CN115180704B - 一种催化氧化废水深度处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水催化氧化处理技术领域，公开了一种催化氧化废水深度处理系统。包括：气液混合部，将废水与气体氧化剂预混合；催化氧化部，与气液混合部连接，用于气液混合流体与催化剂接触发生反应；回流沉淀部，与催化氧化部连通，用于折流沉淀分离催化剂，形成高密度催化剂区域；催化剂分离回收部，包括磁分离装置和催化剂投加装置，用于分离回收催化剂；其中，催化剂为具有磁性的微米级粉末状催化剂；催化氧化部采用机械搅拌进行混合。该系统采用磁性微米级粉末状催化剂、在机械搅拌作用下，实现类均相催化氧化反应，反应速率快、时间短、反应充分，催化剂循环利用，运行成本低。
Description
技术领域
本发明涉及废水催化氧化处理技术领域，具体涉及一种催化氧化废水处理系统。
背景技术
催化氧化技术是一种高效的高级氧化技术，在处理难降解有机废水及市政工业废水深度处理中得到了广泛的应用。目前，在实际催化氧化废水深度处理中采用的多是非均相催化氧化，反应器采用固定床形式，即将非均相催化剂固定于填充床内，利用吸附、过滤和氧化来富集、截留和分解有机污染物。实际使用中，一般采用直径为2~6mm的分子筛球作为非均相催化剂，分子筛球大部分催化剂活性位点分布于球形孔隙内，污染物和氧化剂需要经过孔隙扩散后方可与催化剂活性位点结合，反应时间较长，且存在孔隙易堵塞和板结的问题；为保持反应器水流顺畅以及催化剂的催化活性，需设置气水反洗；长期运行还存在催化剂催化效率低，催化剂易受水质影响产生板结和失活等现象，需要定期更换催化剂；且现有催化剂种类繁多、催化性能差异较大、价格昂贵、不具有回收性，使得废水催化氧化处理成本较高。
此外，若采用流化床形式进行催化氧化，虽传质效率高，但因流体搅拌动能能耗限制，常采用颗粒小、密度轻的物质作为流化悬浮物进行催化，虽然与污染物和氧化剂的接触几率大，但存在小颗粒不便于回收及重复利用等问题。
发明内容
本发明针对现有技术中固定床形式和流化床形式进行催化氧化深度处理废水存在的不足，提供了一种催化氧化废水深度处理系统。该系统采用磁性微米级粉末状催化剂、在机械搅拌作用下，实现类均相的催化氧化反应，催化氧化反应速率快、时间短、反应充分，催化剂被回收循环利用，运行成本低。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种催化氧化废水深度处理系统，包括：
气液混合部，用于供应废水和气体氧化剂，将废水与气体氧化剂进行充分混合；
催化氧化部，与所述气液混合部的出口端连接，混合气体氧化剂的废水在所述催化氧化部中与催化剂接触发生催化氧化反应；
回流沉淀部，与所述催化氧化部的出口端连通，用于折流沉淀分离催化氧化后水流中的催化剂，形成一高密度催化剂区域；
催化剂分离回收部，包括相连接的磁分离装置和催化剂投加装置，所述磁分离装置与所述回流沉淀部的出口端连接，所述催化剂投加装置连接至所述催化氧化部，用于分离回收催化剂；
其中，所述催化剂为具有磁性的微米级粉末状催化剂；所述催化氧化部采用机械搅拌进行气液和催化剂的混合。
在本申请的一种实施例中，所述气液混合部包括原水箱、气液混合泵和气体氧化剂泵送装置，所述原水箱经管路与所述气液混合泵的入口端连接，所述气体氧化剂泵送装置经管路与所述气液混合泵上的进气口连接，所述气液混合泵的出口端经管路连接至所述催化氧化部。
在本申请的一种实施例中，所述气体氧化剂泵送装置包括臭氧发生器和气体臭氧浓度检测仪，所述臭氧发生器的出口管路与所述进气口连接，所述出口管路上依次设有气体球阀、气体三通阀、气体流量计和气体止回阀，所述气体臭氧浓度检测仪与所述气体三通阀连接。
在本申请的一种实施例中，所述气体氧化剂经所述气液混合泵与废水混合形成10~50μm的微小气泡，混合时间为0.05~0.2s。
在本申请的一种实施例中，所述气液混合部还包括均相催化剂投加装置，所述均相催化剂投加装置包括相连接的储箱和计量泵，所述计量泵的出口端经管路与所述气液混合泵入口端管路上的注射阀连接。
