CN207330486U - 一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于污水处理技术领域，提供了一种臭氧‑芬顿氧化‑非均相紫外光催化降解污水处理装置。包括四周内壁负载有二氧化钛（TiO₂）催化剂的反应槽和设置于所述反应槽内的紫外灯、曝气管和在线监测装置。所述反应槽还设置有进水口、出水溢流口和进气口。所述反应槽与自动加药装置和曝气装置相连。将臭氧工艺、紫外光催化工艺与芬顿氧化工艺相结合克服了臭氧氧化、芬顿氧化和紫外光催化单个工艺难以彻底处理高浓度有机废水的缺点，显著提高有机废水的降解效果，达到净化污水和提高污水可生化性的目的。

Description

一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理装置，具体涉及一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置。

背景技术

20世纪80年代发展起来的高级氧化技术（AOPs），又称深度氧化技术，能够利用光、声、电、磁等物理和化学过程产生的高活性中间体羟基自由基（•OH），快速矿化污染物，大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，提高其可生化性，具有适用范围广、反应速率快、氧化能力强的特点，在处理印染、农药、制药废水和垃圾渗滤液等高毒性、难降解废水处理方面具有很大的优势。

高级氧化技术包括Feton氧化、电化学氧化、湿式催化氧化以及超临界氧化、臭氧催化氧化、光催化氧化等。目前应用较多的技术就是芬顿氧化技术，该技术是二价铁盐与双氧水作用，产生•OH自由基团具有很强的氧化性，在酸性和碱性条件下，•OH标准电极电位为2.8V，仅次于氟的电极电位，能破坏发色基团结构，有机物分子结构以达到脱色、除臭的目的，能使污水中一些分子量较小的无机物、有机物被氧化去除，最终使污水达到出水标准。

光催化氧化技术中催化剂受光照射，吸收光能，发生电子跃迁，生成“电子-空穴”对，生成强氧化性的羟基自由基（•OH）将污染物氧化。臭氧是一种强氧化剂能降解各类废水中的结构稳定、可生化性低的污染物，不形成二次污染。这两种技术在常温常压下进行，是目前比较推崇的一种处理技术。

大量的应用研究表明，单一的氧化技术手段的氧化速率和效率都不能满足降解高浓度有机污染物的要求，存在相应的局限性。

本实用新型在芬顿氧化技术的基础上，联合了光催化氧化技术、臭氧技术，形成在常温常压下进行的臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化氧化技术。双氧水（H₂O₂）既作为芬顿工艺的氧化剂，又作为光催化氧化的催化剂，大大提到了双氧水的利用效率，臭氧、双氧水同时作为光催化氧化的催化剂，大大提高了光催化氧化的降解效率。臭氧、芬顿氧化单元、非均相光催化氧化单元相互协同作用和发挥各自的优势，提高降解速率和效率，从而提高处理效果降低成本，达到净化污水和提高污水可生化性的目的。具有安全、环保、高效、低耗的特点。

实用新型内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置。

本实用新型的技术方案是：一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置，包括四周内壁负载有二氧化钛（TiO₂）催化剂的反应槽和设置于所述反应槽内的紫外灯、曝气管和在线监测系统，所述曝气管为Ø215微孔曝气头，所述在线监测系统包括在线温度计、在线pH计和在线流量计；所述反应槽还设置有进水口、出水溢流口和进气口；所述反应槽与自动加药装置和曝气装置相连。

上述臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置，所述反应槽主体为长方体结构，反应槽下方为漏斗结构，包括污泥斗和污泥排放口。

上述臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置，所述反应槽内的紫外灯管横向交错排列，增加光照面积。

上述臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置，所述曝气装置包括臭氧发生器和曝气管，所述臭氧发生器通过PVC管道与所述进气口相连，所述曝气管安装在反应槽的底部。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下:

1.臭氧氧化技术、芬顿氧化技术、紫外光催化氧化技术三者相互协同，相互耦合，在常温常压下发挥各自的优势，提高降解速率和效率，从而提高处理效率降低成本，实质性的解决难处理的问题，具有安全环保、高效、低耗的特点。

2.双氧水（H₂O₂）既作为芬顿工艺的氧化剂，又作为光催化氧化的催化剂，大大提到了双氧水的利用效率，臭氧、双氧水同时作为光催化氧化的催化剂，大大提高了光催化氧化的降解效率，节省成本。

在同一反应槽内发生紫外光催化氧化，芬顿氧化和臭氧氧化，设备体积小，占地面积少，减少占地成本。

附图说明

图1是本实用新型的反应槽示意图；

图中1.反应槽，2.负载型二氧化钛（TiO₂），3.紫外灯灯管，4.紫外灯灯座，5.曝气管，6.微孔曝气头，7.污泥斗，8.污泥排放口，9.药剂储罐，10.加药泵，11.在线温度计，12.在线pH计，13.在线流量计，14.臭氧发生器，15.进水口，16.出水溢流口，17.进气口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置，包括四周内壁负载有二氧化钛（TiO₂）催化剂的反应槽（1）和设置于所述反应槽内的紫外灯（3）、曝气管（5）和在线监测系统，所述曝气管为Ø215微孔曝气头（6），所述在线监测系统包括在线温度计（11）、在线pH计（12）和在线流量计（13）；所述反应槽还设置有进水口（15）、出水溢流口（16）和进气口（17）；所述反应槽与自动加药装置和曝气装置相连，所述曝气装置包括臭氧发生器（14）和曝气管（5），所述臭氧发生器（14）通过PVC管道与所述进气口（17）相连，所述曝气管（5）安装在反应槽的底部。

