一种一体化活性炭臭氧光催化内循环流化床反应装置

技术领域

本发明涉及水处理设备领域，具体涉及一种一体化活性炭臭氧光催化内循环流化床反应装置。

背景技术

随着生活质量的日益提高，人们对饮用水水质的要求也随之提升。一般的水源中含有常见的藻类、微生物、颗粒污染物和常见的污染物，包括氨氮、亚硝酸盐等无机污染物和各种大分子有机污染物等，可利用现有成熟的处理工艺如砂滤、混凝、沉淀、过滤、消毒等，可达到饮用水的标准和要求。但对于新兴的污染物、微量污染物、溶解性有机物污染物，常规的水处理工艺可能不能完全处理和净化。急需要一些新的、便于水厂升级改造的新处理设备和技术。

另外，从污水处理厂的现状来看，污水处理总量逐年怎多，水厂外排水的排放标准也逐年升高，对现有水处理技术的升级改造也非常有需求，强化的生物处理技术和高效的高级氧化技术是目前污水厂处理技术研究的重点方向。臭氧氧化和活性炭吸附是最常见的处理技术单元。但现有技术中的水源处理，都是把水引入到反应池里，经过各种逐一处理工序后，使水源的水质得到改善。这种处理手段不仅效果单一，而且还具有处理工艺需要的占地面积大，集成性差，工程复杂等缺点。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种一体化活性炭臭氧光催化内循环流化床反应装置，能够集成进行复合的水处理，且体积小。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种一体化活性炭臭氧光催化内循环流化床反应装置，包括臭氧发生器和反应装置主体；其中，反应装置主体包括外壳体、曝气盘、活性炭粉末、侧壁导流板、顶部导流板、副导流板及沉淀挡隔层；外壳体为内部中空且顶部开放的半封闭壳体，进水口设于外壳体的底部，出水口设于外壳体的顶部；曝气盘固定设于外壳体的底部中心，臭氧发生器通过管路与曝气盘底端入口连接；顶部导流板固定设于外壳体内的中部高度，其自中部向外倾斜向下延伸，将外壳体内部空间划分出位于底部的循环区；副导流板设于顶部导流板之下，其自中部向外倾斜向上延伸指向顶部导流板的内侧边；侧壁导流板固定设于顶部导流板之下，围绕外壳体的内壁间隙设置，将循环区划分为位于中心的中心区和位于侧壁导流板与外壳体侧壁之间的循环通道；活性炭粉末固定设于中心区且位于曝气盘的正上方随水流动；沉淀挡隔层固定设置于外壳体的顶部，其顶面高度低于出水口。

进一步的，所述顶部导流板上方还设有沉淀导流板；沉淀导流板设有两层，两层之间形成沉淀导流通道，沉淀导流通道位于顶部导流板的上方，并划分出位于沉淀导流通道内侧的排气区和位于沉淀导流通道外侧的沉淀区；内侧的沉淀导流板的顶部设有连通排气区与沉淀导流通道的导流入口，导流入口的高度低于或等于出水口的高度，沉淀导流通道的底部与沉淀区底部连通；沉淀挡隔层固定设置于沉淀区的顶部。

进一步的，所述沉淀导流通道的底部设有向沉淀区倾斜延伸的导角。

进一步的，所述排气区还设有挡板，挡板呈人字形排布有多组，每组两块挡板之间设有缝隙。

进一步的，所述侧壁导流板的内侧固定安装有朝向中心区的紫外光灯，所述侧壁导流板的内侧面反光。

进一步的，所述沉淀挡隔层为斜管填料层。

本发明提供的一种一体化活性炭-臭氧光催化内循环流化床反应装置，具有以下优点：

集成度高，集活性炭吸附、活性炭载体非均相催化臭氧氧化、紫外-催化臭氧氧化、内循环强化臭氧传质效率等功能，复合工艺有效提升水质；

体积小、占地面积小、工程简易、操作方便；

通过臭氧产生的动力，配合内部的特殊结构，带动水流进行循环，不仅增加了臭氧与水的反应时间，提升处理效果，还能使活性炭粉末沉淀再生，无需频繁更换活性炭粉末。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种一体化活性炭-臭氧光催化内循环流化床反应装置的整体结构示意图。

图2为反应装置主体内部的臭氧及水流流向示意图。

附图标记说明：

1、臭氧发生器 2、反应装置主体

3、外壳体 4、曝气盘

5、活性炭粉末 6、侧壁导流板

7、顶部导流板 8、副导流板

9、沉淀挡隔层 10、进水口

11、出水口 12、中心区

13、循环通道 14、沉淀导流板

15、沉淀导流通道 16、排气区

17、沉淀区 18、导流入口

19、挡板 20、紫外光灯

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1至图2，本发明实施例提供了一种一体化活性炭臭氧光催化内循环流化床反应装置，包括臭氧发生器1和反应装置主体2；其中，反应装置主体2包括外壳体3、曝气盘4、活性炭粉末5、侧壁导流板6、顶部导流板7、副导流板8及沉淀挡隔层9；外壳体3为内部中空且顶部开放的半封闭壳体，进水口10设于外壳体3的底部，出水口11设于外壳体3的顶部；曝气盘4固定设于外壳体3的底部中心，臭氧发生器1通过管路与曝气盘4底端入口连接；顶部导流板7固定设于外壳体3内的中部高度，其自中部向外倾斜向下延伸，将外壳体3内部空间划分出位于底部的循环区；副导流板8设于顶部导流板7之下，其自中部向外倾斜向上延伸指向顶部导流板7的内侧边；侧壁导流板6固定设于顶部导流板7之下，围绕外壳体3的内壁间隙设置，将循环区划分为位于中心的中心区12和位于侧壁导流板6与外壳体3侧壁之间的循环通道13；活性炭粉末5固定设于中心区12且位于曝气盘4的正上方随水流动；沉淀挡隔层9固定设置于外壳体3的顶部，其顶面高度低于出水口11。

