布，并使污水和流化态的流化床催化剂(下文简称为“催化剂”)19围绕强化反应板17上下扰动，增大臭氧在该区域的扰动效果，从而使反应接触更加充分，提高催化氧化反应效率。此外，通过使曝气装置18倾斜地设置，可避免在流化床区200中产生死角，进而避免催化剂堵塞出水口。
35.根据本实用新型的实施例，强化反应板17可整体沿竖直方向布置在流化床区200中。强化反应板17的结构形式不受限制，例如，强化反应板17可包括第一部分17a、第二部分17b以及第三部分17c，第一部分17a可竖直地布置，第二部分17b可从第一部分17a的上端向上且朝向流化床区200的流化床区入水口201倾斜地延伸，第三部分17c可从第一部分17a的下端向下且朝向设置有所述流化床区入水口201的一侧倾斜地延伸。
36.当空床区300中的污水从流化床区入水口201流入到流化床区200中时，将首先流到强化反应板17的左侧，在污水流到强化反应板17的下方时，曝气装置18在分布臭氧时将推动污水流到强化反应板17的右侧，同时也推动流化态的催化剂19在强化反应板17的右侧向上流动。当催化剂19向上流动到第一部分17a所对应的区域时，由于流动通道变窄，压力变大，将使得催化剂19以较快的速度向上流动，进而提高催化剂19在流化床区200中的绕动。
37.需要注意的是，说明书中的“左”、“右”、“上”、“下”等方向术语是基于附图中所示出的方向描述的，但这些方向是相对而言的，装置在实际应用中可以是其他方向。
38.根据本实用新型的实施例，流化床区200可设置有出水口16和挡板20。挡板20可将流化床区200分隔成反应区和排水区，如图所示，反应区设置在强化反应板17的左侧，排水区设置在强化反应板17的右侧。强化反应板17和曝气装置18设置在反应区中。在反应区中处理完的污水从挡板20的下部流入排水区，并通过出水口16排出。
39.为了防止反应区中的水从挡板20的上部直接流入排水区，挡板20与流化床区200的顶表面之间的距离可小于第二分隔壁102与顶表面之间的距离。例如，挡板20可直接结合到流化床区200的顶表面。
40.此外，曝气装置18可设置在挡板20的下端，并且可从挡板20的下端向下按照远离排水区的方式倾斜地布置。曝气装置18的与连接到挡板20的一端相对的另一端与流化床区200的底表面间隔开，以使处理完的污水通过曝气装置18与底表面之间的缝隙(即，排水区入口)流到排水区。此外，当催化剂19从强化反应板17的左侧向下降落，并降落到流化床区200的下端时，在倾斜的曝气装置18的推动下，催化剂19将流向强化反应板的右侧，而不是流到排水区入口处，进而避免催化剂19在排水区入口处淤堵。
41.此外，可在流到排水区入口处设置流化床区出水口过滤筛网6，在这种情况下，即使催化剂流到该处，也可防止流化态催化剂流出。
42.在固定床区100中，设置有固定床区臭氧进气口2、固定床催化剂10和固定床曝气装置11，臭氧气体可通过固定床区臭氧进气口2进入，并通过固定床曝气装置11使其在固定床区100内进行均匀分布，由此废水、臭氧和固定床催化剂在固定床区100中进行充分反应。
43.此外，进水口8可设置在固定床区100中，污水可通过进水口8流入固定床区100。反洗口1可设置在固定床区100的底部，当发生堵塞可以通过反洗口1进行反洗，即使流化床区200发生拥堵，也可通过向反洗口1注入水进行反洗。然而，也可在流化床区200设置另一反洗口，以分别对固定床区100和流化床区200的淤堵进行反洗。
44.此外，出于安全性的考虑，还可在固定床区100上设置第一呼吸阀安装口12、在流化床区200上设置第二呼吸阀安装口15，以在臭氧催化氧化反应装置内部的压力大时，通过第一呼吸阀安装口12和/或第二呼吸阀安装口15来调节臭氧催化氧化反应装置内部的压力。
45.根据本实用新型的臭氧催化氧化反应装置的臭氧尾气总出口14可设置在臭氧催化氧化反应装置的上部，并且优选地设置在空床区300的上方，以使反应装置内部的臭氧尾气可通过臭氧尾气总出口14排放。此外，臭氧尾气总出口14可连接到流化床区200的臭氧进气口3，这样，排出的臭氧可被再次供应到反应装置内部，从而提高臭氧的循环使用效率。
46.采用根据本实用新型的臭氧催化氧化反应装置进行了如下试验：
47.试验示例1：
48.选用某生活污水为主的污水处理厂磁混凝单元出水作为根据本实用新型的实施例的臭氧催化氧化反应装置的进水，进水cod为79.37mg/l，色度为8倍。臭氧催化氧化反应装置的处理水量为1.0m3/h，反应停留时间为60min，臭氧气体流量为0.8m3/h，投加浓度为20mg/l，反应装置内装填有固定床催化剂和流化态催化剂，出水cod为22.54mg/l，去除率为71.60％；色度为2倍，去除率为75.00％；出水主要指标满足水厂污水处理要求。
49.试验示例2：
50.选用某生活污水为主的污水处理厂磁混凝单元出水作为根据本实用新型的实施例的臭氧催化氧化反应装置的进水，进水cod为94.74mg/l，色度为8倍。臭氧催化氧化反应装置的处理水量为1.0m3/h，反应停留时间为60min，臭氧气体流量为0.8m3/h，投加浓度为20mg/l，反应装置内装填有固定床催化剂和流化态催化剂，出水cod为26.67mg/l，去除率为71.84％；色度为2倍，去除率为75.00％；出水主要指标满足水厂污水处理要求。
51.由以上实施例可知，根据本实用新型的实施例臭氧催化氧化反应装置可节约臭氧投加，并能够在较短的时间内将污水的cod去除率达到70％以上，大大提高了催化氧化反应效率。
52.以上描述了根据本实用新型的臭氧催化氧化反应装置，本领域技术人员在了解了本实用新型的原理和构思后，还可做出其他的替换结构或组合结构，这种替换结构或组合结构均涵盖在本实用新型的范围内。例如，根据本实用新型的臭氧催化氧化反应装置可以以反应塔的形式设置，并且固定床区、空床区和流化床区可由上至下依次布置，其他结构可进行适应性调整，以能够与本实用新型的上述实施例实现相同的效果。然而，本实用新型不限于此，而是还可进行其他变形和修改。
