[發(fā)明專利]多級環(huán)流臭氧催化氧化反應(yīng)裝置及催化氧化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111268563.5
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN113908777B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張瀟源;任騰飛;黃霞
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);北京協(xié)同創(chuàng)新研究院
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04;B01J23/745;B01J27/24;C02F1/72;C02F1/78;C02F7/00;C02F101/30
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張娜

本發(fā)明公開了多級環(huán)流臭氧催化氧化反應(yīng)裝置及催化氧化方法，該反應(yīng)裝置包括氧氣源單元；臭氧發(fā)生器；壓力溶氣罐；多級環(huán)流反應(yīng)器，所述多級環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有至少兩級環(huán)流單元，所述至少兩級環(huán)流單元中的外圈環(huán)流單元內(nèi)填充有臭氧催化劑，所述多級環(huán)流反應(yīng)器還包括氣水混合物進(jìn)口、出水口和尾氣出口，所述氣水混合物進(jìn)口與所述氣水混合物出口相連。本發(fā)明通過在多級環(huán)流反應(yīng)器中設(shè)置多級環(huán)流單元，使污水在臭氧和臭氧催化劑的協(xié)同作用下在多級環(huán)流單元中進(jìn)行多級催化氧化，生成高活性氧物質(zhì)，同時強化氣液固三相傳質(zhì)，提高了臭氧的利用效率，通過多級催化強化了污水深度處理性能，提高了反應(yīng)裝置的出水水質(zhì)，具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多級環(huán)流臭氧催化氧化反應(yīng)裝置及催化氧化方法。

背景技術(shù)

工業(yè)化進(jìn)程加快導(dǎo)致大量成分復(fù)雜、污染物質(zhì)類繁多的工業(yè)廢水產(chǎn)生，傳統(tǒng)生化段處理出水仍含有較高濃度的難降解有機污染物。非均相臭氧催化氧化技術(shù)可催化臭氧產(chǎn)生活性氧物質(zhì)，是一種高效的污水處理技術(shù)，可實現(xiàn)難降解有機污染物的深度削減和工業(yè)廢水的深度處理，促進(jìn)污水的資源化利用，具有良好的環(huán)境效益。但目前非均相臭氧催化氧化技術(shù)仍存在一些挑戰(zhàn)，如催化劑活性較低，氣水接觸面積小，臭氧投加量較大，臭氧傳質(zhì)效率低，成本較高等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種多級環(huán)流臭氧催化氧化反應(yīng)裝置及催化氧化方法，通過在多級環(huán)流反應(yīng)器中設(shè)置多級環(huán)流單元，使污水在臭氧和臭氧催化劑的協(xié)同作用下在多級環(huán)流單元中進(jìn)行多級催化氧化，生成高活性氧物質(zhì)，同時強化氣液固三相傳質(zhì)，提高了臭氧的利用效率，通過多級催化強化了污水深度處理性能，提高了反應(yīng)裝置的出水水質(zhì)，具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種多級環(huán)流臭氧催化氧化反應(yīng)裝置。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述反應(yīng)裝置包括：

氧氣源單元，所述氧氣源單元包括氧氣出口；

臭氧發(fā)生器，所述臭氧發(fā)生器包括氧氣進(jìn)口和臭氧出口，所述氧氣進(jìn)口與所述氧氣出口相連；

壓力溶氣罐，所述壓力溶氣罐包括臭氧進(jìn)口、加壓污水進(jìn)口和氣水混合物出口，所述臭氧進(jìn)口與所述臭氧出口相連；

多級環(huán)流反應(yīng)器，所述多級環(huán)流反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有至少兩級環(huán)流單元，所述至少兩級環(huán)流單元中的外圈環(huán)流單元內(nèi)填充有臭氧催化劑，所述多級環(huán)流反應(yīng)器還包括氣水混合物進(jìn)口、出水口和尾氣出口，所述氣水混合物進(jìn)口與所述氣水混合物出口相連。

根據(jù)本發(fā)明實施例的多級環(huán)流臭氧催化氧化反應(yīng)裝置，通過在多級環(huán)流反應(yīng)器中設(shè)置多級環(huán)流單元，使污水在臭氧和臭氧催化劑的協(xié)同作用下在多級環(huán)流單元中進(jìn)行多級催化氧化，生成高活性氧物質(zhì)，同時強化氣液固三相傳質(zhì)，提高了臭氧的利用效率，通過多級催化強化了污水深度處理性能，提高了反應(yīng)裝置的出水水質(zhì)，具有良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的多級環(huán)流臭氧催化氧化反應(yīng)裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述至少兩級環(huán)流單元內(nèi)均填充有臭氧催化劑。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述至少兩級環(huán)流單元的內(nèi)圈環(huán)流單元為膜組件。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述膜組件為陣列陶瓷平板膜或管式陶瓷膜。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述膜組件上負(fù)載有過渡金屬催化劑。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述過渡金屬催化劑選自錳、鐵、銅、鈷和鈰中的至少之一。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述多級環(huán)流反應(yīng)器還包括：臭氧剪切單元，所述臭氧剪切單元設(shè)在所述多級環(huán)流反應(yīng)器的非填充區(qū)域。