【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废水处理，具体是涉及一种电催化耦合催化臭氧氧化反应装置及方法。
技术介绍
1、近年来随着污水排放标准的日益严格，开发高效低成本的废水深度处理技术越发显得重要，催化臭氧氧化技术作为一种理想的废水处理技术在污水处理中已被广泛应用。目前最常用的催化臭氧氧化反应器结构较为简单，存在曝气不均匀、臭氧利用率低、催化剂投加量多和催化效果差等问题。单独使用催化臭氧氧化往往受限于ph的制约，催化臭氧氧化技术在酸性条件下处理效果不佳，同时单一的臭氧直接氧化方式选择性较强，不能无针对性的对水中的污染物进行降解，制约臭氧催化氧化技术的发展。
2、改进布水布气方式，优化反应器内部空间结构，提高气液固三相传质效率，提高臭氧利用率，降低能耗，耦合其他高级氧化工艺拓宽催化臭氧氧化技术的应用范围，研究开发性能优良的催化臭氧氧化反应器迫在眉睫。因此，现需要一种能够解决上述问题的催化臭氧氧化装置及方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电催化耦合催化臭氧氧化反应装置及方法。
2、本专利技术的技术方案是：一种电催化耦合催化臭氧氧化反应装置及方法包括溶催同步反应室、溶后电催化增强反应室和直流电源，所述溶催同步反应室可实现内部循环，所述溶催同步反应室自下而上设有收集锥桶、环状布水布气系统、导流筒、分离锥桶和溶催同步催化剂；所述溶后电催化增强反应室包括多级电催化折流单元筒和溶后电催化增强催化剂；所述直流电源通过导线与多级电极折流单元筒相连接。
3、所述
4、所述环状布水布气系统布置由3-6个二级射流器经管道连接成环状，管道外接一级射流器，废水与臭氧气体经一级射流器充分混合后进入反应器环状布水布气系统，由二级射流器对其进一步切割，使气液混合更加均匀。
5、所述导流筒通过支架焊接在溶催同步反应室的中心，导流筒下端与收集锥桶保持3-8cm距离，导流筒上端与分离锥桶保持10-30cm距离，收集锥桶、分离锥桶均与溶催同步反应室内壁固定连接。
6、所述分离锥桶中央设有气水混合物开口，开口处安装筛板，分离锥桶与溶后电催化增强反应室之间设有承托层。
7、所述溶催同步催化剂可选用粒径在0.5-2mm之间，以活性炭、沸石、陶粒、分子筛、γ-al2o3等为载体，负载或掺杂一种或多种过渡金属组分。
8、所述溶后电催化增强反应室设有反冲洗进水口、出水口和尾气出口，反冲洗进水口应设在反应室底部，出水口应设在反应室上方侧壁位置，尾气出口应设在反应室顶部位置。
9、所述多级电催化折流单元筒即以溶后电催化增强反应室下部承托层与分离锥桶中心所设置的开口为圆心，按照固定间隔5-10cm设置多组同心圆筒，以靠圆心所设置的内圈第一单元筒底部焊接在承托层，第一单元筒顶部与反应器顶部预留出3-5cm间距，以使其保在第一单元筒内上向溢流至第二单元筒，第二单元筒顶部焊接在反应器顶部，第二单元筒底部与第二承托层预留出3-5cm间距，以使其保在第二单元筒内下向流至第三单元筒，单元筒布置方式以此类推，以第一单元筒连接直流电源正极，第二单元筒连接直流电源负极，第三单元筒连接直流电源正极，单元筒电源连接方式以此类推，各单元筒间隙投加溶后电催化增强催化剂。
10、所述溶后电催化增强催化剂可选用粒径在3-8mm之间，以活性炭、沸石、陶粒、分子筛、金属氧化物等为载体，负载或掺杂一种或多种过渡金属组分。
11、进一步地，所述溶催同步反应室及其内部收集锥桶、导流筒和分离锥桶等结构材质可采用316l不锈钢。
12、进一步地，所述溶后电催化增强反应室内多级电催化折流单元筒阳极结构材质可采用dsa材料或bdd材料，阴极结构材质可采用dsa材料、bdd材料或316不锈钢材料。