在本申请的一种实施例中，所述催化氧化部和回流沉淀部位于反应器本体内，所述反应器本体为密封罐体，设有废水投加管、催化剂投加管和排水口，所述废水投加管和催化剂投加管位于所述催化氧化部上并向内延伸，所述排水口设于所述回流沉淀部上部，所述催化氧化部和所述回流沉淀部于底部连通。
在本申请的一种实施例中，所述反应器本体内经竖向挡板分隔成催化氧化部和回流沉淀部，所述竖向挡板的两侧和顶侧分别连接所述反应器本体的侧壁和顶壁，所述竖向挡板底侧与所述反应器本体的底壁之间形成高度为10~30cm的连通通道。
在本申请的一种实施例中，所述回流沉淀部内上下交错设有若干折流挡板，若干所述折流挡板向下倾斜设置，倾斜角度为30~60°。
在本申请的一种实施例中，所述回流沉淀部下部及与所述催化氧化部的连通通道区域为高密度催化剂区域。
在本申请的一种实施例中，所述催化氧化部内设有两级桨叶搅拌器；所述废水投加管外端经管路与所述气液混合部连接，内端向下延伸至所述两级桨叶搅拌器的两级桨叶之间；所述废水投加管的出口与所述反应器本体的侧壁距离10~30cm，且出口处设有防短流挡板。
在本申请的一种实施例中，所述磁分离装置包括磁截留机构和卸渣机构；所述催化剂投加装置包括搅拌箱和投加泵，所述搅拌箱设于所述卸渣机构的排料口之下，所述投加泵经管路连接所述搅拌箱和所述催化剂投加管，所述投加泵和催化剂投加管之间的管路上依次设有污泥止回阀和排污阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的催化氧化废水深度处理系统，将气体氧化剂与废水预先充分混合，然后与具有磁性的微米级粉末状催化剂在机械搅拌作用下充分接触发生催化氧化反应降解有机污染物，反应后的水流进入回流沉淀部，催化剂在折流作用下向下沉淀在回流沉淀部底部形成一高密度催化剂区域，催化氧化部内反应后的水流均需经过该高密度催化剂区域排出，使得在催化氧化部内未反应的氧化剂在此处与催化剂充分接触反应；排出的水流经催化剂分离回收部分离回收磁性催化剂，并将磁性催化剂回加至催化氧化部内实现循环利用。该系统对气体氧化剂利用率高，反应速度快，对有机污染物的降解速率约是现有非均相催化剂固定床形式降解速率的2倍，处理的水流停留时间缩短，系统单位时间内运行负荷大；采用机械搅拌、且形成高密度催化剂区域，实现类均相催化氧化反应，反应充分、高效、能耗低；催化剂在催化反应区域（催化氧化部和回流沉淀部）不易被排出，利用效率提高，排出的催化剂量少，且可通过催化剂分离回收部回收再利用，催化剂总投入少，分离处理量小。
2.本发明的系统中，其气液混合部设置有均相催化剂投加装置，可同时或单独投加均相催化剂（如双氧水），可协同进行催化氧化，进一步增强臭氧催化氧化降解难降解有机污染物的能力；也可单独进行均相催化氧化反应，应用场景多，适应性强。
3、本发明将催化氧化部和回流沉淀部设置于反应器本体内，经竖向挡板和折流挡板的设置来实现催化氧化部和回流沉淀部的分隔及功能，结构简单，设备成本低，处理过程易于控制。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，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为本发明催化氧化废水深度处理系统的流程图。
图2为本发明催化氧化废水深度处理系统的一种具体实施例结构示意图。
附图标记：
100、气液混合部；110、原水箱；120、气液混合泵；121、进气口；122、注射阀；130、气体氧化剂泵送装置；131、臭氧发生器；132、气体臭氧浓度检测仪；133、气体球阀；134、气体三通阀；135、气体流量计；136、气体止回阀；140、均相催化剂投加装置；141、储箱；142、计量泵；
200、催化氧化部；210、两级桨叶搅拌器；
300、回流沉淀部；
400、催化剂分离回收部；410、磁分离装置；411、卸渣机构；420、催化剂投加装置；421、搅拌箱；422、投加泵；423、污泥止回阀；424、排污阀；
