CN113845203A - 一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，包括底座和臭氧接触氧化池设备，所述臭氧接触氧化池设备固定焊接在所述底座的顶部，所述臭氧接触氧化池设备的一侧固定连接有进水口，所述臭氧接触氧化池设备的另一侧固定连接有出水口，所述臭氧接触氧化池设备的两侧分别对称设置有射流泵，且所述射流泵螺栓连接在所述底座的两端，所述射流泵的顶部固定连接有第一连接管，所述第一连接管的一端固定连接有高效溶气投加装置本体，且所述高效溶气投加装置本体螺栓连接在所述臭氧接触氧化池设备的顶部，该种用于难降解废水处理的臭氧催化氧化系统，该设备结构简单，设计新颖，具有较高的废水处理效率。

Description

一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统

技术领域

本发明涉及难降解废水处理技术领域，具体为一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统。

背景技术

近年来，由于我国工业化快速发展，传统化石能源消耗量较大，污染物排放量仍然较大，环境问题日益突出，严重制约我国经济的可持续性发展。一些工业废水含有较多成分复杂的有机物，这类废水中的有机物有如下特点：(1)分子链长、化学键能稳定，(2)可生化性差，难生物降解及生物毒性强。因此，传统的处理方法对这些工业废水的化学需氧量(COD)去除效果不甚理想。

对于此类废水，高级氧化法(Advanced Oxidation process，简称AOPs)是目前较为有效的处理技术。高级氧化法是以羟基自由基(·OH)为主要氧化剂与有机物发生反应，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，反应中生成的有机自由基可以继续参加·OH的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O，从而达到氧化分解有机物的目的。与其他传统的水处理方法相比，高级氧化法具有以下特点：产生大量非常活泼的·OH其氧化能力(2.8V)仅次于氟(2.87V)，它作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应，·OH与不同有机物质的反应速率常数相差很小，可以无选择性地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害物，达到处理效果。根据产生自由基的方式和反应条件的不同，目前较为常用的高级氧化技术主要为臭氧催化氧化及芬顿催化氧化。现有传统臭氧催化氧化技术存在的臭氧在水中溶解度小、臭氧转化效率低、投资运行成本高、反应池结构复杂施工困难、处理效果较差等一系列问题。因此我们提出一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，包括底座和臭氧接触氧化池设备，所述臭氧接触氧化池设备固定焊接在所述底座的顶部，所述臭氧接触氧化池设备的一侧固定连接有进水口，所述臭氧接触氧化池设备的另一侧固定连接有出水口，所述臭氧接触氧化池设备的两侧分别对称设置有射流泵，且所述射流泵螺栓连接在所述底座的两端，所述射流泵的顶部固定连接有第一连接管，所述第一连接管的一端固定连接有高效溶气投加装置本体，且所述高效溶气投加装置本体螺栓连接在所述臭氧接触氧化池设备的顶部，靠近所述第一连接管的一侧设置有臭氧输入管，且所述臭氧输入管与所述高效溶气投加装置本体固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述臭氧接触氧化池设备的内部靠近左侧一端设置有进水室，所述进水室的一侧设置有一级接触室，且所述进水室与一级接触室之间固定连接有隔板。

作为本发明的一种优选技术方案，所述一级接触室的内部设有第一固定管，所述第一固定管的一端固定连接有反洗气输入管，靠近所述第一固定管的一侧设置有分流装置本体，且所述分流装置本体的一端与高效溶气投加装置本体的一端固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述一级接触室的一侧设置有一级反应室，所述一级反应室的一侧设有二级接触室，所述二级接触室的内部设有第二固定管，且所述第二固定管的一端与反洗气输入管固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述二级接触室的一侧设置有二级反应室，所述二级反应室的一侧设有三级接触室，所述三级接触室的内部设置有第三固定管，且第一固定管、第二固定管和第三固定管共同组成设置有进气管，所述二级接触室与三级接触室的内部设有第二连接管，所述第二连接管的一端通过管道与高效溶气投加装置本体的一端固定连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述三级接触室的一侧设置有三级反应室，所述三级反应室的一侧设置有脱气室，且一级反应室、二级反应室和三级反应室的内部顶端均设置有反洗水收集槽。

作为本发明的一种优选技术方案，所述一级反应室、二级反应室和三级反应室的内部底端设置有催化剂滤料，所述催化剂滤料的内部催化剂的强度≥240N/粒、孔隙率为35％-65％以上、催化剂孔容≥0.4ml/g、孔径为2.88nm和比表面积280-320m2/g。

