CN112390434A - 一种废水处理系统装置以及废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种废水处理系统装置以及废水处理方法，所述的废水处理系统装置包括依次连接的臭氧催化装置和光催化装置，臭氧催化装置包括壳体，壳体内壁设置有至少一个超声波发生器，壳体内设置有臭氧催化剂颗粒；光催化装置包括至少两个竖直交替设置于内壁的光催化隔板，相邻所述光催化隔板之间形成溢流槽。所述废水处理方法包括：废水先进入臭氧催化装置，在超声波的作用下，与催化剂颗粒进行臭氧催化处理，再进入光催化装置，依次流经溢流槽，经光催化隔板进行光催化处理。本发明联合了超声波、臭氧催化和光催化，促使臭氧快速分解产生更多羟基自由基，可提高降解有机物的效率，减少臭氧投加量，降低运行成本，COD去除率能够达到96.8％以上。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，涉及废水处理系统装置，尤其涉及一种废水处理系统装置以及废水处理方法。
背景技术
近年来，随着我国的工业化的迅速发展，各行各业的污水排放量也有所增加，水污染问题日益严重。大量的工业废水中，难降解的有机污染物含量变高，成分复杂，含有难生物降解和毒性物质，传统的水处理技术已然不能满足如今的处理需求。高级氧化技术处理难降解有机废水处理具有效果好、反应时间短、反应过程可控、适用范围广和二次污染小等特点，逐渐应用于各个行业的废水处理过程中。
高级氧化技术是指利用反应中产生的羟基自由基作为主要氧化剂，在外加光照、超声以及催化剂的条件下，氧化分解和矿化水中有机物的氧化方法。羟基自由基的氧化能力极强，反应条件较为温和，对难降解的有机物具有很强的氧化作用，可以将有机物氧化分解成小分子，甚至能够降解成为二氧化碳、水以及其他无毒的小分子酸，同时还可提高污水的可生化性。常用的高级氧化技术主要有Fenton氧化法、光催化氧化法、臭氧氧化法、超声氧化法、湿式氧化法和超临界水氧化法等，它们的共同特点是产生大量活泼的羟基自由基，既可单独处理，又可与其他方法耦合。其中，臭氧氧化法与其他高级氧化技术相比，具有较大的优势，是一种值得优化的技术方法。
CN110803758A公开了一种废水处理臭氧催化氧化反应器，包括臭氧催化氧化反应腔，臭氧催化氧化反应腔内设有臭氧催化剂填料层，臭氧催化剂填料层下方设置有进水布水器和气水混合液布水器，废水可通过回流管进入气水混合液布水器再次催化氧化，回流管的管路上设置回流泵和水射器。该发明采用水射器负压抽吸臭氧并与废水充分混合，但是其仅采用臭氧催化氧化技术，废水处理效率低。
CN111422971A公开一种喷淋式催化臭氧氧化反应系统，包括至少一个反应塔和臭氧布气管，其中，反应塔为填料喷淋塔并包括具有催化剂的填料段，臭氧布气管连接于反应塔以将臭氧引入反应系统，废水在反应塔的填料段内的流向与臭氧在反应塔的填料段内的流向相反以实现气水逆流接触反应。但是其仍存在臭氧、废水和催化剂接触不充分的问题，此外，其未对残留的臭氧进行有效利用或处理。
CN104891713A公开了一种高效率的臭氧催化氧化处理工艺，将预处理后的有机废水与臭氧混合后通过微纳米气泡发生装置进入催化氧化塔中，催化氧化塔中填充催化填料对于废水中的有机物进行催化氧化降解，催化氧化塔内的催化填料比表面较大，排出的尾气充入尾气吸收塔。该发明的结构复杂，未对残留的臭氧进行利用，并且依然存在臭氧、废水和催化剂接触不充分的问题。
现有废水处理系统装置均存在结构复杂，处理效率低和存在二次污染等问题，因此，如何在保证废水处理系统装置优良处理效果的情况下，同时还具有结构简单和处理效率高等特点，成为目前迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种废水处理系统装置以及废水处理方法，废水先在臭氧催化装置中，在超声波的作用下进行臭氧催化处理，再进入光催化装置，进行多级光催化处理，具有处理效率高和结构简单等特点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种废水处理系统装置，所述的废水处理系统装置包括依次连接的臭氧催化装置和光催化装置；所述的臭氧催化装置包括壳体，所述壳体内壁设置有至少一个超声波发生器，所述壳体内设置有臭氧催化剂颗粒；所述光催化装置包括至少一个竖直交替设置于内壁的光催化隔板，相邻所述光催化隔板之间形成溢流槽。
本发明在超声波的作用下，使臭氧催化剂颗粒、废水和臭氧充分混合，增加了臭氧催化处理的接触面积；超声波不仅能有效地降解废水中有机污染物，而且与臭氧进行联合，进一步地使废水中出现空化气泡，此外，超声波产生局域高温高压的条件，促使臭氧快速分解产生更多羟基自由基，可提高降解有机物的效率，减少臭氧投加量，降低运行成本；臭氧催化处理后，废水再进入光催化装置内进行多级光催化处理，进一步地脱除臭氧和废水中的有机物。本发明还可通过超声波对臭氧催化剂颗粒进行清洗，从而延长废水处理系统装置的使用寿命。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的臭氧催化装置包括位于臭氧催化壳体底部设置的第一气体分布器，所述第一气体分布器用于向臭氧催化装置内鼓入臭氧。
本发明通过第一气体分布器向臭氧催化装置内鼓入臭氧气泡，从而保证臭氧在臭氧催化装置内分布均匀，保证臭氧催化剂颗粒、废水和臭氧的接触充分。
