CN117105392B - 一种催化反应装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体是涉及一种催化反应装置，包括塔体，塔体的顶部设有单向排气口，塔体的底部设有排水口，塔体的下端设有进气管和进水管，塔体的下端内设有填料架、搅匀组件和浮力升降组件，浮力升降组件包括浮盘和连接管，搅匀组件包括驱动机构和两组搅匀扇，驱动机构包括花键轴和齿条，本装置的内置有催化剂的填料架能够跟随浮盘进行升降，位于填料架内的污水会在后续污水不断涌入塔体的过程中持续与填料架内的催化剂进行催化氧化反应，并且通过两组搅匀扇的旋转带动位于填料架内以及上方的羟基自由基进行上下流动，以此对塔体内所有污水进行降解，提高臭氧与催化剂的接触时间，防止因催化氧化时间短而导致污水降解不完全。

Description

一种催化反应装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体是涉及一种催化反应装置及其使用方法。

背景技术

污水处理为使污水达到排入某一水体或再次使用的水质要求对其进行净化的过程。污水处理被广泛应用于建筑、农业、交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。

处理污水的方法很多，一般可归纳为物理法、化学法和生物法等。

目前，污水深度处理工艺工程可行技术并不多，活性炭吸附、其它化学吸附剂、芬顿法属高级氧化、膜法和曝气生物滤池等工艺，虽然各有各的优点，但也有一定的局限性，相比来说，污水的催化氧化是绿色工艺，传统用于处理污水的催化氧化设备中，催化剂固定安装于塔体内，催化氧化过程为：同时向塔体内注入臭氧和污水，含有臭氧的污水会向上经过固定安装的催化剂，此时臭氧会先与催化剂发生催化反应生产羟基自由基，此后羟基自由基会与污水中的有机污染物发生氧化反应，最终将污水中的大分子有机物氧化分解成小分子有机物，同时将小分子有机物氧化为气体和水，但是传统的处理设备还具有以下缺陷：

其一，臭氧为不稳定气体，常温下净水中的半衰期只有20分钟，且温度和杂质对臭氧半衰期影响很大，在工业废水中一般只有数分钟，所以臭氧与污水混合后会在短时间内衰变，以此导致臭氧无效分解，使得臭氧与催化剂发生的催化反应不完全，最终催化反应产生的羟基自由基浓度小而不能够满足对大量的污水进行降解；

其二，含有臭氧的污水在塔体内上升后仅会经过一次催化剂，那么此过程中会产生因臭氧与催化剂的接触时间不够而导致催化反应不完全，最终还是会影响羟基自由基的生成量。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种催化反应装置。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：一种催化反应装置，包括呈竖直设置的塔体，塔体的顶部设有单向排气口，塔体的底部设有排水口，塔体的下端设有分别用于向塔体内注入臭氧与污水的进气管和进水管，塔体的下端内设有沿塔体的轴向从下至上依次分布的填料架、搅匀组件和浮力升降组件，填料架活动设于塔体内，填料架呈柱状且与塔体共轴线，塔体的内壁上固定设有用于限制填料架下行的一号挡环和用于限制浮盘上行的二号挡环，催化剂规整填料于填料架内，填料架上设有用于污水向上通过的镂空结构，浮力升降组件包括浮盘和连接管，浮盘与塔体共轴线，浮盘内为空心结构且浮盘上设有若干个通气竖槽，连接管呈竖直并且将浮盘与填料架同轴相连，搅匀组件包括驱动机构和两组搅匀扇，两组搅匀扇关于连接管呈对称状态，驱动机构包括呈水平的花键轴和呈竖直的齿条，花键轴转动设于连接管内，齿条的上端与塔体的上端固连，齿条的下端穿过浮盘并伸入连接管内，且齿条与花键轴相啮合，花键轴用于在浮盘上升的过程中通过与齿条相配合来带动两组搅匀扇同步旋转，填料架内设有与连接管相连通的密封管，密封管用于在填料架上升的过程中供齿条向下穿过整个填料架。

进一步的，填料架包括环形围挡和两个上下分布的镂空圆板，环形围挡与塔体共轴线，两个镂空圆板分别与环形围挡的上下两端同轴固连，每个镂空圆板的圆心处均开设有通孔，密封管设于两个镂空圆板之间，密封管的上下两端分别与两个镂空圆板相连，且密封管的上下两端分别与两个通孔相连通，位于下方的镂空圆板的外缘处成型有搭设于一号挡环上的凸环，连接管的下端与位于上方的镂空网板的顶部同轴固连，且连接管的下端与位于上方的通孔相连通，浮盘的圆心处设有竖直通槽，连接管的上端向上穿过竖直通槽后与浮盘的顶部固连。

