CN114620801A - 一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统 - Google Patents
一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114620801A CN114620801A CN202210318627.6A CN202210318627A CN114620801A CN 114620801 A CN114620801 A CN 114620801A CN 202210318627 A CN202210318627 A CN 202210318627A CN 114620801 A CN114620801 A CN 114620801A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reflux
- synergistic
- ozone
- reaction zone
- oxidation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 104
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 57
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 52
- 238000010992 reflux Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 48
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 44
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 14
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 10
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 claims description 9
- -1 Hydroxyl Chemical group 0.000 claims description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000012668 chain scission Methods 0.000 claims description 6
- 229960001701 chloroform Drugs 0.000 claims description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- UOCLXMDMGBRAIB-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trichloroethane Chemical compound CC(Cl)(Cl)Cl UOCLXMDMGBRAIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 2
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000004434 industrial solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 1
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/722—Oxidation by peroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
Abstract
本发明公开了一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，包括：臭氧子系统，包括进气单元、臭氧发生器、臭氧投加模块及尾气破坏装置，氧气源经减压后进入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧进入臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；双氧水子系统，是H2O2由储罐进行存储并通过计量泵及截止阀进入H2O2流量分配模块，经H2O2投加管路投加至臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；回流增效子系统，是由回流提升泵、阀门、UV管道式紫外线反应器组成，用于完成所有光催化、运行及控制功能。本发明通过在原来的光催化系统中增加回流增效系统，实现光催化的最大利用率,进而最大化的提高难降解有机物的去除率。
Description
技术领域
本发明涉及高难工业废水处理技术领域，具体来说，涉及一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统。
背景技术
光催化氧化技术是通过UV/O3/H2O2、UV/H2O2、UV/O3及O3/H2O2等工艺产生羟基自由基（•OH）的高级氧化技术，它的特点是通过反应产生羟基自由基（•OH），该自由基具有极强的氧化性，通过自由基反应能够将有机污染物有效地分解。除了产生羟基自由基，同时紫外光的照射可使有机化合物中的C-C、C-N键吸收紫外光的能量而断裂，对有机物进行光解。