本发明利用的是臭氧产生的气动力带动水产生水流，使臭氧及污水在循环区内不断循环流动。工作时，污水自进水口10流入，且水位与出水口11等高，反应后的净水经出水口11流出。

为了更好地说明水流及臭氧的流向，请参阅图2，实心箭头表示水流方向，空心箭头表示臭氧流向。

循环过程中，臭氧发生器1制备的臭氧经过曝气盘4均匀地在污水中释放，臭氧与污水混合并与活性炭粉末5充分接触，活性炭粉末5采用农业废弃物制备，占中心区12有效体积的25％，能够吸附水体中的污染物质。随水流动的活性炭粉末5参与污水处理的效率较普通固定的活性炭块效能更强。随后臭氧和污水继续上升，主要的臭氧和污水会经过副导流板8及顶部导流板7的引导向外流动，进入循环通道13，并在臭氧的驱动力下继续向下重返中心区12，完成一次流动循环。上述循环过程中，臭氧就和污水进行了更长时间的接触，并且臭氧与活性炭粉末5复合实现了活性炭载体非均相催化臭氧氧化反应，提高了反应效能。部分臭氧及污水脱离循环，会继续上升，臭氧最终脱离污水进入大气中，反应后的净水则经过沉淀挡隔层9后通过出水口11流出。

上述处理过程中，活性炭粉末5会有随水流自由运动，在循环区经与水流循环作用；而微量脱离循环的活性炭颗粒，也会在沉淀挡隔层9的作用下沉淀并重新进入循环区。由此实现活性炭粉末5的循环再生而不会大量流失，无需频繁添加新的活性炭粉末5。

作为优选，所述顶部导流板7上方还设有沉淀导流板14；沉淀导流板14设有两层，两层之间形成沉淀导流通道15，沉淀导流通道15位于顶部导流板7的上方，并划分出位于沉淀导流通道15内侧的排气区16和位于沉淀导流通道15外侧的沉淀区17；内侧的沉淀导流板14的顶部设有连通排气区16与沉淀导流通道15的导流入口18，导流入口18的高度低于或等于出水口11的高度，沉淀导流通道15的底部与沉淀区17底部连通；沉淀挡隔层9固定设置于沉淀区17的顶部。

沉淀导流通道15的流向是自上而下的，与脱离循环的水流相反。由于循环区内的水循环流速较快，脱离循环后经沉淀导流通道15会使水流减慢，这样有利于微量的活性炭粉末5沉淀。臭氧经敞开的排气区16排出。

为了引导沉淀导流通道15内的水进入沉淀区17，且水流进一步减慢不会重新进入循环区，所述沉淀导流通道15的底部优选设有向沉淀区17倾斜延伸的导角。经沉淀导流通道15进入沉淀区17的净水是趋于自然浸没到沉淀挡隔层9之上的。

为了使流经排气区16的水中的微量活性炭粉末5拦截沉淀，作为优选，所述排气区16还设有挡板19，挡板19呈人字形排布有多组，每组两块挡板19之间设有缝隙。净水经过挡板19时流速也会减慢，并且活性炭粉末经过挡板19时会被拦截，然后自然沉淀下落回循环区。析出的臭氧气泡则透过挡板19的缝隙上浮，最终离开水面进入大气中。

为了提高水处理效能，优选的，所述侧壁导流板6的内侧固定安装有朝向中心区12的紫外光灯20，所述侧壁导流板6的内侧面反光。紫外光灯20发出的紫外光经侧壁导流板6内壁的反光集中到中心区12中，与臭氧复合实现紫外-催化臭氧氧化反应，进一步强化循环区内的臭氧水处理工艺。由此，循环区内实现的是紫外-臭氧-活性炭三重复合循环水处理。

优选的，所述沉淀挡隔层9为斜管填料层。微量进入沉淀区17的活性炭颗粒会被斜管填料层拦截，然后在较慢的水流下自然沉淀下落进入循环区参与活性炭粉末5的再生。净水则透过倾斜的密集管路浸没到斜管填料层之上，并经出水口11流出。

本发明提供的一种一体化活性炭臭氧光催化内循环流化床反应装置，利用特殊的内部结构实现气动力的水循环反应处理工艺，复合提高反应效能。集活性炭吸附、活性炭载体非均相催化臭氧氧化、紫外-催化臭氧氧化、内循环强化臭氧传质效率等功能，集成度高。且装置体积小、占地面积小、工程简易、操作方便，安装后无需再建造多个大型反应池。且反应过程中水循环能使活性炭粉末5沉淀再生，无需频繁更换活性炭粉末5。可应用于多种场景下的污水处理、水源优化，具有广泛的应用前景。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。