的催化臭氧氧化流化床反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，特別是涉及一種高效去除廢水中CODcJ^催化臭氧氧化流化床反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]臭氧化系統(tǒng)中催化劑(固體)與反應(yīng)溶液處于不同相，反應(yīng)在固-液相界面進(jìn)行的氧化方法稱為多相催化臭氧氧化法。
[0003]近年來，多相催化臭氧氧化技術(shù)已經(jīng)成為去除水中高穩(wěn)定性、難降解有機(jī)污染物的關(guān)鍵技術(shù)之一。利用固體催化劑協(xié)同臭氧氧化可以降低反應(yīng)活化能或改變反應(yīng)歷程，從而達(dá)到深度氧化、最大限度地去除有機(jī)污染物的目的。
[0004]研宄者們發(fā)現(xiàn)，在酸性條件下，03/Ti02系統(tǒng)可以有效地降解草酸，在高pH(5?9)條件下，催化效率更高?；钚蕴看呋粞跹趸^程中，在酸性pH條件下，活性炭催化臭氧過程具有和堿性pH條件相當(dāng)?shù)某廴拘堋?3、O3Al2O3和O 3/Fe (III) /Al2O3三種體系降解水中的對苯酚，總有機(jī)碳(TOC)的去除率分別為40%、70%和90%，Al2O3能明顯提高草酸的去除率，在反應(yīng)時(shí)間300min條件下，單獨(dú)臭氧氧化對草酸的去除率僅為15%，而在O3Al2O3催化體系中去除率可提高到85%。尤其對于氯苯酚，經(jīng)03/Fe203/Al203和O 3/Ti02/Al203體系處理后，去除率可達(dá)100%。O3Al2O3體系對2-氯酚的降解，在中性pH值條件下，該催化體系比單獨(dú)臭氧體系明顯提高了 TOC的去除率(由21%提高至43% )，同時(shí)比單獨(dú)臭氧體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內(nèi)能夠去除約90%的溶解有機(jī)碳(DOC)，而在同樣條件下單獨(dú)臭氧只能去除20%。O3Al2O3體系比單獨(dú)臭氧體系可提高其礦化程度，減少可生物降解有機(jī)碳的生成。Al2O3可以顯著提高臭氧氧化水中鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)的去除率，反應(yīng)120min后總有機(jī)碳(3.50mg/L)的去除率從單獨(dú)臭氧體系的23.9 %提尚到55.1 % ο
[0005]研宄還發(fā)現(xiàn):有機(jī)物的結(jié)構(gòu)及其在催化劑上的吸附作用是決定多相催化臭氧氧化過程效率的重要影響因素；而且，有機(jī)物在催化劑上的高吸附能力使得催化過程無降解效率優(yōu)勢，但是，這并不能否定催化臭氧氧化過程，因?yàn)?，吸附作用與催化作用對有機(jī)物的降解遵循不同的反應(yīng)機(jī)理。多相催化臭氧氧化系統(tǒng)中，有機(jī)物的催化臭氧氧化效能并非是臭氧氧化和有機(jī)物在催化劑上的吸附作用的簡單疊加；有機(jī)物吸附到催化劑表面后會(huì)繼續(xù)被催化氧化分解。有機(jī)污染物在催化劑上的吸附作用并不是催化氧化過程發(fā)揮其高效催化能力的必要條件。催化氧化系統(tǒng)中，臭氧在催化劑表面的吸附、分解是催化臭氧氧化系統(tǒng)的關(guān)鍵；催化臭氧氧化反應(yīng)體系中有機(jī)物分解效率的高低是由所生成的活性物種對有機(jī)物的氧化能力所決定的。
[0006]根據(jù)以上的研宄者們的研宄，多相催化臭氧氧化的模式可以有效提高有機(jī)物的去除效率，從而降低水體中的有機(jī)物濃度，達(dá)到水處理的目的，然而，現(xiàn)有的反應(yīng)器采用的催化劑多為顆粒狀載體，蜂窩陶瓷載體，而不得不采用過濾罐的形式，其反應(yīng)接觸面積受到了很大程度的影響，而有機(jī)物與催化劑之間的接觸催化正式影響該反應(yīng)的限制步驟，因此反應(yīng)效率不高，同時(shí)還存在著催化劑過濾罐容易堵塞，需要定期反洗和更換等問題，這些問題都影響了催化氧化反應(yīng)工藝的推廣和使用。從而如何提供一種高效催化臭氧氧化的反應(yīng)器，可以不受催化劑與污染物接觸的限制成為諸多研宄者研宄的課題，大多數(shù)研宄者都想到了采用粉末狀的催化劑進(jìn)行臭氧催化氧化，但是粉末狀的催化劑很難與水進(jìn)行有效分離，例如采用傳統(tǒng)的過濾方法，不僅通量要大，而且堵塞嚴(yán)重，如果采用混凝沉淀的方法，則會(huì)導(dǎo)致催化劑大量流失，污泥產(chǎn)生量大，非常不經(jīng)濟(jì)，因此無法大規(guī)模的應(yīng)用于工程實(shí)踐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供一種高效去除廢水中CODra的催化臭氧氧化流化床反應(yīng)器，其投資費(fèi)用低，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，COD去除率效率高，無二次污染，模塊化組合，有利于實(shí)施。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高效去除廢水中CODra的催化臭氧氧化流化床反應(yīng)器，包括:
