臭氧催化氧化塔是一种用于废水处理等领域的设备,以下是其构造及运行原理的介绍。
构造
塔体:通常为圆柱形结构,一般采用耐腐蚀的材料如不锈钢、玻璃钢等制成,以承受臭氧及反应过程中可能产生的腐蚀性物质。塔体需要有足够的强度和密封性,以保证在一定的压力和温度条件下安全运行。
进气系统:包括臭氧进气口、气体分布器等。臭氧进气口用于将臭氧气体引入塔内,气体分布器则使臭氧气体能够均匀地分布在塔体的横截面上,确保与废水或其他处理对象充分接触。常见的气体分布器有穿孔板、多孔陶瓷等形式。
催化反应区:这是臭氧催化氧化塔的核心部分,内部填充有催化剂。催化剂一般以颗粒状或柱状形式存在,固定在特定的支架或填料层上,以保证废水和臭氧能够充分流经催化剂表面,发生催化氧化反应。
填料层:除了催化剂外,塔内可能还会设置一些其他填料,如陶瓷填料、塑料填料等。这些填料的作用是增加气液接触面积,提高传质效率,使臭氧与废水能够更充分地混合和反应。
出水系统:位于塔体底部或侧面,包括出水管道、水封装置等。出水管道用于排出处理后的水,水封装置则可以防止臭氧气体从出水管道泄漏,保证系统的密封性。
运行原理
臭氧的产生:通过臭氧发生器产生臭氧气体。臭氧发生器一般采用电晕放电法或紫外线照射法等原理,将空气中的氧气转化为臭氧。产生的臭氧通过进气系统进入臭氧催化氧化塔。
催化氧化反应:在催化反应区,臭氧在催化剂的作用下分解产生具有强氧化性的羟基自由基(・OH)。羟基自由基的氧化能力极强,能够将废水中的有机物、重金属离子等污染物氧化分解为二氧化碳、水和其他无害物质。催化剂的存在可以降低反应的活化能,加快臭氧的分解和氧化反应速率,提高臭氧的利用效率。
气液传质过程:废水从塔体上部进入,在重力作用下向下流动,与从塔底进入并向上流动的臭氧气体形成逆流接触。在这个过程中,臭氧气体不断溶解在废水中,废水中的污染物向臭氧气体界面扩散,促进了臭氧与污染物之间的化学反应。填料层的存在增加了气液接触面积和接触时间,提高了传质效率,使氧化反应更加充分。