所述反应槽内安装有若干紫外灯（3），所述紫外等安装在紫外灯灯座上（4），紫外灯横向交错排列，以求得最大光照面；反应槽内四周侧面都涂抹有负载型二氧化钛（TIO₂）催化剂（2），涂抹催化剂的厚度为2mm；反应槽底部铺有多根曝气管，曝气管的间距为15cm,臭氧发生器产生的臭氧流经曝气管，作为紫外光催化氧化的催化剂，参与到紫外光催化氧化反应中；反应槽主体为长方体结构，反应槽下方为漏斗结构，包括污泥斗（7）和污泥排放口（8），芬顿反应产生的污泥经重力作用沉积到污泥斗中，定时通过污泥排放口排出。

所述自动加药装置包括药剂储罐（9）及加药泵（10），通过自动加药装置添加酸性溶液、亚铁溶液和双氧水溶液。酸性溶液用以调节进入反应槽污水的pH值，亚铁溶液和双氧水溶液通过过自动加药装置进入反应槽后进行芬顿氧化反应。在整个反应中需要监测的温度、pH值、进水量等参数由在线监测装置进行测量。

本实用新型的原理如下：

芬顿氧化技术：过氧化氢（H₂O₂）与二甲铁离子发生化学反应，1mol的H₂O₂与1mol的Fe²⁺反应后生成1mol的Fe³⁺，同时伴随生成1mol的OH^-外加1mol的羟基自由基，羟基自由基的存在，使得芬顿试剂具有强的氧化能力，具有去除难降解有机污染物的高能力，其化学反应方程式如下：

Fe²⁺+H₂O₂ Fe³⁺ + OH^-+ •OH

非均相紫外光催化氧化技术：二氧化钛（TiO₂）催化剂在紫外线灯的照射下，受激生成“电子-空穴”对（一种高能粒子），这种“电子-空穴”对和周围的水、氧气发生作用后，就具有了极强的氧化-还原能力，能将污水中的醛类、烃类等污染物直接分解成无害无味的物质，从而达到净化污水和提高污水可生化性的目的。

臭氧氧化技术：臭氧产生的羟基自由基（•OH）及氧自由基（•O）进行废水处理，•OH氧化电位为2.8V，具有极强的氧化能力，能将废水中难降解的有机物及对微生物毒性强的CN^-氧化，减少废水毒性，降低COD，提高废水可生化性。

本实例中，废水从底部进水口进入反应槽，采用下进水、进气，上出水的运行方式。在废水进入反应槽的同时，启动自动加药装置、紫外灯灯管和臭氧发生器，通过自动加药装置调节进水溶液pH值，一般控制pH值在4-6左右，芬顿氧化反应的最佳pH值在2-4左右，但考虑到紫外光催化氧化反应的最佳pH值在3-9左右，综合考虑，将进水溶液的pH值控制在4-6左右。

调节完进水溶液的pH值后，自动加药装置添加双氧水和亚铁溶液，控制双氧水和亚铁含量的摩尔比比在10：1左右，反应槽内污水进行芬顿氧化反应。芬顿氧化反应的同时，反应槽内紫外灯产生波长在400nm以下的紫外光，催化剂TiO₂、臭氧在紫外光照射下羟基自由基和其他活性氧类物质（•O2-，•OOH，H₂O₂），使废水中的难降解有机物长链变短链，环状化合物开环，增加废水的可生化性，反应槽中因芬顿反应残留的双氧水，也增加了光催化反应降解污水的效率。

臭氧发生器产生的臭氧经由进气口进入反应槽，从微孔曝气头中流出，臭氧作为紫外光催化氧化反应的催化剂，同时其自身的强氧化能力都增加了污水在反应槽中的氧化反应强度。在臭氧气体流出的同时，可以扰动污水流动，使反应处于流动旋转的状态，在一定程度上可以起到搅拌的作用，使化学氧化反应均匀。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型专利构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置，其特征在于，包括四周内壁负载有二氧化钛（TiO₂）催化剂的反应槽和设置于所述反应槽内的紫外灯、曝气管和在线监测系统，所述曝气管为Ø215微孔曝气头，所述在线监测系统包括在线温度计、在线pH计和在线流量计；所述反应槽还设置有进水口、出水溢流口和进气口；所述反应槽与自动加药装置和曝气装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置，其特征在于，所述反应槽主体为长方体结构，反应槽下方为漏斗结构，包括污泥斗和污泥排放口。

3.根据权利要求1所述的一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置，其特征在于，所述反应槽内的紫外灯管横向交错排列，增加光照面积。

4.根据权利要求1所述的一种臭氧-芬顿氧化-非均相紫外光催化降解污水处理装置，其特征在于，所述曝气装置包括臭氧发生器和曝气管，所述臭氧发生器通过PVC管道与所述进气口相连，所述曝气管安装在反应槽的底部。