进一步的，每组搅匀扇均包括转轴、套管、同轴反转机构和若干个桨扇，连接管的中部设有驱动仓，驱动仓的两侧均设有容纳仓，两个同轴反转机构分别设于两个容纳仓内，每个同轴反转机构均包括一号伞齿、二号伞齿、三号伞齿和矩形固定架，矩形固定架呈水平设于容纳仓内，矩形固定架的其中三条侧边上均设有一个转套，转轴呈水平，套管同轴套设于转轴外，套管的一端转动设于远离驱动仓的转套内，转轴的一端穿出套管外后穿入驱动仓内，且转轴与靠近驱动仓的转套转动相连，一号伞齿与套管同轴固连，二号伞齿与转轴同轴固连，三号伞齿位于一号伞齿与二号伞齿之间，三号伞齿转动设于最后一个转套内，且一号伞齿与二号伞齿均与三号伞齿相啮合，花键轴设于驱动仓内，花键轴的两端分别与两个转轴同轴固连，齿条的下端通过连接管向下穿入驱动仓内后与花键轴相啮合，若干个桨扇均匀分为两组，其中一组桨扇与转轴同轴固连，另外一组桨扇与套管同轴固连。

进一步的，进气管上设有一根竖直向上穿过密封管并伸入连接管下端内的支管，连接管的下端设有若干个散气口，连接管内设有用于阻挡臭氧向上流动的挡片，挡片上设有供齿条后续向下穿过的一号弹性闭合片，一号弹性闭合片上设有一字缺口。

进一步的，若干个通气竖槽均匀分为两组，两组通气竖槽关于浮盘的圆心呈对称状态，且每组通气竖槽均沿浮盘的径向均匀分布，每个通气竖槽内均设有用于将对应的通气竖槽暂时封闭的二号弹性闭合片，二号弹性闭合片上设有十字缺口，齿条上设有排气机构，排气机构包括滑块和两组呈对称状态分别设于滑块两侧的排气管，每组排气管均包括若干个插管，每个插管的下端均向下***对应的通气竖槽内，滑块与齿条滑动相连，每组排气管中的若干个插管的上端均通过一个水平连接板与滑块相连，每个插管的上端均将对应的水平连接板贯通，滑块两端均设有一个弹性锁件，每个弹性锁件均包括柱状套、弹簧和横向锁销，柱状套呈水平与滑块固连，柱状套与滑块相连的一端为开口结构，另一端为封闭结构，横向锁销滑动于柱状套内，且横向锁销的一端水平穿过滑块并***齿条对应的侧边内，横向锁销***齿条内的一端的顶面和底面分别为一号弧形导滑面和平面，弹簧呈水平设于柱状套内，弹簧的两端分别与柱状套的内壁和横向锁销的另一端相抵触，齿条的每条侧边上均开设有供横向锁销***的插孔，每个插孔的顶面和底面均为与一号弧形导滑面相配合的二号弧形导滑面和平面。

进一步的，每个插管的下端均为窄管，每个窄管的底部均成型有一圈抵触环。

进一步的，塔体的上端内同轴固定设有一个连接圆板，齿条的上端与连接圆板的底部固连，连接圆板上开设有若干个沿连接圆板的圆周方向均匀分布的通气口。

进一步的，浮盘呈锥状，浮盘下半部的外壁为锥形面。

进一步的，塔体的底部固定设有若干个塔体的圆周方向均匀分布的支撑脚。

一种催化反应装置的使用方法，该使用方法包括以下步骤：

S1，关闭排水口，分别向进气管和进水管内通入臭氧和污水；

S2，污水注入塔体内一段时间后，停止向塔体内注入污水，并持续注入臭氧；

S3，停止向塔体内注入臭氧，打开排水口。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

其一，当进气管向塔体内持续注入臭氧时，一部分臭氧会通过支管向上流入连接管内，流入支管内的臭氧会被挡片阻挡并从若干个散气口排出，此时由于塔体内污水上升至填料架需要一定的时间，所以在此期间内，填料架与浮盘之间会注入高浓度的臭氧，臭氧下沉后即会落在催化剂上，以此在臭氧进入半衰期前，将臭氧催化，提高催化氧化的效率，那么一旦当污水上升至带动浮盘上行时，两组搅匀扇会将大量的羟基自由基与污水充分混合，最终使得催化氧化反应更加完全，防止之前与污水混合的部分臭氧进入半衰期而不能与催化剂发生催化反应；

其二，本装置的内置有催化剂的填料架能够跟随浮盘进行升降，那么当浮盘受污水的浮力上升后，填料架也会一并上升，以此位于填料架内的污水会在后续污水不断涌入塔体的过程中持续与填料架内的催化剂进行催化氧化反应，并且当浮盘上升后，两组搅匀扇会进行旋转，此时通过两组搅匀扇的旋转带动填料架内以及下方的污水向上涌，并带动填料架上方的污水向下涌，那么位于填料架内以及上方的大量羟基自由基会进行上下流动，以此对塔体内所有污水进行降解；

其三，当浮盘上升至一定程度后，浮盘会被二号挡环所阻挡不再上升，此时进水管继续向塔体内排入污水，以此污水会通过若干个通气竖槽不断的朝浮盘的上方涌入，当浮盘完全浸入污水内后，浮盘会受到向下的水压，当浮盘上方的污水逐渐增多后，浮盘所受水压会逐渐大于浮盘所受的浮力，此时浮盘会被填料架拉扯下沉，在浮盘下沉时，两组搅匀扇还是会进行旋转，以此促进塔体内污水的上下流动，使得塔体内的含有臭氧的污水再次与填料架内的催化剂进行催化氧化反应，最终提高臭氧与催化剂的接触时间，防止因催化氧化时间短而导致污水降解不完全。

