流化床污水處理臭氧催化氧化反應器及其污水處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于污水處理技術領域，涉及污水處理設備，具體為一種流化床污水處理 臭氧催化氧化反應器及其污水處理方法。
【背景技術】
[0002] 臭氧作為一種強氧化劑，在廢水處理方面有著廣泛的應用，但是臭氧存在處理費 用高，反應選擇性較強等問題，而在臭氧化基礎上發展起來的臭氧高級氧化技術，通過輔助 以化學和物理方法促進臭氧分解產生羥基自由基，加速有機污染物的分解反應，該技術具 有高效、徹底、適用范圍廣、二次污染較少等優點。臭氧催化氧化作為臭氧高級氧化技術之 一，由于其處理效果好、操作簡單而得到了較快的發展，臭氧催化氧化污水處理技術已有成 功工業化案例在運行。
[0003] 為提高臭氧利用率以及污水處理效率，目前普遍采用臭氧催化氧化的方式進行污 水處理，臭氧催化氧化已成功應用于污水深度處理、污水回用、高濃度難生化污水預處理等 方面，臭氧利用率以及污水處理效率較單獨臭氧氧化有較大提高。然而目前臭氧催化氧化 的研宄主要集中在催化劑研發方面，開發出了不同載體和負載不同活性組分催化劑，所開 發出來的催化劑應用范圍不同，處理效果各有差異，目前可研宄機構將研發重點放在開發 高效催化劑以提高臭氧利用率和污水處理效率上，而較少有通過研宄、設計開發高效反應 器來提高臭氧利用率和污水處理效率的。
[0004] 目前研宄和應用的反應器主要為兩種，一是污水\臭氧同向流動，另一種是污水 \臭氧逆向流動，污水自上而下、臭氧自下而上通過反應器催化劑床層，發生催化氧化反應。
[0005] 現有催化氧化反應器存在的主要問題是：
[0006] (1)由于本身反應器條件等的限制，其所使用的催化劑粒度為2?8m，粒徑較大， 導致催化劑比表面積小，反應活性較差，影響處理效果；
[0007] (2)主要采用穿孔管或微孔曝氣的方式將臭氧通入污水中，由于臭氧在污水中形 成氣泡較大，且溶解率較低，從而導致臭氧利用率低，外排尾氣中臭氧含量較多；
[0008] (3)采用固定床催化反應器，在運行一段時間后，如6?7天，催化劑床層空隙和催 化劑表面會被污水中帶入的反應產生的懸浮物、膠體堵塞或污染，需定期對催化劑床層進 行反沖洗，增加了反應器操作難度，提高了自控要求，且產生一定量的反沖洗廢水需進一步 處理；
[0009] (4)采用固定床催化劑氧化反應器，在布水器、布氣器設計不合理或者加工、安裝 精度不高或者運行管理不善的情況下，會發生溝流現象，嚴重影響處理效果。
[0010] (5)污水中未來得及反應的溶解性臭氧被直接排出，如果后續污水處理接有生物 處理單元，還需對污水進行臭氧吹脫等處理，一方面增加了處理工序，另一方面造成了臭氧 的浪費。
[0011] (6)污水在反應器內停留時間一般為0. 5?I. 0小時，污水中部分難氧化物質未來 得及被氧化就被排出，反應深度不夠，導致污水處理效率不高。
【發明內容】
[0012] 針對上述催化氧化反應器存在的問題，本發明的目的在于提供一種流化床臭氧催 化氧化反應器，用于污水的深度處理、污水回用、高濃度難生化污水預處理等領域，較傳統 臭氧催化氧化反應器，大大提尚臭氧利用率。
[0013] 本發明是這樣實現的：
[0014] -種流化床污水處理臭氧催化氧化反應器，包括反應器外殼，其特征在于：外殼內 設有外筒，外筒內設有內筒，內筒頂部低于外筒頂部且內筒底部低于外筒底部；外筒底部與 外殼內壁之間設有折流通道，內筒底部與外殼內壁之間設有回流通道。
[0015] 更進一步地，反應器外殼上部設置有排水管，排水管上設有污水回流管，污水回流 管連通至反應器底部的污水進水管，排水管排出口與污水回流管之間設有控制閥門。
[0016] 更進一步地，反應器外殼為錐形體，外殼底部設有污水\臭氧進口，污水\臭氧進 口處設有催化劑支撐格柵和催化劑墊層；污水\臭氧進口管道連通水射器出口，水射器的 水相進口連通所述污水進水管且水射器的氣相進口連通臭氧進氣管，污水進水管上設有增 壓泵；反應器外殼頂部設有尾氣集氣罩，尾氣集氣罩上設有排氣管；排氣管連通臭氧分解 器。
[0017] 更進一步地，內筒設置在外殼內部中央，下方正對所述污水\臭氧進口；內筒底部 邊緣設有向內筒外側傾斜的擋流板，擋流板與外殼內壁之間為所述催化劑回流通道。