优选地，所述气体分布器上方沿臭氧流向依次间隔设置有第一筛板和第二筛板。
优选地，所述第一筛板的结构和所述第二筛板的结构相同。
优选地，所述的臭氧催化剂颗粒设置于所述第一筛板和第二筛板之间，所述臭氧催化剂颗粒呈悬浮态分布。
优选地，所述的超声波发生器设置于所述第一筛板和第二筛板之间。
本发明设置第一筛板和第二筛板，形成臭氧催化反应空间，在第一筛板和第二筛板之间放置臭氧催化剂颗粒，防止臭氧催化剂颗粒随废水流出。
作为本发明的一个优选技术方案，所述臭氧催化装置的壳体呈圆柱状。
优选地，所述臭氧催化装置包括至少一个开设于所述第一筛板上方所在壳体的废水进口，所述废水进口的轴线与壳体的外周相切。
本发明通过设置废水沿壳体切向进入，带动臭氧催化剂颗粒流动，使壳体内产生旋流，增强传质效果。
优选地，所述臭氧催化装置包括开设于除沫层上方的废出水口，所述废水出口接入所述的光催化装置底部。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的臭氧催化装置包括位于第二筛板上方的除沫层。
优选地，所述臭氧催化装置的顶部开设有臭氧出口。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的臭氧催化剂颗粒的形状包括球体、长方体或圆柱体中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述第一筛板的筛孔直径和所述第二筛板筛孔直径均小于所述臭氧催化剂颗粒的平均直径。
本发明通过设置第一筛板的筛孔直径和所述第二筛板筛孔直径均小于所述臭氧催化剂颗粒的平均直径，避免臭氧催化剂颗粒堵塞第一气体分布器，和随废水流出的问题。
优选地，所述臭氧催化剂颗粒具有多孔结构。
本发明通过将臭氧催化剂颗粒设置为多孔结构，进一步地加强臭氧分解产生羟基自由基。
优选地，所述臭氧催化剂中的活性物质包括钛氧化物、锰氧化物、铁氧化物或铜氧化物中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的光催化装置底部设置有第二气体分布器。
优选地，所述的第二气体分布器连接所述的臭氧出口。
优选地，所述光催化隔板包括基板，以及设置于基板两侧表面的光催化层。
本发明将臭氧催化装置残留的臭氧通入光催化装置内，臭氧在紫外光辐射下分解产生羟基自由基，对残留的臭氧进行分解处理，同时紫外光具有改变有机物自身结构的作用，使得难降解有机物去除率提高。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的光催化装置包括开设于光催化装置顶部的出水口和出气口。
优选地，所述相邻光催化隔板之间设置有紫外光灯管。
第二方面，本发明提供了一种废水处理方法，采用如第一方面所述的废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法包括：
废水先进入臭氧催化装置，在超声波的作用下，与催化剂颗粒进行臭氧催化处理，再进入光催化装置，依次流经溢流槽，经光催化隔板进行光催化处理。
本发明通过超声波、臭氧催化和光催化协同处理废水，先通过超声和臭氧催化联合作用，脱除浓度高的废水，浓度较低的废水再进入光催化处理，达到深度处理的效果。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂混合流动，启动超声波发生器，并由第一气体分布器向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合接触，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管和光催化隔板的作用下进行光催化处理，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂进行清洗。
作为本发明的一个优选技术方案，步骤(Ⅰ)中，所述鼓入臭氧量与脱除有机物的比例≥0.5：1，例如比例为0.5：1、0.6：1、0.7：1、0.8：1、0.9：1、1.0：1、1.1：1、1.2：1、1.5：1或2.0：1。
优选地，步骤(Ⅰ)中，所述鼓入臭氧的浓度为10～20mg/L，例如，浓度为10mg/L、11mg/L、12mg/L、13mg/L、14mg/L、15mg/L、16mg/L、17mg/L、18mg/L、19mg/L或20mg/L。
优选地，步骤(Ⅰ)中，所述剩余臭氧的浓度为0.5～2mg/L，例如，浓度为0.5mg/L、0.6mg/L、0.7mg/L、0.8mg/L、0.9mg/L、1.0mg/L、1.1mg/L、1.2mg/L、1.3mg/L、1.4mg/L、1.5mg/L、1.6mg/L、1.7mg/L、1.8mg/L、1.9mg/L或2.0mg/L。
优选地，步骤(Ⅰ)中，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合的温度为27～33℃，例如温度为27.0℃、27.5℃、28.0℃、28.5℃、29.0℃、29.5℃、30.0℃、30.5℃、31.0、31.5℃、32.0℃、32.5℃或33℃。
优选地，步骤(Ⅰ)中，所述废水的pH为7～8，例如，pH为7.0、7.1、7.2、7.3、7.4、7.5、7.6、7.7、7.8、7.9或8.0。