附图说明

图1是实施例的立体结构示意图；

图2是实施例的俯视图；

图3是图2沿A-A线的剖视图；

图4是图3中A1所指的局部放大示意图；

图5是图3中A2所指的局部放大示意图；

图6是图3中A3所指的局部放大示意图；

图7是图3中A4所指的局部放大示意图；

图8是图3中A5所指的局部放大示意图；

图9是图3中A6所指的局部放大示意图；

图10是实施例的塔体的立体结构分解图；

图11是实施例的填料架、搅匀组件和浮力升降组件的立体结构示意图；

图12是图11中A7所指的局部放大示意图；

图13是实施例的齿条、滑块和弹性锁件的俯视图；

图14是图13沿B-B线的剖视图；

图15是实施例的浮盘的仰视图；

图16是实施例的连接管与驱动仓的立体结构分解图；

图17是实施例的驱动机构的立体结构示意图。

图中标号为：1、塔体；2、单向排气口；3、排水口；4、进气管；5、进水管；6、填料架；7、一号挡环；8、二号挡环；9、浮盘；10、连接管；11、通气竖槽；12、花键轴；13、齿条；14、密封管；15、环形围挡；16、镂空圆板；17、通孔；18、凸环；19、竖直通槽；20、转轴；21、套管；22、桨扇；23、驱动仓；24、容纳仓；25、一号伞齿；26、二号伞齿；27、三号伞齿；28、矩形固定架；29、转套；30、支管；31、散气口；32、挡片；33、一号弹性闭合片；34、一字缺口；35、二号弹性闭合片；36、十字缺口；37、滑块；38、插管；39、水平连接板；40、柱状套；41、弹簧；42、横向锁销；43、一号弧形导滑面；44、插孔；45、二号弧形导滑面；46、窄管；47、抵触环；48、连接圆板；49、通气口；50、锥形面；51、支撑脚。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1至图17所示的一种催化反应装置，包括呈竖直设置的塔体1，塔体1的顶部设有单向排气口2，塔体1的底部设有排水口3，塔体1的下端设有分别用于向塔体1内注入臭氧与污水的进气管4和进水管5，塔体1的下端内设有沿塔体1的轴向从下至上依次分布的填料架6、搅匀组件和浮力升降组件，填料架6活动设于塔体1内，填料架6呈柱状且与塔体1共轴线，塔体1的内壁上固定设有用于限制填料架6下行的一号挡环7和用于限制浮盘9上行的二号挡环8，催化剂规整填料于填料架6内，填料架6上设有用于污水向上通过的镂空结构，浮力升降组件包括浮盘9和连接管10，浮盘9与塔体1共轴线，浮盘9内为空心结构且浮盘9上设有若干个通气竖槽11，连接管10呈竖直并且将浮盘9与填料架6同轴相连，搅匀组件包括驱动机构和两组搅匀扇，两组搅匀扇关于连接管10呈对称状态，驱动机构包括呈水平的花键轴12和呈竖直的齿条13，花键轴12转动设于连接管10内，齿条13的上端与塔体1的上端固连，齿条13的下端穿过浮盘9并伸入连接管10内，且齿条13与花键轴12相啮合，花键轴12用于在浮盘9上升的过程中通过与齿条13相配合来带动两组搅匀扇同步旋转，填料架6内设有与连接管10相连通的密封管14，密封管14用于在填料架6上升的过程中供齿条13向下穿过整个填料架6。

本装置用于对污水进行净化，通过催化氧化反应将污水中的有机污染物降解为易生化降解的物质，从而提高污水的可生化性；

首先通过进气管4和进水管5向塔体1内同时注入臭氧和污水，臭氧易溶于水且具有强氧化性，当含有臭氧的污水在塔体1的下端逐渐上升后，污水会先经过填料架6，当前填料架6因被一号挡环7所阻挡而坐落于塔体1的下端，此时含有臭氧的污水会与填料架6内的催化剂进行催化反应，臭氧在催化剂的作用下形成羟基自由基，并将污水中的大分子有机物氧化分解成小分子有机物，同时将小分子有机物氧化为气体和水；

当污水上升至与浮盘9接触后，浮盘9会受到污水的浮力，此时通过连接管10的连接作用，填料架6会随着浮盘9一并上升，以此位于填料架6内的污水会在后续污水不断涌入塔体1的过程中持续与填料架6内的催化剂进行催化氧化反应，并且当浮盘9上升后，两组搅匀扇会进行旋转，此时通过两组搅匀扇的旋转带动填料架6内以及下方的污水向上涌，并带动填料架6上方的污水向下涌，那么位于填料架6内以及上方的大量羟基自由基会进行上下流动，以此对塔体1内所有污水进行降解；

臭氧的催化氧化过程会产生大量的气体，气体会经过浮盘9上的若干个通气竖槽11后从单向排气口2排出，单向排气口2只能单向进行排气，外界气体并不能进入塔体1内，以此确保臭氧催化氧化过程中不受其他气体的影响；

