CN115304181A - 一种用于污水的臭氧深度处理系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于污水的臭氧深度处理系统及工艺，为了保证最大程度地降解污染物，本申请多级利用臭氧，通过中间尾气传输装置、中间污水传输装置分别回收臭氧催化氧化装置中产生的尾气、中间污水，并将其加压处理通入溶气装置进行高压溶气以溶解臭氧尾气、空气到中间污水中，在将加压后的中间污水迅速通入到气浮室中，由于压力的迅速降低，中间污水中溶解的大量气体会快速从水中析出产生大量的气泡，在利用气浮技术去除污水中的难降解溶解性COD的同时，进一步提高了臭氧在整体系统中的氧化效率，也提高了降解COD的效率，扩展了臭氧高级氧化技术的应用领域和效果。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种用于污水的臭氧深度处理系统及工艺。
背景技术
针对污水，如垃圾渗滤液的处理，目前许多研究人员都提出了相关的解决办法。目前市面上能够实现落地使用的方法主要包括膜处理法(膜生物反应器MBR)、生化处理法(活性污泥、A/O工艺)、以及高级氧化技术等。
在20世纪90年代，垃圾渗滤液的生物处理技术逐渐的在我国普及。大部分的垃圾渗滤液来自有机物(厨余垃圾、生活垃圾)的发酵产水，可生化性较高，尤其是现在在我国大量推行垃圾分类回收的背景下，这也为生物处理技术提供了更为恰当的环境。但是作为另一面，由于垃圾分类回收的推行，除了生活垃圾以外的危险垃圾在运输过程中则会由于自然降水以自身含水等产生较多的垃圾渗滤液，这种垃圾渗滤液不同于生活垃圾渗滤液，其中COD、氨氮等污染含量远高于一般的污水，所含的重金属、抗生素、多氯联苯、多环芳烃等等严重超标，可生化性几乎为零。针对这种，传统的垃圾生物处理就显捉襟见肘了。
目前，针对废水的高级氧化技术逐渐的被推广使用，这些高级氧化技术主要包含Fenton反应、臭氧高级氧化、光催化氧化技术等。Fenton技术以其较低的成本和较为简单的条件要求目前已被广泛使用，而Fenton反应所存在的问题在于会产生大量的污泥，对于一个以水处理为主的污水处理厂，产生的大量污泥必须以危险废物进行转运处理，既增加了整个技术的复杂性，又提高了吨水的处理成本。臭氧的氧化性仅次于羟基自由基(·OH)，在水中，臭氧的氧化性主要表现臭氧分子(O3)本身具有氧化性以及O3分子与水分子结合产生的·OH，后者是臭氧在水中表现出强氧化性的主要原因。
但是臭氧氧化技术中，臭氧催化氧化池多单独用来进行污水的氧化处理，臭氧在水中较低的溶解度导致其利用率一直偏低，臭氧催化氧化池中实际被消耗的臭氧比例并不高，为了保持臭氧池中的较强氧化能力，一直要投放远超过实际需要量的臭氧使得臭氧高级氧化技术的实际使用成本较高，如何提高臭氧利用率并提高废水的处理效果是本发明着重考虑的问题。由于臭氧的毒性，后续的尾气也需要进行处理后才能排放。因此，特别是针对于类似垃圾渗滤液成分复杂、污染物浓度高的污水，必须提出整体效率更高且能控制实际使用成本的实用方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请公开了一种用于污水的臭氧深度处理系统及工艺，采用多级利用臭氧尾气，结合高效的气浮处理方法，有效提高了系统中臭氧的催化效率。
为了达到上述发明目的，本申请提供了一种用于污水的臭氧深度处理系统，包括臭氧催化氧化装置、中间尾气传输装置、中间污水传输装置、溶气装置、气浮室和尾气破坏装置；
所述臭氧催化氧化装置产生的尾气通入所述中间尾气传输装置，所述臭氧催化氧化装置产生的废水通入所述中间污水传输装置；
所述溶气装置内的气压大于所述气浮室内的气压。
在一些实施方式中，所述臭氧催化氧化装置为密闭装置，设有尾气出口和出水口，所述中间尾气传输装置与尾气出口连接，用于臭氧的加压处理，所述中间污水传输装置与出水口连接，用于废水的加压处理，所述中间尾气传输装置、中间污水传输装置分别和溶气装置连接，所述溶气装置用于储存加压后的臭氧和废水，所述溶气装置与气浮室连接。