作为本发明的一种优选技术方案，所述催化剂滤料的底端铺设有第一鹅暖石承托层和第二鹅暖石承托层，且所述第一鹅暖石承托层和第二鹅暖石承托层的下层平均粒径为16-32mm和高度不低于200mm，上层平均粒径为8-16mm和高度不低于100mm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第二鹅暖石承托层的底部设置有滤砖，所述滤砖采用新型S型滤砖结构，且滤砖的孔径5mm、上层开孔率0.5％-0.8％和内层开孔率1.3％-1.5％。

本发明的有益效果是：

1、该种用于难降解废水处理的臭氧催化氧化系统，该臭氧高级氧化池反应区设置贵金属催化剂，催化剂具有多孔、比表面积大、机械强度大、吸湿性强、且吸水后不胀不裂保持原状的优点；相比较传统臭氧催化剂，可大幅度强化羟基自由基产生量，提高了难降解有机物的去除率，从而提高臭氧利用率，同时，表面积较大的贵金属催化剂可对有机物进行选择吸附性，在吸附剂表面形成高浓度的有机物和氧化剂，使液相催化氧化反应转化为固相表面上的催化氧化反应，这样不但可以加快氧化反应速度，而且可以使易分解的羟基自由基在催化剂表面与有机物发生原位氧化反应，从而提高降解效率；

2、该种用于难降解废水处理的臭氧催化氧化系统，采用高效溶气臭氧投加方式，通过高效溶气投加装置后的臭氧和水的混合液，由增效喷嘴进入专业设计的气水分配滤砖后，均匀进入催化剂层，催化剂表面具有外墙电位，有效的激发产生羟基自由基，相比较传统臭氧投加方式，本投加装置可极大增加臭氧在水中的溶解效率，提高臭氧的利用率；

3、该种用于难降解废水处理的臭氧催化氧化系统，采用专用滤砖配水配气，与传统滤板和长柄滤头相比，该滤砖的二次配水设计确保了水和气体在更长的滤砖长度上每一个扩散孔处均匀分布，保证配水配气更为均匀，反洗无死角，更为彻底，减少反洗用水量，节约了电能和水能，同时，滤砖高度仅约0.3m，大量节省了土建池体高度；且池体内部不需要任何预埋件，不需要任何粱、柱等，池体结构简单，大大的降低了土建施工的费用，施工周期也仅为滤头滤板的30％左右，以及催化剂采用球形度系数较高的大粒径颗粒一定程度上减少了水流阻力，专用滤砖在常规滤砖基础上，优化了过水孔及流道设计，解决了传统滤砖配水阻力较大问题；一般单格接触室+反应室水头损失小于350mm；

4、该种用于难降解废水处理的臭氧催化氧化系统，运行管理简单：进水SS≤10mg/L时候，反洗周期约为3-5天，整个反洗过程采用PLC控制，不需要人为操作。既省了劳动成本，又减少了人为误操作带来的风险，独特的催化剂填料、臭氧溶气投加方式及专用滤砖布水布气的方式，使臭氧利用率可以达到99％，运行成本较之传统臭氧催化氧化池可降低30％左右，以及该臭氧高级氧化池臭氧投加浓度：去除COD浓度＜1.5:1以下，出水COD稳定小于30ppm，极大提高了COD去除效率；

5、该种用于难降解废水处理的臭氧催化氧化系统，可根据水量和项目实际情况采用钢砼或一体化钢结构设备，最大程度的优化及平衡投资成本和施工周期的关系。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统的示意图；

图2是本发明一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统的内部示意图；

图3是本发明一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统的A结构放大示意图；

图4是本发明一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统的B结构放大示意图。

图中：1、底座；2、臭氧接触氧化池设备；3、进水口；4、射流泵；5、第一连接管；6、高效溶气投加装置本体；7、臭氧输入管；8、反洗气输入管；9、第一固定管；10、第二固定管；11、第三固定管；12、进气管；13、第二连接管；14、进水室；15、一级接触室；16、一级反应室；17、二级接触室；18、二级反应室；19、三级接触室；20、三级反应室；21、脱气室；22、分流装置本体；23、反流水收集槽；24、出水口；25、催化剂滤料；26、第一鹅暖石承托层；27、第二鹅暖石承托层；28、滤砖。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-4所示，本发明一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，包括底座1和臭氧接触氧化池设备2，臭氧接触氧化池设备2固定焊接在底座1的顶部，臭氧接触氧化池设备2的一侧固定连接有进水口3，臭氧接触氧化池设备2的另一侧固定连接有出水口24，臭氧接触氧化池设备2的两侧分别对称设置有射流泵4，且射流泵4螺栓连接在底座1的两端，射流泵4的顶部固定连接有第一连接管5，第一连接管5的一端固定连接有高效溶气投加装置本体6，且高效溶气投加装置本体6螺栓连接在臭氧接触氧化池设备2的顶部，靠近第一连接管5的一侧设置有臭氧输入管7，且臭氧输入管7与高效溶气投加装置本体6固定连接。

