公布日：2022.04.05
申请日：2021.12.30
分类号：C02F1/78(2006.01)I;C02F9/14(2006.01)I;B01J23/34(2006.01)I;C02F103/32(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种臭氧催化氧化反应器及包含其的白酒生产废水的处理系统，包括：壳体，所述壳体上部设置溢流堰，所述壳体内部为反应腔室；臭氧催化单元，包括臭氧催化剂填料箱和填充在所述臭氧催化剂填料箱中的臭氧催化剂；所述臭氧催化单元设置在所述反应腔室内部；第一进水管，连接有第一布水器；第二进水管，在所述第二进水管的管路上设置有臭氧微气泡生成装置，连接有第二布水器；所述第一布水器设置在所述第二布水器下方。本申请通过设置第一进水管和第二进水管，使所述臭氧以微气泡形式先与部分原水及回流水混合，然后在所述臭氧催化氧化反应器中再与剩余原水混合，提高了臭氧与所述废水的混合程度，进而提高了臭氧氧化效率。
权利要求书
1.一种臭氧催化氧化反应器，其特征在于，包括：壳体，所述壳体上部设置溢流堰，所述壳体内部为反应腔室；所述溢流堰连接有第一出水管，用于输出处理后的水；臭氧催化单元，包括臭氧催化剂填料箱和填充在所述臭氧催化剂填料箱中的臭氧催化剂；所述臭氧催化单元设置在所述反应腔室内部；第一进水管，与所述第一进水口连通，用于直接通入原水；所述第一进水管通入所述反应腔室的底部，并连接有第一布水器；第二进水管，与所述第二进水口连通，并在所述第二进水管的管路上设置有臭氧微气泡生成装置，用于向原水中注入臭氧微气泡；所述第二进水管通入所述反应腔室的底部，并连接有第二布水器；所述第一布水器设置在所述第二布水器下方；所述臭氧催化剂填料箱为正四棱柱结构，所述臭氧催化剂填料箱设置一穿过正四棱柱结构上下底面的面心旋转轴，所述旋转轴固定在所述壳体上；所述臭氧催化氧化反应器设置多个臭氧催化剂填料箱，且所述臭氧催化剂填料箱的旋转轴平行设置；所述臭氧催化氧化反应器还包括设置在所述壳体中部的第三进水管和第二出水管，所述第三进水管的开口朝向所述臭氧催化剂填料箱，并被设计为可以通过水流使所述臭氧催化剂填料箱旋转；所述第三进水管和第二出水管设置开关阀，并被设置为在所述第一进水管和所述第二进水管关闭时打开；所述第二出水管位于所述反应腔室的底部；所述臭氧催化剂填料箱中，臭氧催化剂的填充率为70-80v％。
2.如权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述臭氧微气泡生成装置为与臭氧管路连接的射流泵微气泡发生器。
3.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述第一出水管被设置为当所述第一进水管和所述第二进水管关闭、所述第三进水管打开时，关闭所述第一出水管。
4.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述臭氧催化单元中，所述臭氧催化剂填料箱至少包括2层间隔设置的所述臭氧催化剂填料箱；所述第三进水管设置多个开口，并朝向不同位置的臭氧催化剂填料箱。
5.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述臭氧催化氧化反应器还设置有回流管，用于将所述臭氧催化氧化反应器顶部的废水回流至第二进水管或第三进水管。
6.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述回流管与所述第二进水管和第三进水管通过多向阀连通。
7.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述第一进水管、第二进水管的流量比为1:1-0.8。
8.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化反应器，其特征在于，所述第三进水管开启后，第三进水管的流量为所述第一进水管流量的10-15倍。
9.一种白酒生产废水的处理系统，其特征在于，所述废水处理系统包括顺次连接的电解反应池、深床生物滤池、由权利要求1-8之一所述的臭氧催化氧化反应器组成的组件及回用水池。
