催化氧化反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】一種催化氧化反應(yīng)器，包括臭氧釋放區(qū)、臭氧分解區(qū)，所述臭氧釋放區(qū)的中間部位安裝有催化劑固定床，臭氧釋放裝置貫穿在催化劑固定床內(nèi)，所述臭氧釋放裝置和催化劑固定床之間連接有曝氣盤，臭氧釋放區(qū)的上部安裝有布水裝置，有機廢水從上端進水，下端出水，布水裝置的補水系統(tǒng)將有機廢水均勻分布；布水裝置的下面安裝有泡沫消除裝置，用以消除催化氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的大量泡沫。本實用新型能夠很好的降解廢水中的有機物等難降解物質(zhì)，能夠提高催化劑的使用效率，使臭氧能夠與有機廢水充分混合，臭氧的利用率高，降低設(shè)備投資，更不會有臭氧排入大氣或水體，危害健康。
【專利說明】催化氧化反應(yīng)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種廢水處理裝置，具體的說是一種利用高級氧化技術(shù)處理難降解有機廢水的催化氧化反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)煉油企業(yè)含高硫、高鹽、高含水等劣質(zhì)原油的加工量越來越多，排出的廢水日趨復(fù)雜，廢水處理設(shè)施運行穩(wěn)定難以保障，再加上國家、地方對環(huán)保要求愈來愈高，企業(yè)發(fā)展、生存的環(huán)境日益嚴峻。煉油廢水的水質(zhì)簡介如下:(1)水質(zhì)成分復(fù)雜，副產(chǎn)物多，反應(yīng)原料常為溶劑類物質(zhì)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的長鏈化合物，增加了廢水的處理難度；(2)生物難降解物質(zhì)多，可生化性差，BOD相對COD的比值為:1:0.1—0.2ο
[0003]現(xiàn)有煉油企業(yè)廢水傳統(tǒng)處理工藝，在現(xiàn)有的生化理論與工程技術(shù)層面，其生化去除COD的能力已到了極限，現(xiàn)有污水處理設(shè)施只能夠滿足《污水綜合排放標準》GB8978-1996中一級排放標準(C0D指標:100mg/L)，設(shè)施運行比較好的排放指標最高可達
70mg/L-80mg/L,無法滿足最新排放標準的要求(COD指標50mg/L)。就這一存在問
題，在臭氧氧化催化處理工藝上曾有多種理論與實踐創(chuàng)新，如:臭氧高級氧化、水力空化等諸多工藝，但是由于臭氧與有機物反應(yīng)具有很強的選擇性，且臭氧向水中的傳質(zhì)速度較慢，導(dǎo)致反應(yīng)時間太長，尾氣中臭氧濃度過高，臭氧利用率過低；另外由于廢水中的有機物濃度太大，所以在廢水處理是臭氧的需求量很大，設(shè)備投資大，運行費用高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型正是為了解決以上問題，提供一種催化氧化反應(yīng)器，能夠很好的降解廢水中的有機物等難降解物質(zhì)，能夠提高催化劑的使用效率，使臭氧能夠與有機廢水充分混合，臭氧的利用率高，降低設(shè)備投資，更不會有臭氧排入大氣或水體，危害健康。
[0005]催化氧化反應(yīng)器，包括臭氧釋放區(qū)12、臭氧分解區(qū)11，其特征在于所述臭氧釋放區(qū)12的中間部位安裝有催化劑固定床9，臭氧釋放裝置3貫穿在催化劑固定床9內(nèi)，所述臭氧釋放裝置3和催化劑固定床9之間連接有曝氣盤13。
[0006]進一步的，所述催化劑固定床9的上部連接有第一催化劑反洗裝置8，下部連接有第二催化劑反洗裝置4。
[0007]進一步的，所述臭氧釋放區(qū)12的頂部安裝有布水裝置I。
[0008]進一步的，所述布水裝置I的下部與所述催化劑固定床9的上部之間還連接有泡沫消除裝置2。
[0009]進一步的，所述臭氧分解區(qū)11的下部安裝有臭氧分解裝置10。
[0010]進一步的，所述臭氧分解區(qū)11的頂部還安裝有臭氧氣體分解裝置5。
[0011]進一步的，所述臭氧分解區(qū)11的頂部設(shè)有反應(yīng)器呼吸裝置6，所述反應(yīng)器呼吸裝置6設(shè)置在臭氧氣體分解裝置5的右側(cè)，所述反應(yīng)器呼吸裝置6 —端連在反應(yīng)器內(nèi)部，另一端在反應(yīng)器外部連通大氣。[0012]進一步的，所述臭氧釋放區(qū)12的上端與所述臭氧分解區(qū)11上端之間還連接有反應(yīng)器壓力均衡結(jié)構(gòu)7。