本发明通过调控废水的pH值，强化臭氧催化处理能力，若pH小于7，臭氧分解产生的羟基自由基数量较少，若pH大于8，碱性太强导致产生的羟基自由基数量太多，相互之间碰撞几率增加，损耗羟基自由基，同时体系中高浓度的自由基会成为自由基捕捉剂，导致自由基链式反应传递受阻。
优选地，步骤(Ⅰ)中，所述超声波的频率为40～60kHz，例如频率为40kHz、42kHz、44kHz、46kHz、48kHz、50kHz、52kHz、54kHz、56kHz、58kHz或60kHz。
优选地，步骤(Ⅱ)中，所述光催化处理的温度为30～35℃，例如，温度为30.0℃、30.5℃、31.0℃、31.5℃、32.0℃、32.5℃、33.0℃、33.5℃、34.0℃、34.5℃或35℃。
优选地，步骤(Ⅱ)中，所述紫外光灯管的功率为180～220W，例如，功率为180W、185W、190W、195W、200W、205W、210W、215W或220W。
优选地，步骤(Ⅱ)中，光催化处理的停留时间为0.8～1.3h，例如，停留时间为0.85h、0.90h、0.95h、1.00h、1.05h、1.10h、1.15h、1.20h、1.25h或1.30h。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
在本发明提供的废水处理系统装置，超声波的作用下，臭氧催化剂颗粒、废水和臭氧充分混合，增加了臭氧催化处理的接触面积；超声波不仅能有效地降解废水中有机污染物，而且与臭氧进行联合，进一步地使废水中出现空化气泡，此外，超声波产生局域高温高压的条件，促使臭氧快速分解产生更多羟基自由基，可提高降解有机物的效率，减少臭氧投加量，降低运行成本；臭氧催化处理后，废水再进入光催化装置内进行多级光催化处理，进一步地脱除臭氧和废水中的有机物。本发明还可通过超声波对臭氧催化剂颗粒进行清洗，从而延长废水处理系统装置的使用寿命，COD去除率能够达到96.8％以上。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中提供的一种废水处理系统装置的结构示意图。
其中，1-除沫层；2-超声波发生器；3-臭氧催化剂颗粒；4-第二筛板；5-第一筛板；6-第一气体分布器；7-紫外光灯管；8-光催化隔板；9-第二气体分布器。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种废水处理系统装置，包括依次连接的臭氧催化装置和光催化装置。其中，臭氧催化装置包括圆柱状壳体，壳体底部设置有第一气体分布器6，用于向臭氧催化装置内鼓入臭氧，气体分布器上方沿臭氧流向依次间隔设置有结构相同的第一筛板5和第二筛板4，位于第二筛板4上方设置有除沫层1，第一筛板5和第二筛板4之间有呈悬浮态分布的臭氧催化剂颗粒3，壳体内壁设置有至少一个在第一筛板5和第二筛板4之间的超声波发生器2。臭氧催化剂颗粒3具有多孔结构，且形状包括球体、长方体或圆柱体中的任意一种或至少两种的组合，活性物质包括钛氧化物、锰氧化物、铁氧化物或铜氧化物中的任意一种或至少两种的组合；第一筛板5的筛孔直径和所述第二筛板4筛孔直径均小于所述臭氧催化剂颗粒3的平均直径。
本发明在超声波的作用下，使臭氧催化剂颗粒3、废水和臭氧充分混合，增加了臭氧催化处理的接触面积；超声波不仅能有效地降解废水中有机污染物，而且与臭氧进行联合，进一步地使废水中出现空化气泡，此外，超声波产生局域高温高压的条件，促使臭氧快速分解产生更多羟基自由基，可提高降解有机物的效率，减少臭氧投加量，降低运行成本，本发明还可通过超声波对臭氧催化剂颗粒3进行清洗，从而延长废水处理系统装置的使用寿命。
光催化装置包括至少一个竖直交替设置于内壁的光催化隔板8，光催化隔板8包括基板，以及设置于基板两侧表面的光催化层，相邻光催化隔板8之间形成溢流槽，相邻光催化隔板8之间设置有紫外光灯管7，光催化装置底部设置有第二气体分布器9，还包括开设于光催化装置顶部的出水口和出气口。
臭氧催化装置还包括至少一个开设于第一筛板5上方所在壳体的废水进口，废水进口的轴线与壳体的外周相切，以及开设于除沫层1上方的废出水口，废水出口接入所述的光催化装置底部，臭氧催化装置的顶部开设有臭氧出口，臭氧出口接入第二气体分布器9。
本发明通过设置废水沿壳体切向进入，带动臭氧催化剂颗粒3流动，使壳体内产生旋流，增强传质效果。臭氧催化处理后，废水再进入光催化装置内进行多级光催化处理，臭氧在紫外光辐射下分解产生羟基自由基，对残留的臭氧进行分解处理，同时紫外光具有改变有机物自身结构的作用，使得难降解有机物去除率提高，进一步地脱除臭氧和废水中的有机物。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种废水处理方法，采用上述的废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，废水的pH为7～8，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂混合流动，启动超声波发生器2，超声波的频率为40～60kHz，并由第一气体分布器6向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，鼓入臭氧量与脱除有机物的比例≥0.5：1，臭氧的浓度为10～20mg/L，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合接触，混合的温度