现有的光催化氧化技术，在其项目实际运行工况中较难最大限度利用紫外光照，解决流态、盲区、效率等问题。
基于光化学第一定律、光化学第二定律，在应用中可知光催化反应过程中需达到一定紫外线剂量的越强大的光源才能产生更高浓度的激发态实现羟基自由基的产生和光解。为此设计一种UV/O3/H2O2回流增效系统，在原高级氧化系统中，增加UV回流增效系统，实现光催化的最大利用率，污水中经UV回流增效系统处理后剩余的小分子有机物回流至前端的高级氧化反应区，进一步实现去除。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，能够克服现有技术方法的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，包括臭氧子系统、双氧水子系统及UV回流增效子系统，其中，
所述臭氧子系统，包括进气单元、臭氧发生器、臭氧投加模块及尾气破坏装置，氧气源经减压装置减压稳压后进入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧通过臭氧流量分配模块经臭氧投加管路进入臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；该三个反应区内剩余尾气在引风机作用下，通过臭氧尾气分解破坏装置，并经加热和催化作用分解为氧气再通过排气风扇排放到大气中；
所述双氧水子系统，包括H2O2存储和H2O2投加；H2O2由储罐进行存储并通过计量泵及截止阀进入H2O2流量分配模块，经流量分配模块出来的H2O2经H2O2投加管路采用分点投加的方式分别投加至臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；
所述UV回流增效子系统，由回流提升泵、阀门、管道式紫外线反应器组成，所述管道式紫外线反应器包括紫外线反应器、紫外线强度监测模块、系统控制中心、镇流器柜、自动清洗模块及清洗驱动模块，用于完成所有正常光催化、运行、监测及控制功能，其中紫外线灯管可根据水量、水质情况选择低压或中压紫外灯管。
进一步地，所述臭氧预氧化区的氧化反应机理是，采用O3/H2O2工艺，通过控制O3、H2O2的投加量及投加比例，产生具有极强氧化性的羟基自由基，来将经生化处理后的污水中部分难降解大分子物质分解为小分子物质或者直接矿化，去除部分COD且对污水进行脱色处理；所述高级氧化反应区的氧化反应机理是，H2O2及O3由产生的羟基自由基进一步对来水进行处理，同时通过一级UV回流增效反应区，在高强度UV光激发下，H2O2及O3通过多种途径产生羟基自由基，将未在臭氧预氧化区降解的有机物进行断链、开环反应，最终将其降解为二氧化碳、水和无害物质；所述高级氧化深度反应区的氧化反应机理是，采用H2O2/O3工艺，通过出水末端泵提升出水经二级UV回流增效反应区，羟基自由基产生机理和所述高级氧化反应区相同，该工艺区主要用于去除部分极难降解的有机污染物。其中一级、二级回流增效反应区可根据水质、水量等具体情况确定使用一级或二级回流增效反应。
进一步地，所述高级氧化深度反应区中难降解的有机物包括氯仿、三氯甲烷、三氯乙烷、尿素及草酸。
进一步地，所述UV回流增效子系统垂直安装于所述高级氧化反应区及所述深度高级氧化反应区之外，通常安装于反应区的池顶或侧方区域。
进一步地，所述UV回流增效子系统采用管式紫外线反应器，通过管道法兰式的连接方式，反应器内部做抛光处理，内设导流结构，灯管采用科学排布结构，水流与氧化剂垂直于UV回流增效子系统，确保水质有足够的照射强度。
进一步地，所述中压管式紫外线反应器内的污水经充分混合，水中残余的O3及H2O2在中压管式紫外线反应器内被高紫外线剂量进行光催化，使O3、H2O2、UV、有机物物质进行多重联合反应，氧化还原电位ORP升至最高，快速将大分子难降解有机物进行开环和断链降解为小分子有机物，再回流至前端所述高级氧化反应区去除有机物。
进一步地，所述UV回流增效子系统中，出水渠内污水通过所述回流提升泵提升至所述中压管式紫外线反应器内，设计回流量为30-100%回流，回流至所述高级氧化反应区内，进入高级氧化反应区内的污水产生的小分子物质将在高级氧化反应区及高级氧化深度反应区进一步被氧化；其中，配置实现紫外剂量为400-1200 mJ/cm2。
进一步地，所述臭氧子系统根据不同水质水量要求，采用曝气盘、气液混合泵或射流器的方式投加氧化剂H2O2，所述双氧水子系统采用管式喷射的原理，通过高精度计量泵高压投加，投加压力设计为50-100bar，再通过管道微孔喷射与水进行混合的方式投加氧化剂H2O2。
本发明的有益效果：通过在原来的光催化系统中增加回流增效系统，实现光催化的最大利用率；污水中经回流系统光催化处理后的小分子有机物回流至前端的光催化反应池，进一步实现去除；通过合理设计光催化回流增效高级氧化系统从而对提高光量子利用率有重要意义；解决了UV/O3/H2O2等工艺组合的光催化工程项目中的光催化利用率有限、污水流经流态较难设计控制，同时避免了为达到处理效果需配置一定高紫外光剂量从而使工程化应用投资较大的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统的H2O2光催化回流增效系统工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
如图1所示，根据本发明实施例所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，包括臭氧子系统、双氧水子系统及UV回流增效子系统。