[0009]流化床反應(yīng)器本體、固液分離系統(tǒng)、臭氧氧化系統(tǒng)和粉末催化氧化劑投加系統(tǒng)，其中，
[0010]所述流化床反應(yīng)器本體為容器結(jié)構(gòu)，其前端設(shè)有進(jìn)水口，后端為出水端，底部設(shè)有排泥口，所述進(jìn)水口處的流化床反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有攪拌器；
[0011]所述粉末催化氧化劑投加系統(tǒng)設(shè)有投加管路，該投加管路設(shè)在所述流化床反應(yīng)器本體內(nèi)的進(jìn)水口處；
[0012]所述臭氧氧化系統(tǒng)設(shè)有臭氧曝氣器，該臭氧曝氣器設(shè)在所述流化床反應(yīng)器本體內(nèi)的底部;
[0013]所述固液分離系統(tǒng)設(shè)有過濾進(jìn)水端和產(chǎn)水出口，該過濾進(jìn)水端與所述流化床反應(yīng)器后端的出水端連接。
[0014]本發(fā)明的有益效果為:該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，投資費(fèi)用低，操作簡便，COD去除率效率高，無二次污染，模塊化的組合有利于設(shè)計(jì)和實(shí)施，該反應(yīng)器可作為膜過濾系統(tǒng)的預(yù)處理系統(tǒng)，可以同其它水處理方法聯(lián)合使用，具有去除煤化工，制藥，印染等行業(yè)廢水中難生物降解有機(jī)物污染物的突出能力，也可用于執(zhí)行較高COD排放標(biāo)準(zhǔn)的行業(yè)和地區(qū)，可有效解決煤化工、鋼鐵，生物制藥、印染及相關(guān)行業(yè)污水處理不達(dá)標(biāo)、納濾反滲透等工藝的濃水無法處理的問題。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的高效去除廢水中CODcJ^催化臭氧氧化流化床反應(yīng)器一的不意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的高效去除廢水中CODra的催化臭氧氧化流化床反應(yīng)器二的示意圖；
[0018]圖1中各標(biāo)號(hào)對應(yīng)的部件為:1.流化床反應(yīng)器本體；2.攪拌器；3.曝氣器；4.臭氧發(fā)生器；5.純氧氣源；6.鈦金屬或其它無機(jī)組分的過濾組件；7.自吸泵；8.反洗泵；9.反洗水箱；10.粉末催化氧化劑投加泵；11.粉末催化氧化劑活化罐；12.酸堿投加計(jì)量泵；13.酸堿加藥罐；14.粉末催化氧化劑排泥泵；15.脫水裝置；
[0019]圖2中各標(biāo)號(hào)對應(yīng)的部件為:1.流化床反應(yīng)器本體；2.攪拌器；3.曝氣器；4.臭氧發(fā)生器；5.純氧氣源；61.固液分離給水泵；71.循環(huán)泵；81.無機(jī)管式超濾膜；10.粉末催化氧化劑投加泵；11.粉末催化氧化劑活化罐；12.酸堿投加計(jì)量泵；13.酸堿加藥罐；14.粉末催化氧化劑排泥泵；15.脫水裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021]圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高效去除廢水中CODra的催化臭氧氧化流化床反應(yīng)器一COFR(Catalytic Ozone Fluid-bed Reactor)，用于污水的高效處理，去除污水中的C0Dra，該反應(yīng)器包括:流化床反應(yīng)器本體、固液分離系統(tǒng)、臭氧氧化系統(tǒng)和粉末催化氧化劑投加系統(tǒng)，
[0022]其中，流化床反應(yīng)器本體為容器結(jié)構(gòu)，其前端設(shè)有進(jìn)水口，后端為出水端，底部設(shè)有排泥口，進(jìn)水口處的流化床反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有攪拌器；
[0023]粉末催化氧化劑投加系統(tǒng)設(shè)有投加管路，該投加管路設(shè)在流化床反應(yīng)器本體內(nèi)的進(jìn)水口處；
[0024]臭氧氧化系統(tǒng)設(shè)有臭氧曝氣器，該臭氧曝氣器設(shè)在流化床反應(yīng)器本體內(nèi)的底部；
[0025]固液分離系統(tǒng)設(shè)有過濾進(jìn)水端和產(chǎn)水出口，該過濾進(jìn)水端與流化床反應(yīng)器后端的出水端連接。
[0026]上述反應(yīng)器中，流化床反應(yīng)器本體深度為5m?6m，流化床反應(yīng)器本體內(nèi)部由隔板分隔為2?3格，其容積滿足所處理廢水停留30min?120min的要求。
[0027]上述反應(yīng)器中，固液分離系統(tǒng)采用浸沒式固液分離系統(tǒng)或外置式固液分離系統(tǒng)；其中，
[0028]如圖1中所示，浸沒式固液分離系統(tǒng)包括:鈦金屬或其它無機(jī)組分的過濾組件、自吸泵、反洗泵和反洗水箱；鈦金屬