13、进一步地，所述溶后电催化增强反应室内多级电催化折流单元筒所加的电流密度在0.15 ma·cm-2-8.0 ma·cm-2之间。
14、进一步地，所述溶催同步反应室与溶后电催化增强反应室之间采用法兰连接，承托层设在法兰之间，承托层上下设绝缘垫片。
15、进一步地，所述溶后电催化增强反应室的尾气出口可连接尾气破坏器，或连接聚四氟乙烯管收集未被利用的臭氧再次进入反应器进行循环利用。
16、进一步地，所述溶后电催化增强反应室内多级电催化折流单元筒可根据实际设置两个及以上。
17、进一步地，所述溶催同步催化剂专用催化剂所负载或掺杂的过渡金属催化剂可选自钛、钴、镧和铈中的至少之一。
18、进一步地，所述溶后电催化增强催化剂所负载或掺杂的过渡金属催化剂可选自铁、锰、铜和镍中的至少之一。
19、进一步地，所述电催化耦合催化臭氧氧化反应装置还包括臭氧发生器，所述臭氧发生器进气端与空气源、富氧源或液氧源单元相连，臭氧发生器出气端与臭氧浓度分析仪相连。
20、进一步地，所述臭氧浓度分析仪设在所述臭氧发生器与所述一种电催化耦合催化臭氧氧化反应装置之间。
21、在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种采用以上所述的反应装置进行催化氧化污水的方法。所述方法包括以下步骤：
22、（1）臭氧发生器制备出的臭氧，经管道流入臭氧浓度分析仪，经浓度分析后流出；
23、（2）待处理污水经污水提升泵经污水管流入一级射流器；
24、（3）所述臭氧气体经管道供给至一级射流器进气口，与污水在一级射流器内混合后得到气水混合物；
25、（4）所述气水混合物进入电催化耦合催化臭氧氧化反应装置后在收集锥桶内的环状布水装置中通过二级射流器进一步切割后进入溶催同步反应室；
26、（5）所述气水混合物供给至溶催同步反应室，气水混合物与溶催同步反应室中的溶催同步催化剂充分混合接触，催化剂在导流筒作用下增强气液固三相传质效果，在此去除污水中的一部分污染物，溶催同步反应室出水经筛板进入溶后电催化增强反应室；
27、（6）所述气水混合物进入溶后电催化增强反应室内的多级电催化折流单元筒，单元筒通过导线所连接的直流电源通电后，形成闭合回路以此进行电-臭氧耦合催化氧化反应，气水混合物经第一单元筒，在压强差作用下，使进入第一单元筒的气水混合物经与溶后电催化增强催化剂充分反应后进入第二单元筒，以此往复直至进入出水单元；
28、（7）处理完成后，溶后电催化增强反应室内的出水经过排水口排出反应器。
29、根据本专利技术实施例的进行催化氧化污水的方法，采用上述反应单元，使污水在电-臭氧耦合催化氧化的协同作用下在反应单元中进行多级催化氧化，同时可利用臭氧反应后生成的氧气在阴极电催化折流单元筒发生反应生成h2o2和羟基自由基等高活性氧物质，提高整体反应的催化能力，强化气液固三相传质，提高了臭氧的利用效率，通过多级催化强化了污水深度处理性能，提高了反应装置的出水水质，具有良好的经济和环境效益。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电催化耦合催化臭氧氧化反应装置其特征在于，包括：溶催同步反应室（1）和溶后电催化增强反应室（3），两室由法兰（2）连接，溶后电催化增强反应室（3）底部设有筛板（2-1）和反冲洗进水口（2-2）；溶催同步反应室（1）可实现内部循环，所述溶催同步反应室设有进水管（1-1）、环状布水布气系统（1-2）、导流筒（1-3）、溶催同步催化剂（1-4）分离锥桶（1-5）、收集锥桶（1-6）和排污口（1-7）；溶后电催化增强反应室（3）包括多级电催化折流第一单元筒（3-1）、溶后电催化增强催化剂（3-2）、第二单元筒（3-3）、出水口（3-4）、尾气排出口（3-5）；该装置同时还设有法兰（4）、底座（5）以及通过导线与多级电催化折流单元筒连接的直流电源等。