500、反应器本体；510、废水投加管；511、防短流挡板；520、催化剂投加管；530、排水口；540、竖向挡板；550、折流挡板。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“纵向”、“横向”、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，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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。
术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种催化氧化废水深度处理系统，适用于催化氧化处理高浓度难降解有机废水，该系统包括依次设置的气液混合部100、催化氧化部200、回流沉淀部300和催化剂分离回收部400等。
其中，气液混合部100用于供应待处理的废水和气体催化剂，待处理的废水和气体催化剂根据需求计量送入，并进行充分混合，实现气体氧化剂与待处理废水的预混合。并将预混合的废水及气体氧化剂送入后续的催化氧化部200进行催化氧化反应。
催化氧化部200的入口与气液混合部100的出口端经管路连接，混合后的废水和气体氧化剂按一定流量匀速进入该催化氧化部200内，在该催化氧化部200内采用机械搅拌将气液混合后的水流与催化剂混合，使气体氧化剂、有机污染物和催化剂充分碰撞接触，以催化氧化降解废水中的有机污染物。
回流沉淀部300的入口端与催化氧化部200的出口端连通，经催化氧化部200反应后的水流及催化剂进入回流沉淀部300，在该回流沉淀部300内经折流、沉降作用，使催化剂回流至回流沉淀部300的下部，在下部区域内浓缩富集，形成一高密度催化剂区域。经催化氧化部200反应后的水流需经过该高密度催化剂区域后再排出回流沉淀部300，也即催化氧化后的水流必须经过该高密度催化剂区域后才能排出；未反应的氧化剂在该高密度催化剂区域内与催化剂充分碰撞接触，发生进一步催化氧化反应，使氧化剂被充分利用、有机污染物被彻底降解，处理后的水流再由回流沉淀部300的出口排出。
催化剂分离回收部400包括相连接的磁分离装置410和催化剂投加装置420。本实施方式使用的催化剂为具有磁性的、微米级、粉末状催化剂，优选该磁性微米级粉末状催化剂的比表面积为400~650m2/g，密度为0.5~1.2g/cm3。磁分离装置410可为磁盘分离装置等，其入口端与回流沉淀部300的出口端连接，经催化氧化处理后的水流进入磁分离装置410，经磁盘等磁力吸附分离出水流中携带的催化剂，并将催化剂卸载至催化剂投加装置420中进行回收。催化剂投加装置420的出口端经管路连接至催化氧化部200上，为催化氧化部200投加催化剂；催化剂投加装置420可补充原始催化剂或由磁分离装置410回收的催化剂。
具体地，如图2所示，气液混合部100包括原水箱110、气液混合泵120和气体氧化剂泵送装置130等。原水箱110经管路与气液混合泵120的入口端连接，原水箱110用于暂储待处理废水，为气液混合泵120提供稳定的废水供应，确保处理系统稳定、连续运行。气体氧化剂泵送装置130的出口端经管路与气液混合泵120壳体上的进气口121连接，使废水和气体氧化剂经气液混合泵120进行高效、快速混合。气液混合泵120的出口端经管路连接至催化氧化部200，将混合有气体氧化剂的废水送入催化氧化部200中进行催化氧化反应。气体氧化剂与废水经气液混合泵120混合后形成10~50μm的微小气泡，混合时间仅需0.05~0.2s；经气液混合泵120预混合后形成微小气泡的气体氧化剂进入催化氧化部200后可更好的与催化剂碰撞接触，缩短反应启动时间，加快反应速度，提高反应效率及气体氧化剂的利用效率。
