一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置及其應(yīng)用的制作方法

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一體式梯度臭氧催化流化床裝置，特別是涉及一種適用于難生物降解的工業(yè)園區(qū)廢水處理或生活污水深度處理的豎流式多級(jí)梯度催化臭氧氧化與過濾一體池。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)廢水的種類和排放量日益增多，其中以難降解有機(jī)工業(yè)廢水的危害最大，其成分也變得越來越復(fù)雜，且其生物降解性差，毒性大，常含有氰、酚類化合物、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、硝基芳烴等對(duì)生物和微生物有毒或劇毒的物質(zhì)，這些物質(zhì)具有致癌、致畸、致突變等作用，有些可在生物體內(nèi)長期積累，并通過食物鏈轉(zhuǎn)移到人體，對(duì)人體具有毒性及致癌作用，對(duì)環(huán)境和人類危害巨大。目前，國內(nèi)外對(duì)工業(yè)廢水的處理工藝大都采用經(jīng)濟(jì)性較好的生物法進(jìn)行處理，但是隨著各地排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，采用生物法直接處理難降解的高濃度有機(jī)化工廢水，難以達(dá)到回用或直接排放的標(biāo)準(zhǔn)。

臭氧氧化技術(shù)是一種高效水處理技術(shù)，由于臭氧的氧化還原電位較高，可以氧化分解水體中的大部分有機(jī)污染物，從而在一定程度上達(dá)到水質(zhì)凈化的目的，臭氧氧化技術(shù)在染料廢水脫色、殺菌消毒以及飲用水凈化等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，臭氧氧化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中存在一系列問題，如臭氧利用率低、礦化能力低、有機(jī)物分解不徹底等。近年來，針對(duì)臭氧氧化技術(shù)存在的以上不足發(fā)展了一系列催化臭氧氧化技術(shù)，催化臭氧氧化技術(shù)是在催化劑的作用下，促進(jìn)反應(yīng)過程中強(qiáng)氧化性自由基(主要為羥基自由基)的產(chǎn)生，進(jìn)而提高臭氧的利用效率，增加了有機(jī)污染物的氧化降解及礦化能力，可以在常溫常壓下將難以臭氧氧化或降解的有機(jī)物進(jìn)行氧化降解甚至礦化。

現(xiàn)有技術(shù)中通常是在臭氧催化反應(yīng)池中對(duì)廢水進(jìn)行臭氧催化處理，但采用現(xiàn)有常用催化臭氧反應(yīng)池對(duì)工業(yè)廢水中的難降解有機(jī)物進(jìn)行催化臭氧氧化時(shí)，往往采用的是兩級(jí)分體式臭氧催化，臭氧曝氣和催化劑分別在兩個(gè)不同的反應(yīng)器內(nèi)，這就導(dǎo)致了難以有效實(shí)現(xiàn)臭氧與催化劑的充分混合反應(yīng)，影響廢水的處理效果。此外，現(xiàn)有技術(shù)中也有將臭氧與催化劑通入同一反應(yīng)器內(nèi)，使臭氧、催化劑及廢水在反應(yīng)池中直接混合反應(yīng)，這樣雖能有效提高臭氧與催化劑混合的均勻性，但臭氧微氣泡易在催化劑表面聚集變大，從而導(dǎo)致臭氧和催化劑的利用率仍相對(duì)較低，難以有效保證廢水處理效果。

近年來，為了提高催化臭氧氧化技術(shù)中臭氧的利用率和廢水處理效果，許多研究者展開了相關(guān)研究工作并取得了一定成效。如，中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01510051843.9的申請(qǐng)案公開了一種豎流式多級(jí)梯度臭氧催化氧化與過濾一體池，該申請(qǐng)案包括催化過濾池、多級(jí)臭氧催化氧化池以及多級(jí)豎流梯度氧化池；第一級(jí)臭氧催化氧化池、第二級(jí)臭氧催化氧化池以及催化過濾池均包括自上而下依次設(shè)置的催化劑層、承托層、支撐板以及支撐柱；第一級(jí)臭氧催化氧化池的底部與第一級(jí)豎流梯度氧化池相貫通；第一級(jí)豎流梯度氧化池的頂部與第二級(jí)臭氧催化氧化池相貫通；第二級(jí)臭氧催化氧化池的底部與第二級(jí)豎流梯度氧化池相貫通；第二級(jí)豎流梯度氧化池的底部與催化過濾池相貫通。