[0013]進一步的，所述催化劑固定床(9)上部設(shè)置不銹鋼水帽、不銹鋼承托板，負載型多相金屬催化劑放置在所述催化劑固定床(9)上部，所述負載型多相金屬催化劑層厚為
1.2—3.5 米。
[0014]本實用新型取得了如下有益效果:1、臭氧利用率高:采用強氧化劑臭氧和負載型多相金屬催化劑的臭氧催化氧化反應(yīng)器，對一些難生物降解的復(fù)雜有機物利用氧化能力很強的羥基自由基(.0H)來有效地分解廢水中的有機物，在臭氧催化氧化反應(yīng)器中，固定床上的負載型多相金屬催化劑在臭氧的作用下，石化廢水處理中的COD去除率可達到49.5% ；
2、設(shè)施占地面積?。?、臭氧催化氧化反應(yīng)器，反應(yīng)速率高，不易堵塞；4、負載型多相金屬催化劑安裝在反應(yīng)器固定床上，可進行反洗，提高負載型多相金屬催化劑的利用效率，有效保障催化劑的活性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施做出詳細的說明。
[0017]如圖1所示，催化氧化反應(yīng)器包括如下裝置。
[0018]1、布水裝置:采用壓力多點布水設(shè)置，采用不銹鋼枝管布水器，連接管道及支架、流量調(diào)節(jié)機構(gòu)，保障原水進水均衡分布，防止短流現(xiàn)象。
[0019]2、臭氧釋放裝置:臭氧釋放裝置設(shè)有微孔鈦制擴散器(曝氣盤)、不銹鋼連接管道及支架、流量調(diào)節(jié)機構(gòu)等，臭氧化氣體從反應(yīng)區(qū)部進入反應(yīng)器內(nèi)，通過曝氣盤擴散成微小氣泡與水充分接觸混合。采用壓力式進水，設(shè)計進水反應(yīng)壓力> 147Kpa ;設(shè)計進水反應(yīng)流速(10m/h ;處理的廢水由反應(yīng)器的頂部進水底部出水，臭氧氣體釋放與進水方向成逆向流式；反應(yīng)器的有效水深一般在4-7米；臭氧通過曝氣盤擴散成微小氣泡與水充分接觸混合水氣，混合效率85%-95%，擴散器(曝氣盤)須曝氣量可調(diào)，并且要求布氣均勻，產(chǎn)生平均有效直徑約2_左右或更小的氣泡。
[0020]3、催化劑固定床:采用固定床放置催化劑，可最大限度的減少催化劑的流失，不設(shè)催化劑回收裝置，減少反應(yīng)器內(nèi)部配件配置。固定床材質(zhì)為鋼砼或304不銹鋼、碳鋼防腐；固定床催化劑的反應(yīng)時間為:30— 180min，固定床催化劑的反應(yīng)時間按有機廢水的負荷、溫度、PH值有序調(diào)整。反應(yīng)器內(nèi)催化劑安裝方式采用固定床，固定床上部設(shè)置不銹鋼水帽、不銹鋼承托板、催化劑放置上部，催化劑層厚一般在1.2-3.5米，催化劑采用負載型多相金屬催化劑。
[0021]4、催化劑反洗裝置:該裝置用于負載型多相金屬催化劑表面的清洗，防止水中懸浮物附著、粘結(jié)在催化劑表面，影響催化劑的活性。采用不銹鋼反洗多孔管，枝狀布置，設(shè)有連接管道及支架、流量調(diào)節(jié)機構(gòu)；反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置不銹鋼排水管。
[0022]5、臭氧分解區(qū)、臭氧分解裝置:反應(yīng)器后部內(nèi)設(shè)置臭氧分解區(qū)，停留時間為:30—120min;主要用于去除的溶于水中的溶解性臭氧，防止水中溶解性臭氧對后設(shè)工藝段造成干擾，影響生化效率。采用陶瓷曝氣器，曝氣管路枝狀布置，設(shè)有連接管道及支架、流量調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0023]6、臭氧氣體分解裝置:臭氧投加是用空氣攜帶臭氧來完成的，即使有最好的擴散系統(tǒng)，也無法全部反應(yīng)，排出的氣體中也會含有一定量的臭氧，這種含有臭氧的空氣是不適于呼吸的。臭氧嗅味的檢測極限在(0.893~2.23) X10-9mol/L的范圍內(nèi)。濃度達到
1.34X10-9mol/L以前人的工作能力是不受抑制的。如果空氣中臭氧濃度超過0.2mg/m3(約等于0.lppm)，將會刺激喉嚨引起咳嗽。國際上很多國家建議大氣中臭氧最大濃度為
0.1ppm,這個值是基于8小時工作時間下工作場所允許的最大臭氧濃度。臭氧氣體采用加熱-催化混合型臭氧氣體分解器，工作原理:加熱-催化混合型尾氣分解器主要通過催化分解作用去除尾氣中的多余臭氧。設(shè)備帶有一套完備的儀表系統(tǒng)(測量、報警等)，將尾氣預(yù)加熱到一定溫度，與催化床接觸一定時間，可將余臭氧的濃度降低至0.1ppm以下，易于實現(xiàn)全自動運行。