在一些实施方式中，臭氧催化氧化装置可以是臭氧催化池，设有作为制备臭氧的纯氧机、臭氧发生器、催化剂等。其中臭氧发生器的产能依照污水处理厂的处理水量决定，一般每吨污水的臭氧发生量不低于20g；催化剂设置在臭氧催化池中部或顶部，顶部液面以下设置有支撑架，用于放置催化剂，催化剂的厚度不应该低于1m。
在一些实施方式中，所述中间尾气传输装置包括空气压缩机和输气管道(以下简称空压机)，所述中间污水传输装置包括加压泵和输水管道。
在一些实施方式中，所述空压机等加压设备将臭氧尾气和空气混合后，进入溶气装置，废水经过加压泵等加压设备之后也进入溶气装置，所述溶气装置用于储存加压后的臭氧、空气和废水。
在一些实施方式中，所述溶气装置包括溶气罐、压力表、放气阀和减压阀中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述气浮室为密闭设置，顶部设有刮渣机，刮渣机产出的浮渣通过设置在气浮室外侧的收集器收集。
在一些实施方式中，所述气浮室内废水排出后，通过尾气破坏收集装置收集处理系统剩余的残余臭氧。
本申请在另一方面还公开了用于污水的臭氧深度处理工艺，如上述用于污水的臭氧深度处理系统在采用臭氧催化氧化装置、中间尾气传输装置、水中间污水传输装置、溶气装置和气浮室的至少一种设备处理臭氧中的工艺。
所述工艺包括以下步骤：
将污水首先通入臭氧催化氧化装置，臭氧发生器向臭氧催化氧化装置供臭氧，污水中COD在催化剂的催化作用下经臭氧氧化降解。
反应后的臭氧尾气进入中间尾气传输装置加压处理；
在一些实施方式中，中间尾气传输装置通入空气与臭氧混合，经过空气压缩机加压处理，进入溶气装置；
反应后的中间污水，经过中间污水传输装置，进入溶气装置；
将溶气装置内的臭氧尾气和中间污水通入气浮室，进行气浮作用和臭氧的再次利用。
在一些实施方式中，所述臭氧催化氧化装置为密闭装置，所述催化剂置于支撑架之上，所述支撑架设置在臭氧催化氧化装置的顶部或中部。所述，催化剂填料厚度为一米。催化剂顶部距离整个装置的顶部有一段距离。
在一些实施方式中，所述废水在臭氧催化氧化装置内停留时间为1～2h。
在一些实施方式中，所述臭氧催化氧化装置内设有臭氧发生器，臭氧发生器的产能依照污水处理厂的处理水量决定，一般每吨废水的臭氧发生量不低于20g。
在一些实施方式中，所述气浮室内投加的反应物混凝剂，聚合氯化铝(PAC)或聚丙烯酰胺(PAM)的一种或多种。
在一些实施方式中，溶气装置内的废水进入气浮室压力瞬间降低，产生大量气泡，废水中的有机物以及悬浮物被气泡带至顶部经过刮渣机刮走，作为危险废物处理。而最终产生的废水则可以达标排放或者继续进行生物处理。气浮室尾气中残存的臭氧气体，可以通过专用的尾气破坏装置进行处理。
采用上述技术方案，本申请提供的一种用于污水的臭氧深度处理系统及其工艺具有如下有益效果：
本申请公开了一种用于污水的臭氧深度处理系统及工艺，为了保证最大程度地降解污染物，本申请提出通过多级利用臭氧并和气浮法联用的方法保证氧化效果。通过中间尾气传输装置、中间污水传输装置分别收集臭氧催化氧化装置中产生的尾气、中间污水，并将其加压处理通入溶气装置保存，将加压后的气体、液体通入到气浮室中，由于压力骤降，大量的气体从污水中析出并伴随着大量的小型气泡，从而将经过絮凝沉淀的污染物携带至水面经刮渣机除去，同时气体中的臭氧在此过程中进一步氧化污水中未被絮凝的溶解性污染物。
通过多级利用体系中的臭氧，还提高了整个系统的臭氧利用率，提高了降解COD的效率，扩展了臭氧高级氧化技术的应用领域和效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的利用臭氧高级氧化技术以及气浮技术联用的系统工艺的具体实施和效果，下面将对实施例所需要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它附图。
