一种微气泡强化臭氧催化氧化污水处理装置的制作方法

1.本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种微气泡强化臭氧污水处理装置。


背景技术：

2.工业污水经传统物化或生化手段处理后，污水中易于降解和去除的污染物已经被大部分去除，污水中仍残留的污染物虽然浓度不高，但处理难度大。在许多情况下，工业污水必需经过三级深度处理才能满足水污染治理和污水回用的要求。臭氧污水处理作为有效的污水深度处理手段之一，具有氧化能力强，反应速度快，使用方便(包括臭氧的制造，输出和投配等)，不产生二次污染等一系列优点而受到人们的重视。
3.臭氧的化学性质很活泼，具有很强的氧化性，对于大部分有机物而言，臭氧是一种良好的氧化剂，特别是有机物含有不饱和键和发色基团时更容易被臭氧氧化。但是，臭氧在水中的溶解度只有0.69g/l，臭氧在水溶液中会很快分解成氧气，半衰期为5～30min，臭氧与有机物的直接氧化反应具有高选择性，并且产物多为醛和羧酸，无法完全矿化。水溶液中臭氧引起的氧化反应非常复杂，只有部分臭氧分子与溶解物直接接触反应，另一部分会在反应之前分解掉。臭氧与有机物的间接氧化反应是指臭氧分子首先生成
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oh、o2·-、ho2·
等自由基，再发生自由基引起的链式反应。一般认为
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oh为间接反应的主要自由基物种。
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oh有较强的强氧化性和负电荷亲电性，几乎能将大部分有机物完全氧化，没有选择性。
4.中国专利文献cn208120782u公开了一种基于臭氧的污水净化装置，包括底座和机体，所述机体通过支撑腿固定连接在底座的上表面，所述底座内部的右侧开始有置物槽，所述置物槽的内部安装有驱动电机，驱动电机的输出轴穿出置物槽并延伸至底座的外部，机体下表面的中部插接有转动轴，转动轴的底端与安装在底座上表面中部的轴承的内圈固定连接。该基于臭氧的污水净化装置，通过设置驱动电机，搅拌轴、搅拌桨和臭氧发生器，利用驱动电机带动搅拌轴转动，在臭氧对污水进行净化的过程中对污水进行搅拌，从而加速臭氧与污水进行更加全面的接触和融合，提高臭氧对污水的净化效率，配合紫外线照射灯，从而达到高效净化的效果；但是该装置存在臭氧传质效率差，臭氧利用率低，能源耗费大的缺点。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种微气泡强化臭氧催化氧化污水处理装置，解决了现有臭氧氧化污水处理设备效率低以及能耗高的问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种微气泡强化臭氧催化氧化污水处理装置，包括反应器本体、进水管、溢流管，所述反应器本体顶部中央贯穿设置有旋转轴，所述旋转轴的一端与电机连接，所述旋转轴位于反应器本体内部的另一端连接有旋转筒，所述旋转筒的底部连接有连接轴，所述连接轴两侧设置有旋转杆，所述旋转杆上设置有切割叶片；所述反应器本体内部设置有隔板，所述隔板位于连接轴下方，所述隔板上设置有若干曝气器；所述反应器本体侧壁上开设有进
气口、出气口，所述进气口、出气口均位于隔板下方；所述反应器本体侧壁上开设有进水口、出水口，所述进水口、出水口均位于隔板下方；所述进水管穿过进水口伸入旋转筒内，位于旋转筒内部的进水管的侧壁开设有第一小孔，位于旋转筒内部的进水管顶端封闭；所述反应器本体内底部设置有催化剂层，所述反应器本体内部设置有混合器，所述混合器位于隔板下方且位于催化剂层上方；所述溢流管的一端位于隔板的上方，另一端穿过隔板后与混合器连通。
8.优选的，所述连接轴上还设置有搅拌叶片，所述搅拌叶片位于旋转杆下方。
9.优选的，所述旋转筒、连接轴均为中空结构。
10.优选的，所述进气口通过管道与每个所述曝气器连通。
11.优选的，所述混合器上开设有引流气入口，所述反应器本体顶部设置有出气口，所述出气口与引流气入口通过管道连通。
12.优选的，所述催化剂层通过竖直挡板分为第一反应区和第二反应区，第一反应区与第二反应区底部连通。
13.优选的，所述混合器上设有混流出口，混流出口位于第一反应区上方。
