一種臭氧催化氧化的方法與裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種臭氧催化氧化的方法與裝置，屬于污水處理領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國污水處理行業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了突飛猛進(jìn)的成績。目前設(shè)市城市污水處理率已提前完成70%的目標(biāo)，城市大型污水處理項(xiàng)目已經(jīng)逐步趨于飽和，但是我國城鎮(zhèn)污水實(shí)際達(dá)標(biāo)率不超過70%。仍然有很多污水處理項(xiàng)目因?yàn)榛煊泄I(yè)污水等各種原因不能給正常達(dá)標(biāo)排放，有很多市政污水廠進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)比較模糊，尤其是在一些二、三線城市及小城鎮(zhèn)，由于各種原因，工業(yè)廢水混合市政污水排入市政污水處理廠。按照生活污水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建設(shè)的市政污水處理廠不能完混有工業(yè)廢水進(jìn)水的處理任務(wù)，造成出水超標(biāo)。
[0003]隨著城市發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需要，無論是市政污水處理項(xiàng)目還是工業(yè)污水項(xiàng)目，排放標(biāo)準(zhǔn)將會逐步提高，例如北京已經(jīng)提升至地表水四類水體標(biāo)準(zhǔn)。目前的傳統(tǒng)處理工藝不能夠滿足逐步提高的排放標(biāo)準(zhǔn)，無論是出水超標(biāo)還是排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，需要去除的C0D都不高，一般為20-60mg/L左右，而此類的C0D基本都是難以被微生物處理的難降解有機(jī)物。選擇投加藥劑或者用活性炭吸附處理，高額的運(yùn)營成本又是難以承受的。
[0004]高級氧化工藝中的臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，氧化還原電位為2.07V，是目前通用氧化劑中氧化性最強(qiáng)的氧化劑。其氧化能力是氯的兩倍，臭氧氧化法系統(tǒng)設(shè)備相對簡單，占地面積小，操作維護(hù)費(fèi)用較低，不會產(chǎn)生大量污泥，能有效避免二次污染，而且反應(yīng)可控程度高，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，臭氧高級氧化對臭氧的利用率和有機(jī)污染物的降解效率都比較低。臭氧高級氧化工藝，不能徹底斷鏈去除有機(jī)物，C0D去除率不高，處理有機(jī)物具有選擇性，應(yīng)用范圍不廣泛。臭氧在常溫常壓下極不穩(wěn)定，衰減很快，臭氧在水中溶解度不高。臭氧用于污水處理中需要經(jīng)歷從氣相到液相的兩相之間的傳質(zhì)過程，從氣相溶解到水中的臭氧有一部分分解成了氧氣，有一部分沒能與目標(biāo)有機(jī)物，發(fā)生反應(yīng)，所以造成臭氧高級氧化工藝中臭氧的利用率很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有污水處理技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種臭氧催化氧化的方法與裝置，用于處理低濃度難降解污水處理中的有機(jī)物，解決有機(jī)物難降解、臭氧利用率低的難題，并且能夠適用于多種工藝組合和各類污水處理工程。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種臭氧催化氧化裝置，包括:
接觸氧化池，用于臭氧接觸氧化處理污水；
進(jìn)水管，用于將待處理污水引入所述接觸氧化池；
臭氧進(jìn)氣管，用于將臭氧引入所述接觸氧化池；
增壓栗，用于污水增壓，與所述進(jìn)水管相連；
高效溶氣射流器，用于臭氧與增壓后污水的充分混合，與所述進(jìn)水管和臭氧進(jìn)氣管相連；
穿孔管布水器，用于臭氧和污水氣液混合液的平均分布，與所述高效溶氣射流器相連；
臭氧尾氣進(jìn)氣管，用于臭氧尾氣回流進(jìn)氣，與所述高效溶氣射流器相連；
臭氧尾氣破壞裝置，用于系統(tǒng)內(nèi)氧氣及殘留臭氧的排放，與所述臭氧尾氣進(jìn)氣管相連；
催化劑填料隔板，用于承載催化劑填料，位于所述接觸氧化池底部；
催化劑填料，用于催化臭氧氧化反應(yīng)，位于所述接觸氧化池內(nèi)的催化劑填料隔板上。
[0007]進(jìn)一步地，所述接觸氧化池設(shè)計(jì)為多段分流式，污水從反應(yīng)池底部流入，頂部流出，形成上流式接觸氧化反應(yīng)路線。
[0008]進(jìn)一步地，所述高效溶氣射流器進(jìn)水口與增壓栗連接，通過壓力使得臭氧與污水充分混合溶解，從反應(yīng)池底部的布水器均勻進(jìn)入反應(yīng)池。
