[實用新型]一種臭氧催化氧化攪拌式反應器

有效

• 申請號: 201820966494.2
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN208916893U
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 王宏杰;董文藝;韓琦;李函博
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 羅志偉

本實用新型屬于有機化工廢水處理領域，具體涉及的是對傳統臭氧反應器進行改造，得到一種處理化工廢水的新型、高效臭氧催化氧化攪拌式反應器。通過對臭氧反應器內部結構進行改造（如設置導流筒、增加攪拌裝置），以提高臭氧停留時間；同時，將臭氧與負載了“活性炭+納米鐵（納米零價鐵與納米氧化鐵的混合物）”的催化填料進行聯用，提高臭氧利用率，從而降低工藝能耗和處理成本。

技術領域

該技術屬于有機化工廢水處理領域，具體涉及的是對傳統臭氧反應器進行改造，得到一種處理化工廢水的新型、高效臭氧催化氧化攪拌式反應器及污水處理方法。

背景技術

隨著我國經濟的發展，有機化工行業已成為我國的重要支柱產業。在化工產品大量生產的過程中同時會產生大量的廢水，這些廢水除含有常規無機化合物、重金屬等污染物外，還常常含有高毒性、致畸、致癌、致突變等特性的特征有機污染物，如多氯聯苯、多環芳烴、酚類化合物、溴系阻燃劑、染料等，因此廢水具有成分復雜、毒性高、難處理等特點^[1-3]。由于這些特征有機污染物大多難被生物降解，且具有較強的生物富積性，對環境具有持久污染能力，若隨排水進入受納水體，將對水生生物、動植物甚至人體健康構成一定威脅。

傳統的生物降解技術不能有效處理這類有機化工廢水，出水仍然具有較高生物毒性(有機污染物未得到有效降解或礦化)^[4]。高級氧化技術因具有反應速率快、處理效能好等特點，已經成為處理難降解有機化工廢水的重要手段，主要包括光催化降解技術、芬頓試劑氧化技術、臭氧氧化技術等^[5-7]。臭氧氧化技術因其具有處理效果明顯、易于工程實施、便于推廣應用等優點，已被廣泛應用于處理難降解有機化工廢水^[8]。然而，由于臭氧氧化技術存在氣液傳質效果差的不足，導致臭氧氧化技術能耗大、成本高昂，限制其進一步的推廣和應用^[9]。而影響臭氧反應器氣液傳質效果的兩個重要因素包括初始氣泡大小和氣體停留時間^[10,11]。初始氣泡大小決定了氣液傳質的接觸面積，氣泡越小，氣液接觸面積就越大，越有利于接觸反應；氣體的停留時間決定氣液傳質接觸的時間，接觸時間越長越有利于反應。

目前，已有專家學者對臭氧曝氣方式進行改造，可有效提高臭氧傳質效果，如在傳統臭氧反應器底部安裝微孔曝氣盤，可將臭氧轉移效率從8％提升至22％左右；而用微氣泡發生器進行微氣泡曝氣的反應器臭氧轉移效率可達60-70％左右^[12,13]。但僅依靠改變臭氧曝氣方式還不能從根本上解決臭氧傳質效果差的問題，需進一步從臭氧反應器的內部結構進行改造以提高臭氧停留時間。

另外，例如CN107331526A公開了一種處理有機廢水的耦合式膜臭氧催化反應裝置。它包括一級預處理反應器、二級預處理反應器、膜催化主反應器、膜催化反應器監測與智能控制系統、膜清洗系統；其特征在于所述的一級預處理反應器包括：無級變速攪拌器、進出水流量計、溫度計以及pH探頭；二級預處理反應器包括：內含濾料石英砂的多介質過濾器；膜催化主反應器包括：活性炭處理區和催化膜組件區，此外配有真空泵、進水和進/排氣系統；膜清洗系統包括：反洗泵、計量泵以及1個清水罐和2個貯藥罐。該反應裝置工藝流程較復雜，多介質過濾器中石英砂需消耗更多反沖洗水，催化膜組件成本較高且高溫時的密封問題一直有待進一步解決。

CN205061658U公開了一種用于廢水處理的催化臭氧氧化反應裝置，包括催化氧化反應器、曝氣組件、氣體流量計、臭氧發生器、三相分離器和分離水循環器，分離水循環器與催化氧化反應器底部通過管路連通，三相分離器與分離水循環器通過連接水管連通；采用負載錳、銅元素的活性炭為催化劑填料，提高臭氧氧化處理效果。但催化劑填料上負載的錳、銅元素若流失進入反應器內，容易造成重金屬污染；另外，催化劑量填料安裝在臭氧發生器內，提前對產生的臭氧進行催化生成更多的自由基，然后通過氣體流量計進入催化氧化反應器，在這個過程中自由基損失較多，除污效能大大減弱。