公布日：2022.04.05
申請日：2021.12.30
分類(lèi)號：C02F1/78(2006.01)I;C02F9/14(2006.01)I;B01J23/34(2006.01)I;C02F103/32(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及一種臭氧催化氧化反應器及包含其的白酒生產(chǎn)廢水的處理系統，包括：殼體，所述殼體上部設置溢流堰，所述殼體內部為反應腔室；臭氧催化單元，包括臭氧催化劑填料箱和填充在所述臭氧催化劑填料箱中的臭氧催化劑；所述臭氧催化單元設置在所述反應腔室內部；第一進(jìn)水管，連接有第一布水器；第二進(jìn)水管，在所述第二進(jìn)水管的管路上設置有臭氧微氣泡生成裝置，連接有第二布水器；所述第一布水器設置在所述第二布水器下方。本申請通過(guò)設置第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管，使所述臭氧以微氣泡形式先與部分原水及回流水混合，然后在所述臭氧催化氧化反應器中再與剩余原水混合，提高了臭氧與所述廢水的混合程度，進(jìn)而提高了臭氧氧化效率。
權利要求書(shū)
1.一種臭氧催化氧化反應器，其特征在于，包括：殼體，所述殼體上部設置溢流堰，所述殼體內部為反應腔室；所述溢流堰連接有第一出水管，用于輸出處理后的水；臭氧催化單元，包括臭氧催化劑填料箱和填充在所述臭氧催化劑填料箱中的臭氧催化劑；所述臭氧催化單元設置在所述反應腔室內部；第一進(jìn)水管，與所述第一進(jìn)水口連通，用于直接通入原水；所述第一進(jìn)水管通入所述反應腔室的底部，并連接有第一布水器；第二進(jìn)水管，與所述第二進(jìn)水口連通，并在所述第二進(jìn)水管的管路上設置有臭氧微氣泡生成裝置，用于向原水中注入臭氧微氣泡；所述第二進(jìn)水管通入所述反應腔室的底部，并連接有第二布水器；所述第一布水器設置在所述第二布水器下方；所述臭氧催化劑填料箱為正四棱柱結構，所述臭氧催化劑填料箱設置一穿過(guò)正四棱柱結構上下底面的面心旋轉軸，所述旋轉軸固定在所述殼體上；所述臭氧催化氧化反應器設置多個(gè)臭氧催化劑填料箱，且所述臭氧催化劑填料箱的旋轉軸平行設置；所述臭氧催化氧化反應器還包括設置在所述殼體中部的第三進(jìn)水管和第二出水管，所述第三進(jìn)水管的開(kāi)口朝向所述臭氧催化劑填料箱，并被設計為可以通過(guò)水流使所述臭氧催化劑填料箱旋轉；所述第三進(jìn)水管和第二出水管設置開(kāi)關(guān)閥，并被設置為在所述第一進(jìn)水管和所述第二進(jìn)水管關(guān)閉時(shí)打開(kāi)；所述第二出水管位于所述反應腔室的底部；所述臭氧催化劑填料箱中，臭氧催化劑的填充率為70-80v％。
2.如權利要求1所述的臭氧催化氧化反應器，其特征在于，所述臭氧微氣泡生成裝置為與臭氧管路連接的射流泵微氣泡發(fā)生器。
3.根據權利要求1所述的臭氧催化氧化反應器，其特征在于，所述第一出水管被設置為當所述第一進(jìn)水管和所述第二進(jìn)水管關(guān)閉、所述第三進(jìn)水管打開(kāi)時(shí)，關(guān)閉所述第一出水管。
4.根據權利要求1所述的臭氧催化氧化反應器，其特征在于，所述臭氧催化單元中，所述臭氧催化劑填料箱至少包括2層間隔設置的所述臭氧催化劑填料箱；所述第三進(jìn)水管設置多個(gè)開(kāi)口，并朝向不同位置的臭氧催化劑填料箱。
5.根據權利要求1所述的臭氧催化氧化反應器，其特征在于，所述臭氧催化氧化反應器還設置有回流管，用于將所述臭氧催化氧化反應器頂部的廢水回流至第二進(jìn)水管或第三進(jìn)水管。