当浮盘9上升至一定程度后，浮盘9会被二号挡环8所阻挡不再上升，此时进水管5继续向塔体1内排入污水，以此污水会通过若干个通气竖槽11不断的朝浮盘9的上方涌入，当浮盘9完全浸入污水内后，浮盘9会受到向下的水压，当浮盘9上方的污水逐渐增多后，浮盘9所受水压会逐渐大于浮盘9所受的浮力，此时浮盘9会被填料架6拉扯下沉，此过程中，关闭进水管5，不再向塔体1内注入污水，那么填料架6在下沉的过程中塔体1内的污水会再次经过填料架6，与此同时在下沉时，两组搅匀扇还是会进行旋转，以此促进塔体1内污水的上下流动，使得塔体1内的含有臭氧的污水再次与填料架6内的催化剂进行催化氧化反应，最终提高污水的有效净化时间，防止因催化氧化时间短而导致污水降解不完全，当填料架6下沉至被一号挡环7所阻挡后，关闭进气管4，同时打开排水口3，通过排水口3将塔体1内已经降解完全的污水排出，其中，进气管4、进水管5以及排水口3上均设有管道控制阀(未在图中示出)。

为了展现填料架6的具体结构，设置了如下特征：

填料架6包括环形围挡15和两个上下分布的镂空圆板16，环形围挡15与塔体1共轴线，两个镂空圆板16分别与环形围挡15的上下两端同轴固连，每个镂空圆板16的圆心处均开设有通孔17，密封管14设于两个镂空圆板16之间，密封管14的上下两端分别与两个镂空圆板16相连，且密封管14的上下两端分别与两个通孔17相连通，位于下方的镂空圆板16的外缘处成型有搭设于一号挡环7上的凸环18，连接管10的下端与位于上方的镂空网板的顶部同轴固连，且连接管10的下端与位于上方的通孔17相连通，浮盘9的圆心处设有竖直通槽19，连接管10的上端向上穿过竖直通槽19后与浮盘9的顶部固连。

初始状态下，由于填料架6自身加上其内催化填料的重力，凸环18会搭设于一号挡环7上，使得填料架6坐落于塔体1的下端内，当含有臭氧的污水不断涌入塔体1内后，塔体1内的水位逐渐上升，直至污水通过位于下方的镂空网板与填料架6内的催化剂相接触，此时臭氧与催化剂发生催化反应产生羟基自由基，羟基自由基会与污水中的有机污染物发生氧化反应，并将污水中的有机污染物降解为无污染的小分子有机物；

齿条13通过连接管10向下穿过浮盘9，并且齿条13的下端在连接管10内与花键轴12相啮合，齿条13固定不动，当浮盘9通过连接管10带动填料架6上升后，齿条13的下端会向下通过通孔17穿入密封管14内，最终齿条13通过密封管14从填料架6的下方穿出。

为了展现每组搅匀扇的具体结构，设置了如下特征：

每组搅匀扇均包括转轴20、套管21、同轴反转机构和若干个桨扇22，连接管10的中部设有驱动仓23，驱动仓23的两侧均设有容纳仓24，两个同轴反转机构分别设于两个容纳仓24内，每个同轴反转机构均包括一号伞齿25、二号伞齿26、三号伞齿27和矩形固定架28，矩形固定架28呈水平设于容纳仓24内，矩形固定架28的其中三条侧边上均设有一个转套29，转轴20呈水平，套管21同轴套设于转轴20外，套管21的一端转动设于远离驱动仓23的转套29内，转轴20的一端穿出套管21外后穿入驱动仓23内，且转轴20与靠近驱动仓23的转套29转动相连，一号伞齿25与套管21同轴固连，二号伞齿26与转轴20同轴固连，三号伞齿27位于一号伞齿25与二号伞齿26之间，三号伞齿27转动设于最后一个转套29内，且一号伞齿25与二号伞齿26均与三号伞齿27相啮合，花键轴12设于驱动仓23内，花键轴12的两端分别与两个转轴20同轴固连，齿条13的下端通过连接管10向下穿入驱动仓23内后与花键轴12相啮合，若干个桨扇22均匀分为两组，其中一组桨扇22与转轴20同轴固连，另外一组桨扇22与套管21同轴固连。

当浮盘9带动填料架6上升后，设于驱动仓23内的花键轴12会在齿条13上进行旋转，以此与花键轴12两端同轴固连的两个转轴20会同步旋转，每个转轴20旋转后均会带动二号伞齿26旋转，此后二号伞齿26会带动三号伞齿27旋转，三号伞齿27旋转后会带动一号伞齿25旋转，那么通过三号伞齿27的换向作用，一号伞齿25与二号伞齿26的转向相反，以此设于套管21和转轴20上的两组桨扇22会进行相反的旋转，通过每组搅匀扇中两组不同转向的桨扇22来提高对污水的搅匀度，进一步的增强了臭氧与催化剂反应后生成的羟基自由基的上下流动效果；