所述臭氧子系统，包括进气单元、臭氧发生器、臭氧投加模块及尾气破坏装置，氧气源经减压装置减压稳压后进入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧通过臭氧流量分配模块经臭氧投加管路进入臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区。臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区三个反应区内剩余尾气在引风机作用下，通过臭氧尾气分解破坏装置，并经加热和催化作用分解为氧气再通过排气风扇排放到大气中，所述尾气破坏器一般放置于接触池顶部。
所述臭氧预氧化区的氧化反应机理是，采用O3/H2O2工艺，通过控制O3、H2O2的投加量及投加比例，产生具有极强氧化性的羟基自由基，来将经生化处理后的污水中部分难降解大分子物质分解为小分子物质或者直接矿化，去除部分COD且对污水进行脱色处理；同时能够提高水体透光率（UVT），为后续光催化系统提供良好的水质条件。该工艺区•OH产生机理如下：
H2O2 ⇌ H++HO2 －
HO2 －+O3 → HO2 •－+O3 •－
HO2 •－ ⇌ O2 •－+H+
O2 •－+O3 → O2+O3 •－
O3 •－+H+ ⇌ HO3 •
HO3• → •OH+O2
所述高级氧化反应区的氧化反应机理是，采用UV/H2O2/O3工艺，在UV激发下，H2O2及O3通过多种途径产生羟基自由基，无选择地与污水中的污染物反应发生断链、开环反应将其降解为二氧化碳、水和无害物质；不产生二次污染。该工艺区•OH产生机理如下：
3O3+OH-+H+→2•OH+4O2
O3+hv→O2+O(1D)
O(1D)+H2O→2•OH
H2O2 ⇌ H++HO2 －
HO2 －+O3 →•OH+O2 －+O2
H2O2+hv→2•OH
所述高级氧化深度反应区的氧化反应机理是，采用UV/H2O2/O3工艺，羟基自由基产生机理和所述高级氧化反应区相同，该工艺区主要用于去除部分极难降解的有机污染物（如氯仿、三氯甲烷、三氯乙烷、尿素及草酸），经去除有机污染物后的污水经提升泵提至所述UV 管式紫外线反应器内，这些化合物与羟基自由基的反应速率较低，需要更长的反应时间和更高浓度的•OH，进一步保证出水效果。
所述双氧水子系统，包括H2O2存储和H2O2投加；H2O2由储罐进行存储并通过计量泵及截止阀进入H2O2流量分配模块，经流量分配模块出来的H2O2经H2O2投加管路采用分点投加的方式分别投加至臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区。
所述UV回流增效子系统，由回流提升泵、阀门、中压管道式紫外线反应器组成，所述中压管道式紫外线反应器包括紫外线反应器、紫外线强度监测模块、系统控制中心、镇流器柜、自动清洗模块及清洗驱动模块，用于完成所有正常光催化、运行及控制功能。所述UV管式紫外线反应器内的污水经充分混合，水中残余的O3及H2O2在UV管式紫外线反应器内被高紫外线剂量进行光催化，使O3、H2O2、UV、有机物物质进行多重联合反应，氧化还原电位ORP升至最高，快速将大分子难降解有机物进行开环和断链降解为小分子有机物，再回流至前端所述高级氧化反应区去除有机物。所述UV回流增效子系统采用管式紫外线反应器，通过管道法兰式的连接方式，反应器内部做抛光处理，内设导流结构，灯管采用科学排布结构，水流与氧化剂垂直于UV回流增效子系统，确保水质有足够的照射强度。
UV回流增效子系统中，出水渠内污水通过所述回流提升泵提升至所述UV管式紫外线反应器内，设计回流量为30-100%回流，回流至所述高级氧化反应区内，进入高级氧化反应区内的污水产生的小分子物质将在高级氧化反应区及高级氧化深度反应区进一步被氧化；其中，配置实现紫外剂量为400-1200 mJ/cm2。
对于上述所述的通过控制O3、H2O2的投加量及投加比例，在投加量方式上，所述臭氧子系统根据不同水质水量要求，采用曝气盘、气液混合泵或射流器的方式投加氧化剂H2O2，所述双氧水子系统采用管式喷射的原理，通过高精度计量泵高压投加，投加压力设计为50-100bar，再通过管道微孔喷射与水进行混合的方式投加氧化剂H2O2。在投加剂量上，首先根据污水水质情况并结合小试、中试实验，确定臭氧和双氧水最佳投加比例，控制臭氧和双氧水的投加比例为1:1-10:1，三个工艺区臭氧和双氧水投加比例相同。
同时，根据实验结果及水质情况，确定去除单位COD所需臭氧量。羟基自由基无选择性的去除富电子的有机化合物，但针对不同的有机污染物反应速率不同。在臭氧预氧化区，部分有机污染物如工业溶剂（氯乙烯、三氯乙烯等）、食品添加剂、农药、NOM等与•OH反应速率较快，在该区可以有效地去除，同时，部分难降解的有机污染物可以分解为小分子物质，可在高级氧化区进一步矿化。臭氧预氧化区的臭氧投加浓度与去除COD的比值为1:2-1:1；高级氧化区可通过多种途径产生•OH，该区臭氧投加浓度与去除COD的比值约为2:3-2:1，在该区部分有机污染物可完全矿化产生二氧化碳和水，无二次污染。深度高级氧化反应区旨在去除部分极难降解有机污染物，该区羟基自由基与污染物反应速率较慢，臭氧投加浓度与去除COD的比值约为1:1-3:1。在光催化反应工艺中，所需紫外线的剂量往往和污水的透过率，水中难降解有机物的情况确定，经验指导剂量为400 mJ/cm2-1200 mJ/cm2。本发明中光催化模块以管道式紫外线反应器的形式安装于高级氧化反应区及深度高级氧化反应区的反应池上或侧方。