又如，中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?016108912090的專利公開了一種難降解有機(jī)廢水多級(jí)臭氧催化氧化處理裝置，該裝置包括多級(jí)臭氧催化氧化系統(tǒng)，每級(jí)臭氧催化氧化系統(tǒng)均由臭氧布?xì)庀到y(tǒng)及位于臭氧布?xì)庀到y(tǒng)上方的專性固體催化劑系統(tǒng)構(gòu)成；其中每級(jí)臭氧布?xì)庀到y(tǒng)均通過管道與臭氧發(fā)生器連接，多級(jí)臭氧布?xì)庀到y(tǒng)自下而上臭氧投加量逐級(jí)遞減；裝置頂部設(shè)有臭氧尾氣排出口，臭氧尾氣排出口通過管道與臭氧破壞器相連，多級(jí)專性固體催化劑系統(tǒng)分別填裝多種不同的專性固體催化劑，并分別由催化劑支撐件承托。上述兩申請(qǐng)案均通過對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行多級(jí)催化臭氧氧化處理，從而在一定程度上能夠提高臭氧的氧化效率及對(duì)廢水的處理效果，但其氧化效率主要是通過對(duì)廢水進(jìn)行多級(jí)處理來提高的，其提高效果受具體催化氧化的級(jí)數(shù)限制，且經(jīng)多級(jí)處理后的廢水處理效果仍然難以滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于克服采用現(xiàn)有臭氧催化氧化池對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理時(shí)，臭氧與催化劑的利用率相對(duì)較低，廢水處理效果難以滿足要求的不足，提供了一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置及其應(yīng)用。采用本發(fā)明的一體式梯度臭氧催化流化床裝置對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理時(shí)，可有效提高臭氧與催化劑的利用率，從而能夠有效保證廢水的處理效果。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，包括自下而上依次設(shè)置的一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器，其中，一級(jí)反應(yīng)器的底部設(shè)有進(jìn)水口和臭氧曝氣裝置，其上部設(shè)有循環(huán)進(jìn)水口，所述的二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器內(nèi)分別設(shè)有第一催化劑層和第二催化劑層，三級(jí)反應(yīng)器的上部設(shè)有出水口和循環(huán)出水口，循環(huán)進(jìn)水口通過回流泵及循環(huán)管與循環(huán)出水口相連，且循環(huán)進(jìn)水口與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置。

更進(jìn)一步的，所述循環(huán)進(jìn)水口與反應(yīng)器主體之間的切角大小為30～60°，且循環(huán)出水口的高度低于出水口所在高度。

更進(jìn)一步的，所述相鄰反應(yīng)器之間均設(shè)有承托濾板，承托濾板的下方均連接有均勻布水裝置，且該承托濾板采用不銹鋼材質(zhì)。

更進(jìn)一步的，所述第一催化劑層的填充高度占二級(jí)反應(yīng)器高度的1/5～1/3，第二催化劑層的填充高度占三級(jí)反應(yīng)器高度的1/5～1/3。

更進(jìn)一步的，所述三級(jí)反應(yīng)器的上方還設(shè)有四級(jí)反應(yīng)器，四級(jí)反應(yīng)器上設(shè)有出氣口，該出氣口與尾氣處理裝置相連。

更進(jìn)一步的，所述臭氧曝氣裝置與臭氧發(fā)生器相連，該曝氣裝置采用鈦合金材料制成。

本發(fā)明的一種體式梯度臭氧催化流化床裝置的應(yīng)用，包括以下步驟：待處理廢水經(jīng)進(jìn)水口進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器，與臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧在一級(jí)反應(yīng)器內(nèi)混合均勻；然后經(jīng)承托濾板進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器，并與第一催化劑層充分進(jìn)行反應(yīng)，隨后經(jīng)承托濾板進(jìn)入三級(jí)反應(yīng)器，與剩余臭氧及第二催化劑層進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后廢水由出水口排出。