6.根據權利要求1所述的臭氧催化氧化反應器，其特征在于，所述回流管與所述第二進(jìn)水管和第三進(jìn)水管通過(guò)多向閥連通。
7.根據權利要求1所述的臭氧催化氧化反應器，其特征在于，所述第一進(jìn)水管、第二進(jìn)水管的流量比為1:1-0.8。
8.根據權利要求1所述的臭氧催化氧化反應器，其特征在于，所述第三進(jìn)水管開(kāi)啟后，第三進(jìn)水管的流量為所述第一進(jìn)水管流量的10-15倍。
9.一種白酒生產(chǎn)廢水的處理系統，其特征在于，所述廢水處理系統包括順次連接的電解反應池、深床生物濾池、由權利要求1-8之一所述的臭氧催化氧化反應器組成的組件及回用水池。
10.如權利要求9所述的處理系統，其特征在于，所述由權利要求1-8之一所述的臭氧催化氧化反應器組成的組件包括至少2個(gè)并聯(lián)的權利要求1-8之一所述的臭氧催化氧化反應器。
11.如權利要求9所述的處理系統，其特征在于，每個(gè)臭氧催化氧化反應器的第一出水管均與及回用水池連通，第二出水管均與所述深床生物濾池的進(jìn)水連通。
12.如權利要求9所述的處理系統，其特征在于，所述電解反應池的陽(yáng)極為MgO或鎂合金，陰極為碳素電極。
發(fā)明內容
針對現有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的之一是提供一種臭氧催化氧化反應器，包括：
殼體，所述殼體上部設置溢流堰，所述殼體內部為反應腔室；所述溢流堰連接有第一出水管，用于輸出處理后的水；
臭氧催化單元，包括臭氧催化劑填料箱和填充在所述臭氧催化劑填料箱中的臭氧催化劑；所述臭氧催化單元設置在所述反應腔室內部；
第一進(jìn)水管，與所述第一進(jìn)水口連通，用于直接通入原水；所述第一進(jìn)水管通入所述反應腔室的底部，并連接有第一布水器；
第二進(jìn)水管，與所述第二進(jìn)水口連通，并在所述第二進(jìn)水管的管路上設置有臭氧微氣泡生成裝置，用于向原水中注入臭氧微氣泡；所述第二進(jìn)水管通入所述反應腔室的底部，并連接有第二布水器；
所述第一布水器設置在所述第二布水器下方。
在本申請中，所述臭氧催化劑填料箱為水可以通過(guò)的多孔箱體。
本申請通過(guò)設置第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管，使所述臭氧以微氣泡形式先與部分原水混合，然后在所述臭氧催化氧化反應器中再與剩余原水混合，提高了臭氧與所述廢水的混合程度，進(jìn)而提高了臭氧氧化效率。
優(yōu)選地，所述臭氧微氣泡生成裝置為射流泵微氣泡發(fā)生器。
優(yōu)選地，所述臭氧催化劑填料箱為正四棱柱結構，所述臭氧催化劑填料箱設置一穿過(guò)正四棱柱結構上下底面的面心旋轉軸，所述旋轉軸固定在所述殼體上；
所述臭氧催化氧化反應器設置多個(gè)臭氧催化劑填料箱，且所述臭氧催化劑填料箱的旋轉軸平行設置；
所述臭氧催化氧化反應器還包括設置在所述殼體中部的第三進(jìn)水管和第二出水管，所述第三進(jìn)水管的開(kāi)口朝向所述臭氧催化劑填料箱，并被設計為可以通過(guò)水流使所述臭氧催化劑填料箱旋轉；所述第三進(jìn)水管和第二出水管設置開(kāi)關(guān)閥，并被設置為在所述第一進(jìn)水管和所述第二進(jìn)水管關(guān)閉時(shí)打開(kāi)；
所述第二出水管位于所述反應腔室的底部，以保證沖洗下來(lái)的物質(zhì)被排出。