当浮盘9下沉后，下沉过程中花键轴12还是会与齿条13相啮合，以此每组搅匀扇还是会对所经过的区域内的污水进行搅匀。

臭氧属于不稳定气体，为了在臭氧无效分解之前，将臭氧催化并有效分解产出羟基自由基，具体设置了如下特征：

进气管4上设有一根竖直向上穿过密封管14并伸入连接管10下端内的支管30，连接管10的下端设有若干个散气口31，连接管10内设有用于阻挡臭氧向上流动的挡片32，挡片32上设有供齿条13后续向下穿过的一号弹性闭合片33，一号弹性闭合片33上设有一字缺口34。

臭氧在净水中的半衰期只有20分钟，且温度和杂质对臭氧半衰期影响很大，在工业废水中一般只有数分钟，所以在臭氧与污水混合的过程中，需要同时向塔体1内注入一部分高浓度的臭氧，以此在后续浮盘9上升后，通过之前注入的高浓度且未衰解的臭氧充分与催化剂反应，以此生成大量用于降解后续污水的羟基自由基；

当进气管4向塔体1内持续注入臭氧时，一部分臭氧会通过支管30向上流入连接管10内，流入支管30内的臭氧会被挡片32阻挡并从若干个散气口31排出，此时由于塔体1内污水上升至填料架6需要一定的时间，所以在此期间内，填料架6与浮盘9之间会注入高浓度的臭氧，臭氧下沉后即会落在催化剂上，以此在臭氧进入半衰期前，将臭氧催化，提高催化氧化的效率，那么一旦当污水上升至带动浮盘9上行时，两组搅匀扇会将大量的羟基自由基与污水充分混合，最终使得催化氧化反应更加完全，防止之前与污水混合的部分臭氧进入半衰期而不能与催化剂发生催化反应；

一号弹性闭合片33在初始状态下呈闭合状态，以此防止臭氧通过，那么当浮盘9上升后，连接管10会带动挡片32上升，最终齿条13的下端会向下穿过一号弹性闭合片33，此过程中，一号弹性闭合片33上的一字缺口34会被齿条13抵触逐渐扩大，直至齿条13完全通过一号弹性闭合片33，在浮盘9下沉后，齿条13的下端最终会从一号弹性闭合片33向上穿出，此过程中一号弹性闭合片33上的一字缺口34会逐渐闭合。

在支管30排气后为了防止臭氧从通气竖槽11排出，同时在浮盘9上升后为了使得经催化氧化产出的气体能够通过通气竖槽11排出，具体设置了如下特征：

若干个通气竖槽11均匀分为两组，两组通气竖槽11关于浮盘9的圆心呈对称状态，且每组通气竖槽11均沿浮盘9的径向均匀分布，每个通气竖槽11内均设有用于将对应的通气竖槽11暂时封闭的二号弹性闭合片35，二号弹性闭合片35上设有十字缺口36，齿条13上设有排气机构，排气机构包括滑块37和两组呈对称状态分别设于滑块37两侧的排气管，每组排气管均包括若干个插管38，每个插管38的下端均向下***对应的通气竖槽11内，滑块37与齿条13滑动相连，每组排气管中的若干个插管38的上端均通过一个水平连接板39与滑块37相连，每个插管38的上端均将对应的水平连接板39贯通，滑块37两端均设有一个弹性锁件，每个弹性锁件均包括柱状套40、弹簧41和横向锁销42，柱状套40呈水平与滑块37固连，柱状套40与滑块37相连的一端为开口结构，另一端为封闭结构，横向锁销42滑动于柱状套40内，且横向锁销42的一端水平穿过滑块37并***齿条13对应的侧边内，横向锁销42***齿条13内的一端的顶面和底面分别为一号弧形导滑面43和平面，弹簧41呈水平设于柱状套40内，弹簧41的两端分别与柱状套40的内壁和横向锁销42的另一端相抵触，齿条13的每条侧边上均开设有供横向锁销42***的插孔44，每个插孔44的顶面和底面均为与一号弧形导滑面43相配合的二号弧形导滑面45和平面。

初始状态下，每个二号弹性闭合片35均将对应的通气竖槽11暂时封闭，那么当臭氧通过支管30排排入浮盘9与填料架6之间的区域内时，臭氧不会通过通气竖槽11散出，以此确保浮盘9与填料架6之间存在高浓度的臭氧，那么当浮盘9上升后，为了确保催化氧化反应所产生的气体能够及时排出，防止塔体1内的气压过大，此时每个通气竖槽11均需要打开，所以在浮盘9上升时，通过本装置的排气机构使得每个通气竖槽11均从封闭状态变成打开状态，以此实现对催化氧化反应生成的气体进行排放；