更進(jìn)一步的，經(jīng)三級(jí)反應(yīng)器催化處理后的廢水經(jīng)回流泵和循環(huán)管部分回流至一級(jí)反應(yīng)器頂部，使二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)器形成內(nèi)循環(huán)，并控制循環(huán)水流速為0.4m/min～2.5m/min。

更進(jìn)一步的，所述第一催化劑層中的催化劑為天然陶粒臭氧催化劑或合成臭氧催化劑，其粒徑為4-6mm；所述第二催化劑層中的催化劑為合成金屬氧化物催化劑，其粒徑為2-4mm。

更進(jìn)一步的，所述待處理廢水在整個(gè)反應(yīng)器中的停留時(shí)間為20分鐘至60分鐘，且反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)入四級(jí)反應(yīng)器由出氣口排出，并通過尾氣處理裝置進(jìn)行處理。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，包括自下而上依次設(shè)置的一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器，待處理廢水依次通過二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器進(jìn)行多級(jí)催化氧化處理，從而有助于提高廢水的處理效果。本發(fā)明通過回流泵及循環(huán)管將經(jīng)三級(jí)反應(yīng)器處理后的廢水回流至二級(jí)反應(yīng)器，并控制循環(huán)進(jìn)水口與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置，從而可以使從反應(yīng)器外部進(jìn)入的循環(huán)水流在反應(yīng)器內(nèi)部持續(xù)向上，將催化劑層進(jìn)行流化，能夠保證臭氧與催化劑在進(jìn)行有效、充分接觸的同時(shí)也不影響臭氧微孔曝氣，防止臭氧微氣泡在催化劑表面聚集變大，進(jìn)而能夠顯著提高臭氧與催化劑的利用率，有助于保證廢水的處理效果。同時(shí)通過使三級(jí)反應(yīng)器與二級(jí)反應(yīng)器之間形成內(nèi)循環(huán)，還能夠?qū)U水進(jìn)行循環(huán)處理，從而有助于進(jìn)一步提高廢水的處理效果。

(2)本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)研究將循環(huán)進(jìn)水口與反應(yīng)器主體之間的切角大小設(shè)置為30～60°，從而可以使反應(yīng)器內(nèi)的催化劑處于最佳流化狀態(tài)，在保證催化劑與臭氧充分接觸的基礎(chǔ)上最大程度地提高催化劑與臭氧的利用率，有助于使廢水處理效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

(3)本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，所述第一催化劑層的填充高度占二級(jí)反應(yīng)器高度的1/5～1/3，第二催化劑層的填充高度占三級(jí)反應(yīng)器高度的1/5～1/3，可以根據(jù)實(shí)際需要在第一催化劑層與第二催化劑層內(nèi)分別填充不同的催化劑種類，并對(duì)催化劑層的高度進(jìn)行優(yōu)化控制，使廢水內(nèi)難降解有機(jī)物得到充分氧化降解，從而有助于進(jìn)一步提高廢水的處理效果。

(4)本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，所述三級(jí)反應(yīng)器的上方還設(shè)有四級(jí)反應(yīng)器，四級(jí)反應(yīng)器上設(shè)有出氣口，該出氣口與尾氣處理裝置相連，從而可以將反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的廢氣經(jīng)由出氣口排至尾氣處理裝置進(jìn)行處理，防止污染環(huán)境。

(5)本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置的應(yīng)用，采用本發(fā)明的梯度臭氧催化流化床裝置對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理，使待處理工業(yè)廢水依次通過二級(jí)反應(yīng)器和三級(jí)反應(yīng)器進(jìn)行多級(jí)催化氧化，并將三級(jí)反應(yīng)器出水回流至二級(jí)反應(yīng)器，控制循環(huán)進(jìn)水口與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置，從而一方面能夠?qū)⒋呋瘎┻M(jìn)行流化，有助于保證臭氧與催化劑的充分接觸，并防止臭氧微氣泡在催化劑表面聚集，提高臭氧與催化劑的利用率；另一方面還能夠?qū)U水進(jìn)行循環(huán)處理，從而能夠進(jìn)一步提高臭氧與催化劑的利用率，使廢水中難降解有機(jī)物的含量減少。