在所述臭氧催化劑填料箱設置旋轉軸，并設置第三進(jìn)水管，能夠在第三進(jìn)水管進(jìn)水時(shí)，對所述臭氧催化劑填料箱施加沖擊力，使所述臭氧催化劑填料箱轉動(dòng)，將所述催化劑上附著(zhù)的堵塞物甩掉進(jìn)行脫除。第三進(jìn)水管開(kāi)啟后，第一和第二進(jìn)水管關(guān)閉，即不需要通入臭氧，而是將所有進(jìn)水全部用于臭氧催化劑填料箱的沖洗旋轉。
優(yōu)選地，所述第一出水管被設置為當所述第一進(jìn)水管和所述第二進(jìn)水管關(guān)閉、所述第三進(jìn)水管打開(kāi)時(shí)，關(guān)閉所述第一出水管。
第一出水管關(guān)閉后即關(guān)閉所述臭氧催化氧化反應器的出水，防止沖刷下來(lái)的堵塞物進(jìn)入出水，污染回收水池中的水。
優(yōu)選地，所述臭氧催化單元中，所述臭氧催化劑填料箱至少包括2層間隔設置的所述臭氧催化劑填料箱；所述第三進(jìn)水管設置多個(gè)開(kāi)口，并朝向不同位置的臭氧催化劑填料箱。
間隔設置所述臭氧催化劑填料箱，能夠保證待處理水的流通路徑上都設置有臭氧催化，提高催化效率。
優(yōu)選地，所述臭氧催化劑填料箱中，臭氧催化劑的填充率為70-80％。
70-80％的填充率能夠使臭氧催化劑填料箱中的臭氧催化劑發(fā)生相互碰撞，提高堵塞物的脫除。
優(yōu)選地，所述臭氧催化氧化反應器還設置有回流管，用于將所述臭氧催化氧化反應器頂部的廢水回流至第二進(jìn)水管或第三進(jìn)水管；
優(yōu)選地，所述回流管與第二進(jìn)水管和第三進(jìn)水管通過(guò)多向閥連通。
需要說(shuō)明的是，所述回流管與第二進(jìn)水管和第三進(jìn)水管不同時(shí)連通，即連通第二進(jìn)水管時(shí)，回流管與所述第三進(jìn)水管的通路關(guān)閉；回流管連通第三進(jìn)水管時(shí)，回流管與所述第二進(jìn)水管的通路關(guān)閉。
所述回流管與第二進(jìn)水管連通，能夠使原水和回流水混合后與臭氧微氣泡混合，然后再臭氧催化氧化反應器中與剩余的原水混合，能夠提高混合均勻性，提高臭氧催化氧化的效果。
優(yōu)選地，所述第一進(jìn)水管、第二進(jìn)水管的流量比為1:1-0.8。這一比例能夠提高臭氧氧化的反應效率。
優(yōu)選地，所述第三進(jìn)水管開(kāi)啟后，第三進(jìn)水管的流量為所述第一進(jìn)水管流量的10-15倍。較大的第三進(jìn)水管流量能夠提高對臭氧催化劑填料箱的沖刷力度，提高堵塞物的脫除率。
示例性地，所述臭氧催化劑為以活性炭和γ-Al2O3為載體的鈰-鎂-錳催化劑。
優(yōu)選地，所述以活性炭為載體的鈰-鎂-錳催化劑通過(guò)如下方法制備得到：
(1)將活性炭粉末浸漬于Ce(NO3)3溶液中，振蕩吸附后，干燥后焙燒，得到吸附有鈰的活性炭材料；
(2)將γ-Al2O3浸漬于硝酸錳和硝酸鎂溶液中，振蕩吸附后，干燥后焙燒，得到吸附有鎂和錳的γ-Al2O3材料；
(3)將所述吸附有鈰的活性炭材料和吸附有鎂和錳的γ-Al2O3材料混合后，分散至到尿素溶液中，得到催化劑分散液；
(4)向所述催化劑分散液中加入膨潤土，得到前體漿料，然后將所述漿料烘干后，焙燒得到以催化劑；
優(yōu)選地，步驟(1)中所述Ce(NO3)3溶液中，Ce(NO3)3濃度為8-12％；所述活性炭粉末與所述Ce(NO3)3溶液的混合比例為每100g活性炭粉末加入200-250mL的Ce(NO3)3溶液，所述焙燒溫度為280-300℃；