本发明通过增加光催化回流增效系统后，实现短时间内最大紫外线剂量下的光催化及光解，且避免了光催化接触池的流态设计盲区及光催化利用率低的问题。紫外线反应器内壁进行抛光工艺，最大限度实现紫外光的反射和折射，同时经过CFD流态模拟技术，最终实现回流污水及其中的O3、H2O2在UV管式紫外线反应器内充分全面的被紫外光进行光催化，吸收足够的紫外线剂量，产生更高浓度的激发态实现羟基自由基的产生和光解。且其抗冲击能力大大增强，遇到来水水质水量波动大时，可通过调整不同的回流量进入到光催化回流增效系统，进而确保水厂达标出水。光催化高级氧化技术具有耐冲击负荷、反应条件温和、无二次污染、能耗低和应用范围广等特点，能使许多难降解处理有机物完全分解成基本无害简单化合物。系统可用于深度处理的COD降解、提高B/C比，工程中可根据水质特点，通过调整药剂投加点、投加浓度、回流增效回流量、UV输出剂量、臭氧投加浓度、臭氧投加点等措施优化系统运行工况。另外，本申请还可根据不同的水质情况选择是一级UV回流增效反应区还是二级UV回流增效反应区；可根据不同水质及去除效果，选择回流增效的管道是紫外线为低压或者中压。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过在原来的光催化系统中增加回流增效系统，实现光催化的最大利用率；污水中经回流系统光催化处理后的小分子有机物回流至前端的光催化反应区，进一步实现去除；通过合理设计光催化回流增效高级氧化系统从而对提高光量子利用率有重要意义；解决了UV/O3/H2O2等工艺组合的光催化工程项目中的光催化利用率有限、污水流经流态较难设计控制，同时避免了为达到处理效果需配置一定高紫外光剂量从而使工程化应用投资较大的难题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)
1.一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，包括臭氧子系统、双氧水子系统及UV回流增效子系统，其中，
所述臭氧子系统，包括进气单元、臭氧发生器、臭氧投加模块及尾气破坏装置，氧气源经减压装置减压稳压后进入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧通过臭氧流量分配模块经臭氧投加管路进入臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；该三个反应区内剩余尾气在引风机作用下，通过臭氧尾气分解破坏装置，并经加热和催化作用分解为氧气再通过排气风扇排放到大气中；
所述双氧水子系统，包括H2O2存储和H2O2投加；H2O2由储罐进行存储并通过计量泵及截止阀进入H2O2流量分配模块，经流量分配模块出来的H2O2经H2O2投加管路采用分点投加的方式分别投加至臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；
所述UV回流增效子系统，由回流提升泵、阀门、管道式紫外线反应器组成，所述管道式紫外线反应器包括紫外线反应器、紫外线强度监测模块、系统控制中心、镇流器柜、自动清洗模块及清洗驱动模块，用于完成所有正常光催化、运行、监测及控制功能，其中紫外线灯管可根据水量、水质情况选择低压或中压紫外灯管。
2.根据权利要求1所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述臭氧预氧化区的氧化反应机理是，采用O3/H2O2工艺，通过控制O3、H2O2的投加量及投加比例，产生具有极强氧化性的羟基自由基，来将经生化处理后的污水中部分难降解大分子物质分解为小分子物质或者直接矿化，去除部分COD且对污水进行脱色处理；所述高级氧化反应区的氧化反应机理是，H2O2及O3由产生的羟基自由基进一步对来水进行处理，同时通过一级UV回流增效反应区，在高强度UV光激发下，H2O2及O3通过多种途径产生羟基自由基，将未在臭氧预氧化区降解的有机物进行断链、开环反应，最终将其降解为二氧化碳、水和无害物质；所述高级氧化深度反应区的氧化反应机理是，采用H2O2/O3工艺，通过出水末端泵提升出水经二级UV回流增效反应区，羟基自由基产生机理和所述高级氧化反应区相同，该工艺区主要用于去除部分极难降解的有机污染物；其中一级、二级回流增效反应区可根据水质、水量等具体情况确定使用一级或二级回流增效反应。
3.根据权利要求2所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述高级氧化深度反应区中难降解的有机物包括氯仿、三氯甲烷、三氯乙烷、尿素及草酸。
4.根据权利要求1所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述UV回流增效子系统垂直安装于所述高级氧化反应区及所述深度高级氧化反应区之外，通常安装于反应区的池顶或侧方区域。
5.根据权利要求1所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述UV回流增效子系统采用管式紫外线反应器，通过管道法兰式的连接方式，反应器内部做抛光处理，内设导流结构，灯管采用科学排布结构，水流与氧化剂垂直于UV回流增效子系统，确保水质有足够的照射强度。
6.根据权利要求1所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述中压管式紫外线反应器内的污水经充分混合，水中残余的O3及H2O2在中压管式紫外线反应器内被高紫外线剂量进行光催化，使O3、H2O2、UV、有机物物质进行多重联合反应，氧化还原电位ORP升至最高，快速将大分子难降解有机物进行开环和断链降解为小分子有机物，再回流至前端所述高级氧化反应区去除有机物。