14.优选的，所述旋转筒内壁上开设有第二小孔，所述旋转筒外侧和底侧均开设有第三小孔，所述旋转筒内填充有丝网填料。
15.优选的，所述反应器本体顶部设置有观察口，所述反应器本体底部设置有排污口。
16.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
17.1)本发明提供的微气泡强化臭氧催化氧化污水处理装置，能够减少污水处理过程中对臭氧的需求量，节约臭氧资源，曝气器、搅拌叶片、混合器能够产生臭氧微气泡，增加气泡的总表面积，使臭氧与污水的接触更加完全，增加了臭氧处理污水的效率，同时也降低了污水处理能耗。
18.2)本发明提供了一种旋转筒，通过旋转筒与曝气器的作用，能够使污水和臭氧产生错流式的气液接触，提高臭氧处理污水效率，同时还能减小臭氧气体的阻力降，扩大了臭氧的应用范围。
19.3)本发明通过设置搅拌叶片和切割叶片，通过高速旋转切割，使污水中的臭氧气体被切割成微气泡，微气泡气液传质效率高，并在液相中具有收缩和破裂特性，可促进羟基自由基产生，从而极大提高臭氧利用率和臭氧处理效果。
20.4)本发明通过设置催化剂层，催化剂能够进一步促进微气泡臭氧氧化系统中羟基自由基的产生，强化臭氧传质，提高臭氧利用率，增强臭氧氧化能力，显著提高臭氧氧化效果和臭氧利用率。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例示意图，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明提供的微气泡强化臭氧催化氧化污水处理装置的结构示意图；
23.图2为旋转筒、连接轴的竖剖视图；
24.图3为搅拌叶片的结构示意图。
25.图中，1、反应器本体；2、旋转轴；3、旋转筒；301、第二小孔；302、第三小孔；303、丝网填料；4、连接轴；5、旋转杆；6、搅拌叶片；7、切割叶片；8、隔板；9、曝气器；10、进气口；11、出气口；12、进水口；1201、进水管；1202、第一小孔；13、出水口；14、混合器；1401、引流气入口；1402、混流出口；15、溢流管；16、催化剂层；1601、第一反应区；1602、第二反应区；17、观察口；18、排污口。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
27.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
28.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.如图1所示，本发明提供一种微气泡强化臭氧催化氧化污水包括反应器本体1、进水管1201、溢流管15，所述反应器本体1顶部中央贯穿设置有旋转轴2，所述旋转轴2的一端与电机连接，所述旋转轴2位于反应器本体1内部的另一端连接有旋转筒3，所述旋转筒3的底部连接有连接轴4，所述连接轴4两侧设置有旋转杆5，所述旋转杆5上设置有切割叶片7；所述反应器本体1内部设置有隔板8，所述隔板8位于连接轴4下方，所述隔板8上设置有若干曝气器9；所述反应器本体1侧壁上开设有进气口10、出气口11，所述进气口10、出气口11均位于隔板8下方；所述反应器本体1侧壁上开设有进水口12、出水口13，所述进水口12、出水口13均位于隔板8下方；所述进水管1201穿过进水口12伸入旋转筒3内，位于旋转筒3内部的进水管1201的侧壁开设有第一小孔1202，位于旋转筒3内部的进水管1201顶端封闭；所述反应器本体1内底部设置有催化剂层16，所述反应器本体1内部设置有混合器14，所述混合器14位于隔板8下方且位于催化剂层16上方；所述溢流管15的一端位于隔板8的上方，另一端穿过隔板8后与混合器14连通。
30.具体的，所述连接轴4上还设置有搅拌叶片6，所述搅拌叶片6位于旋转杆5下方。
31.具体的，所述旋转筒3、连接轴4均为中空结构。
32.具体的，所述进气口10通过管道与每个所述曝气器9连通。
33.具体的，所述混合器14上开设有引流气入口1401，所述反应器本体1顶部设置有出气口15，所述出气口15与引流气入口1401通过管道连通。
34.具体的，所述催化剂层16通过竖直挡板分为第一反应区1601和第二反应区1602，第一反应区1601与第二反应区1602底部连通。
35.具体的，所述混合器14上设有混流出口1402，混流出口1402位于第一反应区1601上方。
