一种臭氧氧化催化器及臭氧氧化处理方法与流程

1.本发明属于臭氧氧化技术领域，尤其涉及一种臭氧氧化催化器及臭氧氧化处理方法。


背景技术：

2.从世界的臭氧技术产业来看，以水处理的杀菌净化为主要市场，而水净化臭氧装置包括臭氧源与气水混合装置两部分。臭氧发生器应提供足够浓度与产量的臭氧，混合装置以高效率使臭氧溶解在水中，即达到一定的臭氧溶解度。
3.申请号如cn202110016987.6的发明专利公开了一种基于臭氧催化氧化的多级净化污水处理装置，包括塔体，塔体的顶部连接有臭氧输送管，塔体内设有与之同轴的套筒，套筒的两端均与塔体的内壁固定连接，套筒的上部开设数个溢流孔，臭氧输送管上套装浮环，套筒内底部设有拨盘，拨盘的底部固定连接转轴的上端，转轴贯穿塔体且与之转动连接，转轴的下端固定安装第一齿轮，第一齿轮啮合第二齿轮，第二齿轮连接电机的输出端，电机为正反转电机，塔体的内壁顶面固定连接上部开口的壳体，套筒贯穿壳体的底部且与之固定连接。本装置利用污水的紊流产生负压吸入臭氧，于套筒内产生涡流、旋转并相互碰撞，污水中的臭氧溶解度相较文丘里射流混合器更高。
4.上述专利采用多级净化，使得污水与臭氧溶解度高，催化氧化更完全，但是结构较为复杂，且没有循环装置，利用率不高。
5.同时传统的臭氧催化设备，很多采用管道分段投加(类似传统fenton采用管道混合加药)，臭氧和双氧水的利用率低，设备投资成本高，运行成本高。目前急需找个一种结构简单、利用率高的一种臭氧氧化催化器。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种臭氧氧化催化器及臭氧氧化处理方法，旨在解决现有技术中的臭氧氧化催化器结构复杂、利用率不高的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明实施例提供的一种臭氧氧化催化器及臭氧氧化处理方法，包括包括一塔体、气液混合泵以及臭氧发生器；所述塔体自上而下设有分离腔、反应腔和出水腔，所述反应腔的底部设有一分隔板，所述分隔板上设有催化装置，所述反应腔底部设有第一进液口和第二进液口，所述第二进液口连接所述分离腔，所述气液混合泵与所述第一进液口相连，所述臭氧发生器与所述气液混合泵相连，所述出水腔底部设有一出水口；所述第二进液口连接有过氧化氢输入装置。
8.可选地，所述分离腔内设有溢出环，所述溢出环的下端连接所述反应腔，所述溢出环与所述分离腔之间形成过滤腔，所述过滤腔的中部设有过滤网，所述过滤腔的底部设有回流孔，所述回流孔连接通过管道所述第二进液口。
9.可选地，所述催化装置为超声波换能器。
10.可选地，所述分隔板设有多个通孔。
11.可选地，所述臭氧发生器与所述气液混合泵之间设有一臭氧浓度检测仪，所述臭氧浓度检测仪用于检测所述臭氧浓度。
12.可选地，所述分离腔顶部还设有一出气孔，所述出气孔与所述气液混合泵通过一管道回收至所述气液混合泵中。
13.可选地，所述臭氧氧化处理方法用于权利要求2-6任一项所述的臭氧氧化催化器，包括如下步骤：
14.(1)将所述臭氧发生器产生的臭氧通入所述气液混合泵与废水混合，产生溶气水，通入第一进液口；
15.(2)将过氧化氢多次通入所述第二进液口；
16.(3)在所述反应腔，通入所述塔体的所述臭氧和所述过氧化氢在催化装置的催化作用下，加快产生强氧化性羟基自由基，所述强氧化性羟基自由基与废水中的有机物反应；反应后，废水离开反应腔到达所述分离腔，废水溢出所述溢出环，经过所述过滤网初步将杂质分离出去，废水通过所述回流孔回流第二进液口，到达所述反应腔继续催化氧化反应；
17.(4)处理完的废水从所述出水腔的所述出水口排出。
18.可选地，所述塔体中臭氧与氧气的粒径比少于0.01mm3。
19.可选地，过氧化氢与臭氧投加量的摩尔比为0.4～1:1。
20.本发明实施例提供的一种臭氧氧化催化器及臭氧氧化处理方法中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：本发明提供的一种臭氧氧化催化器，结构简单，设备投资成本和运行成本低，同时通过塔体自上而下设有分离腔、反应腔和出水腔，使得催化氧化能力提升，在分离腔，处理完的废水可以通过回流孔将初步过滤的废水通入反应区继续催化氧化，臭氧利用率高。
21.过氧化氢需要多次通入所述第二进液口，强氧化性羟基自由基可以在反应系统中不断生成，从而使其浓度可以始终保持在一定的有效范围内，因此有利于水中难氧化有机物的持续氧化降解。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为提供的臭氧氧化催化器的结构示意图。
