專利名稱：三相雙循環(huán)臭氧催化流化床及其廢水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理裝置及其技術(shù)，特別是三相雙循環(huán)臭氧催化流化床及其廢水處理方法。
背景技術(shù)：
目前，大多工業(yè)廢水排水中依然含有一定量的COD和其它有機(jī)物，并且其量值也超出了新標(biāo)準(zhǔn)許可的排放限值。而現(xiàn)階段，廢水處理領(lǐng)域?qū)τ诘蜐舛入y降解有機(jī)物的處理技術(shù)還沒有一項(xiàng)非常高效的工藝方法，常用的有活性炭吸附法、化學(xué)氧化法、臭氧氧化法等?；钚蕴课椒ú僮骱唵?，見效快，設(shè)備投資??；但活性炭需定期更換，勞動(dòng)強(qiáng)度大， 運(yùn)行成本高(吸附量約為0. 08kgC0D/kg)。而且活性炭的再生方法中，以傳統(tǒng)的高溫活化法恢復(fù)率最高，其它常溫或低溫方法效果均不理想，是制約活性炭吸附工藝應(yīng)用的較大障礙?；瘜W(xué)氧化法的優(yōu)點(diǎn)是去除徹底，既可礦化有機(jī)物亦可提高出水的可生化性；缺點(diǎn)是工藝控制復(fù)雜，設(shè)備材質(zhì)要求高，污泥產(chǎn)生量大，后續(xù)需要配置沉淀池。臭氧氧化法的優(yōu)點(diǎn)是脫色效果好，系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)化程度高，無污泥產(chǎn)生；缺點(diǎn)是系統(tǒng)能耗較高，投資大。單純的臭氧氧化工藝中，傳統(tǒng)為空塔射流混合或者鼓泡塔的形式應(yīng)用，臭氧利用率低，而且此種方法多為臭氧殺菌消毒工藝中應(yīng)用，不適合應(yīng)用在以降解有機(jī)物為目的的工藝過程中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種處理效果好，節(jié)約處理成本的三相雙循環(huán)臭氧催化流化床及其廢水處理方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的三相雙循環(huán)臭氧催化流化床，包括進(jìn)水管、增壓回流泵、射流曝氣器、床體、臭氧發(fā)生器和出水管，其特征在于所述的進(jìn)水管連接在增壓回流泵上，增壓回流泵與射流曝氣器連接，射流曝氣器連接在床體上，床體上設(shè)有出水管， 射流曝氣器與床體之間設(shè)有臭氧發(fā)生器，進(jìn)水管與出水管之間設(shè)有回流管；床體內(nèi)部設(shè)有氣體逸散層、循環(huán)回流外筒、沉降回流室、過濾清液室和導(dǎo)流內(nèi)筒，氣體逸散層下面設(shè)有循環(huán)回流外筒，循環(huán)回流外筒與沉降回流室連接，沉降回流室下面設(shè)有過濾清液室；在導(dǎo)流內(nèi)筒頂部設(shè)有傘形擋流板，傘形擋流板設(shè)在氣體逸散層與循環(huán)回流外筒之間，氣體逸散層與循環(huán)回流外筒之間還設(shè)有安全過濾網(wǎng)。所述床體頂部設(shè)有壓力平衡閥，側(cè)面設(shè)有人孔，頂部設(shè)有排空口 ；傘形擋流板上設(shè)有通氣孔。所述沉降回流室和過濾清液室用篩板隔開，篩板上設(shè)有短柄濾頭，篩板錐角α =45°。所述射流曝氣器垂直安裝在床體的底部，射流曝氣器上設(shè)有一級(jí)噴嘴，一級(jí)噴嘴與一級(jí)吸氣室連接，一級(jí)吸氣室上設(shè)有一級(jí)混合腔，一級(jí)混合腔與二級(jí)吸氣室連接，二級(jí)吸氣室上設(shè)有二級(jí)噴嘴，二級(jí)噴嘴與導(dǎo)流內(nèi)筒連接，導(dǎo)流內(nèi)筒與循環(huán)回流外筒同軸心；一級(jí)吸氣室上連接有臭氧發(fā)生器，二級(jí)吸氣室上連接有氣體回流管，氣體回流管另一端與氣體逸散層頂部連接。所述床體為柱形，高徑比2. 0-15. 0，內(nèi)外徑比0. 05-0. 