[0024]7、泡沫消除裝置:反應(yīng)器催化劑固定床上部設(shè)有泡沫消除裝置，用于消除催化氧化反應(yīng)中，有機廢水表面漲力變化而產(chǎn)生的泡沫。裝置采用不銹鋼專用噴嘴，設(shè)有連接管道及支架、流量調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0025]8、反應(yīng)器呼吸裝置:呼吸裝置作用是維護反應(yīng)器氣壓平衡，減少臭氧氣體溢出。工作原理:當反應(yīng)器內(nèi)氣體的壓力在呼吸閥的控制操作壓力范圍之內(nèi)時，呼吸裝置不工作，保持反應(yīng)器的密閉性當往反應(yīng)器內(nèi)注入廢水，使反應(yīng)器內(nèi)上部氣體空間的壓力升高，達到呼吸裝置的操作正壓時，壓力閥被頂開，氣體從呼吸閥呼出口逸出，使反應(yīng)器內(nèi)壓力不在繼續(xù)增高當往反應(yīng)器外抽出廢水，使反應(yīng)器內(nèi)上部氣體空間的壓力下降，達到呼吸裝置的操作負壓時，反應(yīng)器外的大氣將頂開呼吸裝置，使外界氣體進入反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)器內(nèi)的壓力不再繼續(xù)下降，讓反應(yīng)器內(nèi)與反應(yīng)器外的氣壓平衡。裝置采用不銹鋼制作，設(shè)有連接管道及流量調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0026]9、反應(yīng)器壓 力均衡結(jié)構(gòu):臭氧的化學性質(zhì)極不穩(wěn)定，在空氣和水中都會慢慢分解成氧氣，其反應(yīng)式為:203 — 302 + 285kJ由于分解時放出大量熱量，造成氣體膨脹，反應(yīng)器內(nèi)部壓力不均衡，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)受壓差異，易損壞反應(yīng)器結(jié)構(gòu)；設(shè)置反應(yīng)器壓力均衡結(jié)構(gòu)，使反應(yīng)器內(nèi)部壓力均衡。該結(jié)構(gòu)材質(zhì)依據(jù)反應(yīng)器的材質(zhì)而定，一般為:鋼砼、不銹鋼等，采用液位封閉連通結(jié)構(gòu)；反應(yīng)器內(nèi)部壓力< 0.01mpa，反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互密閉，反應(yīng)器內(nèi)部壓力 0.01mpa,反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互聯(lián)通。
[0027]如圖1所示，氧化反應(yīng)器包括臭氧釋放區(qū)12和臭氧分解區(qū)11，臭氧釋放區(qū)12的上部安裝有布水裝置1，有機廢水從上端進水，下端出水，布水裝置I的補水系統(tǒng)將有機廢水均勻分布；布水裝置I的下面安裝有泡沫消除裝置2，用以消除催化氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的大量泡沫。臭氧催化氧化反應(yīng)器的中間位置的部分，安裝有催化劑固定反應(yīng)床9，有機廢水在該反應(yīng)床內(nèi)進行催化氧化；臭氧釋放裝置3貫穿在催化固定床內(nèi)9，為催化劑固定床9內(nèi)的有機廢水的處理提供充足的臭氧；催化劑固定床9上部連接有第一催化劑反洗裝置8和下部連接有第二催化劑反洗裝置4，臭氧釋放裝置3和催化劑固定床9之間連接有曝氣盤13，使臭氧與有機廢水充分接觸；反應(yīng)處理后的有機廢水進入臭氧分解區(qū)11，臭氧分解裝置10分解溶于水中的臭氧，經(jīng)臭氧催化氧化反應(yīng)器處理后的有機廢水排出；氧催化氧化反應(yīng)器的頂部安裝了臭氧氣體分解裝置5，用以將多余的臭氧分解掉，降低臭氧排入大氣的濃度；臭氧分解區(qū)11和臭氧釋放區(qū)12之間連接有反應(yīng)器壓力均衡結(jié)構(gòu)7。臭氧氣體分解裝置5左邊安裝了反應(yīng)器呼吸裝置6，該裝置一端連在反應(yīng)器內(nèi)部，一端在反應(yīng)器外部連通大氣，使反應(yīng)器內(nèi)氣壓平衡。
[0028]本實用新型實施時，催化氧化反應(yīng)器設(shè)計反應(yīng)流速< 10m/h，催化氧化反應(yīng)器設(shè)計反應(yīng)時間:30— 180min，有機廢水通過反應(yīng)器上端的布水裝置I將有機廢水均勻分布在催化劑固定床9內(nèi)，臭氧釋放裝置3釋放一定量的臭氧氣體，通過曝氣盤13將臭氧擴散成微小氣泡，與廢水充分接觸反應(yīng)，有機廢水在催化劑固定床9內(nèi)被催化氧化的過程中會產(chǎn)生一定量的氣泡，通過泡沫消除裝置2進行消除，使反應(yīng)器正常運行，反應(yīng)一定時間，會有水中懸浮物附著、粘結(jié)在催化劑表面，影響催化劑的活性。通過催化劑反洗裝置4和催化劑反洗裝置8將表面附著物清洗掉。處理后的廢水進入臭氧分解區(qū)11，臭氧分解區(qū)11底部的臭氧分解裝置10可以將廢水中溶解的臭氧分解掉，還有部分未溶解的臭氧通過反應(yīng)器頂端的臭氧氣體分解裝置5分解掉，經(jīng)過處理后的有機廢水排出反應(yīng)器。