優(yōu)選地，步驟(2)中所述硝酸錳和硝酸鎂溶液中，硝酸錳和硝酸鎂濃度各自獨立的為8-12％；所述γ-Al2O3與所述硝酸錳和硝酸鎂溶液的混合比例為每100gγ-Al2O3加入300-350mL的硝酸錳和硝酸鎂溶液中，所述焙燒溫度為280-300℃；
優(yōu)選地，步驟(3)中，所述吸附有鈰的活性炭材料和吸附有鎂和錳的γ-Al2O3材料混合的質(zhì)量比為9-11:1；
優(yōu)選地，步驟(3)中，所述尿素溶液濃度為20-30g/L；
優(yōu)選地，步驟(4)中，所述膨潤土的添加量為活性炭質(zhì)量的0.15-0.3倍；
優(yōu)選地，步驟(4)中，所述焙燒為500-550℃下保溫1-1.5h，然后升溫至600-650℃下保溫1-1.5h，最后在750-800℃下保溫1-1.5h。
本申請提供的以活性炭和γ-Al2O3為載體的鈰-鎂-錳催化劑，催化效率高且成本低�；钚蕴�、少量γ-Al2O3和膨潤土一同作為載體，γ-Al2O3的鋁元素參與催化劑的晶體形成，更加提高了其負載牢固性；而膨潤土粘合活性炭和γ-Al2O3，尿素作為造孔劑提高了催化劑中的孔道，提高了催化劑的比表面積。而優(yōu)選方案的焙燒程序進(jìn)一步提高了催化劑通道的褶皺程度，提高了催化劑的比表面積。
此外本申請提供的以活性炭和γ-Al2O3為載體的鈰-鎂-錳催化劑密度合適，裝填進(jìn)本申請提供的臭氧催化劑填料箱后，更容易被第三進(jìn)水管的進(jìn)水沖刷旋轉，提高堵塞物的脫除效率。
本申請目的之二是提供一種白酒生產(chǎn)廢水的處理系統，所述廢水處理系統包括順次連接的電解反應池、深床生物濾池、由目的之一所述的臭氧催化氧化反應器組成的組件及回用水池。
優(yōu)選地，所述由目的之一所述的臭氧催化氧化反應器組成的組件包括至少2個(gè)目的之一所述的臭氧催化氧化反應器。
設置至少2個(gè)并聯(lián)的臭氧催化氧化反應器可以在其中一個(gè)臭氧催化氧化反應器進(jìn)行臭氧催化劑填料箱沖洗旋轉時(shí)，保證另一個(gè)臭氧催化氧化反應器繼續進(jìn)行臭氧催化氧化，不影響白酒生產(chǎn)廢水的廢水處理系統的連續運行。
優(yōu)選地，每個(gè)臭氧催化氧化反應器的第一出水管均與及回用水池連通，第二出水管均與所述深床生物濾池的進(jìn)水連通。
所述臭氧催化氧化反應器的第二出水管用于在所述臭氧催化氧化反應器進(jìn)行沖洗時(shí)開(kāi)啟，此時(shí)的出水懸浮物較多，接入深床生物濾池能夠對其進(jìn)行有效的處理，不會(huì )帶來(lái)二次污染。
優(yōu)選地，所述電解反應池的陽(yáng)極為MgO或鎂合金，陰極為碳素電極。
與現有技術(shù)相比，本申請具有如下有益效果：
(1)本申請通過(guò)設置第一進(jìn)水管和第二進(jìn)水管，使所述臭氧以微氣泡形式先與部分原水及回流水混合，然后在所述臭氧催化氧化反應器中再與剩余原水混合，提高了臭氧與所述廢水的混合程度，進(jìn)而提高了臭氧氧化效率。
(2)在優(yōu)選方案中，在所述臭氧催化劑填料箱設置旋轉軸，并設置第三進(jìn)水管，能夠在第三進(jìn)水管進(jìn)水時(shí)，對所述臭氧催化劑填料箱施加沖擊力，使所述臭氧催化劑填料箱轉動(dòng)，將所述催化劑上附著(zhù)的堵塞物甩掉進(jìn)行脫除。第三進(jìn)水管開(kāi)啟后，第一和第二進(jìn)水管關(guān)閉，即不需要通入臭氧，而是將所有進(jìn)水全部用于臭氧催化劑填料箱的沖擊。
（發(fā)明人：張傳兵;郭倩倩;徐亞萍;趙曙光;婁廣亮;張利朋;許昌;朱光雨;何朋英;劉云峰）