(6)本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置的應(yīng)用，由三級(jí)反應(yīng)器回流至二級(jí)反應(yīng)器的循環(huán)水流速易調(diào)可控，通過控制循環(huán)水流速為0.4m/min～2.5m/min，從而使催化劑膨脹率控制在10％～80％，進(jìn)而有助于進(jìn)一步改善催化劑的流化狀態(tài)，并防止催化劑發(fā)生流失而影響廢水處理效果。

(7)本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置的應(yīng)用，裝置中的催化劑不隨廢水一起排出，可以反復(fù)利用，使用方便，減少二次污染，提高了臭氧利用效率，從而降低了運(yùn)行成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、進(jìn)水口；2、臭氧曝氣裝置；301、一級(jí)反應(yīng)器；302、二級(jí)反應(yīng)器；303、三級(jí)反應(yīng)器；304、四級(jí)反應(yīng)器；4、承托濾板；501、第一催化劑層；502、第二催化劑層；6、循環(huán)管；701、循環(huán)進(jìn)水口；702、循環(huán)出水口；8、出水口；9、出氣口。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明的一種一體式梯度臭氧催化流化床裝置，包括自下而上依次設(shè)置的一級(jí)反應(yīng)器301、二級(jí)反應(yīng)器302、三級(jí)反應(yīng)器303和四級(jí)反應(yīng)器304，所述相鄰反應(yīng)器之間均設(shè)有承托濾板4，承托濾板4的下方均連接有均勻布水裝置，且該承托濾板4采用不銹鋼材質(zhì)。其中，一級(jí)反應(yīng)器301的底部設(shè)有進(jìn)水口1和臭氧曝氣裝置2，其上部設(shè)有循環(huán)進(jìn)水口701，臭氧曝氣裝置2采用鈦合金材料制成并與臭氧發(fā)生器相連，臭氧的制備需采用純氧作臭氧產(chǎn)生原料。所述的二級(jí)反應(yīng)器302和三級(jí)反應(yīng)器303內(nèi)分別設(shè)有第一催化劑層501和第二催化劑層502，第一催化劑層501中填充有天然陶粒臭氧催化劑或合成臭氧催化劑，其填充高度占二級(jí)反應(yīng)器302高度的1/5～1/3，粒徑為4-6mm；所述第二催化劑層502中填充有合成金屬氧化物催化劑，其填充高度占三級(jí)反應(yīng)器303高度的1/5～1/3，粒徑為2-4mm，從而可以對(duì)廢水進(jìn)行充分氧化處理，有助于提高廢水的催化氧化效果。

上述三級(jí)反應(yīng)器303的上部設(shè)有出水口8和循環(huán)出水口702，循環(huán)出水口702的高度低于出水口8所在高度，循環(huán)進(jìn)水口701通過回流泵及循環(huán)管6與循環(huán)出水口702相連，經(jīng)三級(jí)反應(yīng)器303催化處理后的廢水經(jīng)回流泵和循環(huán)管6回流至一級(jí)反應(yīng)器301頂部，使二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)器形成內(nèi)循環(huán)，以提高廢水處理效果。本發(fā)明中循環(huán)進(jìn)水口701與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置，從而可以使從反應(yīng)器外部進(jìn)入的循環(huán)水流在反應(yīng)器內(nèi)部持續(xù)向上，使催化劑處于流化狀態(tài)，以有效保證廢水處理效果。本發(fā)明中四級(jí)反應(yīng)器304的頂部設(shè)有出氣口9，該出氣口9與尾氣處理裝置相連，從而可以對(duì)反應(yīng)器中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行有效處理，防止污染環(huán)境。