2.根据权力要求1所述的电催化耦合催化臭氧氧化反应装置，其特征在于，布水布气系统由一级二级射流器串联使用，经废水与臭氧气体经一级射流器混合后进入环状布置的二级射流器系统进入反应器。
3.根据权力要求1所述的电催化耦合催化臭氧氧化反应装置，其特征在于，所述溶催同步反应室内填充有催化剂，催化剂粒径在0.5-2mm之
4.根据权力要求1所述的电催化耦合催化臭氧氧化反应装置，其特征在于，所述溶后电催化增强反应室内填充有催化剂，催化剂粒径在3-8mm之间，以活性炭、沸石、陶粒、分子筛、γ-Al2O3等为载体，负载或掺杂一种或多种过渡金属组分，所述过渡金属组分可选自铁、锰、铜和镍中的至少之一。
5.根据权力要求1所述的电催化耦合催化臭氧氧化反应装置，其特征在于，所述多级电催化折流单元筒设置两个及以上，阳极结构材质可采用DSA材料、BDD等材料，阴极结构材质可采用DSA材料、BDD材料或316不锈钢等材料。
6.根据权力要求1所述的电催化耦合催化臭氧氧化反应装置，其特征在于，所述溶后电催化增强反应室内多级电催化折流单元筒所加的电流密度在0.15 mA·cm-2-8.0 mA·cm-2之间。
7.根据权力要求1所述电催化耦合催化臭氧氧化反应装置，其特征在于，还包括臭氧发生器，所述臭氧发生器进气端与空气源、富氧源或液氧源单元相连，臭氧发生器出气端与臭氧浓度分析仪相连，所述臭氧浓度分析仪设在所述臭氧发生器与所述电催化耦合催化臭氧氧化反应装置之间。
8.根据权力要求1所述电催化耦合催化臭氧氧化反应装置进行废水处理的方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电催化耦合催化臭氧氧化反应装置其特征在于，包括：溶催同步反应室（1）和溶后电催化增强反应室（3），两室由法兰（2）连接，溶后电催化增强反应室（3）底部设有筛板（2-1）和反冲洗进水口（2-2）；溶催同步反应室（1）可实现内部循环，所述溶催同步反应室设有进水管（1-1）、环状布水布气系统（1-2）、导流筒（1-3）、溶催同步催化剂（1-4）分离锥桶（1-5）、收集锥桶（1-6）和排污口（1-7）；溶后电催化增强反应室（3）包括多级电催化折流第一单元筒（3-1）、溶后电催化增强催化剂（3-2）、第二单元筒（3-3）、出水口（3-4）、尾气排出口（3-5）；该装置同时还设有法兰（4）、底座（5）以及通过导线与多级电催化折流单元筒连接的直流电源等。
2.根据权力要求1所述的电催化耦合催化臭氧氧化反应装置，其特征在于，布水布气系统由一级二级射流器串联使用，经废水与臭氧气体经一级射流器混合后进入环状布置的二级射流器系统进入反应器。
3.根据权力要求1所述的电催化耦合催化臭氧氧化反应装置，其特征在于，所述溶催同步反应室内填充有催化剂，催化剂粒径在0.5-2mm之间，以活性炭、沸石、陶粒、分子筛、γ-al2o3等为载体，负载或掺杂一种或多种过渡金属组分，所述过渡金属组分可选自钛、...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕经冉，盛辉辉，冯岩，王凡滔，王帅，于巧风，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：
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