滑块37通过两个弹性锁件固定于齿条13上，此时，每个横向锁销42一端的平面均与对应插孔44内的平面相抵触，每个插管38均向下***对应的通气竖槽11内，每个插管38的下端均与二号弹性闭合片35相隔一定的距离，每个水平连接板39均与浮盘9的顶部相隔一定的距离，当浮盘9通过污水的浮力上升时，每个插管38均会在对应的通气竖槽11内向下滑动，直至插管38的下端向下穿过对应的二号弹性闭合片35，此过程中，每个十字缺口36均会受到对应插管38的抵触而逐渐扩大，由于每个插管38抵触二号弹性闭合片35时所受的向上的作用力较小，因此横向锁销42还是会插设于对应的插孔44内，此后浮盘9继续上升，直至浮盘9的顶部与水平连接板39相抵触，此时浮盘9会给予水平连接板39一个向上的作用力，因此横向锁销42会具有向上的运动趋势，此时横向锁销42通过其一端上的一号弧形导滑面43与二号弧形导滑面45的配合向内回缩，且当横向锁销42回缩后，其另一端会压缩弹簧41，使得弹簧41产生弹力，那么当浮盘9持续上升时，横向锁销42设有一号弧形导滑面43的一端会在齿条13对应的侧边上进行滑动，以此在浮盘9上升的过程中，通过插管38穿过二号弹性闭合片35来将对应的通气竖槽11打开，使得催化氧化反应所产生的气体能够向上排出。

为了使得浮盘9在下沉后能够带动排气机构一并下行，具体设置了如下特征：

每个插管38的下端均为窄管46，每个窄管46的底部均成型有一圈抵触环47。

当浮盘9上升后，每个插管38均会向下穿过对应的二号弹性闭合片35，此过程中，抵触环47先抵触二号弹簧41闭合片，使得二号弹簧41闭合片上的十字缺口36逐渐扩大，然后窄管46再穿过二号弹性闭合片35，当窄管46穿过二号弹性闭合片35后，二号弹性闭合片35逐渐向内闭合与窄管46的外壁相贴合，与此同时水平连接板39与浮盘9的顶部相抵触，以此浮盘9会带动整个排气机构上行，至此每个抵触环47均位于对应二号弹性闭合片35的下方，那么一旦当浮盘9下沉后，通过每个抵触环47来限制对应插管38的上行，且浮盘9在下沉时，每个二号弹性闭合片35均会带动抵触环47一并向下运动，最终使得浮盘9在下沉后能够带动排气机构一并下行；

当浮盘9带动排气机构一并下行后，滑块37会在齿条13上向下滑动，每个横向锁销42设有一号弧形导滑面43的一端均会在齿条13对应的侧边上进行滑动，当浮盘9下沉至一定距离后，每个横向锁销42均会再次***对应的插孔44内，此过程中，每个横向锁销42上的平面均会与插孔44内的平面相抵触，以此当浮盘9继续下沉后，整个排气机构不会随浮盘9一并下行，此时排气机构呈固定状态，当浮盘9下沉至凸环18与一号挡环7相抵触后，浮盘9停止下行，此过程中，由于每个插管38均为固定状态，因此下沉的浮盘9会带动每个二号弹性闭合片35向下穿过每个抵触环47，以此使得每个抵触环47位于对应二号弹性闭合片35的上方，最终通过逐渐闭合的二号弹性闭合片35将对应的通气竖槽11再次封堵，此后会进入下一轮的污水净化。

为了展现齿条13的具体安装方式，具体设置了如下特征：

塔体1的上端内同轴固定设有一个连接圆板48，齿条13的上端与连接圆板48的底部固连，连接圆板48上开设有若干个沿连接圆板48的圆周方向均匀分布的通气口49。

为了便于齿条13的安装，可将塔体1拆分为多段结构，使得塔体1具有一个可拆卸的顶部，将塔体1的顶部拆卸后，再将安装有齿条13的连接圆板48固定于塔体1内；

若干个通气口49用于供催化氧化反应生成的气体向上通过并最终从单向排气口2排出。

为了增大浮盘9所受的浮力，具体设置了如下特征：

浮盘9呈锥状，浮盘9下半部的外壁为锥形面50。

通过浮盘9下半部的锥形面50来增大浮盘9排口污水的体积，以此来增大浮盘9所受的浮力，确保浮盘9能够被污水驱动上升。

为了便于排水口3将净化后的污水排出，具体设置了如下特征：

塔体1的底部固定设有若干个塔体1的圆周方向均匀分布的支撑脚51。

通过支撑脚51使得塔体1的底部与地面间隔一定的距离，以此便于向排水口3上连接排水管(未在图中示出)，并且通过排水管将净化后的污水排向后续的污水收集设备内。

一种催化反应装置的使用方法，该使用方法包括以下步骤：

S1，关闭排水口3，分别向进气管4和进水管5内通入臭氧和污水；

臭氧易溶于水且具有强氧化性，当含有臭氧的污水在塔体1的下端逐渐上升后，污水会先经过填料架6，当前填料架6因被一号挡环7所阻挡而坐落于塔体1的下端，此时含有臭氧的污水会与填料架6内的催化剂进行催化反应，臭氧在催化剂的作用下形成羟基自由基，并将污水中的大分子有机物氧化分解成小分子有机物，同时将小分子有机物氧化为气体和水；