20，導(dǎo)流內(nèi)筒與循環(huán)回流外筒過流面積比<0. 06。本發(fā)明提供的一種廢水處理方法，包括采用三相雙循環(huán)臭氧催化流化床，其工藝流程為含難降解有機(jī)物廢水由進(jìn)水管經(jīng)增壓回流泵增壓后進(jìn)入射流曝氣器，經(jīng)射流曝氣器的一級(jí)噴嘴、一級(jí)混合腔與通過一級(jí)吸氣室被壓入的O3氣充分接觸混合后進(jìn)入二級(jí)噴嘴，通過二級(jí)吸氣室二次吸入氣體回流管內(nèi)的O3余氣并二次噴射釋放進(jìn)入導(dǎo)流內(nèi)筒，在噴射動(dòng)能、氣體裹夾挾帶提升的協(xié)同作用下和因氣含率的增高而導(dǎo)致的密度減小的條件下， 水-氣-載體三相混合液與沉降回流室的回流液充分混合，向上流動(dòng)，到達(dá)頂部傘形折流板后，部分氣體與混合液分離以大氣泡形式上升至傘形折流板錐形頂端從通氣孔逸出到氣體逸散層，氣體逸散層中的氣體部分通過氣體回流管循環(huán)利用，部分經(jīng)壓力平衡閥均勻散出。 含有水-小氣泡-載體的三相混合液經(jīng)傘形折流板折流后進(jìn)入循環(huán)回流外筒，因含氣率相對(duì)減少而導(dǎo)致密度增大，在重力和傘形折流板反射動(dòng)量作用下降落至沉降回流室。該部分小氣泡-載體-液體混合物在射流曝氣器二級(jí)噴嘴噴射形成的負(fù)壓抽吸作用下，再次進(jìn)入導(dǎo)流內(nèi)筒，實(shí)現(xiàn)循環(huán)回流反應(yīng)。經(jīng)過篩板上的短柄濾頭進(jìn)入過濾清液室的清液，部分經(jīng)出水管排放，部分經(jīng)回流管回流至進(jìn)水管被再次提壓后參與循環(huán)反應(yīng)。所述進(jìn)水管前端接入H2O2 加藥管。所述循環(huán)回流外筒內(nèi)設(shè)有吸附催化載體，吸附催化載體比重為P p = 1. 0 2. 5g/ cm3，粒徑為ds = 0. 05 2. Omm,比表面積為s = 100-1500m2/g，固含率ε s = 2 6%。本發(fā)明采用高科技多學(xué)科的組合工藝形式，無二次污染，有效地解決了含難降解有機(jī)物廢水治理的難題，而且處理污水效果好，成本低。


圖1是實(shí)施例1整體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是圖1局部放大圖；圖3是實(shí)施例2循環(huán)流程圖。圖中進(jìn)水管1、增壓回流泵2、射流曝氣器3、床體4、臭氧發(fā)生器5、出水管6、回流管7、氣體逸散層8、循環(huán)回流外筒9、沉降回流室10、過濾清液室11、導(dǎo)流內(nèi)筒12、壓力平衡閥13、人孔14、排空口 15、傘形擋流板16、通氣孔17、安全過濾網(wǎng)18、短柄濾頭19、一級(jí)噴嘴 20、一級(jí)吸氣室21、視鏡22、一級(jí)混合腔23、二級(jí)吸氣室24、二級(jí)噴嘴25、氣體回流管26、篩板27、吸附催化載體28。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的三相雙循環(huán)臭氧催化流化床，包括進(jìn)水管1、增壓回流泵2、射流曝氣器3、床體4、臭氧發(fā)生器5和出水管6，所述的進(jìn)水管1連接在增壓回流泵2上，增壓回流泵2與射流曝氣器3連接，射流曝氣器3連接在床體4上，床體4上設(shè)有出水管6，射流曝氣器3與床體4之間設(shè)有臭氧發(fā)生器5，進(jìn)水管1與出水管6之間設(shè)有回流管7 ；床體4內(nèi)部設(shè)有氣體逸散層8、循環(huán)回流外筒9、沉降回流室10、過濾清液室11和導(dǎo)流內(nèi)筒12，氣體逸散層8下面設(shè)有循環(huán)回流外筒9，循環(huán)回流外筒9與沉降回流室10連接，沉降回流室10下面設(shè)有過濾清液室11 ；在導(dǎo)流內(nèi)筒12頂部設(shè)有傘形擋流板16，傘形擋流板16設(shè)在氣體逸散層8與循環(huán)回流外筒9之間，氣體逸散層8與循環(huán)回流外筒9之間還設(shè)有安全過濾網(wǎng)18，可使未反應(yīng)O3氣順利逸出。