其中，臭氧接触氧化池设备2的内部靠近左侧一端设置有进水室14，进水室14的一侧设置有一级接触室15，且进水室14与一级接触室15之间固定连接有隔板。

其中，一级接触室15的内部设有第一固定管9，第一固定管9的一端固定连接有反洗气输入管8，靠近第一固定管9的一侧设置有分流装置本体22，且分流装置本体22的一端与高效溶气投加装置本体6的一端固定连接。

其中，一级接触室15的一侧设置有一级反应室16，一级反应室16的一侧设有二级接触室17，二级接触室17的内部设有第二固定管10，且第二固定管10的一端与反洗气输入管8固定连接。

其中，二级接触室17的一侧设置有二级反应室18，二级反应室18的一侧设有三级接触室19，三级接触室19的内部设置有第三固定管11，且第一固定管9、第二固定管10和第三固定管11共同组成设置有进气管12，二级接触室17与三级接触室19的内部设有第二连接管13，第二连接管13的一端通过管道与高效溶气投加装置本体6的一端固定连接。

其中，三级接触室19的一侧设置有三级反应室20，三级反应室20的一侧设置有脱气室21，且一级反应室16、二级反应室18和三级反应室20的内部顶端均设置有反洗水收集槽23。

其中，一级反应室16、二级反应室18和三级反应室20的内部底端设置有催化剂滤料25，催化剂滤料25的内部催化剂的强度≥240N/粒、孔隙率为35％-65％以上、催化剂孔容≥0.4ml/g、孔径为2.88nm和比表面积280-320m2/g。

其中，催化剂滤料25的底端铺设有第一鹅暖石承托层26和第二鹅暖石承托层27，且第一鹅暖石承托层26和第二鹅暖石承托层27的下层平均粒径为16-32mm和高度不低于200mm，上层平均粒径为8-16mm和高度不低于100mm，催化剂具有多孔、比表面积大、机械强度大、吸湿性强、且吸水后不胀不裂保持原状的优点。

其中，第二鹅暖石承托层27的底部设置有滤砖28，滤砖28采用新型S型滤砖结构，且滤砖28的孔径5mm、上层开孔率0.5％-0.8％和内层开孔率1.3％-1.5％，较高的开孔率一定程度上减少了水头损失，降低运行成本。

工作原理：使用时，废水由池下部进入臭氧高级氧化池本体2内，呈上升流和下降流，折向流动，一般设计2-5级接触反应室串联运行，每级接触反应室又包括接触室和反应室。每级接触室均可投加臭氧，如果设计3级反应，通常第1级接触室臭氧投加量占总投加量的40-50％，第2、3级接触室臭氧投加量各占总投加量的25-30％，反应室设有催化剂滤料25，催化剂具有多孔、比表面积大、机械强度大、吸湿性强、且吸水后不胀不裂保持原状的优点，催化剂的强度≥240N/粒，孔隙率为35％-65％以上，催化剂孔容≥0.4ml/g，孔径为2.88nm，比表面积280-320m2/g，因此能够在保证载体强度的前提下，提供合适的负载容量，分散臭氧气体，从而提高臭氧氧化效率。催化剂层高一般为500-800mm，催化剂和废水接触时间为5-8min。催化剂使用寿命可以达到8年以上。

催化剂承托层采用双层天然鹅卵石，填装时按级配自下而上由大到小设置，下层平均粒径为16-32mm，高度不低于200mm；上层平均粒径为8-16mm，高度不低于100mm；鹅卵石底部设置配水配气滤砖，均等分配进水、反冲洗空气和反冲洗水。

滤砖28采用最新型S型滤砖，双层隔层构造，使水和空气自然形成界面分相，材质HDPE，抗压强度和耐冲击强度高。滤砖28孔径5mm，上层开孔率0.5％-0.8％，内层开孔率1.3％-1.5％，较高的开孔率一定程度上减少了水头损失，降低运行成本。

