本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是，公開(kāi)了一種藕合式非均相催化臭氧高效深度處理污水方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的日益發(fā)展，污水的產(chǎn)量逐年劇增。同時(shí)，污水成分的復(fù)雜化使得傳統(tǒng)的污水處理工藝很難達(dá)到人們對(duì)水質(zhì)的要求，水體中一些有毒，有害的物質(zhì)難以得到有效的去除。作為針對(duì)復(fù)雜成分水的有效手段，高級(jí)氧化法以其高效快速改善水質(zhì)的特點(diǎn)得到了廣泛的推廣應(yīng)用。其中，催化臭氧氧化技術(shù)在兼具一般高級(jí)氧化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)還具有效果穩(wěn)定，無(wú)需二次處理，工藝操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

臭氧以其較強(qiáng)的氧化性，在污水處理行業(yè)很早就得到了人們的關(guān)注，但是單純應(yīng)用臭氧處理，臭氧利用率低，運(yùn)行費(fèi)用昂貴，且臭氧具有的選擇性限制了臭氧對(duì)污水的處理能力。非均相催化劑對(duì)臭氧進(jìn)行催化處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝覠o(wú)選擇性的羥基自由基。這極大的增強(qiáng)了臭氧在污水處理中的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)非均相催化劑具有高效催化，穩(wěn)定不易流失，無(wú)二次污染，可再生等特點(diǎn)。以上特點(diǎn)使得非均相催化在工業(yè)中應(yīng)用價(jià)值遠(yuǎn)超于均相催化。因此，對(duì)于非均相催化氧化工藝及裝置的研究已成為水處理行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。

傳統(tǒng)的非均相催化臭氧氧化工藝往往采取全程催化氧化的形式，對(duì)臭氧的利用率不高；而針對(duì)未反應(yīng)的臭氧尾氣采取破碎處理的形式造成了資源的浪費(fèi)同時(shí)增加了成本。此外，催化臭氧工藝中常用的氣液同向的傳質(zhì)形式更是降低了工藝中氣液的傳質(zhì)效率，造成了臭氧利用率不高。污水未經(jīng)任何預(yù)處理直接進(jìn)行催化臭氧氧化的處理階段使得高效的羥基自由基未能有效的針對(duì)難降解物質(zhì)進(jìn)行處理，這也是造成現(xiàn)有臭氧工藝污水處理效率低下的重要原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種藕合式非均相催化臭氧高效深度處理污水方法及裝置。

一種藕合式非均相催化臭氧高效深度處理污水方法，包括以下步驟：

(1)臭氧預(yù)處理：污水均勻分布上層填料中，與臭氧充分接觸氧化去除易降解污染物后得到預(yù)處理水；

(2)催化臭氧處理：預(yù)處理水均勻分布在下層催化劑填料中，臭氧被催化生成羥基自由基去除難降解污染物得到處理水；

(3)脫除臭氧：處理水過(guò)濾后進(jìn)入緩沖區(qū)進(jìn)行臭氧的自然脫出和衰減后排出。

優(yōu)選的，(2)催化臭氧處理步驟中，所述下層催化劑填料為以γ-al2o3為載體負(fù)載錳鈰復(fù)合氧化物的催化劑，通過(guò)浸漬法制備，所述錳鈰復(fù)合氧化物中錳/鈰摩爾比為0.5-2，煅燒終溫為600℃，催化劑填料直徑為3～5mm，催化反應(yīng)的有效ph值范圍為5-9。

優(yōu)選的，所述錳鈰復(fù)合氧化物中錳/鈰摩爾比為1:2，催化反應(yīng)的有效ph值為7。

優(yōu)選的，臭氧從下層催化劑填料處均勻布?xì)?，保持下層催化劑填料處污水中的臭氧濃度?0-200mg/l，與催化劑接觸進(jìn)行催化臭氧反應(yīng)；未反應(yīng)的臭氧向上進(jìn)入上層填料進(jìn)行臭氧預(yù)處理，保持上層填料處污水中臭氧濃度為5-20mg/l。