[0009]進(jìn)一步地，所述接觸氧化池頂部的尾氣排放口通過臭氧尾氣進(jìn)氣口與高效溶氣射流器相連，通過栗將未溶解反應(yīng)完全的臭氧重新返回至污水中，實(shí)現(xiàn)臭氧的多次投加。
[0010]進(jìn)一步地，所述高效接觸池底部設(shè)有催化劑填料隔板，所述隔板通過支架固定在所述接觸氧化池底部，所述隔板上放置催化劑填料。
[0011]進(jìn)一步地，所述催化劑填料為活性組分負(fù)載在多孔載體上的高效負(fù)載型催化劑。
[0012]進(jìn)一步地，所述催化劑載體為活性氧化鋁、活性炭、沸石、陶粒、分子篩中的一種或多種。
[0013]進(jìn)一步地，所述催化劑活性組分為Cu、Fe、Mn、Zn的金屬或金屬氧化物中的一種或多種。
[0014]進(jìn)一步地，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的氣體一般都是是氧氣和臭氧的混合氣體，臭氧能夠被溶解利用，而氧氣除了部分溶解外，還有一部分會溢出積累在反應(yīng)器的頂端，氧氣積累后會造成體系壓力增高，當(dāng)體系氧氣氣壓增加到一定程度可以通過臭氧尾氣破壞裝置排出。
[0015]本發(fā)明還提供了一種采用臭氧催化氧化裝置進(jìn)行水處理的方法，其特征在于，包括以下步驟:
步驟一，臭氧氣體通過臭氧進(jìn)氣管與接觸氧化池的每一段處理單元的高效溶氣射流器相連，分流后的臭氧在高效溶氣射流器中與污水進(jìn)行充分混合及溶解；
步驟二，混合溶解臭氧的污水通過穿孔管布水器均勻分布于接觸氧化池底部，以一定的上升流速通過催化劑填料層，在這個(gè)過程中，大量污染物與臭氧被吸附在多孔負(fù)載催化劑的表面及孔道中，通過催化劑的協(xié)同作用，將目標(biāo)污染物氧化分解；
步驟三，經(jīng)過氧化處理后的污水通過接觸氧化池頂部側(cè)面的出水口排放，而接觸氧化池頂部未溶解反應(yīng)充分的臭氧氣體通過臭氧尾氣排放口、氣栗和臭氧尾氣進(jìn)氣管再次返回到污水中，直至臭氧被最大限度的溶解利用。
[0016]進(jìn)一步地，所述臭氧進(jìn)氣被分成N部分(N為接觸氧化池的單元反應(yīng)池?cái)?shù)量)，臭氧被平均分配后，每一部分的氣量減小了，更有助于提高臭氧利用率。
[0017]進(jìn)一步地，所述高效溶氣射流器分別與臭氧進(jìn)氣管和臭氧尾氣進(jìn)氣管相連，形成雙向進(jìn)氣方式。
[0018]進(jìn)一步地，所述接觸氧化池有效容積滿足最小水力停留時(shí)間。
[0019]進(jìn)一步地，所述臭氧投加量可調(diào)。
[0020]進(jìn)一步地，所述臭氧尾氣采用射流栗或氣栗進(jìn)入高效溶氣射流器。
[0021 ] 進(jìn)一步地，所述催化劑填料的填充率可調(diào)，填充率可調(diào)范圍為8%_75%。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的工藝優(yōu)點(diǎn)是:
1、本發(fā)明一種臭氧催化氧化的方法與裝置采用多段分流式接觸氧化池，采用臭氧進(jìn)氣管與臭氧尾氣進(jìn)氣管的雙向進(jìn)氣方式的高效溶氣射流器，高效溶氣射流器通過增壓栗和雙進(jìn)氣線路，提高了臭氧溶解率和利用率，接觸氧化池頂部未溶解反應(yīng)充分的臭氧氣體通過臭氧尾氣排放口、氣栗和臭氧尾氣進(jìn)氣管再次返回到污水中，實(shí)現(xiàn)了臭氧的反復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)了臭氧最大程度的有效利用。
[0023]2、高效溶氣射流器與穿孔管布水器連接，將溶解了臭氧的污水均勻分布于反應(yīng)池底部，與反應(yīng)池底部的催化劑填料充分接觸和傳質(zhì)，能夠大幅度提高臭氧轉(zhuǎn)移系數(shù)和轉(zhuǎn)移效率。
[0024]3、采用特殊的高效負(fù)載催化劑能夠大幅度對污染物及臭氧進(jìn)行吸附和富集，在催化劑的作用下使臭氧大量分解產(chǎn)生羥基自由基[.Η0]從而引發(fā)的鏈反應(yīng)，此反應(yīng)還會產(chǎn)生十分活潑的、具有強(qiáng)氧化能力的單原子氧[.0]。臭氧催化氧化技術(shù)有效彌補(bǔ)了單純臭氧氧化對臭氧的利用率和有機(jī)污染物降解率較低的不足，金屬和金屬氧化物催化劑的運(yùn)用能夠大大提高臭氧利用率以及難降解污染物的去除率。
[0025]本發(fā)明能夠廣泛的用于污水處理領(lǐng)域，尤其是低濃度難降解污水，凡是利用臭氧進(jìn)行催化氧化處理難降解污水或是預(yù)處理去除有機(jī)物，都可以采用本發(fā)明一種臭氧催化氧化的方法與裝置。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明一種臭氧催化氧化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1.臭氧進(jìn)氣管；2.進(jìn)水管；3.臭氧尾氣進(jìn)氣管；4.高效溶氣射流器；5.穿孔管布水器；6.出水管；7.接觸氧化池；8.催化劑填料；9