雖然現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于通過對(duì)廢水進(jìn)行多級(jí)氧化處理的專利已有相關(guān)公開，如中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?016108912090的專利即是對(duì)廢水進(jìn)行多級(jí)催化氧化處理，從而在一定程度上能夠提高廢水的處理效果。但一方面其處理效果容易受臭氧催化氧化系統(tǒng)級(jí)數(shù)的限制，另一方面對(duì)廢水進(jìn)行催化氧化過程中臭氧布?xì)庀到y(tǒng)產(chǎn)生的臭氧微氣泡易在催化劑表面聚集變大，從而導(dǎo)致臭氧和催化劑的利用率較低，廢水中的難降解有機(jī)物無法達(dá)到有效去除。為了解決以上問題，本發(fā)明通過在三級(jí)反應(yīng)器303和二級(jí)反應(yīng)器302之間設(shè)置內(nèi)循環(huán)，使經(jīng)三級(jí)反應(yīng)器303處理后的廢水回流至二級(jí)反應(yīng)器302，并控制循環(huán)進(jìn)水口701與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置，以便使從反應(yīng)器外部進(jìn)入的循環(huán)水流在反應(yīng)器內(nèi)部持續(xù)向上，將催化劑層進(jìn)行流化，進(jìn)而達(dá)到以下兩個(gè)作用：一是防止微米級(jí)臭氧氣泡在催化劑表面聚集，從而形成大氣泡，影響臭氧氣泡在水中的有效擴(kuò)散；二是流化態(tài)以后，催化劑在體系中處于不停運(yùn)動(dòng)中，進(jìn)一步增加了和臭氧氣泡及污染物分子的碰撞概率，從而能夠提高催化效率，使廢水處理效果滿足要求。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)研究將上述切角大小設(shè)為30～60°，從而可以進(jìn)一步提高催化劑的流化處理效果，并有效防止催化劑發(fā)生流失，有助于保證其催化效率。

將本發(fā)明的一體式梯度臭氧催化流化床裝置應(yīng)用于廢水的氧化處理，包括以下步驟：待處理廢水經(jīng)進(jìn)水口1進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器301(臭氧氧化區(qū))，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧經(jīng)臭氧曝氣裝置2進(jìn)行均勻曝氣，并與待處理廢水在一級(jí)反應(yīng)器301內(nèi)混合均勻?；旌暇鶆蚝蟮膹U水與臭氧經(jīng)承托濾板4進(jìn)入二級(jí)反應(yīng)器302(催化臭氧氧化區(qū))，流經(jīng)第一催化劑層501時(shí)與第一催化劑層501中的催化劑進(jìn)行充分反應(yīng)。反應(yīng)后的廢水再經(jīng)承托濾板4進(jìn)入三級(jí)反應(yīng)器303(催化臭氧氧化區(qū))，與剩余臭氧及第二催化劑層502內(nèi)的催化劑充分發(fā)生反應(yīng)；經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)的廢水經(jīng)由出水口8排出。本發(fā)明通過兩級(jí)催化處理可以有效提高廢水的處理效率，保證其處理效果，且可以根據(jù)實(shí)際需要在第一催化劑層501和第二催化劑層502內(nèi)填充不同種類的催化劑，以進(jìn)一步保證其處理效果。