36.具体的，所述旋转筒3内壁上开设有第二小孔301，所述旋转筒3外侧和底侧均开设有第三小孔302，所述旋转筒3内填充有丝网填料303。
37.具体的，所述反应器本体1顶部设置有观察口17，所述反应器本体1底部设置有排污口18。
38.具体的，所述催化剂层16内填充的催化剂为负载活性金属组分的炭基催化剂。
39.下面通过具体实施例，来对本发明作进一步的说明。
40.实施例1
41.一种微气泡强化臭氧催化氧化污水包括反应器本体1、进水管1201、溢流管15，所述反应器本体1顶部中央贯穿设置有旋转轴2，所述旋转轴2的一端与电机连接，所述旋转轴2位于反应器本体1内部的另一端连接有旋转筒3，所述旋转筒3的底部连接有连接轴4，所述连接轴4两侧设置有旋转杆5，所述旋转杆5上设置有切割叶片7；所述反应器本体1内部设置有隔板8，所述隔板8位于连接轴4下方，所述隔板8上设置有若干曝气器9；所述反应器本体1侧壁上开设有进气口10、出气口11，所述进气口10、出气口11均位于隔板8下方；所述反应器本体1侧壁上开设有进水口12、出水口13，所述进水口12、出水口13均位于隔板8下方；所述进水管1201穿过进水口12伸入旋转筒3内，位于旋转筒3内部的进水管1201的侧壁开设有第一小孔1202，位于旋转筒3内部的进水管1201顶端封闭；所述反应器本体1内底部设置有催化剂层16，所述反应器本体1内部设置有混合器14，所述混合器14位于隔板8下方且位于催化剂层16上方；所述溢流管15的一端位于隔板8的上方，另一端穿过隔板8后与混合器14连通。
42.具体的，所述连接轴4上还设置有搅拌叶片6，所述搅拌叶片6位于旋转杆5下方。
43.具体的，所述旋转筒3、连接轴4均为中空结构。
44.具体的，所述进气口10通过管道与每个所述曝气器9连通。
45.具体的，所述混合器14上开设有引流气入口1401，所述反应器本体1顶部设置有出气口15，所述出气口15与引流气入口1401通过管道连通。
46.具体的，所述催化剂层16通过竖直挡板分为第一反应区1601和第二反应区1602，第一反应区1601与第二反应区1602底部连通。
47.具体的，所述混合器14上设有混流出口1402，混流出口1402位于第一反应区1601上方。
48.具体的，所述旋转筒3内壁上开设有第二小孔301，所述旋转筒3外侧和底侧均开设有第三小孔302，所述旋转筒3内填充有丝网填料303。
49.具体的，所述反应器本体1顶部设置有观察口17，所述反应器本体1底部设置有排污口18。
50.具体的，所述催化剂层16内填充的催化剂为负载活性金属组分的炭基催化剂。
51.应用例1
52.利用实施例1所示设备处理某化工厂生化后沉降罐出水，设计水力停留时间为40min，在连续进水量80l/h，进水codcr＝100～120mg/l，b/c《0.1，ph＝7.5～9.5，总进气量分别为25l/h，臭氧浓度为60mg/l，催化剂采用柱状炭基催化剂，经装置处理后，出水codcr
为30～40mg/l，平均cod去除率为72％，0.5mgcod/mgo3，运行能耗约为0.1kw
·
h/m3。
53.工作原理：本发明的污水处理过程为污水由进水口12通过进水管1201进入旋转筒3，通过旋转筒3上的小孔，在高速旋转的离心力和旋转筒3内填充的丝网填料303双重剪切作用下以雾滴的形式离开旋转筒3进入反应器本体内；
54.曝气器9释放出的臭氧气体在污水中与污水反应，旋转杆5带动切割叶片7、连接轴4带动搅拌叶片6共同作用下产生微气泡，微气泡在液相中具有收缩和破裂特性，能够促进羟基自由基的产生，微气泡还能够提高臭氧和污水的气液传质效率，促进臭氧对污水的处理效果；
55.臭氧气体从污水中逃逸出来后，在上升的过程中与从旋转筒3产生的污水液滴逆流接触发生反应，进一步提高了臭氧处理污水的效率，多余的臭氧气体从反应器顶部的出气口15排出，通过管道引入混合器14。
56.污水经与臭氧充分接触氧化后，自溢流管15进入混合器14，在混合器14中与出气口15排出的臭氧气体充分接触混合形成气液混合物，然后通过混流出口1402排出，进入到第一反应区1601，经与第一反应区1601内臭氧催化剂接触反应后从催化剂层16底部进入第二反应区1602，污水经臭氧催化氧化反应后，从第二反应区1602上部的出水口13排出，反应后的气体从出气口11排出。