其中，该气体氧化剂泵送装置130可包括气体氧化剂发生器（或气体氧化剂贮存单元）和气体氧化剂浓度检测仪，气体氧化剂发生器用于产生并供应气体氧化剂，气体氧化剂浓度检测仪检测供应过程中气体氧化剂的实际浓度。
具体地，当采用臭氧（O3）作为气体氧化剂催化氧化深度处理废水时，该气体氧化剂泵送装置130包括臭氧发生器131和气体臭氧浓度检测仪132等。臭氧发生器131的出口管路与气液混合泵120上的进气口121连接，将臭氧发生器131产生的臭氧实时供应给气液混合泵120。该臭氧发生器131与气液混合泵120连接的出口管路上依次设置有气体球阀133、气体三通阀134、气体流量计135和气体止回阀136，用于控制气体流向和测定流量大小。气体臭氧浓度检测仪132经管路与气体三通阀134连接，用于实时检测臭氧发生器131产生并送往气液混合泵120的气体中的臭氧浓度。可根据需要控制臭氧发生器131单位时间产生臭氧的量，以满足后续反应需求。此外，也可采用氯气作为气体氧化剂，采用氯气作为气体氧化剂时，该气体氧化剂泵送装置130包括氯气贮存单元（图中未示出）和气体氯气浓度检测仪等。
在本申请的一种实施方式中，该系统的气液混合部100还设置有均相催化剂投加装置140，该均相催化剂投加装置140包括相连接的储箱141和计量泵142，其中，储箱141经计量泵142和管路连接至气液混合泵120，为气液混合泵120提供均相催化剂。具体地，均相催化剂可为双氧水（H2O2），计量泵142的入口端与储箱141连接，出口端与气液混合泵120前端管路上的注射阀122连接，根据系统需要，可控流量的向气液混合泵120投加均相催化剂（双氧水等），使均相催化剂、废水以及气体氧化剂在气液混合泵120中进行预混合，以缩短进入催化氧化部200后的反应启动时间。该均相催化剂投加装置140根据需要选择性运行，在处理难降解和成分复杂的工业废水时，可选择开启该均相催化剂投加装置140，向系统中投加双氧水，以协同臭氧的催化氧化处理过程，使臭氧发生催化氧化时产生更多的羟基自由基，从而进一步增强臭氧催化氧化降解难降解有机物的能力。
在本申请的一种实施方式中，催化氧化部200和回流沉淀部300同时设置于一个反应器本体500内，该反应器本体500为密封罐体，优选可为圆柱形罐体，当然也可为方形密封罐体等。反应器本体500上设有废水投加管510、催化剂投加管520和排水口530等。其中，废水投加管510和催化剂投加管520设置在催化氧化部200上，并向催化氧化部200内部延伸；废水投加管510经管路与气液混合泵120的出口端连接，混合气体催化剂和/或均相催化剂的废水由该废水投加管510进入该催化氧化部200内；催化剂投加管520经管路与催化剂投加装置420连接，用于向催化氧化部200内投加和补充催化剂。排水口530设置于回流沉淀部300的上部位置处，并经管路连接至磁分离装置410的入口端，催化氧化处理后的水流及携带的催化剂由该排水口530排出，排往磁分离装置410进行催化剂的分离回收。催化氧化部200和回流沉淀部300左右并列设置在反应器本体500内，经底部进行连通，即催化氧化部200反应后的水流及携带的催化剂由底部进入回流沉淀部300内进行折流沉淀，然后再由回流沉淀部300上部的排水口530排出。
具体地，反应器本体500内设置竖向挡板540，经该竖向挡板540将反应器本体500的内部腔体分隔成左右并列设置的催化氧化部200和回流沉淀部300。竖向挡板540的两侧和顶侧分别与反应器本体500的侧壁和顶壁密封连接，竖向挡板540的底侧与反应器本体500的底壁具有一定间隙，形成连通催化氧化部200和回流沉淀部300的连通通道。通常该连通通道的宽度与反应器本体500的宽度尺寸适配，高度控制在10~30cm范围内。即竖向挡板540的底侧与反应器本体500的底壁距离为10~30cm，可确保水流和携带的催化剂顺利进入回流沉淀部300，满足系统运行流量需求；同时，系统停运时，沉淀下来的催化剂也不易造成该连通通道的堵塞。