为27～33℃，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器，剩余臭氧的浓度为0.5～2mg/L；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层1除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管7和光催化隔板8的作用下进行光催化处理，紫外光灯管7的功率为180～220W，光催化处理的温度为30～35℃，光催化处理的停留时间为0.8～1.3h，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器2，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂进行清洗。
本发明通过超声波、臭氧催化和光催化协同处理废水，先通过超声和臭氧催化联合作用，脱除浓度高的废水，浓度较低的废水再进入光催化处理，达到深度处理的效果。
其中，废水的COD为1000mg/L。
实施例1
本实施例提供了一种废水处理系统装置，基于一个具体实施方式所述的废水处理系统装置，其中，臭氧催化装置壳体内壁设置有两个在第一筛板5和第二筛板4之间的超声波发生器2，还包括两个开设于第一筛板5上方所在壳体的废水进口，臭氧催化剂颗粒3的形状为圆柱体，活性物质包括二氧化锰。
本实施例还提供了一种废水处理方法，采用上述废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，废水的pH为7.5，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂混合流动，启动超声波发生器2，超声波的频率为45kHz，并由第一气体分布器6向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，鼓入臭氧量与脱除有机物的比例0.7：1，臭氧的浓度为17mg/L，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合接触，混合的温度为27℃，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器，剩余臭氧的浓度为0.7mg/L；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层1除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管7和光催化隔板8的作用下进行光催化处理，紫外光灯管7的功率为195W，光催化处理的温度为30℃，光催化处理的停留时间为1.0h，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器2，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂进行清洗。
实施例2
本实施例提供了一种废水处理系统装置，基于一个具体实施方式所述的废水处理系统装置，其中，臭氧催化装置壳体内壁设置有三个在第一筛板5和第二筛板4之间的超声波发生器2，还包括三个开设于第一筛板5上方所在壳体的废水进口，臭氧催化剂颗粒3的形状为球体和长方体的组合，球体和长方体的臭氧催化剂颗粒3质量比为1:2，活性物质包括氧化铜。
本实施例还提供了一种废水处理方法，采用上述废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，废水的pH为7.8，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂混合流动，启动超声波发生器2，超声波的频率为55kHz，并由第一气体分布器6向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，鼓入臭氧量与脱除有机物的比例为0.6：1，臭氧的浓度为13mg/L，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合接触，混合的温度为28℃，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器，剩余臭氧的浓度为0.6mg/L；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层1除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管7和光催化隔板8的作用下进行光催化处理，紫外光灯管7的功率为210W，光催化处理的温度为33℃，光催化处理的停留时间为0.9h，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器2，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂进行清洗。
实施例3
本实施例提供了一种废水处理系统装置，基于一个具体实施方式所述的废水处理系统装置，其中，臭氧催化装置壳体内壁设置有一个在第一筛板5和第二筛板4之间的超声波发生器2，还包括一个开设于第一筛板5上方所在壳体的废水进口，臭氧催化剂颗粒3的形状为球体，活性物质为二氧化钛。