57.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种微气泡强化臭氧催化氧化污水处理装置，其特征在于，包括反应器本体(1)、进水管(1201)、溢流管(15)，所述反应器本体(1)顶部中央贯穿设置有旋转轴(2)，所述旋转轴(2)的一端与电机连接，所述旋转轴(2)位于反应器本体(1)内部的另一端连接有旋转筒(3)，所述旋转筒(3)的底部连接有连接轴(4)，所述连接轴(4)两侧设置有旋转杆(5)，所述旋转杆(5)上设置有切割叶片(7)；所述反应器本体(1)内部设置有隔板(8)，所述隔板(8)位于连接轴(4)下方，所述隔板(8)上设置有若干曝气器(9)；所述反应器本体(1)侧壁上开设有进气口(10)、出气口(11)，所述进气口(10)、出气口(11)均位于隔板(8)下方；所述反应器本体(1)侧壁上开设有进水口(12)、出水口(13)，所述进水口(12)、出水口(13)均位于隔板(8)下方；所述进水管(1201)穿过进水口(12)伸入到旋转筒(3)内，位于旋转筒(3)内部的进水管(1201)的侧壁开设有第一小孔(1202)，位于旋转筒(3)内部的进水管(1201)顶端封闭；所述反应器本体(1)内底部设置有催化剂层(16)，所述反应器本体(1)内部设置有混合器(14)，所述混合器(14)位于隔板(8)下方且位于催化剂层(16)上方；所述溢流管(15)的一端位于隔板(8)的上方，另一端穿过隔板(8)后与混合器(14)连通。2.根据权利要求1所属的装置，其特征在于，所述连接轴(4)上还设置有搅拌叶片(6)，所述搅拌叶片(6)位于旋转杆(5)下方。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转筒(3)、连接轴(4)均为中空结构。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进气口(10)通过管道与每个所述曝气器(9)连通。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合器(14)上开设有引流气入口(1401)，所述反应器本体(1)顶部设置有出气口(15)。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述出气口(15)与引流气入口(1401)通过管道连通。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述催化剂层(16)通过竖直挡板分为第一反应区(1601)和第二反应区(1602)，第一反应区(1601)与第二反应区(1602)底部连通。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述混合器(14)上设有混流出口(1402)，混流出口(1402)位于第一反应区(1601)上方。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转筒(3)内壁上开设有第二小孔(301)，所述旋转筒(3)外侧和底侧均开设有第三小孔(302)，所述旋转筒(3)内填充有丝网填料(303)。10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应器本体(1)顶部设置有观察口(17)，所述反应器本体(1)底部设置有排污口(18)。

技术总结
本发明公开了一种微气泡强化臭氧催化氧化污水处理装置，包括反应器本体、混合器、溢流管、催化剂层，反应器本体顶部贯穿设置有旋转轴，旋转轴一端与电机连接，另一端连接有旋转筒，旋转筒底部连接有连接轴，连接轴两侧设置有旋转杆，旋转杆上设置有切割叶片；反应器本体内部设置有隔板，隔板上设置有曝气器；反应器本体侧壁上开设有进气口、出气口；反应器本体侧壁上开设有进水口、出水口，进水管穿过进水口伸入旋转筒内，位于旋转筒内部的进水管的侧壁开设有第一小孔且进水管顶端封闭；混合器位于隔板下方且位于催化剂层上方；溢流管一端位于隔板上方，另一端穿过隔板与混合器连通；该装置解决了现有臭氧污水处理设备效率低、能耗高的问题。耗高的问题。耗高的问题。


技术研发人员：曹玉红 范景福 何庆生 张建成 李友臣 李丽娜
受保护的技术使用者：中石化炼化工程（集团）股份有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/10/7