图1为本申请一种用于污水的臭氧深度处理系统示意图。
图2为本申请一种用于污水的臭氧深度处理工艺流程示意图
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
为了下面的详细描述的目的，应当理解，本发明可采用各种替代的变化和步骤顺序，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。
尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。
当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。例如，从“1至10”的指定范围应视为包括最小值1与最大值10之间的任何及所有的子范围。范围1至10的示例性子范围包括但不限于1至6.1、3.5至7.8、5.5至10等。
现有技术中垃圾渗滤液的生物处理技术在采用臭氧高级氧化工艺处理时，臭氧池多单独用来进行污水的氧化处理，后续的尾气则并没有合适的处理方式。由于臭氧在水中溶解度较低，因此在臭氧催化氧电池中实际被消耗的臭氧比例并不高，为了保持系统中的氧化能力，一直要投放远超过实际使用数量的臭氧。由于制臭氧成本加高，现有技术存在工艺成本高，臭氧利用率低，实际出水的水质指标仍旧不理想等问题。总体不利于节能环保。为此，本申请提供了一种用于污水的臭氧深度处理系统及其工艺。
参阅图1，图1为一种用于污水的臭氧深度处理系统示意图。该垃圾渗滤液的臭氧处理系统包括臭氧催化氧化装置、中间尾气传输装置、中间污水传输装置、溶气装置、气浮室和尾气破坏装置。臭氧催化氧化装置产生的尾气通入中间尾气传输装置，与其产生的中间污水以及空气一同进入到高压容器罐中进行高压溶气。经高压溶气后的中间污水进入到气浮室中，气浮室的压力小于溶气装置。最终，气浮室顶端的浮渣经刮渣机清除，尾气通入到尾气破坏装置进行破坏。
在一些实施方式中，溶气装置的压力应在0.4Mpa以上，气浮室压力为大气常压。
可选的，臭氧催化氧化装置为密闭装置，通过设置尾气出口和出水口，将尾气和废水排出，排出后的尾气和废水分别经过中间尾气传输装置、中间污水传输装置加压处理，在溶气罐中进行高压溶气，再释放到气浮室中。
可选的，臭氧催化氧化装置包括臭氧催化池，设有作为制备臭氧的纯氧机、臭氧发生器、催化剂等。
可选的，中间尾气传输装置、中间污水传输装置的加压处理器为空压机、加压泵等可以用于加压的设备。
可选的，溶气装置除溶气罐外，还设有压力表，放气阀，减压阀的一种或多种，用于监测、控制溶气罐内的压力。
可选的，溶气装置与气浮室通过减压装置连接。
可选的，气浮室为密闭设置，顶部设有刮渣机，刮渣机产出的浮渣通过设置在气浮室外侧的收集器收集；气浮室内废水排出后，通过KI尾气收集装置收集处理系统剩余的残余臭氧。
图2为一种用于污水的臭氧深度处理工艺流程示意图，垃圾渗滤液经过前处理后，将污水通过水泵引入臭氧催化氧化装置，使污水与臭氧结合，并加入催化剂进行反应。
反应后的臭氧尾气进入中间尾气传输装置加压处理。
可选的，中间尾气传输装置通入空气，与臭氧混合，经过空气压缩机加压处理，储存到溶气装置中。
反应后的中间污水，经过中间污水传输装置加压处理，储存到溶气装置中。
将溶气装置内的臭氧尾气和中间污水，通入气浮室，进行臭氧的再次利用。
在一些实施方式中，臭氧催化氧化装置为密闭装置，催化剂置于支撑架之上，支撑架设置在臭氧催化氧化装置的顶部或中部。催化剂填料厚度为不应该低于1m，优选为1m。催化剂顶部距离整个装置的顶部有一段距离。
在一些实施方式中，污水在臭氧催化氧化装置内水力停留时间为1～2h。
在一些实施方式中，臭氧催化氧化装置内设有臭氧发生器，每吨废水的臭氧发生量不低于20g。