本实施例还提供了一种废水处理方法，采用上述废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，废水的pH为8.0，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂混合流动，启动超声波发生器2，超声波的频率为40kHz，并由第一气体分布器6向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，鼓入臭氧量与脱除有机物的比例为0.9：1，臭氧的浓度为10mg/L，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合接触，混合的温度为29℃，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器，剩余臭氧的浓度为1.6mg/L；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层1除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管7和光催化隔板8的作用下进行光催化处理，紫外光灯管7的功率为180W，光催化处理的温度为32℃，光催化处理的停留时间为1.2h，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器2，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂进行清洗。
实施例4
本实施例提供了一种废水处理系统装置，基于一个具体实施方式所述的废水处理系统装置，其中，臭氧催化装置壳体内壁设置有两个在第一筛板5和第二筛板4之间的超声波发生器2，还包括四个开设于第一筛板5上方所在壳体的废水进口，臭氧催化剂颗粒3的形状包括球体、长方体和圆柱体的组合，球体、长方体和圆柱体的臭氧催化剂颗粒3的质量比为1:1:1，活性物质包括四氧化三铁。
本实施例还提供了一种废水处理方法，采用上述废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，废水的pH为7，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂混合流动，启动超声波发生器2，超声波的频率为50kHz，并由第一气体分布器6向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，鼓入臭氧量与脱除有机物的比例为0.8：1，臭氧的浓度为12mg/L，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合接触，混合的温度为30℃，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器，剩余臭氧的浓度为1.3mg/L；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层1除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管7和光催化隔板8的作用下进行光催化处理，紫外光灯管7的功率为185W，光催化处理的温度为32℃，光催化处理的停留时间为1.1h，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器2，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂进行清洗。
实施例5
本实施例提供了一种废水处理系统装置，基于一个具体实施方式所述的废水处理系统装置，其中，臭氧催化装置壳体内壁设置有三个在第一筛板5和第二筛板4之间的超声波发生器2，还包括五个开设于第一筛板5上方所在壳体的废水进口，臭氧催化剂颗粒3的形状为球体，活性物质包括二氧化锰和二氧化钛的组合，二氧化锰和二氧化钛的质量比为1:1。
本实施例还提供了一种废水处理方法，采用上述废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，废水的pH为7.3，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂混合流动，启动超声波发生器2，超声波的频率为60kHz，并由第一气体分布器6向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，鼓入臭氧量与脱除有机物的比例为0.5：1，臭氧的浓度为15mg/L，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合接触，混合的温度为32℃，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器，剩余臭氧的浓度为0.5mg/L；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层1除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管7和光催化隔板8的作用下进行光催化处理，紫外光灯管7的功率为200W，光催化处理的温度为34℃，光催化处理的停留时间为0.8h，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器2，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂进行清洗。