[0018] 更進一步地，尾氣集氣罩與反應器外殼銜接部設置有一圈溢流堰，所述溢流堰連 通所述排水管。
[0019] 更進一步地，在反應器運行過程中，在內筒中裝填的催化劑呈流化狀態。
[0020] 一種用上述流化床污水處理臭氧催化氧化反應器處理污水的方法，其特征在于包 括以下步驟：
[0021] (1)待處理污水經增壓泵增壓后與臭氧在水射器內混合形成氣水混合物進入流化 床污水處理臭氧催化氧化反應器內的內筒中；
[0022] (2)反應器內的催化劑在氣水混合物的水力作用下呈流化態；內筒為催化反應 區，反應器內筒中填裝催化劑，步驟（1)中形成的氣水混合物在內筒中與呈流化態的催化 劑作用發生臭氧催化氧化反應，去除污水中的污染物；
[0023] (3)步驟（2)的氣水混合物攜帶部分催化劑向上流過內筒頂部，進入內筒與外筒 形成的導流區，并通過外筒與反應器外殼之間的折流通道折流進入外筒與外殼之間形成的 沉淀區，在流動過程中繼續進行反應；
[0024] (4)步驟⑶中進入沉淀區的污水中攜帶的催化劑向下沉淀分離出來，通過內筒 與外殼之間的催化劑回流通道回流至內筒中繼續參與臭氧催化氧化反應；污水經溢流堰排 出反應器；
[0025] (5)步驟（2) (3)產生的含臭氧尾氣通過尾氣集氣罩收集后，經臭氧分解器處理后 由排氣管排出反應器。
[0026] 更進一步地，上述方法中還包括以下步驟：從反應器排出的污水一部分排出到外 界，另一部分回流與待處理污水混合后，通過水射器進入反應器內筒內再次參與臭氧催化 氧化反應。
[0027] 更進一步地，上述方法中，反應器中的催化劑為顆粒狀或者粉末狀，粒徑為0. 5? 6mm〇
[0028] 更進一步地，上述方法中，污水回流比為100%?400%。
[0029] 本發明的有益效果是提供了一種流化床污水處理臭氧催化氧化反應器，能夠將催 化反應區、導流區和沉淀區設置在同一反應器內，實現一體化，無需額外催化劑分離和輸回 設備；通過污水回流，充分利用了污水中剩余的溶解性臭氧，大大提高了臭氧利用率和污水 處理深度；本發明還提供了一種利用該反應器的污水處理方法，反應時采用顆粒或者粉末 狀催化劑，可提供較大的比表面積，提高催化反應活性；催化劑在反應中呈流化態，避免了 常規固定床催化反應器可能存在的溝流現象，提高了傳質能力和處理效果。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發明提供的一種流化床污水處理臭氧催化氧化反應器運行時結構示意 圖；
[0031] 圖中：
[0032] 1.污水；2.污水進水管；3.增壓泵；4.水射器；5.臭氧進氣管；6.臭氧；7.污水 /臭氧進口；8催化劑支撐格柵；9.催化劑墊層；10、催化劑回流通道；11.擋流板；12.內 筒；13.催化氧化反應區；14.反應器外殼；15.導流區；16.外筒；17.沉淀區；18.溢流堰； 19.尾氣集氣罩；20.夕卜排臭氧尾氣；21.臭氧分解器；22.排氣管；23.排水管；24.控制閥； 25.外排污水；26.污水回流管；27.折流通道。
【具體實施方式】
[0033] 為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面結合附圖和【具體實施方式】 對本發明作進一步的詳細說明。
[0034] 如圖1所示，一種流化床污水處理臭氧催化氧化反應器，包括反應器外殼14,所述 外殼為錐形體，反應器外殼的橫截面為矩形或者圓形；外殼內部設置有外筒16,外筒16內 設置有內筒12,內筒12頂部低于外筒16頂部且內筒12底部低于外筒16底部；外筒16與 外殼14在水平方向存在的間距，使外筒16與外殼14之間形成沉淀區17 ;外筒16與內筒 12在水平方向存在的間距，使外筒16與內筒12之間形成導流區15;內筒12之中則為催化 氧化反應區13 ;外筒16底部與外殼14內壁之間設有折流通道27,內筒12底部與外殼14 內壁之間設有催化劑回流通道10 ;外殼14底部設有污水\臭氧進口 7,內筒12設置在外殼 14內部中央，下方正對所述污水\臭氧進口 7 ;內筒12底部邊緣設有向內筒外側傾斜的擋 流板11，擋流板11與外殼14內壁之間為所述催化劑回流通道10 ;擋流板