24.其中，图中各附图标记：塔体100，分离腔110，溢出环111，过滤腔112，过滤网113，回流孔114，出气孔115，反应腔120，分隔板121，催化装置122，第一进液口123，第二进液口124，通孔125，出水腔130，出水口131，气液混合泵200，臭氧发生器300，臭氧浓度检测仪310，过氧化氢输入装置400。
具体实施方式
25.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，若本发明实施例中有涉及方向性指示，例如上、下、左、右、前、后、内、外等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，若有“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
29.在本发明的一个实施例中，如图1所示，提供一种臭氧氧化催化器及臭氧氧化处理方法，包括一塔体100、气液混合泵200以及臭氧发生器300；塔体100自上而下设有分离腔110、反应腔120和出水腔130，反应腔120的底部设有一分隔板121，分隔板121上设有催化装置122，反应腔120底部设有第一进液口123和第二进液口124，第二进液口124连接分离腔110，气液混合泵200与第一进液口123相连，臭氧发生器300与气液混合泵200相连，出水腔130底部设有一出水口131；第二进液口124连接有过氧化氢输入装置400。分离腔110内设有溢出环111，溢出环111的下端连接反应腔120，溢出环111与分离腔110之间形成过滤腔112，过滤腔112的中部设有过滤网113，过滤腔112的底部设有回流孔114，回流孔114连接通过管道第二进液口124。
30.具体地，将臭氧发生器300产生的臭氧通入气液混合泵200与废水混合，产生溶气水，通入第一进液口123；将过氧化氢多次通入第二进液口124，在反应腔120，通入塔体100的臭氧和过氧化氢在催化装置122的作用下，产生强氧化性羟基自由基，反应方程式为2o3+h2o2→
2oh
·
+3o2，强氧化性羟基自由基的氧化能力特别强，可以与废水中的有机物反应；反应后，废水离开反应腔120到达分离腔110，分离腔110中的过滤网113初步将杂质分离出去，废水通过回流孔114回流第二进液口124，到达反应腔120继续催化氧化反应；处理完的废水从出水腔130的出水口131排出。
31.可以理解的是，过氧化氢输入装置400可以是通过水泵将贮存桶(箱)中的过氧化氢容易通过管道输送到第二进液口124。
32.本发明的臭氧氧化催化器结构简单，设备投资成本和运行成本低，同时通过塔体100自上而下设有分离腔110、反应腔120和出水腔130，使得催化氧化能力提升，在分离腔110，处理完的废水可以通过回流孔114将初步过滤的废水通入反应区继续催化氧化，臭氧利用率高。
33.本发明的臭氧氧化催化器应用于低有机负荷和低浊度废水处理领域：无需添加絮凝剂，通过动力输入和气体表面扩大可直接将废水中的悬浮固体和胶体，例如藻类和不溶
性蛋白等有机物直接萃取分离，更有利于污水回用处理，大部分应用于海洋馆、水族馆和工厂化水产养殖循环水系统。
34.在本发明的另一个实施例中，如图1所示，催化装置122为超声波换能器。具体地，超声波换能器将电能转化为机械能，通过高速震动加快臭氧与过氧化氢的结合反应，产生强氧化性羟基自由基与废水中的有机物反应。
35.在本发明的另一个实施例中，如图1所示，分隔板121设有多个通孔125。具体地，通孔125用于将处理完的废水流入出水腔130，通过出水口131排出。
36.在本发明的另一个实施例中，如图1所示，臭氧发生器300与气液混合泵200之间设有一臭氧浓度检测仪310，臭氧浓度检测仪310用于检测臭氧浓度。具体地，通过检测臭氧的浓度，即使调整臭氧的通入量，让臭氧氧化催化器时刻保持最高效的状态。
37.在本发明的另一个实施例中，如图1所示，分离腔110顶部还设有一出气孔115，出气孔115与气液混合泵200通过一管道回收至气液混合泵200中。具体地，残留的臭氧可以通过数数出气孔115，回收至气液混合泵重新通入废水中，循环利用，节省了资源。
38.在本发明的另一个实施例中，如图1所示，臭氧氧化处理方法包括如下步骤：
39.将臭氧发生器300产生的臭氧通入气液混合泵200与废水混合，产生溶气水，通入第一进液口123；2将过氧化氢多次通入第二进液口124；3在反应腔120，通入塔体100的臭氧和过氧化氢在催化装置122的催化作用下，产生强氧化性羟基自由基，强氧化性羟基自由基与废水中的有机物反应；反应后，废水离开反应腔120到达分离腔110，废水溢出溢出环111，经过过滤网113初步将杂质分离出去，废水通过回流孔114回流第二进液口124，到达反应腔120继续催化反应，与此往复；4处理完的废水从出水腔130的出水口131排出。