10.如权利要求9所述的处理系统，其特征在于，所述由权利要求1-8之一所述的臭氧催化氧化反应器组成的组件包括至少2个并联的权利要求1-8之一所述的臭氧催化氧化反应器。
11.如权利要求9所述的处理系统，其特征在于，每个臭氧催化氧化反应器的第一出水管均与及回用水池连通，第二出水管均与所述深床生物滤池的进水连通。
12.如权利要求9所述的处理系统，其特征在于，所述电解反应池的阳极为MgO或镁合金，阴极为碳素电极。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的之一是提供一种臭氧催化氧化反应器，包括：
壳体，所述壳体上部设置溢流堰，所述壳体内部为反应腔室；所述溢流堰连接有第一出水管，用于输出处理后的水；
臭氧催化单元，包括臭氧催化剂填料箱和填充在所述臭氧催化剂填料箱中的臭氧催化剂；所述臭氧催化单元设置在所述反应腔室内部；
第一进水管，与所述第一进水口连通，用于直接通入原水；所述第一进水管通入所述反应腔室的底部，并连接有第一布水器；
第二进水管，与所述第二进水口连通，并在所述第二进水管的管路上设置有臭氧微气泡生成装置，用于向原水中注入臭氧微气泡；所述第二进水管通入所述反应腔室的底部，并连接有第二布水器；
所述第一布水器设置在所述第二布水器下方。
在本申请中，所述臭氧催化剂填料箱为水可以通过的多孔箱体。
本申请通过设置第一进水管和第二进水管，使所述臭氧以微气泡形式先与部分原水混合，然后在所述臭氧催化氧化反应器中再与剩余原水混合，提高了臭氧与所述废水的混合程度，进而提高了臭氧氧化效率。
优选地，所述臭氧微气泡生成装置为射流泵微气泡发生器。
优选地，所述臭氧催化剂填料箱为正四棱柱结构，所述臭氧催化剂填料箱设置一穿过正四棱柱结构上下底面的面心旋转轴，所述旋转轴固定在所述壳体上；
所述臭氧催化氧化反应器设置多个臭氧催化剂填料箱，且所述臭氧催化剂填料箱的旋转轴平行设置；
所述臭氧催化氧化反应器还包括设置在所述壳体中部的第三进水管和第二出水管，所述第三进水管的开口朝向所述臭氧催化剂填料箱，并被设计为可以通过水流使所述臭氧催化剂填料箱旋转；所述第三进水管和第二出水管设置开关阀，并被设置为在所述第一进水管和所述第二进水管关闭时打开；
所述第二出水管位于所述反应腔室的底部，以保证冲洗下来的物质被排出。
在所述臭氧催化剂填料箱设置旋转轴，并设置第三进水管，能够在第三进水管进水时，对所述臭氧催化剂填料箱施加冲击力，使所述臭氧催化剂填料箱转动，将所述催化剂上附着的堵塞物甩掉进行脱除。第三进水管开启后，第一和第二进水管关闭，即不需要通入臭氧，而是将所有进水全部用于臭氧催化剂填料箱的冲洗旋转。
优选地，所述第一出水管被设置为当所述第一进水管和所述第二进水管关闭、所述第三进水管打开时，关闭所述第一出水管。
第一出水管关闭后即关闭所述臭氧催化氧化反应器的出水，防止冲刷下来的堵塞物进入出水，污染回收水池中的水。
优选地，所述臭氧催化单元中，所述臭氧催化剂填料箱至少包括2层间隔设置的所述臭氧催化剂填料箱；所述第三进水管设置多个开口，并朝向不同位置的臭氧催化剂填料箱。
间隔设置所述臭氧催化剂填料箱，能够保证待处理水的流通路径上都设置有臭氧催化，提高催化效率。
优选地，所述臭氧催化剂填料箱中，臭氧催化剂的填充率为70-80％。
70-80％的填充率能够使臭氧催化剂填料箱中的臭氧催化剂发生相互碰撞，提高堵塞物的脱除。
优选地，所述臭氧催化氧化反应器还设置有回流管，用于将所述臭氧催化氧化反应器顶部的废水回流至第二进水管或第三进水管；
优选地，所述回流管与第二进水管和第三进水管通过多向阀连通。
需要说明的是，所述回流管与第二进水管和第三进水管不同时连通，即连通第二进水管时，回流管与所述第三进水管的通路关闭；回流管连通第三进水管时，回流管与所述第二进水管的通路关闭。
所述回流管与第二进水管连通，能够使原水和回流水混合后与臭氧微气泡混合，然后再臭氧催化氧化反应器中与剩余的原水混合，能够提高混合均匀性，提高臭氧催化氧化的效果。
优选地，所述第一进水管、第二进水管的流量比为1:1-0.8。这一比例能够提高臭氧氧化的反应效率。