滤料反洗采用水洗、气洗及汽水联合反冲洗，反洗水采用原水，无需单独设反洗泵。底部气反洗装置采用穿孔管布气管，每格反应室上部均设有反洗水收集槽，反洗水收集槽低于下一级接触室进水隔墙，反洗废水排入收集槽，然后通过排水管或者排水泵排入废水管网。每一级接触室和反应室设置压差计，控制反洗系统启停，污水通过射流泵4进行一定比例的循环，在第一连接管5上设有高效溶气投加装置本体6，通过投加装置的负压抽吸的作用投加臭氧，臭氧连同循环的污水，通过高效投加装置的混合后，在接触室的底部进行二次均匀分配，完成臭氧投加，再进入反应池内，

进水室14和脱气室21分别作为前后两级循环泵的吸水室，同时脱气室预留一定的停留时间，以脱除溶解于水中的未反应的臭氧。

最后应说明的是：在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，或一体地连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，包括底座(1)和臭氧接触氧化池设备(2)，其特征在于，所述臭氧接触氧化池设备(2)固定焊接在所述底座(1)的顶部，所述臭氧接触氧化池设备(2)的一侧固定连接有进水口(3)，所述臭氧接触氧化池设备(2)的另一侧固定连接有出水口(24)，所述臭氧接触氧化池设备(2)的两侧分别对称设置有射流泵(4)，且所述射流泵(4)螺栓连接在所述底座(1)的两端，所述射流泵(4)的顶部固定连接有第一连接管(5)，所述第一连接管(5)的一端固定连接有高效溶气投加装置本体(6)，且所述高效溶气投加装置本体(6)螺栓连接在所述臭氧接触氧化池设备(2)的顶部，靠近所述第一连接管(5)的一侧设置有臭氧输入管(7)，且所述臭氧输入管(7)与所述高效溶气投加装置本体(6)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述臭氧接触氧化池设备(2)的内部靠近左侧一端设置有进水室(14)，所述进水室(14)的一侧设置有一级接触室(15)，且所述进水室(14)与一级接触室(15)之间固定连接有隔板。

3.根据权利要求2所述的一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述一级接触室(15)的内部设有第一固定管(9)，所述第一固定管(9)的一端固定连接有反洗气输入管(8)，靠近所述第一固定管(9)的一侧设置有分流装置本体(22)，且所述分流装置本体(22)的一端与高效溶气投加装置本体(6)的一端固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述一级接触室(15)的一侧设置有一级反应室(16)，所述一级反应室(16)的一侧设有二级接触室(17)，所述二级接触室(17)的内部设有第二固定管(10)，且所述第二固定管(10)的一端与反洗气输入管(8)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述二级接触室(17)的一侧设置有二级反应室(18)，所述二级反应室(18)的一侧设有三级接触室(19)，所述三级接触室(19)的内部设置有第三固定管(11)，且第一固定管(9)、第二固定管(10)和第三固定管(11)共同组成设置有进气管(12)，所述二级接触室(17)与三级接触室(19)的内部设有第二连接管(13)，所述第二连接管(13)的一端通过管道与高效溶气投加装置本体(6)的一端固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述三级接触室(19)的一侧设置有三级反应室(20)，所述三级反应室(20)的一侧设置有脱气室(21)，且一级反应室(16)、二级反应室(18)和三级反应室(20)的内部顶端均设置有反洗水收集槽(23)。

7.根据权利要求4所述的一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述一级反应室(16)、二级反应室(18)和三级反应室(20)的内部底端设置有催化剂滤料(25)，所述催化剂滤料(25)的内部催化剂的强度≥240N/粒、孔隙率为35％-65％以上、催化剂孔容≥0.4ml/g、孔径为2.88nm和比表面积280-320m2/g。

8.根据权利要求7所述的一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述催化剂滤料(25)的底端铺设有第一鹅暖石承托层(26)和第二鹅暖石承托层(27)，且所述第一鹅暖石承托层(26)和第二鹅暖石承托层(27)的下层平均粒径为16-32mm和高度不低于200mm，上层平均粒径为8-16mm和高度不低于100mm。

9.根据权利要求8所述的一种用于难降解废水处理的高效臭氧催化氧化系统，其特征在于，所述第二鹅暖石承托层(27)的底部设置有滤砖(28)，所述滤砖(28)采用新型S型滤砖结构，且滤砖(28)的孔径5mm、上层开孔率0.5％-0.8％和内层开孔率1.3％-1.5％。

Images