53.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
54.本实用新型所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。
技术特征：1.一种臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述臭氧催化氧化反应装置包括固定床区(100)、流化床区(200)以及位于所述固定床区(100)与所述流化床区(200)之间的空床区(300)，其中，所述固定床区(100)与所述空床区(300)通过第一分隔壁(101)彼此间隔开，所述第一分隔壁(101)的一端设置有固定床区臭氧尾气出口(13)，所述第一分隔壁(101)的另一端设置有固定床区出水口(4)，以使所述固定床区(100)的臭氧及污水流到所述空床区(300)，使所述固定床区(100)残留的臭氧和羟基自由基在所述空床区(300)继续进行臭氧催化氧化反应。2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述流化床区(200)中设置有强化反应板(17)和曝气装置(18)，所述强化反应板(17)连接到所述流化床区(200)的侧壁上，并与所述流化床区(200)的顶表面和底表面间隔开预定距离，所述曝气装置(18)倾斜地设置在所述流化床区(200)下部，以使污水和催化剂围绕所述强化反应板(17)扰动。3.根据权利要求2所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述流化床区(200)包括流化床区入水口，所述曝气装置(18)设置在所述流化床区(200)的与设置有所述流化床区入水口的一侧相对的另一侧。4.根据权利要求2或3所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述强化反应板(17)整体沿竖直方向布置。5.根据权利要求4所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述强化反应板(17)包括第一部分(17a)、第二部分(17b)以及第三部分(17c)，其中，所述第一部分(17a)竖直地布置，所述第二部分(17b)从第一部分(17a)的上端向上且朝向所述流化床区(200)的流化床区入水口倾斜地延伸，所述第三部分(17c)从所述第一部分(17a)的下端向下且朝向设置有所述流化床区入水口的一侧倾斜地延伸。6.根据权利要求2所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述固定床区(100)、所述空床区(300)和所述流化床区(200)形成在一个容器中，并在水平方向上并排布置且所述空床区(300)和所述流化床区(200)通过第二分隔壁(102)彼此间隔开，其中，所述第二分隔壁(102)上形成所述流化床区(200)的流化床区入水口。7.根据权利要求6所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述固定床区臭氧尾气出口(13)形成在所述第一分隔壁(101)的上部，所述固定床区出水口(4)形成在所述第一分隔壁(101)的下部，所述流化床区入水口形成在所述第二分隔壁(102)的上部。8.根据权利要求7所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述流化床区(200)设置有出水口(16)和挡板(20)，所述挡板(20)将所述流化床区(200)分隔成反应区和排水区，所述强化反应板(17)和所述曝气装置(18)设置在所述反应区中，所述反应区的污水从所述挡板(20)的下部流入排水区，并通过所述出水口(16)排出，其中，所述挡板(20)与所述流化床区(200)的顶表面之间的距离小于所述第二分隔壁(102)与所述顶表面之间的距离。9.根据权利要求8所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述曝气装置(18)从所
述挡板(20)的下端向下按照远离所述排水区的方式倾斜地布置。10.根据权利要求8所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述曝气装置(18)的与连接到所述挡板(20)的一端相对的另一端与所述底表面间隔开，并在所述曝气装置(18)的所述另一端与所述底表面之间设置有流化床区出水口过滤筛网(6)。11.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述臭氧催化氧化反应装置的臭氧尾气总出口(14)连接到所述流化床区(200)的臭氧进气口(3)。12.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应装置，其特征在于，所述固定床区(100)的底部设置有反洗口(1)。
技术总结本实用新型提供一种臭氧催化氧化反应装置，所述臭氧催化氧化反应装置包括固定床区、流化床区以及位于所述固定床区与所述流化床区之间的空床区。所述固定床区与所述空床区通过第一分隔壁彼此间隔开，所述第一分隔壁的一端设置有固定床区臭氧尾气出口，所述第一分隔壁的另一端设置有固定床区出水口，以使所述固定床区的臭氧及污水流到所述空床区，并且在所述固定床区残留的臭氧和羟基自由基在所述空床区继续反应预定时间，之后进入所述流化床区。根据本实用新型的臭氧催化氧化反应装置，可提高传质效率、增强催化氧化效果、防止催化剂堵塞。剂堵塞。剂堵塞。
技术研发人员：耿翠玉
受保护的技术使用者：金风环保有限公司
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/7/5