优选地，所述第三进水管开启后，第三进水管的流量为所述第一进水管流量的10-15倍。较大的第三进水管流量能够提高对臭氧催化剂填料箱的冲刷力度，提高堵塞物的脱除率。
示例性地，所述臭氧催化剂为以活性炭和γ-Al2O3为载体的铈-镁-锰催化剂。
优选地，所述以活性炭为载体的铈-镁-锰催化剂通过如下方法制备得到：
(1)将活性炭粉末浸渍于Ce(NO3)3溶液中，振荡吸附后，干燥后焙烧，得到吸附有铈的活性炭材料；
(2)将γ-Al2O3浸渍于硝酸锰和硝酸镁溶液中，振荡吸附后，干燥后焙烧，得到吸附有镁和锰的γ-Al2O3材料；
(3)将所述吸附有铈的活性炭材料和吸附有镁和锰的γ-Al2O3材料混合后，分散至到尿素溶液中，得到催化剂分散液；
(4)向所述催化剂分散液中加入膨润土，得到前体浆料，然后将所述浆料烘干后，焙烧得到以催化剂；
优选地，步骤(1)中所述Ce(NO3)3溶液中，Ce(NO3)3浓度为8-12％；所述活性炭粉末与所述Ce(NO3)3溶液的混合比例为每100g活性炭粉末加入200-250mL的Ce(NO3)3溶液，所述焙烧温度为280-300℃；
优选地，步骤(2)中所述硝酸锰和硝酸镁溶液中，硝酸锰和硝酸镁浓度各自独立的为8-12％；所述γ-Al2O3与所述硝酸锰和硝酸镁溶液的混合比例为每100gγ-Al2O3加入300-350mL的硝酸锰和硝酸镁溶液中，所述焙烧温度为280-300℃；
优选地，步骤(3)中，所述吸附有铈的活性炭材料和吸附有镁和锰的γ-Al2O3材料混合的质量比为9-11:1；
优选地，步骤(3)中，所述尿素溶液浓度为20-30g/L；
优选地，步骤(4)中，所述膨润土的添加量为活性炭质量的0.15-0.3倍；
优选地，步骤(4)中，所述焙烧为500-550℃下保温1-1.5h，然后升温至600-650℃下保温1-1.5h，最后在750-800℃下保温1-1.5h。
本申请提供的以活性炭和γ-Al2O3为载体的铈-镁-锰催化剂，催化效率高且成本低。活性炭、少量γ-Al2O3和膨润土一同作为载体，γ-Al2O3的铝元素参与催化剂的晶体形成，更加提高了其负载牢固性；而膨润土粘合活性炭和γ-Al2O3，尿素作为造孔剂提高了催化剂中的孔道，提高了催化剂的比表面积。而优选方案的焙烧程序进一步提高了催化剂通道的褶皱程度，提高了催化剂的比表面积。
此外本申请提供的以活性炭和γ-Al2O3为载体的铈-镁-锰催化剂密度合适，装填进本申请提供的臭氧催化剂填料箱后，更容易被第三进水管的进水冲刷旋转，提高堵塞物的脱除效率。
本申请目的之二是提供一种白酒生产废水的处理系统，所述废水处理系统包括顺次连接的电解反应池、深床生物滤池、由目的之一所述的臭氧催化氧化反应器组成的组件及回用水池。
优选地，所述由目的之一所述的臭氧催化氧化反应器组成的组件包括至少2个目的之一所述的臭氧催化氧化反应器。
设置至少2个并联的臭氧催化氧化反应器可以在其中一个臭氧催化氧化反应器进行臭氧催化剂填料箱冲洗旋转时，保证另一个臭氧催化氧化反应器继续进行臭氧催化氧化，不影响白酒生产废水的废水处理系统的连续运行。
优选地，每个臭氧催化氧化反应器的第一出水管均与及回用水池连通，第二出水管均与所述深床生物滤池的进水连通。
所述臭氧催化氧化反应器的第二出水管用于在所述臭氧催化氧化反应器进行冲洗时开启，此时的出水悬浮物较多，接入深床生物滤池能够对其进行有效的处理，不会带来二次污染。
优选地，所述电解反应池的阳极为MgO或镁合金，阴极为碳素电极。
与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：
(1)本申请通过设置第一进水管和第二进水管，使所述臭氧以微气泡形式先与部分原水及回流水混合，然后在所述臭氧催化氧化反应器中再与剩余原水混合，提高了臭氧与所述废水的混合程度，进而提高了臭氧氧化效率。
(2)在优选方案中，在所述臭氧催化剂填料箱设置旋转轴，并设置第三进水管，能够在第三进水管进水时，对所述臭氧催化剂填料箱施加冲击力，使所述臭氧催化剂填料箱转动，将所述催化剂上附着的堵塞物甩掉进行脱除。第三进水管开启后，第一和第二进水管关闭，即不需要通入臭氧，而是将所有进水全部用于臭氧催化剂填料箱的冲击。
（发明人：张传兵;郭倩倩;徐亚萍;赵曙光;娄广亮;张利朋;许昌;朱光雨;何朋英;刘云峰）