反应器本体500上还设有泄压阀和检查孔等。其中，泄压阀位于催化氧化部200的顶部，卸压压力为0.1Mpa。反应器本体500设置为密封罐体，在催化氧化部200区域低压运行，可确保水流向回流沉淀部300流动。检查孔为圆形或方形检查孔，设于反应器本体500的顶部，与催化氧化部200和回流沉淀部300对应。该检查孔配设有可开启的盖体，盖体与反应器本体500之间设有密封圈，盖合时为密封盖合。
在一种实施方式中，催化氧化部200内设置有至少一个两级桨叶搅拌器210，其两级桨叶同轴上下设置。废水投加管510的外端经管道连接至气液混合泵120的出口端；废水投加管510的内端在催化氧化部200内向下延伸，延伸至废水投加管510的出口位于两级桨叶之间的位置处，使进入的废水、气体氧化剂和/或均相催化剂更好的进行分散，与催化剂进行混合碰撞。进一步地，废水投加管510的出口朝向下方设置，且出口与反应器本体500的侧壁距离控制在10~30cm范围内，更好的保证混合效果，提高反应效率。当两级桨叶搅拌器210的数量为多个时，废水投加管510的出口可设置在多个两级桨叶搅拌器210之间。
废水投加管510的出口处还设置有防短流挡板511，该防短流挡板511可为平板或中部向下凹陷的倒锥形板，边缘经多根连接柱连接在废水投加管510上；废水投加管510出口的投影面积小于该防短流挡板111的投影面积。因废水投加管510连接的是气液混合泵120，投加的气液混合流体为带压流体，设置防短流挡板511防止流体直接冲击进入催化氧化部200底部，避免未完全发生催化氧化反应的流体直接进入回流沉淀部300被排走，影响混合效果和催化氧化反应效果。
回流沉淀部300内上下交错设置有若干折流挡板550，且若干折流挡板550位于连通通道之上，排水口530之下；对应排水口530在回流沉淀部300内设有出水堰，折流挡板550位于出水堰下方。优选折流挡板550分别设置在竖向挡板540和反应器本体500内壁上，且游离端向下倾斜设置，倾斜角度控制在30~60°范围内。水流由下部的连通通道进入回流沉淀部300的折流挡板区域，由下向上运动，依次绕过交错设置的折流挡板550，使其中携带的催化剂被折流挡回向下沉淀，水流及少量催化剂由上部的排水口530排出。折流挡板550倾斜角度控制在30~60°范围内，可很好的起到折流、沉淀作用，沉淀下的催化剂不易积累在折流挡板550的上表面，使水流中的催化剂折流沉淀至底部区域。
回流沉淀部300下部及与催化氧化部200的连通通道区域为折流沉淀的催化剂主要停留的区域，该区域即为高密度催化剂区域，催化氧化部200反应后的水流需经过该高密度催化剂区域后进入回流沉淀部300上方进行排放。
磁分离装置410包括相适配的磁截留机构和卸渣机构411，磁截留机构可为超导分离机构、电磁分离机构或磁盘分离机构等。催化剂投加装置420包括搅拌箱421和投加泵422，搅拌箱421设于卸渣机构411的排料口之下，通过位置配合，使卸载回收的催化剂在重力作用下自流进入搅拌箱421内，减少螺旋输送机构的设置。搅拌箱421用于混合新补充的催化剂或回收的催化剂形成催化剂悬液。投加泵422的入口端经管路与搅拌箱421连接，出口端经管路与催化剂投加管520连接，将搅拌箱421内的催化剂定量泵送至催化氧化部200内参与反应。投加泵422出口端与催化剂投加管520之间的连接管口路上设置有污泥止回阀423和排污阀424，污泥止回阀423靠近投加泵422设置。投加泵422停用时需将泵体和管路内的催化剂悬液排除，避免催化剂沉淀造成管路和投加泵422的堵塞。
该系统还设置有控制器（图中未示出）。搅拌箱421内设有低液位传感器和高液位传感器与控制器连接，低液位传感器和高液位传感器将低液位信息和高液位信息传输给控制器。该控制器与投加泵422连接，向投加泵422输送控制信号。当搅拌箱421内处于高液位时，投加泵422开启向催化氧化部200投加催化剂；当搅拌箱421内处于低液位时，投加泵422关闭，停止向催化氧化部200投加催化剂。即低液位传感器和高液位传感器与投加泵422的运行相关联。
相应的，臭氧浓度检测仪132、臭氧发生器131、气体流量计135、和气体球阀133、计量泵142等均与控制器电信连接，智能控制系统的运行。