采用本發(fā)明的裝置對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理時(shí)，經(jīng)第二催化劑層502內(nèi)催化劑氧化后的廢水部分由回流泵和循環(huán)管6回流至二級(jí)反應(yīng)器302，從而將催化劑進(jìn)行流化，可根據(jù)實(shí)際情況控制回流比為20％～200％。其中，上述循環(huán)水流速調(diào)節(jié)可控，以防止流速過小催化劑層不能形成流化態(tài)，而流速過大催化劑層中催化劑則會(huì)發(fā)生流失，本實(shí)施例通過控制循環(huán)水流速為0.4m/min～2.5m/min，從而使催化劑膨脹率控制在10％～80％，且針對(duì)不同濃度的廢水采取不同的膨脹率，從而能夠使廢水濃度和動(dòng)力消耗達(dá)到平衡，避免膨脹率過高帶來的動(dòng)力損失。待處理廢水在整個(gè)反應(yīng)器中的停留時(shí)間為20分鐘至60分鐘，從而可以進(jìn)一步保證對(duì)廢水的處理效果。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的一體式梯度臭氧催化流化床裝置，包括自下而上依次設(shè)置的一級(jí)反應(yīng)器301(臭氧氧化區(qū))、二級(jí)反應(yīng)器302(臭氧催化反應(yīng)區(qū))、三級(jí)反應(yīng)器303(臭氧催化反應(yīng)區(qū))和四級(jí)反應(yīng)器304，相鄰反應(yīng)器之間均設(shè)有承托濾板4，承托濾板4的下方均連接有均勻布水裝置，且該承托濾板4采用不銹鋼材質(zhì)。其中，一級(jí)反應(yīng)器301的底部設(shè)有進(jìn)水口1和臭氧曝氣裝置2，其上部設(shè)有循環(huán)進(jìn)水口701，臭氧曝氣裝置2采用鈦合金材料制成并與臭氧發(fā)生器相連，臭氧的制備需采用純氧作臭氧產(chǎn)生原料。所述的二級(jí)反應(yīng)器302和三級(jí)反應(yīng)器303內(nèi)分別設(shè)有第一催化劑層501和第二催化劑層502，第一催化劑層501內(nèi)的催化劑為普通陶粒，粒徑為4-6mm，其填充高度占二級(jí)反應(yīng)器302高度的1/3。第二催化劑層502內(nèi)催化劑為金屬氧化物(活性氧化鋁)，粒徑在2～4mm，其填充高度占三級(jí)反應(yīng)器303高度的1/3。上述三級(jí)反應(yīng)器303的上部設(shè)有出水口8和循環(huán)出水口702，循環(huán)出水口702的高度低于出水口8所在高度，循環(huán)進(jìn)水口701通過回流泵及循環(huán)管6與循環(huán)出水口702相連。所述循環(huán)進(jìn)水口701與反應(yīng)器主體呈向上切角設(shè)置，本實(shí)施例中該切角大小設(shè)為30°。

采用本實(shí)施例的一體式梯度臭氧催化流化床裝置對(duì)某化工園區(qū)二級(jí)生化出水進(jìn)行深度處理，臭氧投加量控制在40mg/L，同時(shí)反應(yīng)器外部三級(jí)反應(yīng)器與二級(jí)反應(yīng)器之間形成自上而下的循環(huán)水流，使得催化劑膨脹，控制循環(huán)水的回流比為20％，并控制循環(huán)水流速為0.4m/min，從而使膨脹率為10％。進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)器301中經(jīng)過臭氧處理后的廢水依次進(jìn)入二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)器，廢水在整個(gè)反應(yīng)器中停留時(shí)間為20分鐘，原進(jìn)水的COD平均60mg/L，處理后COD值為40mg/L，COD去除率為33％，相比較原臭氧催化固定床，出水COD為50mg/L，COD去除率提高了17％，具有較好的處理效果。

實(shí)施例2

采用與實(shí)施例1相同的反應(yīng)裝置，改變各運(yùn)行參數(shù)，具體運(yùn)行如下：二級(jí)反應(yīng)器302內(nèi)催化劑的填充高度占二級(jí)反應(yīng)器302高度的比值及三級(jí)反應(yīng)器303內(nèi)催化劑的填充高度占三級(jí)反應(yīng)器303高度的比值均為1/4，控制回流比為50％，循環(huán)水流速為1.0m/min，從而使催化劑的膨脹率為20％。循環(huán)進(jìn)水口701與反應(yīng)器主體之間切角大小為30°。經(jīng)過臭氧處理以后的廢水依次進(jìn)入二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)器，廢水在反應(yīng)器中停留時(shí)間為40分鐘，原進(jìn)水的COD平均60mg/L，處理后COD值為35mg/L，COD去除率為42％，相比較原臭氧催化固定床，出水COD為45mg/L，COD去除率提高了17％，具有較好的處理效果。

實(shí)施例3

采用與實(shí)施例1相同反應(yīng)裝置，改變各運(yùn)行參數(shù)，具體運(yùn)行如下：二級(jí)反應(yīng)器302內(nèi)催化劑的填充高度占二級(jí)反應(yīng)器302高度的比值及三級(jí)反應(yīng)器303內(nèi)催化劑的填充高度占三級(jí)反應(yīng)器303高度的比值均為1/5，且二級(jí)反應(yīng)器302內(nèi)催化劑為合成臭氧催化劑，本實(shí)施例為鐵、錳復(fù)合型催化劑，三級(jí)反應(yīng)器303內(nèi)催化劑為活性氧化鋁負(fù)載銅和鎳。同時(shí)控制循環(huán)水的回流比為100％，循環(huán)水流速為2.5m/min，從而使得催化劑膨脹，膨脹率為50％。循環(huán)進(jìn)水口701與反應(yīng)器主體之間向上切角的大小為45°。經(jīng)過臭氧處理以后的廢水依次進(jìn)入二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)器，廢水在反應(yīng)器中停留時(shí)間在60分鐘，原進(jìn)水的COD平均150mg/L，處理后COD值為110mg/L，COD去除率為27％，相比較原臭氧催化固定床，出水COD為130mg/L，COD去除率提高了14％，具有較好的處理效果。

