[发明专利]一种下置催化剂臭氧催化反应器及其工艺

说明书

本发明公开了一种下置催化剂臭氧催化反应器，包括臭氧反应塔、臭氧曝气装置、臭氧溶解层、催化剂层和外循环泵，其中：臭氧反应塔内为两部分且包括为废水于臭氧接触部分的臭氧溶解层和位于臭氧曝气装置下方的催化剂层，臭氧溶解层上设置有总进水口、总出水口、回流入口、回流出口和尾气出口，总进水口位于臭氧溶解层下部，总出水口位于臭氧溶解层上部。本发明提供的一种下置催化剂外循环臭氧催化氧化反应器及其工艺，通过将臭氧由气相向液相的溶解过程与固体催化剂对液相中臭氧的催化过程分离，避免了气泡在催化剂床层颗粒内的并聚长大，提高了臭氧由气相到液相的扩散溶解速率，解决了气泡在催化剂床层内的滞留而引起的液固传质受阻的问题。

技术领域

本发明涉及臭氧催化反应技术领域，具体为一种下置催化剂臭氧催化反应器及其工艺。

背景技术

非均相臭氧催化氧化技术广泛应用于污水的深度处理。臭氧催化氧化技术克服了臭氧直接氧化缓慢且具有明显选择性的缺点，是在催化剂的作用下将臭氧分子分解产生羟基自由基，间接与水中有机物作用，反应速率快，没有选择性。

臭氧催化氧化技术通常采用以铁、锰、铜等氧化物为活性组分，Al2O3、活性炭、陶粒或其他载体材料制备而成的催化剂，形成气、固、液三相反应体系。气相中臭氧向液相中的扩散溶解、液相中臭氧与固体颗粒催化剂接触被催化形成羟基自由基、羟基自由基在液相中对有机污染物的氧化，是整个臭氧催化氧化过程的核心过程。如何提高气、液、固三相的传质能力，提高催化剂催化效果，是近年来研究的热点。

然而，现有的臭氧催化反应器通常是将一定量的催化剂装填在反应器内部，受到催化剂床层内气液固三相共存的影响，该类型反应器存在如下问题：：(1)臭氧气泡再床层内容易滞留并长大形成大尺寸气泡，不利于臭氧从气泡内向液相中的扩散溶解；(2)催化剂具有分解气泡内臭氧的作用；(3)气泡占据了大量的液相与固体催化剂的位置，阻碍了催化剂对液相中臭氧的催化效果，最终导致了臭氧的利用率低、催化剂的效率低。鉴于此问题，需要一种能够强化臭氧溶解、提高催化剂利用效率的装置和方法，进而提升臭氧催化氧化技术的处理效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种下置催化剂臭氧催化反应器及其工艺，解决了，这一技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种下置催化剂臭氧催化反应器，包括臭氧反应塔、臭氧曝气装置、臭氧溶解层、催化剂层和外循环泵，其中：

所述臭氧反应塔内为两部分且包括为废水于臭氧接触部分的臭氧溶解层和位于臭氧曝气装置下方的催化剂层，所述臭氧溶解层上设置有总进水口、总出水口、回流入口、回流出口和尾气出口，所述总进水口位于臭氧溶解层下部，所述总出水口位于臭氧溶解层上部，所述回流入口位于臭氧反应塔上部，所述回流出口位于催化剂层下部，所述尾气出口位于臭氧反应塔顶部；

所述臭氧曝气装置包括配合使用的臭氧进气口和臭氧曝气盘，所述臭氧进气口从臭氧反应塔底部进入并与臭氧曝气盘相连接，所述臭氧曝气盘位于臭氧反应塔内且底部位于催化剂层的上部；

所述臭氧反应塔的底部通过管道与外循环泵进口相连通，所述外循环泵出口与臭氧反应塔上部相连通，以形成臭氧反应塔外循环通道。

作为本发明的一种优选实施方式，所述臭氧反应塔的回流入口低于总出水口，所述臭氧反应塔的回流出口位于臭氧反应塔最下端。

作为本发明的一种优选实施方式，所述尾气出口排气管路上设有尾气破坏器。

作为本发明的一种优选实施方式，所述臭氧进气口通过管道连接有臭氧发生器。

作为本发明的一种优选实施方式，所述臭氧曝气盘安装在呈圆形均匀分布的布水管上，所述臭氧曝气盘为微孔曝气器，优选钛合金和刚玉材质微孔曝气器。

作为本发明的一种优选实施方式，其具体操作步骤如下：