一种基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置的制作方法

1.本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置。


背景技术：

2.高级氧化技术是以产生大量强氧化能力自由基为特点，在催化剂、光、电等条件下，氧化污水中的有机污染物，从而实现高效降解处理的技术。目前，常用的高级氧化技术包括臭氧催化技术、光催化技术、fenton技术、电催化技术等。臭氧在催化剂的作用下，产生羟基自由基等活性基团，在水中具有较高的氧化还原电位，氧化性强，适合用于污水处理，此外，臭氧降解污染物不会产生二次污染，因此被誉为“理想的绿色强氧化剂”。但是臭氧在水中溶解度低、传质效果差，与催化剂接触时间短，造成臭氧利用率低，臭氧催化技术能耗高、处理成本高，催化剂表面形成有机膜，缩短催化剂使用寿命，这些问题使得臭氧催化氧化技术在水处理领域的大规模应用受到限制。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，以便延长水流路程，保证污水的停留时间，确保臭氧与催化剂的接触时间，提高臭氧的传质效果以及臭氧利用率，实现无动力污水回流，同时，延长催化剂使用寿命，降低运行成本，提高废水处理效果。
4.本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：
5.一种基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，包括反应器、膜曝气臭氧催化单元和臭氧进气管线，所述反应器内通过并列布置的第一隔板和第二隔板分隔成并列布置的预反应区、催化反应区和反应稳定区，所述预反应区靠近顶部的位置设置有进水管，所述反应稳定区靠近底部的位置设置有出水管，所述膜曝气臭氧催化单元设置在催化反应区内，膜曝气臭氧催化单元包括布置在两侧的导流膜架、交替安装在两侧导流膜架上的多层曝气膜板以及铺设在曝气膜板上的催化剂，所述导流膜架与臭氧进气管线连通，所述曝气膜板与对应的导流膜架连通。
6.进一步，所述第一隔板的顶部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从催化反应区流向预反应区的第一导流门，所述第一隔板的底部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从预反应区流向催化反应区的第二导流门，所述第二隔板的顶部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从催化反应区流向反应稳定区的第三导流门，所述第二隔板的底部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从反应稳定区流向催化反应区的第四导流门。
7.进一步，所述预反应区靠近底部的位置设置有排空管。
8.进一步，所述反应稳定区靠近顶部的位置有溢流管。
9.进一步，还包括与催化反应区气流连通的尾气排放管线。
10.进一步，所述尾气排放管线通过尾气回用管线与臭氧进气管线连通。
11.相比于现有技术，本实用新型的有益效果在于：
12.1、本实用新型采用多层曝气膜板，延长了污水的水流路程，催化剂、臭氧与污水接触更充分，保证催化剂、臭氧与污水的反应时间，提升催化效果。
13.2、本实用新型采用多层曝气膜板作为催化剂承托件，分散了催化剂，减少了因催化剂堆叠造成的传质效果下降；增加了催化接触面积，提升了传质效果。
14.3、本实用新型通过将催化剂置于抖动的曝气膜板上，催化剂处于微振动状态，增加了与水的接触，提高了传质效果；另一方面，抖动的曝气膜板带动催化剂振动，延缓了催化剂表层形成有机膜，增加了有机膜脱落的可能性，提高了催化剂寿命。
15.4、本实用新型通过控制曝气量实现内回流，有效的减少了占地面积、节省了能耗。
16.5、本实用新型充分利用溢出的尾气，尾气经过干燥后，再次进入臭氧进气管线，增加了催化反应区中的臭氧浓度，即臭氧分压，提高了臭氧气液传质效果，进一步提高了臭氧利用率，减少了外源氧气的需求量。
附图说明
17.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
18.图1为本实用新型优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.如图1所示，本实施例提供了一种基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，包括反应器1、膜曝气臭氧催化单元2和臭氧进气管线3，所述反应器内通过并列布置的第一隔板和第二隔板分隔成并列布置的预反应区11、催化反应区12和反应稳定区13，三个区域其体积比为1：5：1；所述预反应区靠近顶部的位置设置有进水管51，所述反应稳定区靠近底部的位置设置有出水管54，所述膜曝气臭氧催化单元设置在催化反应区内，膜曝气臭氧催化单元包括布置在两侧的导流膜架23、交替安装在两侧导流膜架上的多层曝气膜板21以及铺设在曝气膜板上的催化剂24，所述导流膜架与臭氧进气管线连通，所述曝气膜板与对应的导
流膜架连通；所述臭氧进气管线包括氧气源和臭氧发生器。所述第一隔板的顶部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从催化反应区流向预反应区的第一导流门63，所述第一隔板的底部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从预反应区流向催化反应区的第二导流门61，所述第二隔板的顶部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从催化反应区流向反应稳定区的第三导流门64，所述第二隔板的底部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从反应稳定区流向催化反应区的第四导流门62。