40.塔体100中臭氧与氧气的粒径比少于0.01mm3。过氧化氢与臭氧投加量的摩尔比为0.4～1：1。
41.具体地，过氧化氢需要多次通入第二进液口124，将过氧化氢分多次投入反应系统中，在整个反应阶段，随着过氧化氢多点持续加，强氧化性羟基自由基可以在反应系统中不断生成，从而使其浓度可以始终保持在一定的有效范围内，因此有利于水中难氧化有机物的持续氧化降解。由于臭氧在水中参与催化氧化反应主要影响因素为臭氧的浓解度，而在非高压环境下控制气体流速，气泡尺寸，初始浓度等尤为重要，这是臭氧的利用率和催化反应的关键，当塔体100中臭氧与氧气的粒径比少于0.01mm3。过氧化氢与臭氧投加量的摩尔比为0.4～1：1时，臭氧的利用率高，臭氧氧化催化能力更强。
42.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种臭氧氧化催化器，其特征在于，包括一塔体(100)、气液混合泵(200)以及臭氧发生器(300)；所述塔体(100)自上而下设有分离腔(110)、反应腔(120)和出水腔(130)，所述反应腔(120)的底部设有一分隔板(121)，所述分隔板(121)上设有催化装置(122)，所述反应腔(120)底部设有第一进液口(123)和第二进液口(124)，所述第二进液口(124)连接所述分离腔(110)，所述气液混合泵(200)与所述第一进液口(123)相连，所述臭氧发生器(300)与所述气液混合泵(200)相连，所述出水腔(130)底部设有一出水口(131)；所述第二进液口(124)连接有过氧化氢输入装置(400)。2.根据权利要求1所述的臭氧氧化催化器，其特征在于，所述分离腔(110)内设有溢出环(111)，所述溢出环(111)的下端连接所述反应腔(120)，所述溢出环(111)与所述分离腔(110)之间形成过滤腔(112)，所述过滤腔(112)的中部设有过滤网(113)，所述过滤腔(112)的底部设有回流孔(114)，所述回流孔(114)连接通过管道所述第二进液口(124)。3.根据权利要求2所述的臭氧氧化催化器，其特征在于，所述催化装置(122)为超声波换能器。4.根据权利要求2所述的臭氧氧化催化器，其特征在于，所述分隔板(121)设有多个通孔(125)。5.根据权利要求2所述的臭氧氧化催化器，其特征在于，所述臭氧发生器(300)与所述气液混合泵(200)之间设有一臭氧浓度检测仪(310)，所述臭氧浓度检测仪(310)用于检测所述臭氧浓度。6.根据权利要求2所述的臭氧氧化催化器，其特征在于，所述分离腔(110)顶部还设有一出气孔(115)，所述出气孔(115)与所述气液混合泵(200)通过一管道回收至所述气液混合泵(200)中。7.一种臭氧氧化处理方法，其特征在于，所述臭氧氧化处理方法用于权利要求2-6任一项所述的臭氧氧化催化器，包括如下步骤：(1)将所述臭氧发生器(300)产生的臭氧通入所述气液混合泵(200)与废水混合，产生溶气水，通入第一进液口(123)；(2)将过氧化氢多次通入所述第二进液口(124)；(3)在所述反应腔(120)，通入所述塔体(100)的所述臭氧和所述过氧化氢在催化装置(122)的催化作用下，产生强氧化性羟基自由基，所述强氧化性羟基自由基与废水中的有机物反应；反应后，废水离开反应腔(120)到达所述分离腔(110)，废水溢出所述溢出环(111)，经过所述过滤网(113)初步将杂质分离出去，废水通过所述回流孔(114)回流第二进液口(124)，到达所述反应腔(120)继续催化反应(4)处理完的废水从所述出水腔(130)的所述出水口(131)排出。8.根据权利要求7所述的臭氧氧化处理方法，其特征在于，所述塔体(100)中臭氧与氧气的粒径比少于0.01mm3。9.根据权利要求7所述的臭氧氧化处理方法，其特征在于，过氧化氢与臭氧投加量的摩尔比为0.4～1:1。

技术总结
本发明属于臭氧氧化技术领域，尤其涉及一种臭氧氧化催化器及臭氧氧化处理方法，包括包括一塔体、气液混合泵以及臭氧发生器；塔体自上而下设有分离腔、反应腔和出水腔，反应腔的底部设有一分隔板，分隔板上设有催化装置，反应腔底部设有第一进液口和第二进液口，第二进液口连接分离腔，气液混合泵与第一进液口相连，臭氧发生器与气液混合泵相连，出水腔底部设有一出水口；第二进液口连接有过氧化氢输入装置。本发明提供的一种臭氧氧化催化器，结构简单，设备投资成本和运行成本低，同时通过塔体自上而下设有分离腔、反应腔和出水腔，使得催化氧化能力提升，在分离腔，处理完的废水可以通过回流孔将初步过滤的废水通入反应区继续催化氧化，臭氧利用率高。臭氧利用率高。臭氧利用率高。


技术研发人员：郑绍木 黄奕标 郑绍图
受保护的技术使用者：广东蓝玉环保科技有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/7/20