實(shí)施例4

采用與實(shí)施例1相同反應(yīng)裝置，改變各運(yùn)行參數(shù)，具體運(yùn)行如下：二級(jí)反應(yīng)器302內(nèi)催化劑的填充高度占二級(jí)反應(yīng)器302高度的比值及三級(jí)反應(yīng)器303內(nèi)催化劑的填充高度占三級(jí)反應(yīng)器303高度的比值均為1/5，控制循環(huán)水的回流比為200％，循環(huán)水流速為2.0m/min，從而使得催化劑膨脹，膨脹率為50％。循環(huán)進(jìn)水口701與反應(yīng)器主體之間切角大小為60度。經(jīng)過臭氧處理以后的廢水依次進(jìn)入二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)器，廢水在反應(yīng)器中停留時(shí)間在60分鐘，原進(jìn)水的COD平均120mg/L，處理后COD值為70mg/L，COD去除率為42％，相比較原臭氧催化固定床，出水COD為100mg/L，COD去除率提高了25％，具有較好的處理效果。

實(shí)施例5

采用與實(shí)施例1相同反應(yīng)裝置，改變各運(yùn)行參數(shù)，具體運(yùn)行如下：二級(jí)反應(yīng)器302內(nèi)催化劑的填充高度占二級(jí)反應(yīng)器302高度的比值及三級(jí)反應(yīng)器303內(nèi)催化劑的填充高度占三級(jí)反應(yīng)器303高度的比值均為1/3，控制循環(huán)水的回流比為70％，循環(huán)水流速為1.5m/min，從而使得催化劑膨脹，膨脹率為80％。循環(huán)進(jìn)水口701與反應(yīng)器主體之間切角大小為60度。經(jīng)過臭氧處理以后的廢水依次進(jìn)入二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)器，廢水在反應(yīng)器中停留時(shí)間在60分鐘，原進(jìn)水的COD平均80mg/L，處理后COD值為50mg/L，COD去除率為38％，相比較原臭氧催化固定床，出水COD為70mg/L，COD去除率提高了25％，具有較好的處理效果。

綜上所述，本發(fā)明的一體式梯度臭氧催化流化床裝置包括一級(jí)反應(yīng)器、二級(jí)反應(yīng)器、三級(jí)反應(yīng)器和四級(jí)反應(yīng)器，其中一級(jí)反應(yīng)器主要發(fā)生臭氧曝氣反應(yīng)，二級(jí)反應(yīng)器產(chǎn)生臭氧催化反應(yīng)，三級(jí)反應(yīng)器進(jìn)一步發(fā)生臭氧催化反應(yīng)，四級(jí)反應(yīng)器主要為臭氧等氣體的反應(yīng)溢出裝置，并進(jìn)行尾氣處理。本發(fā)明通過在裝置內(nèi)部形成內(nèi)循環(huán)，從而使得填充的催化劑達(dá)到流化態(tài)，有助于提高催化劑間間隙，降低微孔臭氧氣泡在經(jīng)過催化劑層的重新聚集成大氣泡概率，進(jìn)而提高二級(jí)和三級(jí)反應(yīng)器中臭氧分散能力，并使之與催化劑發(fā)生有效碰撞，繼而發(fā)生催化反應(yīng)。本發(fā)明有效提高了臭氧的使用率和催化氧化效率，使催化氧化反應(yīng)更高效、完全，同時(shí)采用緊湊的反應(yīng)機(jī)構(gòu)，使反應(yīng)過程在同一裝置內(nèi)完成，占地面積更小。

以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。