優(yōu)選的，臭氧從上層填料處均勻布?xì)?，與來(lái)自下層催化劑填料處的臭氧共同進(jìn)行臭氧預(yù)處理，保持上層填料處污水中臭氧濃度為5-20mg/l。

優(yōu)選的，(3)脫除臭氧步驟中還包括臭氧超量時(shí)，主動(dòng)破壞臭氧進(jìn)行尾氣處理。

一種藕合式非均相催化臭氧高效深度處理污水裝置，包括：進(jìn)水系統(tǒng)，污水臭氧預(yù)處理系統(tǒng)，臭氧發(fā)生系統(tǒng)，催化臭氧氧化系統(tǒng)，出水系統(tǒng)和臭氧破壞裝置；

所述進(jìn)水系統(tǒng)，位于反應(yīng)器外，包括污水進(jìn)水閥門(mén)(1)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(2)，污水進(jìn)水閥門(mén)(1)用于控制進(jìn)水量，水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(2)用于監(jiān)測(cè)污水指標(biāo)；

所述污水臭氧化預(yù)處理系統(tǒng)包括布水裝置(4)，上層填料(5)，上層布?xì)庋b置(6)，所述布?xì)庋b置(6)位于上層填料(5)正下方，連接臭氧發(fā)生系統(tǒng)中的臭氧發(fā)生裝置(14)；

所述催化臭氧氧化系統(tǒng)，包括液體再分布器(7)，水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(15)，催化劑床層(8)和下層布?xì)庋b置(9)；

所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)包括臭氧發(fā)生裝置(14)和輸送氣體閥門(mén)(13)；

出水系統(tǒng)包括出水濾頭(10)，反沖洗閥門(mén)(11)，出水閥門(mén)(12)和出水流量計(jì)(17)；

所述臭氧破壞系統(tǒng)包括臭氧破壞裝置(3)和臭氧濃度檢測(cè)裝置(16)。

優(yōu)選的，所述布水裝置(4)的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的三分之二；所述上層布?xì)庋b置(6)的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的二分之一。

優(yōu)選的，所述藕合式非均相催化臭氧氧化污水處理裝置還包括分別與所述上層布?xì)庋b置(6)和下層布?xì)庋b置(9)通過(guò)管路連接的兩個(gè)臭氧流量計(jì)，用于控制臭氧投加量。

優(yōu)選的，所述上層填料(5)為比表面積大且多孔耐臭氧的材料。

所述藕合式非均相催化臭氧氧化污水處理裝置為連續(xù)運(yùn)行裝置，于進(jìn)水和出水出均設(shè)有流量計(jì)，用于控制進(jìn)水、出水量，調(diào)節(jié)停留時(shí)間。所述藕合式非均相催化臭氧氧化污水處理在進(jìn)水管路和臭氧預(yù)處理過(guò)程后均設(shè)有水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于監(jiān)控水質(zhì)條件，便于調(diào)控；在尾氣排出管路連接臭氧濃度檢測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)尾氣臭氧濃度，調(diào)節(jié)臭氧破壞裝置的開(kāi)關(guān)。所述工藝進(jìn)行催化劑清洗時(shí)，關(guān)閉出水閥門(mén)，由反沖洗閥門(mén)進(jìn)水進(jìn)行反沖洗。

本發(fā)明公開(kāi)的工藝及裝置針對(duì)以往工藝臭氧利用率低，氣液同向傳質(zhì)效率差，催化部分處理效率不高的缺點(diǎn)，采取上進(jìn)水下進(jìn)氣的逆向流形式提高氣液傳質(zhì)效率，同時(shí)利用分段耦合的形式，以催化部分剩余臭氧在上段填料中對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理，去除了污水中臭氧易處理污染物，增強(qiáng)了催化部分生成的羥基自由基對(duì)難降解污染物的針對(duì)性，不僅提高了對(duì)臭氧的利用率，而且提高了催化部分處理效率和水質(zhì)的整體改善效果。