当污水上升至与浮盘9接触后，浮盘9会受到污水的浮力，此时通过连接管10的连接作用，填料架6会随着浮盘9一并上升，以此位于填料架6内的污水会在后续污水不断涌入塔体1的过程中持续与填料架6内的催化剂进行催化氧化反应，并且当浮盘9上升后，两组搅匀扇会进行旋转，此时通过两组搅匀扇的旋转带动填料架6内以及下方的污水向上涌，并带动填料架6上方的污水向下涌，那么位于填料架6内以及上方的大量羟基自由基会进行上下流动，以此对塔体1内所有污水进行降解；

臭氧的催化氧化过程会产生大量的气体，气体会经过浮盘9上的若干个通气竖槽11后从单向排气口2排出，单向排气口2只能单向进行排气，外界气体并不能进入塔体1内，以此确保臭氧催化氧化过程中不受其他气体的影响。

S2，污水注入塔体1内一段时间后，停止向塔体1内注入污水，并持续注入臭氧；

当浮盘9上升至一定程度后，浮盘9会被二号挡环8所阻挡不再上升，此时进水管5继续向塔体1内排入污水，以此污水会通过若干个通气竖槽11不断的朝浮盘9的上方涌入，当浮盘9完全浸入污水内后，浮盘9会受到向下的水压，当浮盘9上方的污水逐渐增多后，浮盘9所受水压会逐渐大于浮盘9所受的浮力，此时浮盘9会被填料架6拉扯下沉，此过程中，关闭进水管5，不再向塔体1内注入污水，那么填料架6在下沉的过程中塔体1内的污水会再次经过填料架6，与此同时在下沉时，两组搅匀扇还是会进行旋转，以此促进塔体1内污水的上下流动，使得塔体1内的含有臭氧的污水再次与填料架6内的催化剂进行催化氧化反应，最终提高污水的有效净化时间，防止因催化氧化时间短而导致污水降解不完全。

S3，停止向塔体1内注入臭氧，打开排水口3。

当填料架6下沉至被一号挡环7所阻挡后，关闭进气管4，同时打开排水口3，通过排水口3将塔体1内已经降解完全的污水排出，其中，进气管4、进水管5以及排水口3上均设有管道控制阀(未在图中示出)。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，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。

Claims (5)

1.一种催化反应装置，其特征在于，包括呈竖直设置的塔体（1），塔体（1）的顶部设有单向排气口（2），塔体（1）的底部设有排水口（3），塔体（1）的下端设有分别用于向塔体（1）内注入臭氧与污水的进气管（4）和进水管（5），塔体（1）的下端内设有沿塔体（1）的轴向从下至上依次分布的填料架（6）、搅匀组件和浮力升降组件，填料架（6）活动设于塔体（1）内，填料架（6）呈柱状且与塔体（1）共轴线，塔体（1）的内壁上固定设有用于限制填料架（6）下行的一号挡环（7）和用于限制浮盘（9）上行的二号挡环（8），催化剂规整填料于填料架（6）内，填料架（6）上设有用于污水向上通过的镂空结构，浮力升降组件包括浮盘（9）和连接管（10），浮盘（9）与塔体（1）共轴线，浮盘（9）内为空心结构且浮盘（9）上设有若干个通气竖槽（11），连接管（10）呈竖直并且将浮盘（9）与填料架（6）同轴相连，搅匀组件包括驱动机构和两组搅匀扇，两组搅匀扇关于连接管（10）呈对称状态；

进气管（4）上设有一根竖直向上穿过密封管（14）并伸入连接管（10）下端内的支管（30），连接管（10）的下端设有若干个散气口（31），连接管（10）内设有用于阻挡臭氧向上流动的挡片（32），挡片（32）上设有供齿条（13）后续向下穿过的一号弹性闭合片（33），一号弹性闭合片（33）上设有一字缺口（34）；

若干个通气竖槽（11）均匀分为两组，两组通气竖槽（11）关于浮盘（9）的圆心呈对称状态，且每组通气竖槽（11）均沿浮盘（9）的径向均匀分布，每个通气竖槽（11）内均设有用于将对应的通气竖槽（11）暂时封闭的二号弹性闭合片（35），二号弹性闭合片（35）上设有十字缺口（36），齿条（13）上设有排气机构，排气机构包括滑块（37）和两组呈对称状态分别设于滑块（37）两侧的排气管，每组排气管均包括若干个插管（38），每个插管（38）的下端均向下***对应的通气竖槽（11）内，滑块（37）与齿条（13）滑动相连，每组排气管中的若干个插管（38）的上端均通过一个水平连接板（39）与滑块（37）相连，每个插管（38）的上端均将对应的水平连接板（39）贯通，滑块（37）两端均设有一个弹性锁件；

驱动机构包括呈水平的花键轴（12）和呈竖直的齿条（13），花键轴（12）转动设于连接管（10）内，齿条（13）的上端与塔体（1）的上端固连，齿条（13）的下端穿过浮盘（9）并伸入连接管（10）内，且齿条（13）与花键轴（12）相啮合，花键轴（12）用于在浮盘（9）上升的过程中通过与齿条（13）相配合来带动两组搅匀扇同步旋转，填料架（6）内设有与连接管（10）相连通的密封管（14），密封管（14）用于在填料架（6）上升的过程中供齿条（13）向下穿过整个填料架（6），每个插管（38）的下端均为窄管（46），每个窄管（46）的底部均成型有一圈抵触环（47）；