实施例6
本实施例提供了一种废水处理系统装置，基于一个具体实施方式所述的废水处理系统装置，其中，臭氧催化装置壳体内壁设置有三个在第一筛板5和第二筛板4之间的超声波发生器2，还包括三个开设于第一筛板5上方所在壳体的废水进口，臭氧催化剂颗粒3的形状为球体，活性物质包括二氧化锰、二氧化钛和氧化铜的组合，二氧化锰、二氧化钛和氧化铜的质量比为1:1:2。
本实施例还提供了一种废水处理方法，采用上述废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，废水的pH为8，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂混合流动，启动超声波发生器2，超声波的频率为56kHz，并由第一气体分布器6向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，鼓入臭氧量与脱除有机物的比例为1：1，臭氧的浓度为20mg/L，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂颗粒3和废水充分混合接触，混合的温度为33℃，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器，剩余臭氧的浓度为2mg/L；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层1除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管7和光催化隔板8的作用下进行光催化处理，紫外光灯管7的功率为205W，光催化处理的温度为35℃，光催化处理的停留时间为0.8h，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂颗粒3需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器2，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂颗粒3进行清洗。
实施例7
本实施例提供了一种废水处理系统装置，基于一个具体实施方式所述的废水处理系统装置，其中，臭氧催化装置壳体内壁设置有两个在第一筛板5和第二筛板4之间的超声波发生器2，还包括三个开设于第一筛板5上方所在壳体的废水进口，臭氧催化剂颗粒3的形状为长方体，活性物质包括二氧化锰、二氧化钛、氧化铜和四氧化三铁的组合，二氧化锰、二氧化钛、氧化铜和四氧化三铁的质量比为2:1:1:1。
本实施例还提供了一种废水处理方法，采用上述废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，废水的pH为7.6，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂颗粒3混合流动，启动超声波发生器2，超声波的频率为52kHz，并由第一气体分布器6向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，鼓入臭氧量与脱除有机物的比例为1.1：1，臭氧的浓度为18mg/L，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂颗粒3和废水充分混合接触，混合的温度为29℃，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器，剩余臭氧的浓度为1.5mg/L；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层1除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管7和光催化隔板8的作用下进行光催化处理，紫外光灯管7的功率为190W，光催化处理的温度为33℃，光催化处理的停留时间为1.3h，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂颗粒3需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器2，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂颗粒3进行清洗。
实施例8
本实施例采用如实施例1所述的废水处理系统装置进行废水处理，基于实施例1所述的废水处理方法，其中，废水的pH为9.0，其余操作方式和参数均与实施例1提供的废水处理方法相同。
实施例9
本实施例采用如实施例1所述的废水处理系统装置进行废水处理，基于实施例1所述的废水处理方法，其中，废水的pH为6.0，其余操作方式和参数均与实施例1提供的废水处理方法相同。
上述实施例和对比例中废水的COD去除率数据见表1。
表1
| COD去除率/％ | |
| 实施例1 | 98.7 |
| 实施例2 | 98.3 |
| 实施例3 | 98.5 |
| 实施例4 | 98.2 |
| 实施例5 | 98.5 |