附圖說(shuō)明

圖1是藕合式非均相催化臭氧高效深度處理污水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的一種藕合式非均相催化臭氧高效深度處理污水方法及裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明使用的藕合式非均相催化臭氧高效深度處理污水裝置，包括：進(jìn)水系統(tǒng)，污水臭氧預(yù)處理系統(tǒng)，臭氧發(fā)生系統(tǒng)，催化臭氧氧化系統(tǒng)，出水系統(tǒng)和臭氧破壞裝置。

進(jìn)水系統(tǒng)，位于反應(yīng)器外，包括污水進(jìn)水閥門(mén)1和水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置2，污水進(jìn)水閥門(mén)1用于控制進(jìn)水量，水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置2用于監(jiān)測(cè)污水指標(biāo)。

污水臭氧化預(yù)處理系統(tǒng)包括布水裝置4，上層填料5，上層布?xì)庋b置6，所述布?xì)庋b置6位于上層填料5正下方，連接臭氧發(fā)生系統(tǒng)中的臭氧發(fā)生裝置14。

催化臭氧氧化系統(tǒng)，包括液體再分布器7，水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)15，催化劑床層8和下層布?xì)庋b置9。

臭氧發(fā)生系統(tǒng)包括臭氧發(fā)生裝置14和輸送氣體閥門(mén)13。

出水系統(tǒng)包括出水濾頭10，反沖洗閥門(mén)11，出水閥門(mén)12和出水流量計(jì)17。

臭氧破壞系統(tǒng)包括臭氧破壞裝置3和臭氧濃度檢測(cè)裝置16。

布水裝置4的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的三分之二，上層布?xì)庋b置6的直徑為反應(yīng)器內(nèi)徑的二分之一。

分別與所述上層布?xì)庋b置6和下層布?xì)庋b置9通過(guò)管路連接的兩個(gè)臭氧流量計(jì)用于控制臭氧投加量。

上層填料5為比表面積大且多孔耐臭氧的材料，催化劑8為以γ-al2o3為載體負(fù)載錳鈰復(fù)合氧化物的催化劑，通過(guò)浸漬法制備，所述錳鈰復(fù)合氧化物中錳/鈰摩爾比為0.5-2，煅燒終溫為600℃，催化劑填料直徑為3～5mm，催化反應(yīng)的有效ph值范圍為5-9。進(jìn)一步的，錳鈰復(fù)合氧化物中錳/鈰摩爾比為1:2，催化反應(yīng)的有效ph值為7，催化效率最高。實(shí)例1

染料廠一級(jí)生化污水首先通過(guò)水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2檢測(cè)調(diào)控水質(zhì)，然后通過(guò)液體分布裝置4以均勻布水的方式進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，在上層填料5中均勻分布并與臭氧接觸，進(jìn)行臭氧預(yù)處理過(guò)程；所述污水經(jīng)臭氧預(yù)處理進(jìn)入液體再分布裝置7，使液體重新均勻分布，之后通過(guò)液體再分布裝置7進(jìn)入下層催化劑填料8部分，進(jìn)行催化臭氧氧化處理，所述污水經(jīng)過(guò)催化臭氧處理通過(guò)出水濾頭10流入靜置緩沖區(qū)，進(jìn)行臭氧的自然脫出和衰減，最后由排水管道經(jīng)出水閥門(mén)12排出。

臭氧由氣體輸送閥門(mén)13經(jīng)管路進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，通過(guò)下層氣體分布裝置9進(jìn)行均勻布?xì)?，之后與催化劑8接觸進(jìn)行催化臭氧反應(yīng)，臭氧濃度控制在100mg/l；未反應(yīng)的臭氧向上進(jìn)入上層填料5進(jìn)行污水預(yù)處理，依據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置15控制此處臭氧濃度在5mg/l，經(jīng)過(guò)上層填料層5，臭氧得到完全利用，所剩氣體由尾氣排出管路排除。