[0029]本實用新型能夠解決已有設(shè)備不能解決的問題，原因是利用強氧化劑臭氧和負載型多相金屬催化劑反應(yīng)，有效的降低了 C0D，使長鏈化合物斷鏈，提升了 BOD與COD的比值，提高了廢水的可生化性，滿足了國家與地方政府對生產(chǎn)企業(yè)廢水排放新標準。而且由于布水裝置、催化劑反洗裝置、臭氧釋放裝置、泡沫消除裝置等裝置的同時存在，能夠使反應(yīng)器在一個良好的環(huán)境下運行，不會出現(xiàn)現(xiàn)有處理裝置中廢水分布不均、催化劑使用效率不高、臭氧分布不均、過多臭氧排入大氣等情況，新型催化氧化反應(yīng)器使高有機濃度、難降解有機廢水的處理結(jié)果達到國家標準的排放要求。
[0030]該催化氧化反應(yīng)器主要應(yīng)用于石油煉化廢水行業(yè)，也可用于其他難降解有機廢水。
【權(quán)利要求】
1.催化氧化反應(yīng)器，包括臭氧釋放區(qū)(12)、臭氧分解區(qū)(11)，其特征在于，所述臭氧釋放區(qū)(12 )的中間部位安裝有催化劑固定床(9 )，臭氧釋放裝置(3 )貫穿在催化劑固定床(9 )內(nèi)，所述臭氧釋放裝置(3 )和催化劑固定床(9 )之間連接有曝氣盤(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化氧化反應(yīng)器，其特征在于，所述催化劑固定床(9)的上部連接有第一催化劑反洗裝置(8 )，下部連接有第二催化劑反洗裝置(4 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化氧化反應(yīng)器，其特征在于，所述臭氧釋放區(qū)(12)的頂部安裝有布水裝置(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的催化氧化反應(yīng)器，其特征在于，所述臭氧釋放區(qū)(12)的頂部安裝有布水裝置(I)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的催化氧化反應(yīng)器，其特征在于，所述布水裝置(I)的下部與所述催化劑固定床(9 )的上部之間還連接有泡沫消除裝置(2 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1一5任意一項所述的催化氧化反應(yīng)器，其特征在于，所述臭氧分解區(qū)(11)的下部安裝有臭氧分解裝置(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的催化氧化反應(yīng)器，其特征在于，所述臭氧分解區(qū)(11)的頂部還安裝有臭氧氣體分解裝置(5 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的催化氧化反應(yīng)器，其特征在于，所述臭氧分解區(qū)(11)的頂部設(shè)有反應(yīng)器呼吸裝置(6)，所述反應(yīng)器呼吸裝置(6)設(shè)置在臭氧氣體分解裝置(5)的右側(cè)，所述反應(yīng)器呼吸裝置(6 ) 一端連在反應(yīng)器內(nèi)部，另一端在反應(yīng)器外部連通大氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的催化氧化反應(yīng)器，其特征在于，所述臭氧釋放區(qū)(12)的上端與所述臭氧分解區(qū)(11)上端之間還連接有反應(yīng)器壓力均衡結(jié)構(gòu)(7 )。
10.根據(jù)權(quán)利要求1一5任意一項所述的催化氧化反應(yīng)器，其特征在于，所述催化劑固定床(9)上部設(shè)置不銹鋼水帽、不銹鋼承托板，負載型多相金屬催化劑放置在所述催化劑固定床(9)上部，所述負載型多相金屬催化劑層厚為1.2 — 3.5米。
【文檔編號】C02F1/78GK203558903SQ201320672642
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】孫琦, 王寶冬, 程帆, 王建忠, 王賢山, 韓祚平, 趙樹梁 申請人:山東德源生物環(huán)保工程有限公司