在一些实施方式中，气浮室内投加的反应物混凝剂，PAC或PAM的一种或多种。
在一些实施方式中，气浮室中可以添加锰离子或者亚铁离子，对臭氧在气浮室中的氧化起到催化作用，也可在气浮室中添加不锈钢材质的阳极和惰性材质的阴极用于电解。
可选的，气浮室尾气中残存的臭氧气体，可以通过专用的尾气破坏装置进行处理。
为了更好地说明本申请的有益效果，以下将以具体实施例进行说明。
实施例1：
取生活污水样10升(CCOD＝1829mg/L,CNH3-N＝103mg/L,CTN＝452mg/L)，通入臭氧催化氧化装置中，臭氧发生器的发生量设置为300mg/L,催化室中放置铝基催化剂，水力停留时间设置为1h。臭氧催化氧化装置中，臭氧池出水水质指标为(CCOD＝362mg/L，CNH3-N＝21mg/L，CTN＝452mg/L)臭氧池尾气中C臭氧＝14mg/L,臭氧池的尾气和废水分别经过中间尾气传输装置和中间污水传输装置加压，储存到溶气装置中，通入到气浮室中进行再次利用，气浮室中加入絮凝剂明矾。最终气浮室出口尾气中C臭氧＝7mg/L，最终出水水质指标为CCOD＝184mg/L，CNH3-N＝14mg/L，CTN＝209mg/L。最后对系统排出的臭氧尾气，选用高温(300℃)对臭氧尾气进行破坏处理。
实施例2：
取中龄垃圾渗滤液污水样10升(CCOD＝16397mg/L,CNH3-N＝1183mg/L,CTN＝5530mg/L)，由于污染物含量更高，臭氧催化氧化装置中，臭氧发生器的发生量设置为400mg/L，催化室中放置北京山美水美公司生产的铝基催化剂，水力停留时间设置为1.5h，臭氧池出水水质指标为(CCOD＝3538mg/L，CNH3-N＝218mg/L，CTN＝5530mg/L)臭氧池尾气中C臭氧＝13mg/L,臭氧池的尾气和中间污水分别经过中间尾气传输装置和中间污水传输装置加压，储存到溶气装置中，通入进入到气浮室中进行再次利用，气浮室中加入絮凝剂明矾。最终气浮室尾气中C臭氧＝6mg/L，最终出水水质指标为CCOD＝1164mg/L,CNH3-N＝87mg/L,CTN＝1126mg/L。COD去除率达到了78％，氨氮去除率达到了95％。最后对系统排出的臭氧尾气，选用高温(300℃)对臭氧尾气进行破坏处理。
另外，将铝基催化剂换为锰基催化加时COD去除率为70％，氨氮去除率达到了90％。
实施例3：
取污水处理厂的污水(以生化污水为主)，污水进水量为10t/h。臭氧催化氧化装置配备两台产量为250g/h的臭氧发生器(一用一备)，经过测定，主要进水水质指标为CCOD＝2445mg/L，CNH3-N＝283mg/L，CTN＝659mg/L，水里停留时间为1h，臭氧池中出水水质指标为CCOD＝331mg/L，CNH3-N＝54mg/L，CTN＝659mg/L，臭氧池尾气中C臭氧＝17mg/L。
在气浮室中，加入明矾作为絮凝剂，臭氧催化氧化装置尾气与空气经过高压储存在溶气装置中，通至气浮室突然降压，最终气浮室排放的尾气中C臭氧＝7mg/L，最终出水水质指标为CCOD＝288mg/L，CNH3-N＝27mg/L，CTN＝252mg/L。气浮室尾气采用北京山美水美环保高科技有限公司购买的尾气破坏装置进行处理。
在气浮室中，采用PAC(聚合氯化铝)作为絮凝剂，COD去除率达到了70％，总氮去除率达到了73％。
在气浮室中，采用PAS(聚合硫酸铝)作为絮凝剂，COD去除率达到了75％，总氮去除率达到了78％。
在气浮室中，采用PFS(聚合氯化铁)作为絮凝剂，采用时，COD去除率达到了65％，总氮去除率达到了72％。
需要说明的是，上述实施例中涉及的材料的选择以及实验参数的选择仅是为了更好地得到对照实验结果，以更好地体现本申提供的臭氧处理系统及工艺的有益效果，其仅作为一种具体地可行的实施例，本申请实际可实施的材料以及参数不限于实施例中的，可参考实施方式中的具体范围。