實(shí)例2

染料廠一級(jí)生化污水首先通過(guò)水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2檢測(cè)調(diào)控水質(zhì)，然后通過(guò)液體分布裝置4以均勻布水的方式進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，在上層填料5中均勻分布并與臭氧接觸，進(jìn)行臭氧預(yù)處理過(guò)程；所述污水經(jīng)臭氧預(yù)處理進(jìn)入液體再分布裝置7，使液體重新均勻分布，之后通過(guò)液體再分布裝置7進(jìn)入下層催化劑填料8部分，進(jìn)行催化臭氧氧化處理，所述污水經(jīng)過(guò)催化臭氧處理通過(guò)出水濾頭10流入靜置緩沖區(qū)，進(jìn)行臭氧的自然脫出和衰減，最后由排水管道經(jīng)出水閥門(mén)12排出。

臭氧由氣體輸送閥門(mén)13經(jīng)管路進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，通過(guò)下層氣體分布裝置9進(jìn)行均勻布?xì)?，之后與催化劑8接觸進(jìn)行催化臭氧反應(yīng)，臭氧濃度控制在100mg/l，未反應(yīng)的臭氧向上進(jìn)入上層催化劑填料與污水反應(yīng)，經(jīng)過(guò)

上層催化劑填料層所剩臭氧由臭氧破壞裝置3進(jìn)行破壞處理。

實(shí)例處理效果：

增益效果

(1)所述工藝采用氣液逆流的傳質(zhì)方式，增大了臭氧和污水的接觸時(shí)間，避免了傳統(tǒng)工藝中氣液同向時(shí)大量霧沫的生成，提高了臭氧和水體之間的傳質(zhì)效率，臭氧和水體的傳質(zhì)效率提高使得上層的臭氧預(yù)處理過(guò)程更加充分，同時(shí)增強(qiáng)下層催化臭氧的效率，提高污水中污染物的降解效率及污水處理能力。

(2)所述工藝采用兩級(jí)式處理，裝置上部對(duì)污水進(jìn)行臭氧預(yù)處理過(guò)程，進(jìn)行臭氧預(yù)處理是利用催化部分未反應(yīng)的臭氧去除污水中易降解污染物，殘余難降解污染物的污水進(jìn)入到催化部分時(shí)，下層催化臭氧氧化部分生成的羥基自由基更有針對(duì)性的處理難降解的污染物，最大化的利用羥基自由基的高效性和無(wú)選擇性，最大程度提高污水處理效果，改善水質(zhì)，同時(shí)在上層填料下部設(shè)置了臭氧布?xì)庋b置，使得本工藝可根據(jù)污水水質(zhì)的不同向上層投加少量臭氧，進(jìn)行不同程度的臭氧化預(yù)處理，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，采用本發(fā)明兩段式工藝處理污水在消耗同樣量的臭氧時(shí)，污水的cod去除率提升40％～50％.

(3)所述工藝在污水進(jìn)入上層填料時(shí)與下層催化部分剩余的的臭氧反應(yīng)，使臭氧能得到充分的利用，臭氧的利用率可達(dá)95％以上。

(4)所述裝置在進(jìn)水之前設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置，用于檢測(cè)調(diào)控污水ph值，使污水ph值都保持在臭氧處理和催化氧化處理的最適值范圍內(nèi)，針對(duì)印染廠生化污水，催化劑中錳離子和鈰離子的摩爾比為1:2，催化反應(yīng)的有效ph值為7時(shí)cod去除效率達(dá)到60％。

(5)所述裝置將出水和反沖洗系統(tǒng)結(jié)合，精簡(jiǎn)了裝置的結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備的制造成本。

(6)所述工藝在提升污水處理效率的同時(shí)極大程度上減少了催化劑的用量，降低了工藝的運(yùn)行成本。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。