每个同轴反转机构均包括一号伞齿（25）、二号伞齿（26）、三号伞齿（27）和矩形固定架（28），矩形固定架（28）呈水平设于容纳仓（24）内，矩形固定架（28）的其中三条侧边上均设有一个转套（29），转轴（20）呈水平，套管（21）同轴套设于转轴（20）外，套管（21）的一端转动设于远离驱动仓（23）的转套（29）内，转轴（20）的一端穿出套管（21）外后穿入驱动仓（23）内，且转轴（20）与靠近驱动仓（23）的转套（29）转动相连，一号伞齿（25）与套管（21）同轴固连，二号伞齿（26）与转轴（20）同轴固连，三号伞齿（27）位于一号伞齿（25）与二号伞齿（26）之间，三号伞齿（27）转动设于最后一个转套（29）内，且一号伞齿（25）与二号伞齿（26）均与三号伞齿（27）相啮合，花键轴（12）设于驱动仓（23）内，花键轴（12）的两端分别与两个转轴（20）同轴固连，齿条（13）的下端通过连接管（10）向下穿入驱动仓（23）内后与花键轴（12）相啮合，若干个桨扇（22）均匀分为两组，其中一组桨扇（22）与转轴（20）同轴固连，另外一组桨扇（22）与套管（21）同轴固连；

每个弹性锁件均包括柱状套（40）、弹簧（41）和横向锁销（42），柱状套（40）呈水平与滑块（37）固连，柱状套（40）与滑块（37）相连的一端为开口结构，另一端为封闭结构，横向锁销（42）滑动于柱状套（40）内，且横向锁销（42）的一端水平穿过滑块（37）并***齿条（13）对应的侧边内，横向锁销（42）***齿条（13）内的一端的顶面和底面分别为一号弧形导滑面（43）和平面，弹簧（41）呈水平设于柱状套（40）内，弹簧（41）的两端分别与柱状套（40）的内壁和横向锁销（42）的另一端相抵触，齿条（13）的每条侧边上均开设有供横向锁销（42）***的插孔（44），每个插孔（44）的顶面和底面均为与一号弧形导滑面（43）相配合的二号弧形导滑面（45）和平面；

初始状态下，每个二号弹性闭合片（35）均将对应的通气竖槽（11）暂时封闭，那么当臭氧通过支管（30）排入浮盘（9）与填料架（6）之间的区域内时，臭氧不会通过通气竖槽（11）散出，以此确保浮盘（9）与填料架（6）之间存在高浓度的臭氧，那么当浮盘（9）上升后，为了确保催化氧化反应所产生的气体能够及时排出，防止塔体（1）内的气压过大，此时每个通气竖槽（11）均需要打开，所以在浮盘（9）上升时，通过排气机构使得每个通气竖槽（11）均从封闭状态变成打开状态，以此实现对催化氧化反应生成的气体进行排放。

2.根据权利要求1所述的一种催化反应装置，其特征在于，填料架（6）包括环形围挡（15）和两个上下分布的镂空圆板（16），环形围挡（15）与塔体（1）共轴线，两个镂空圆板（16）分别与环形围挡（15）的上下两端同轴固连，每个镂空圆板（16）的圆心处均开设有通孔（17），密封管（14）设于两个镂空圆板（16）之间，密封管（14）的上下两端分别与两个镂空圆板（16）相连，且密封管（14）的上下两端分别与两个通孔（17）相连通，位于下方的镂空圆板（16）的外缘处成型有搭设于一号挡环（7）上的凸环（18），连接管（10）的下端与位于上方的镂空网板的顶部同轴固连，且连接管（10）的下端与位于上方的通孔（17）相连通，浮盘（9）的圆心处设有竖直通槽（19），连接管（10）的上端向上穿过竖直通槽（19）后与浮盘（9）的顶部固连。

3.根据权利要求1所述的一种催化反应装置，其特征在于，每组搅匀扇均包括转轴（20）、套管（21）、同轴反转机构和若干个桨扇（22），连接管（10）的中部设有驱动仓（23），驱动仓（23）的两侧均设有容纳仓（24），两个同轴反转机构分别设于两个容纳仓（24）内。

4.根据权利要求1所述的一种催化反应装置，其特征在于，塔体（1）的上端内同轴固定设有一个连接圆板（48），齿条（13）的上端与连接圆板（48）的底部固连，连接圆板（48）上开设有若干个沿连接圆板（48）的圆周方向均匀分布的通气口（49），浮盘（9）呈锥状，浮盘（9）下半部的外壁为锥形面（50），塔体（1）的底部固定设有若干个塔体（1）的圆周方向均匀分布的支撑脚（51）。

5.一种催化反应装置的使用方法，包括如权利要求1所述的一种催化反应装置，其特征在于，该使用方法包括以下步骤：

S1，关闭排水口（3），分别向进气管（4）和进水管（5）内通入臭氧和污水；

S2，污水注入塔体（1）内一段时间后，停止向塔体（1）内注入污水，并持续注入臭氧；

S3，停止向塔体（1）内注入臭氧，打开排水口（3）。