所述床體4頂部設(shè)有壓力平衡閥13，側(cè)面設(shè)有人孔14，頂部設(shè)有排空口 15 ；傘形擋流板16上設(shè)有通氣孔17。所述沉降回流室10和過濾清液室11用篩板27隔開，篩板上設(shè)有短柄濾頭19，篩板錐角α =45°，保證均勻出流。所述射流曝氣器3垂直安裝在床體 4的底部，射流曝氣器3上設(shè)有一級(jí)噴嘴20，一級(jí)噴嘴20與一級(jí)吸氣室21連接，一級(jí)吸氣室21上設(shè)有一級(jí)混合腔23，一級(jí)混合腔23與二級(jí)吸氣室24連接，二級(jí)吸氣室24上設(shè)有二級(jí)噴嘴25，二級(jí)噴嘴25與導(dǎo)流內(nèi)筒12連接，導(dǎo)流內(nèi)筒12與循環(huán)回流外筒9同軸心，此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使得裝置的表觀液速ULr較常規(guī)提高1. 5-2. 0倍，氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa提高1. 3-3. 0倍，氣含率ε r增加10-30%，加快分解速率；一級(jí)吸氣室21上連接有臭氧發(fā)生器5，二級(jí)吸氣室 24上連接有氣體回流管26，氣體回流管26另一端與氣體逸散層8頂部連接，以實(shí)現(xiàn)未反應(yīng)完全O3氣的循環(huán)利用。所述床體4為柱形，高徑比2. 0-15.0,內(nèi)外徑比0. 05-0. 20，導(dǎo)流內(nèi)筒12與循環(huán)回流外筒9過流面積比< 0. 06。本發(fā)明中的導(dǎo)流內(nèi)筒12可以采用一段或多段式，可為直壁圓筒狀，也可以內(nèi)壁嵌設(shè)多元件螺旋片，也可設(shè)置為節(jié)接式靜態(tài)混合器，以阻止氣泡聚并，增強(qiáng)氣液混合強(qiáng)度，提高氣體轉(zhuǎn)移效率EA和氧轉(zhuǎn)移系數(shù)KLa。也可在中部開孔，使部分上升的流體中途進(jìn)入降流區(qū)，以造成多重環(huán)流，強(qiáng)化混合，縮短混合時(shí)間，使反應(yīng)器更接近于CSTR流態(tài)。實(shí)施例2如圖3所示，本發(fā)明提供的廢水處理方法，采用所述的三相雙循環(huán)臭氧催化流化床，將含難降解有機(jī)物廢水由進(jìn)水管1經(jīng)增壓回流泵2增壓后進(jìn)入射流曝氣器3，經(jīng)射流曝氣器3的一級(jí)噴嘴20、一級(jí)混合腔23與通過一級(jí)吸氣室21被壓入的O3氣充分接觸混合后進(jìn)入二級(jí)噴嘴25，通過二級(jí)吸氣室24 二次吸入氣體回流管26內(nèi)的O3余氣并二次噴射釋放進(jìn)入導(dǎo)流內(nèi)筒12，在噴射動(dòng)能、氣體裹夾挾帶提升的協(xié)同作用下和因氣含率的增高而導(dǎo)致的密度減小的條件下，水-氣_載體三相混合液與沉降回流室10的回流液充分混合，向上流動(dòng)，到達(dá)頂部傘形折流板16后，部分氣體與混合液分離以大氣泡形式上升至傘形折流板 16錐形頂端從通氣孔17逸出到氣體逸散層8，氣體逸散層8中的氣體部分通過氣體回流管 26循環(huán)利用，部分經(jīng)壓力平衡閥13均勻散出。含有水-小氣泡-載體的三相混合液經(jīng)傘形折流板16折流后進(jìn)入循環(huán)回流外筒9，因含氣率相對(duì)減少而導(dǎo)致密度增大，在重力和傘形折流板16反射動(dòng)量作用下降落至沉降回流室10。該部分小氣泡-載體-液體混合物在射流曝氣器3 二級(jí)噴嘴25噴射形成的負(fù)壓抽吸作用下，再次進(jìn)入導(dǎo)流內(nèi)筒12，實(shí)現(xiàn)循環(huán)回流反應(yīng)。