7. 根据权利要求1所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述UV回流增效子系统中，出水渠内污水通过所述回流提升泵提升至所述中压管式紫外线反应器内，设计回流量为30-100%回流，回流至所述高级氧化反应区内，进入高级氧化反应区内的污水产生的小分子物质将在高级氧化反应区及高级氧化深度反应区进一步被氧化；其中，配置实现紫外剂量为400-1200 mJ/cm2。
8.根据权利要求1所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述臭氧子系统根据不同水质水量要求，采用曝气盘、气液混合泵或射流器的方式投加氧化剂H2O2，所述双氧水子系统采用管式喷射的原理，通过高精度计量泵高压投加，投加压力设计为50-100bar，再通过管道微孔喷射与水进行混合的方式投加氧化剂H2O2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210318627.6A CN114620801B (zh) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210318627.6A CN114620801B (zh) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114620801A true CN114620801A (zh) | 2022-06-14 |
| CN114620801B CN114620801B (zh) | 2022-11-25 |
Family
ID=81903677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210318627.6A Active CN114620801B (zh) | 2022-03-29 | 2022-03-29 | 一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114620801B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114956304A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-08-30 | 金科环境股份有限公司 | 低能耗臭氧氧化反渗透浓盐水系统及双氧水加药控制方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1974443A (zh) * | 2006-12-06 | 2007-06-06 | 蒋遂安 | 雨水、洗水等微污染水资源化低成本深度净化处理方法及装置 |
| CN202865045U (zh) * | 2012-05-24 | 2013-04-10 | 北京华晨吉光科技有限公司 | 一种饮用水消毒装置 |
| CN108083527A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-05-29 | 广东宇东环保科技有限公司 | 一种气窝腔联合臭氧处理废水的方法 |
| US20190112211A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-18 | Institute Of Process Engineering, Chinese Academy Of Sciences | Method for Photocatalytic Ozonation Reaction, Catalyst for photocatalytic ozonation and Reactor Containing the Same |
| CN208791268U (zh) * | 2018-08-07 | 2019-04-26 | 山东华城城建设计工程有限公司 | 一种回流型复合催化氧化反应装置 |
| CN110759460A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-07 | 北京安力斯环境科技股份有限公司 | 一种用于污水处理的三段式uv/o3/h2o2高级氧化系统 |
| US20210032136A1 (en) * | 2019-07-29 | 2021-02-04 | Clemson University | Method and System for Purifying Water Using Photocatalysis |
| CN212504185U (zh) * | 2020-05-17 | 2021-02-09 | 内蒙古包钢集团环境工程研究院有限公司 | 一种光催化臭氧双氧水协同作用高级氧化处理装置 |
-
2022
- 2022-03-29 CN CN202210318627.6A patent/CN114620801B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1974443A (zh) * | 2006-12-06 | 2007-06-06 | 蒋遂安 | 雨水、洗水等微污染水资源化低成本深度净化处理方法及装置 |
| CN202865045U (zh) * | 2012-05-24 | 2013-04-10 | 北京华晨吉光科技有限公司 | 一种饮用水消毒装置 |