优选反应器本体500及配件等与臭氧直接接触的部位，选用耐臭氧氧化材质制成，如316L不锈钢、双相钢等。
该系统中，气液混合部100的气液混合泵120、气体氧化剂泵送装置130（臭氧发生器131和气体臭氧浓度检测仪132）和均相催化剂投加装置140（储箱141和计量泵142）集成为一个撬装模块；催化剂分离回收部400中的磁分离装置410（磁截留机构和卸渣机构411）与催化剂投加装置420（搅拌箱421和投加泵422）集成为另一个撬装模块；反应器本体500（催化氧化部200和气液混合部100）为一个撬装模块。其中，气体臭氧浓度检测仪132位于臭氧发生器131之上，计量泵142位于储箱141之上，臭氧发生器131、储箱141和气液混合泵120并排设置，节约占地。卸渣机构411与搅拌箱421位置上下对应，卸渣机构411的排出口搅拌箱421的入口对应，使回收的催化剂重力回流进搅拌箱421中，减少设备投入和运行能耗，装配占地少。反应器本体500上的废水投加管510、催化剂投加管520和排水口530均经快速接头与相应部件的管道连接，快速接头可为插拔式或螺纹式接头。采用模块化装配，便于运输和安装，响应速度块，减少设备投入，节省占地。
该系统的运行情况如下：
步骤1：开启气液混合泵120，控制泵流量，同时开启气体氧化剂泵送装置130（和均相催化剂投加装置140），投加臭氧（并根据需要投加双氧水），将臭氧、双氧水和经生化处理后的煤化工废水（或经生化处理后的焦化废水）快速混合，混合后的气液混合物输送至催化氧化部200中。其中，该系统处理的经生化处理后的焦化或煤化工等工业废水的设计进水COD值为50~100mg/L；臭氧（气体催化剂）相对废水的投加浓度控制为（1~1.2）倍ΔCOD值（ΔCOD=设计进水COD值-设计出水COD值，mg/L）。
步骤2：与步骤1同时进行，将粉末状、微米级的磁性催化剂加入搅拌箱421中进行搅拌混合，形成类均相催化剂悬浊液，经投加泵422投加至催化氧化部200中，与混合臭氧（和双氧水）的废水进行催化氧化反应，控制磁性催化剂在催化氧化部200中的浓度为0.2~1.0g/L。
步骤3：与步骤2同时开启催化氧化部200内的两级桨叶搅拌器210，快速搅拌混合，搅拌转速控制在80~200r/min范围内，使臭氧、双氧水、有机污染物和催化剂快速混匀，处于类均相催化氧化状态，增大相互间的碰撞接触几率，从而加速催化氧化速率，快速去除废水中的有机污染物（即COD）；在催化氧化部200的反应停留时间为10~30min。
步骤4：经催化氧化部200反应后的水流，进入回流沉淀部300，水流中的催化剂在碰撞折流挡板550后在重力作用下沉淀至底部，部分返回催化氧化部200以及形成高密度催化剂区域，实现初步固液分离，分离后的水流携带部分催化剂流入后续的磁分离装置410。
步骤5：磁分离装置410将磁性催化剂吸附并卸载分离，磁分离装置410的磁场强度为0.2~0.5T，对磁性催化剂的回收率大于99.5%；卸载的磁性催化剂在重力作用下，自流入搅拌箱421中；当搅拌箱421内达到高液位时，投加泵422开启，将回收的磁性催化剂输送至催化氧化部200内，循环往复的使用催化剂；磁分离后的净化水可达到排放标准（COD值≤50mg/L）或回用水标准(COD值≤30mg/L），进行排放或回用（可根据实际排放或回用标准调节氧化剂投加量）。
综上，本发明的催化氧化废水深度处理系统，将气体氧化剂、均相催化剂与废水预先充分混合，然后与具有磁性的微米级粉末状催化剂在机械搅拌作用下充分接触发生催化氧化反应降解有机污染物，反应后的水流进入回流沉淀部300，催化剂在折流作用下向下沉淀在回流沉淀部300底部形成一高密度催化剂区域，催化氧化部200内反应后的水流均需经过该高密度催化剂区域排出，使得在催化氧化部内未反应的氧化剂在此处与催化剂充分接触反应；排出的水流经催化剂分离回收部400分离回收磁性催化剂，并将磁性催化剂回加至催化氧化部200内实现循环利用。该系统对气体氧化剂利用率高，反应速度快，对有机污染物的降解速率约是现有非均相催化剂固定床形式降解速率的2倍，处理的水流停留时间缩短，系统单位时间内运行负荷大；采用机械搅拌、且形成高密度催化剂区域，实现类均相催化氧化反应，反应充分、高效、能耗低；催化剂在催化反应区域（催化氧化部和回流沉淀部）不易被排出，利用效率提高，排出的催化剂量少，且可通过催化剂分离回收部回收再利用，催化剂总投入少，分离处理量小。