經(jīng)過篩板27上的短柄濾頭19進(jìn)入過濾清液室11的清液，部分經(jīng)出水管6排放，部分經(jīng)回流管7回流至進(jìn)水管1被再次提壓后參與循環(huán)反應(yīng)。所述進(jìn)水管1前端接入H2O2加藥管，即利用AOPs技術(shù)，加速O3分解，提高有機(jī)物催化反應(yīng)速率。所述循環(huán)回流外筒9內(nèi)設(shè)有吸附催化載體28，吸附催化載體28比重為P p = 1. 0 2. 5g/cm3，粒徑為ds = 0. 05 2. Omm,比表面積為s = 100-1500m2/g,固含率ε s = 2 6%，既易于流態(tài)化又能保證有良好的沉降性能。吸附催化載體28為負(fù)載氧化物/金屬催化劑活性載體，其材質(zhì)可以為活性炭、陶粒、爐渣、CaCO3晶粒、塑料顆粒、聚丙烯酸酯類高分子聚合物等單一載體，也可以為混合載體。具有優(yōu)異的有機(jī)分子親和觸點(diǎn)_固定吸附、氧化基-催化劑多孔傳輸-傳質(zhì)、抗氧化等物理化學(xué)特性，既易于流態(tài)化又能保證有良好的沉降性能。
權(quán)利要求
1.一種三相雙循環(huán)臭氧催化流化床，包括進(jìn)水管(1)、增壓回流泵(2)、射流曝氣器 (3)、床體⑷、臭氧發(fā)生器(5)和出水管(6)，其特征在于所述的進(jìn)水管⑴連接在增壓回流泵(2)上，增壓回流泵(2)與射流曝氣器(3)連接，射流曝氣器(3)連接在床體(4)上， 床體(4)上設(shè)有出水管(6)，射流曝氣器(3)與床體(4)之間設(shè)有臭氧發(fā)生器(5)，進(jìn)水管 ⑴與出水管(6)之間設(shè)有回流管(7)；床體(4)內(nèi)部設(shè)有氣體逸散層(8)、循環(huán)回流外筒 (9)、沉降回流室(10)、過濾清液室(11)和導(dǎo)流內(nèi)筒(12)，氣體逸散層(8)下面設(shè)有循環(huán)回流外筒(9)，循環(huán)回流外筒(9)與沉降回流室(10)連接，沉降回流室(10)下面設(shè)有過濾清液室(11)；在導(dǎo)流內(nèi)筒(12)頂部設(shè)有傘形擋流板(16)，傘形擋流板(16)設(shè)在氣體逸散層 (8)與循環(huán)回流外筒(9)之間，氣體逸散層(8)與循環(huán)回流外筒(9)之間還設(shè)有安全過濾網(wǎng) (18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相雙循環(huán)臭氧催化流化床，其特征在于所述床體(4)頂部設(shè)有壓力平衡閥(13)，側(cè)面設(shè)有人孔(14)，頂部設(shè)有排空口(15)；傘形擋流板(16)上設(shè)有通氣孔(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三相雙循環(huán)臭氧催化流化床，其特征在于所述沉降回流室(10)和過濾清液室(11)用篩板(27)隔開，篩板上設(shè)有短柄濾頭(19)，篩板錐角α = 45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三相雙循環(huán)臭氧催化流化床，其特征在于所述射流曝氣器(3)垂直安裝在床體(4)的底部，射流曝氣器(3)上設(shè)有一級(jí)噴嘴(20)，一級(jí)噴嘴(20) 與一級(jí)吸氣室(21)連接，一級(jí)吸氣室(21)上設(shè)有一級(jí)混合腔(23)，一級(jí)混合腔(23)與二級(jí)吸氣室(24)連接，二級(jí)吸氣室(24)上設(shè)有二級(jí)噴嘴(25)，二級(jí)噴嘴(25)與導(dǎo)流內(nèi)筒 (12)連接，導(dǎo)流內(nèi)筒(12)與循環(huán)回流外筒(9)同軸心；一級(jí)吸氣室(21)上連接有臭氧發(fā)生器(5)，二級(jí)吸氣室(24)上連接有氣體回流管(26)，氣體回流管(26)另一端與氣體逸散層⑶頂部連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三相雙循環(huán)臭氧催化流化床，其特征在于所述床體(4) 為柱形，高徑比2. 0-15. 0，內(nèi)外徑比0. 05-0. 20，導(dǎo)流內(nèi)筒(12)與循環(huán)回流外筒(9)過流面積比彡0. 06。