以上所述仅为本申请可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于，包括臭氧催化氧化装置、中间尾气传输装置、中间污水传输装置、溶气装置、气浮室和尾气破坏装置；
所述臭氧催化氧化装置用于通入待处理污水，并对待处理污水进行初步处理，得到中间污水；
所述臭氧催化氧化装置分别与所述中间尾气传输装置和所述溶气装置连通；所述中间尾气传输装置用于接收所述臭氧催化氧化装置处理所述待处理污水过程中产生的尾气，所述中间尾气中包括残留的臭氧；所述中间污水传输装置用于接收所述臭氧催化氧化装置输出的中间污水；
所述中间尾气传输装置、所述中间污水传输装置均和所述溶气装置连通，所述溶气装置用于通入所述尾气和中间污水，所述溶气装置与气浮室连通，所述尾气破坏装置与气浮室出气口联通；
所述溶气装置内的气压大于所述气浮室内的气压。
2.根据权利要求1所述的一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于，所述溶气装置内的气压不低于指定值(0.4Mpa)。
3.根据权利要求1所述的一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于所述臭氧催化氧化装置为密闭装置，设有尾气出口和出水口，所述中间尾气传输装置与尾气出口连接，用于臭氧尾气的传输和加压处理，所述中间污水传输装置与出水口连接，用于中间污水的传输和加压处理。
4.根据权利要求1所述的一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于所述臭氧催化氧化装置顶部液面以下设置有支撑架，用于放置催化剂，催化剂的厚度不应该低于1m。
5.根据权利要求1所述的一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于所述中间尾气传输装置包括传输管道和空气压缩机，所述中间污水传输装置包括传输管道和加压泵。
6.根据权利要求1所述的一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于所述溶气装置包括溶气罐、压力表、放气阀和减压阀中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于所述气浮室顶部设有刮渣机。
8.根据权利要求1所述的一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于所述气浮室外侧设有浮渣收集装置。
9.根据权利要求1所述的一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于所述用于污水的臭氧深度处理系统还包括尾气破坏装置，与所述气浮室连通，用于接收处理所述气浮室中排出的气体。
10.根据权利要求1所述的一种用于污水的臭氧深度处理系统，其特征在于所述臭氧催化氧化装置包括纯氧机和臭氧发生器；所述臭氧发生器的规格根据所述臭氧催化氧化装置内水量确定，每升污水的臭氧发生量不得低于20mg。
11.一种用于污水的臭氧深度处理工艺，其用如权利要求1～10任一项所述的臭氧深度处理系统进行处理，所述工艺包括以下步骤：
将污水首先通入臭氧催化氧化装置，臭氧发生器向臭氧催化氧化装置供臭氧，污水中COD在催化剂的催化作用下经臭氧氧化降解。
反应后的尾气进入中间尾气传输装置后与空气混合，经过空气压缩机加压处理，储存至溶气装置；
反应后的中间污水，经过中间污水传输装置，储存至溶气装置；
溶气装置中的高压中间污水直接在气浮室中释放，水体中污染物经絮凝剂絮凝后，被气泡携带至水体顶部，经刮渣机除去。同时，水体中溶解的臭氧可继续氧化水体中未被絮凝的污染物。
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