| 实施例6 | 98.6 |
| 实施例7 | 98.8 |
| 实施例8 | 97.2 |
| 实施例9 | 96.8 |
由表1数据可知：
实施例1与实施例8、9对比，实施例1的COD去除率明显高于实施例8、9的COD去除率，当废水的pH小于7时，臭氧分解产生的羟基自由基数量较少，当废水的pH大于8时，碱性太强导致产生的羟基自由基数量太多，相互之间碰撞几率增加，损耗羟基自由基，同时体系中高浓度的自由基会成为自由基捕捉剂，导致自由基链式反应传递受阻，所以pH大于8或小于7时，臭氧催化处理效率均较低。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种废水处理系统装置，其特征在于，所述的废水处理系统装置包括依次连接的臭氧催化装置和光催化装置；所述的臭氧催化装置包括壳体，所述壳体内壁设置有至少一个超声波发生器，所述壳体内设置有臭氧催化剂颗粒；所述光催化装置包括至少两个竖直交替设置于内壁的光催化隔板，相邻所述光催化隔板之间形成溢流槽。
2.根据权利要求1所述的废水处理系统装置，其特征在于，所述的臭氧催化装置包括位于臭氧催化壳体底部设置的第一气体分布器，所述第一气体分布器用于向臭氧催化装置内鼓入臭氧；
优选地，所述气体分布器上方沿臭氧流向依次间隔设置有第一筛板和第二筛板；
优选地，所述第一筛板的结构和所述第二筛板的结构相同；
优选地，所述的臭氧催化剂颗粒设置于所述第一筛板和第二筛板之间，所述臭氧催化剂颗粒呈悬浮态分布；
优选地，所述的超声波发生器设置于所述第一筛板和第二筛板之间。
3.根据权利要求2所述的废水处理系统装置，其特征在于，所述臭氧催化装置的壳体呈圆柱状；
优选地，所述臭氧催化装置包括至少一个开设于所述第一筛板上方所在壳体的废水进口，所述废水进口的轴线与壳体的外周相切；
优选地，所述臭氧催化装置包括开设于除沫层上方的废出水口，所述废水出口接入所述的光催化装置底部。
4.根据权利要求2或3所述的废水处理系统装置，其特征在于，所述的臭氧催化装置包括位于第二筛板上方的除沫层；
优选地，所述臭氧催化装置的顶部开设有臭氧出口。
5.根据权利要求2-4任一项所述的废水处理系统装置，其特征在于，所述的臭氧催化剂颗粒的形状包括球体、长方体或圆柱体中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述第一筛板的筛孔直径和所述第二筛板筛孔直径均小于所述臭氧催化剂颗粒的平均直径；
优选地，所述臭氧催化剂颗粒具有多孔结构；
优选地，所述臭氧催化剂颗粒中的活性物质包括钛氧化物、锰氧化物、铁氧化物或铜氧化物中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求4或5所述的废水处理系统装置，其特征在于，所述的光催化装置底部设置有第二气体分布器；
优选地，所述的第二气体分布器连接所述的臭氧出口；
优选地，所述光催化隔板包括基板，以及设置于基板两侧表面的光催化层。
7.根据权利要求1-6任一项所述的废水处理系统装置，其特征在于，所述的光催化装置包括开设于光催化装置顶部的出水口和出气口；
优选地，所述相邻光催化隔板之间设置有紫外光灯管。
8.一种废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的废水处理系统装置进行废水处理，所述的废水处理方法包括：
废水先进入臭氧催化装置，在超声波的作用下，与催化剂颗粒进行臭氧催化处理，再进入光催化装置，依次流经溢流槽，经光催化隔板进行光催化处理。
9.根据权利要求8所述的废水处理方法，其特征在于，所述的废水处理方法具体包括：
(Ⅰ)废水由废水进口切向进入臭氧催化装置，在壳体内形成旋流，带动颗粒状的臭氧催化剂混合流动，启动超声波发生器，并由第一气体分布器向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，在超声波和旋流的作用下，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合接触，进行臭氧催化处理脱除有机物，剩余臭氧进入光催化模块的第二分布器；
(Ⅱ)臭氧催化处理后的废水，经除沫层除沫后进入光催化装置，废水依次流经各个溢流槽，在臭氧、紫外光灯管和光催化隔板的作用下进行光催化处理，经光催化处理后排放；
(Ⅲ)当臭氧催化剂需要进行清洗时，向臭氧催化装置内通入清水，启动超声波发生器，并向臭氧催化装置内均匀鼓入臭氧，对臭氧催化剂进行清洗。
10.根据权利要求9所述的废水处理方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述鼓入臭氧量与脱除有机物的比例≥0.3：1；
优选地，步骤(Ⅰ)中，所述鼓入臭氧的浓度为10～20mg/L；
优选地，步骤(Ⅰ)中，所述剩余臭氧的浓度为0.5～2mg/L；
优选地，步骤(Ⅰ)中，臭氧、臭氧催化剂和废水充分混合的温度为27～33℃；
优选地，步骤(Ⅰ)中，所述废水的pH为7～8；
优选地，步骤(Ⅰ)中，所述超声波的频率为40～60kHz；
优选地，步骤(Ⅱ)中，所述光催化处理的温度为30～35℃；
优选地，步骤(Ⅱ)中，所述紫外光灯管的功率为180～220W；
优选地，步骤(Ⅱ)中，光催化处理的停留时间为0.8～1.3h。
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