6.一種廢水處理方法，它包括采用上述權(quán)利要求所述的三相雙循環(huán)臭氧催化流化床， 其特征是將含有機(jī)物的廢水由進(jìn)水管1經(jīng)增壓回流泵2增壓后進(jìn)入射流曝氣器3，經(jīng)射流曝氣器3的一級(jí)噴嘴20、一級(jí)混合腔23與通過一級(jí)吸氣室21被壓入的O3氣充分接觸混合后進(jìn)入二級(jí)噴嘴25，通過二級(jí)吸氣室24 二次吸入氣體回流管26內(nèi)的O3余氣并二次噴射釋放進(jìn)入導(dǎo)流內(nèi)筒12，在噴射動(dòng)能、氣體裹夾挾帶提升的協(xié)同作用下和因氣含率的增高而導(dǎo)致的密度減小的條件下，水-氣_載體三相混合液與沉降回流室10的回流液充分混合，向上流動(dòng)，到達(dá)頂部傘形折流板16后，部分氣體與混合液分離以大氣泡形式上升至傘形折流板 16錐形頂端從通氣孔17逸出到氣體逸散層8，氣體逸散層8中的氣體部分通過氣體回流管 26循環(huán)利用，部分經(jīng)壓力平衡閥13均勻散出。含有水-小氣泡-載體的三相混合液經(jīng)傘形折流板16折流后進(jìn)入循環(huán)回流外筒9，因含氣率相對(duì)減少而導(dǎo)致密度增大，在重力和傘形折流板16反射動(dòng)量作用下降落至沉降回流室10。該部分小氣泡-載體-液體混合物在射流曝氣器3 二級(jí)噴嘴25噴射形成的負(fù)壓抽吸作用下，再次進(jìn)入導(dǎo)流內(nèi)筒12，實(shí)現(xiàn)循環(huán)回流反應(yīng)。經(jīng)過篩板27上的短柄濾頭19進(jìn)入過濾清液室11的清液，部分經(jīng)出水管6排放，部分經(jīng)回流管7回流至進(jìn)水管1被再次提壓后參與循環(huán)反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢水處理方法，其特征在于所述進(jìn)水管(1)前端接入H2O2 加藥管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的廢水處理方法，其特征在于所述循環(huán)回流外筒(9)內(nèi)設(shè)有吸附催化載體(28)，吸附催化載體(28)比重為Pp= 1.0 2.58/(^3，粒徑為如= 0. 05 2. Omm,比表面積為 s = 100-1500m2/g，固含率 ε s = 2 6%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三相雙循環(huán)臭氧催化流化床及其廢水處理方法，包括進(jìn)水管、增壓回流泵、射流曝氣器、床體、臭氧發(fā)生器和出水管，所述的進(jìn)水管連接在增壓回流泵上，增壓回流泵與射流曝氣器連接，射流曝氣器連接在床體上，床體上設(shè)有出水管，射流曝氣器與床體之間設(shè)有臭氧發(fā)生器，進(jìn)水管與出水管之間設(shè)有回流管；床體內(nèi)部設(shè)有氣體逸散層、循環(huán)回流外筒、沉降回流室、過濾清液室和導(dǎo)流內(nèi)筒，氣體逸散層下面設(shè)有循環(huán)回流外筒，循環(huán)回流外筒與沉降回流室連接，沉降回流室下面設(shè)有過濾清液室。本發(fā)明采用高科技多學(xué)科的組合工藝形式，無二次污染，有效地解決了含難降解有機(jī)物廢水治理的難題，而且處理效果好，成本低。
文檔編號(hào)C02F1/78GK102190365SQ20111012943
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者張利娟, 楊青淼, 鐘國昌 申請(qǐng)人:寧波永峰環(huán)保工程科技有限公司