23.所述预反应区靠近底部的位置设置有排空管52。所述反应稳定区靠近顶部的位置有溢流管53。还包括与催化反应区气流连通的尾气排放管线41，所述尾气排放管线通过尾气回用管线42与臭氧进气管线连通。尾气经过干燥器后，混入臭氧发生器，通过所述臭氧进气管线进入所述反应器。
24.运行时，臭氧从臭氧进气管线3输入，经过导流膜架22导流后，通过曝气膜板21曝气，微气泡臭氧进入催化反应区12。微气泡臭氧在曝气膜板21上催化剂23的作用下，分解产生活性氧基团，如
·
oh，催化降解水中的有机物。因催化剂置于曝气膜板上，曝气膜板有效的分散了催化剂，故不会造成微气泡臭氧因堆叠造成的传质效率下降现象。此外，曝气时曝气膜板微抖动，带动催化剂振动，提升传质效果，延缓催化剂表面有机膜的形成或加速有机膜脱落，延长催化剂的使用寿命。二沉池生化出水从进水管51进入所述反应器1内，水流先进入预反应区11，在进水压力下，推开第二导流门61，进入催化反应区12，顺着曝气膜板折流至催化反应区12上部，随着臭氧向催化反应区12曝气，催化反应区12上部压力增大，推开第一导流门63、第三导流门64，进入预反应区11、反应稳定区13。进入预反应区11、反应稳定区13的污水不断积累，进一步推开第二导流门61、第四导流门62，进入催化反应区12，污水在催化反应区-其他反应区不断循环流动。经过2h，污水达到排放标准，通过出水管54排出反应器1。通过上述的导流门和曝气膜板，延长了污水的水流路程，保证其足够的停留时间。通过催化反应区12的上部导流门，污水能从催化反应区12无动力回流到预反应区11、反应稳定区13。
25.综上所述，采用本技术的基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，利用自身结构特点，实现了无动力污水内回流，延长了水流路程，保证了污水的停留时间，提高了臭氧传质效果、臭氧利用率，催化剂的运行寿命，降低了运行成本。
26.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，其特征在于：包括反应器、膜曝气臭氧催化单元和臭氧进气管线，所述反应器内通过并列布置的第一隔板和第二隔板分隔成并列布置的预反应区、催化反应区和反应稳定区，所述预反应区靠近顶部的位置设置有进水管，所述反应稳定区靠近底部的位置设置有出水管，所述膜曝气臭氧催化单元设置在催化反应区内，膜曝气臭氧催化单元包括布置在两侧的导流膜架、交替安装在两侧导流膜架上的多层曝气膜板以及铺设在曝气膜板上的催化剂，所述导流膜架与臭氧进气管线连通，所述曝气膜板与对应的导流膜架连通。2.根据权利要求1所述的基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述第一隔板的顶部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从催化反应区流向预反应区的第一导流门，所述第一隔板的底部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从预反应区流向催化反应区的第二导流门，所述第二隔板的顶部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从催化反应区流向反应稳定区的第三导流门，所述第二隔板的底部设置有基于两侧水压差自动启闭并使水流从反应稳定区流向催化反应区的第四导流门。3.根据权利要求2所述的基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述预反应区靠近底部的位置设置有排空管。4.根据权利要求3所述的基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述反应稳定区靠近顶部的位置有溢流管。5.根据权利要求4所述的基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，其特征在于：还包括与催化反应区气流连通的尾气排放管线。6.根据权利要求5所述的基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，其特征在于：所述尾气排放管线通过尾气回用管线与臭氧进气管线连通。

技术总结
本实用新型公开了一种基于膜曝气的臭氧催化氧化废水处理装置，包括反应器、膜曝气臭氧催化单元和臭氧进气管线，所述反应器内通过第一隔板和第二隔板分隔成预反应区、催化反应区和反应稳定区，所述预反应区设置有进水管，所述反应稳定区设置有出水管，所述膜曝气臭氧催化单元包括布置在两侧的导流膜架、交替安装在两侧导流膜架上的多层曝气膜板以及铺设在曝气膜板上的催化剂，所述导流膜架与臭氧进气管线连通，所述曝气膜板与对应的导流膜架连通。采用本申请的臭氧催化氧化废水处理装置，能提高臭氧的传质效果、臭氧利用率，实现无动力污水回流，及回收再利用尾气中的氧气、臭氧，降低了运行成本，提高废水处理效果。提高废水处理效果。提高废水处理效果。


技术研发人员：王英蓉 岳中秋 朱春游 刘君 向伟 屈林 张玲
受保护的技术使用者：湖南航天凯天水务有限公司
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/9/13