Claims (8)
1.一种催化氧化废水深度处理系统，其特征在于，包括：
气液混合部，用于供应废水和气体氧化剂，将废水与气体氧化剂进行充分混合；
催化氧化部，与所述气液混合部的出口端连接，混合气体氧化剂的废水在所述催化氧化部中与催化剂接触发生催化氧化反应；
回流沉淀部，与所述催化氧化部的出口端连通，用于折流沉淀分离催化氧化后水流中的催化剂，形成一高密度催化剂区域；
催化剂分离回收部，包括相连接的磁分离装置和催化剂投加装置，所述磁分离装置与所述回流沉淀部的出口端连接，所述催化剂投加装置连接至所述催化氧化部，用于分离回收催化剂；
其中，所述催化剂为具有磁性的微米级粉末状催化剂；所述催化氧化部采用机械搅拌进行气液和催化剂的混合；
所述催化氧化部和回流沉淀部位于反应器本体内，所述反应器本体为密封罐体，设有废水投加管、催化剂投加管和排水口，所述废水投加管和催化剂投加管位于所述催化氧化部上并向内延伸，所述排水口设于所述回流沉淀部上部，所述催化氧化部和所述回流沉淀部于底部连通；
所述反应器本体内经竖向挡板分隔成催化氧化部和回流沉淀部，所述竖向挡板的两侧和顶侧分别连接所述反应器本体的侧壁和顶壁，所述竖向挡板底侧与所述反应器本体的底壁之间形成高度为10~30cm的连通通道；
所述回流沉淀部内上下交错设有若干折流挡板，若干所述折流挡板向下倾斜设置；
所述回流沉淀部下部及与所述催化氧化部的连通通道区域为所述高密度催化剂区域。
2.根据权利要求1所述的催化氧化废水深度处理系统，其特征在于，所述气液混合部包括原水箱、气液混合泵和气体氧化剂泵送装置，所述原水箱经管路与所述气液混合泵的入口端连接，所述气体氧化剂泵送装置经管路与所述气液混合泵上的进气口连接，所述气液混合泵的出口端经管路连接至所述催化氧化部。
3.根据权利要求2所述的催化氧化废水深度处理系统，其特征在于，所述气体氧化剂泵送装置包括臭氧发生器和气体臭氧浓度检测仪，所述臭氧发生器的出口管路与所述进气口连接，所述出口管路上依次设有气体球阀、气体三通阀、气体流量计和气体止回阀，所述气体臭氧浓度检测仪与所述气体三通阀连接。
4.根据权利要求2或3所述的催化氧化废水深度处理系统，其特征在于，所述气体氧化剂经所述气液混合泵与废水混合形成10~50μm的微小气泡，混合时间为0.05~0.2s。
5.根据权利要求2所述的催化氧化废水深度处理系统，其特征在于，所述气液混合部还包括均相催化剂投加装置，所述均相催化剂投加装置包括相连接的储箱和计量泵，所述计量泵的出口端经管路与所述气液混合泵入口端管路上的注射阀连接。
6.根据权利要求1所述的催化氧化废水深度处理系统，其特征在于，所述折流挡板向下的倾斜角度为30~60°。
7.根据权利要求1所述的催化氧化废水深度处理系统，其特征在于，所述催化氧化部内设有两级桨叶搅拌器；所述废水投加管外端经管路与所述气液混合部连接，内端向下延伸至所述两级桨叶搅拌器的两级桨叶之间；所述废水投加管的出口与所述反应器本体的侧壁距离10~30cm，且出口处设有防短流挡板。
8.根据权利要求1所述的催化氧化废水深度处理系统，其特征在于，所述磁分离装置包括磁截留机构和卸渣机构；所述催化剂投加装置包括搅拌箱和投加泵，所述搅拌箱设于所述卸渣机构的排料口之下，所述投加泵经管路连接所述搅拌箱和所述催化剂投加管，所述投加泵和催化剂投加管之间的管路上依次设有污泥止回阀和排污阀。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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