[發(fā)明專利]一種外置催化劑臭氧催化反應器及其工藝

在審

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• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113104950A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 賈榮利;李多;約翰·查爾斯·科瑞譚登;喬治·帕特里克;楊景葉
• 申請（專利權）人: 昆山中環(huán)科本科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;C02F1/72;B01J21/04;B01J23/745;B01J35/08
• 代理公司: 南京業(yè)騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 馬威

本發(fā)明公開了一種外置催化劑臭氧催化反應器，包括：臭氧反應塔、臭氧曝氣裝置、催化劑罐和回流泵，所述臭氧反應塔包括臭氧塔、總進水口和總出水口、回流出口和回流入口、尾氣出口，所述總進水口位于臭氧塔的外壁下部，總出水口位于臭氧塔外壁上部；所述回流出口位于臭氧塔外壁下部，回流入口位于臭氧塔上部；所述尾氣出口位于臭氧塔頂部。本發(fā)明通過將臭氧由氣相向液相的溶解過程與固體催化劑對液相中臭氧的催化過程分離，避免了氣泡在催化劑床層顆粒內的并聚長大，提高了臭氧由氣相到液相的擴散溶解速率；解決了氣泡在催化劑床層內的滯留而引起的液固傳質受阻的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及臭氧催化反應技術領域，更具體為一種外置催化劑臭氧催化反應器及其工藝。

背景技術

非均相臭氧催化氧化技術廣泛應用于污水的深度處理。臭氧催化氧化技術克服了臭氧直接氧化緩慢且具有明顯選擇性的缺點，是在催化劑的作用下將臭氧分子分解產生羥基自由基，間接與水中有機物作用，反應速率快，沒有選擇性。

臭氧催化氧化技術通常采用以鐵、錳、銅等氧化物為活性組分，Al2O3、活性炭、陶粒或其他載體材料制備而成的催化劑，形成氣、固、液三相反應體系。氣相中臭氧向液相中的擴散溶解、液相中臭氧與固體顆粒催化劑接觸被催化形成羥基自由基、羥基自由基在液相中對有機污染物的氧化，是整個臭氧催化氧化過程的核心過程。如何提高氣、液、固三相的傳質能力，提高催化劑催化效果，是近年來研究的熱點。

傳統(tǒng)的臭氧催化反應器通常是將一定量的催化劑裝填在反應器內部，受到催化劑床層內氣液固三相共存的影響，該類型反應器存在如下問題：1)臭氧氣泡再床層內容易滯留并長大形成大尺寸氣泡，不利于臭氧從氣泡內向液相中的擴散溶解；2)催化劑具有分解氣泡內臭氧的作用；3)氣泡占據(jù)了大量的液相與固體催化劑的位置，阻礙了催化劑對液相中臭氧的催化效果，最終導致了臭氧的利用率低、催化劑的效率低。鑒于此問題，需要一種能夠強化臭氧溶解、提高催化劑利用效率的裝置和方法，進而提升臭氧催化氧化技術的處理效果。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種外置催化劑臭氧催化反應器及其工藝，解決了背景技術中所提出的問題，滿足實際使用需求。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種外置催化劑臭氧催化反應器，包括：臭氧反應塔、臭氧曝氣裝置、催化劑罐和回流泵，所述臭氧反應塔包括臭氧塔、總進水口和總出水口、回流出口和回流入口、尾氣出口，所述總進水口位于臭氧塔的外壁下部，總出水口位于臭氧塔外壁上部；所述回流出口位于臭氧塔外壁下部，回流入口位于臭氧塔上部；所述尾氣出口位于臭氧塔頂部；

所述臭氧曝氣裝置包括臭氧進氣口和臭氧曝氣盤；所述臭氧進氣口從臭氧塔底部進入，并與臭氧曝氣盤相連；所述臭氧曝氣盤位于臭氧塔內底部，將臭氧氣體分散于臭氧塔內水中；

所述催化劑罐的兩端分別采用導管與回流出口、回流泵入口相連通，回流泵出口采用導管與回流入口相連通，以形成臭氧塔外循環(huán)通道，使溶解臭氧的廢水進入催化劑罐與催化劑接觸。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述臭氧塔回流入口略高于總出水口，所述臭氧塔回流出口略高于總進水口，通過外循環(huán)泵作用使塔內廢水從上向下流動，與塔內上升的臭氧微氣泡逆向接觸，充分溶解氣相中的臭氧。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述尾氣出口的排氣管路上設有尾氣破壞器。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述臭氧進氣口的末端與臭氧反生氣器連接。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述臭氧曝氣盤安裝在呈圓形平均分布的布水管上，所述臭氧曝氣盤為微孔曝氣器，且選用鈦合金材質微孔曝氣器、剛玉材質微孔曝氣器中的一種。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述催化劑罐放置于臭氧反應器塔外部。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述循環(huán)泵將溶解臭氧的溶液通過催化劑罐，實現(xiàn)外循環(huán)。