| US20190112211A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-18 | Institute Of Process Engineering, Chinese Academy Of Sciences | Method for Photocatalytic Ozonation Reaction, Catalyst for photocatalytic ozonation and Reactor Containing the Same |
| CN108083527A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-05-29 | 广东宇东环保科技有限公司 | 一种气窝腔联合臭氧处理废水的方法 |
| CN208791268U (zh) * | 2018-08-07 | 2019-04-26 | 山东华城城建设计工程有限公司 | 一种回流型复合催化氧化反应装置 |
| US20210032136A1 (en) * | 2019-07-29 | 2021-02-04 | Clemson University | Method and System for Purifying Water Using Photocatalysis |
| CN110759460A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-02-07 | 北京安力斯环境科技股份有限公司 | 一种用于污水处理的三段式uv/o3/h2o2高级氧化系统 |
| CN212504185U (zh) * | 2020-05-17 | 2021-02-09 | 内蒙古包钢集团环境工程研究院有限公司 | 一种光催化臭氧双氧水协同作用高级氧化处理装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114956304A (zh) * | 2022-08-03 | 2022-08-30 | 金科环境股份有限公司 | 低能耗臭氧氧化反渗透浓盐水系统及双氧水加药控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114620801B (zh) | 2022-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100541573B1 (ko) | 고도산화공정을 이용한 수처리 장치 및 그 수처리 방법 | |
| US8926842B2 (en) | Water treatment system and method using high pressure advanced oxidation process with unreacted ozone reusing | |
| CN104003504B (zh) | 一种难降解有机废水臭氧催化氧化处理装置及工艺 | |
| US10662095B2 (en) | Ozone-photocatalysis reactor and water treatment method | |
| JP2009056364A (ja) | 配管型の水処理装置 | |
| CN104787924A (zh) | 一种应用臭氧催化氧化进行己内酰胺污水深度处理的方法 | |
| CN114620801B (zh) | 一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统 | |
| KR100808935B1 (ko) | 플라즈마 및 광촉매를 이용한 폐수 처리장치 | |
| JP3858326B2 (ja) | オゾンと光触媒を利用した促進酸化処理装置 | |
| CN110759460A (zh) | 一种用于污水处理的三段式uv/o3/h2o2高级氧化系统 | |
| JP4285468B2 (ja) | オゾンと光触媒を利用した促進酸化処理装置 | |
| CN217780843U (zh) | Aop强离子氧化消毒处理器 | |
| CN105130131A (zh) | 一种填埋场垃圾渗滤液的处理系统及方法 | |
| CN202865045U (zh) | 一种饮用水消毒装置 | |
| JP4417587B2 (ja) | 促進酸化処理装置 | |
| KR20020094870A (ko) | 정수 및 오폐수 고도처리장치 및 방법 | |
| JP2008272761A (ja) | 促進酸化処理装置 | |
| JP4371602B2 (ja) | 促進酸化処理装置 | |
| CN211497075U (zh) | 一种用于污水处理的三段式uv/o3/h2o2高级氧化系统 | |
| JP2009148657A (ja) | 紫外線水処理装置 | |
| CN214192699U (zh) | 一种用于饮用水微污染物去除的mpuv/h2o2高级氧化系统 | |
| CN215327476U (zh) | 一种紫外催化处理垃圾渗滤液浓缩液的设备 | |
| CN203269708U (zh) | 一种石墨烯净化污水组合装置 | |
| CN215440016U (zh) | 一种利用臭氧高效处理生活污水的装置 | |
| CN110921810B (zh) | 一种水处理中臭氧尾气的利用设备及利用其处理水的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |