一种臭氧催化氧化污水的方法技术

本发明专利技术涉及一种臭氧催化氧化污水的方法，包括循环进行的气液混合步骤和臭氧催化氧化步骤，气液混合步骤是将部分待处理污水和/或经臭氧催化氧化处理后的水和臭氧同时通入微气泡溶气装置得到第一气水混合物、将另一部分待处理污水和/或经臭氧催化氧化处理后的水和臭氧同时通入气水射流混合装置得到第二气水混合物；臭氧催化氧化步骤是将第一气水混合物和第二气水混合物同时从臭氧催化氧化反应器中流过，自臭氧催化氧化反应器中排出的处理后的水至少部分回流至气液混合步骤中与待处理污水混合。能够实现臭氧溶气效率与能耗的平衡，维持系统连续稳定的运行，在提高臭氧利用率和有机物去除率的同时降低投入成本及运行成本，适合大规模推广利用。适合大规模推广利用。适合大规模推广利用。

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧催化氧化污水的方法


[0001]本专利技术具体涉及一种臭氧催化氧化污水的方法。

技术介绍

[0002]臭氧是一种强氧化剂，在水中具有较高的氧化还原电位(2.07V)。用于污水处理的臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现有机物的降解。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应，间接反应是指臭氧分解产生羟基自由基(
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OH)，通过羟基自由基(
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OH) 与有机物进行氧化反应。臭氧氧化相对于芬顿、光催化、湿式催化氧化等其他氧化技术，不产生污泥，二次污染少。然而，由于臭氧制备成本高、在低剂量时和短时间内处理效果差、有机物分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程，且常规臭氧氧化反应器存在气液分布、气液传质等诸多方面的不足，因此常规臭氧氧化工艺的投资成本和运行成本普遍偏高。
[0003]臭氧催化氧化技术在传统臭氧氧化基础上进行了强化，该技术是以臭氧作为氧化剂，利用固体催化剂表面产生的羟基自由基(
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OH)对水中有机物进行氧化去除。臭氧催化氧化技术虽然存在技术优势，但在实际工程用用中却存在很多技术难点：(1)由于生化尾水COD浓度低，羟基自由基(
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OH)与水中有机物的“碰撞”概率低，氧化效率低，有机物去除效果差；(2)由于臭氧在水中的溶解度有限，以普通曝气方式进入水体的臭氧气体是以气泡的形式与水接触，气泡在水中的上浮速度极快，停留时间短，臭氧气体难以充分利用，利用率一般不超过30％，常造成臭氧的极大浪费和尾气污染，工程投资和运行成本也居高不下；(3)臭氧催化氧化的非均相固体催化剂是工艺的技术核心，液相水中的有机物与气相的臭氧需要在催化剂表面进行氧化反应，催化剂的表面积、吸附能力是关键的影响因素，目前市场常见的催化剂为过渡金属氧化物与氧化铝的烧结颗粒，颗粒比表面积小、金属活性点位面积低，远远达不到臭氧催化氧化工艺对催化剂的技术要求。
[0004]非均相臭氧催化氧化过程是一个气
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液
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固三相反应体系，其反应过程涉及到一系列传质、化学反应、吸附和脱附等过程。污水厂尾水中含有大量难降解有机物，部分有机物的臭氧氧化反应大多属于慢速或中速反应区，传质对有机物的去除效率具有重要的影响，用于臭氧催化氧化的反应器的结构能够直接影响传质传质速率并且反应器也是决定臭氧的使用效率、投加量、反应时间、运行成本的关键因素，最终决定臭氧催化氧化工艺的综合效率。
[0005]应用最为广泛的气
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液
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固三相反应器主要有三相膨胀式反应器、三相旁路内循环反应器、顺流串联式反应器以及气液逆流式反应器等几类，以上各类反应器各自都存在着一定的缺陷，如未能很好的解决臭氧在溶液中传质的问题、臭氧的利用率偏低、反应器体积利用并不充分等，这些都将导致有机物的去除率下降，实际运行时短流现象较为严重，反应器有效容积利用率低，气液传质效率低，污染物去除率低，易导致大量臭氧逸散至大气中，造成二次污染，且臭氧消耗量大，运行成本高。
[0006]基于上述现有气
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液
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固三相反应器的缺陷，有研发单位提出了一种新型多段式臭
氧催化氧化反应器，一定程度上解决了臭氧在溶液中的传质问题，提高了臭氧利用率和有机物的去除率，但是仅通过改进反应器来提高臭氧利用率的效果毕竟有限，在大规模应用时，还需进一步提高臭氧利用效率，并考虑设备能耗问题，平衡投资费用与处理效果，因此研发更高效的污水装置及处理方法十分关键。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种能够进一步提高臭氧利用率和有机物去除效率，且能够平衡处理效果和能耗的污水处理方法。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0009]本专利技术提供一种污水处理方法，所述的处理方法包括循环进行的气液混合步骤和臭氧催化氧化步骤，所述的气液混合步骤是将部分待处理污水和/或经所述的臭氧催化氧化处理后的水和臭氧同时通入微气泡溶气装置得到第一气水混合物、将另一部分待处理污水和/ 或经所述的臭氧催化氧化处理后的水和臭氧同时通入气水射流混合装置得到第二气水混合物；所述的臭氧催化氧化步骤是将所述的第一气水混合物和所述的第二气水混合物同时从臭氧催化氧化反应器中流过，自所述臭氧催化氧化反应器中排出的处理后的水至少部分回流至所述气液混合步骤中与所述待处理污水混合。
[0010]气水射流混合装置具有混合能力强、设备运行能耗低、传质效果好的特点，可以使气水混合均匀且提高臭氧的动力转移效率，但其产生的气泡直径不够小，一般为几十微米，在水中的传质时间依旧较短。而微气泡溶气装置能够产生直径更小的气泡，由于气泡直径越小，在水中的停留时间越长且破裂速度越慢，因此可以充分利用反应器空间并提高臭氧的利用率，但微气泡溶气装置溶解单位体积的臭氧的投资成本及运行费用较高。因此，综合考虑反应器的停留时间、布水形式、原水底物浓度以及处理要求等因素后，将微气泡溶气装置和气水射流混合装置组合使用可平衡投资费用与处理效果之间的平衡。
[0011]通过回流实现内循环，可进一步提高水体中有机物的去除率，同时能够维持系统持续稳定的运行。
[0012]所述的气水射流混合装置和所述的微气泡溶气装置采用本领域的已有设备即可。
[0013]优选地，所述的气液混合步骤具体为：部分待处理污水和/或处理后的水、由臭氧发生装置产生的部分臭氧分别通过管道流入微气泡溶气装置中形成所述的第一气水混合物，同时另一部分待处理污水和/或处理后的水、由臭氧发生装置产生的另一部分臭氧分别通过管道流入气水射流混合装置中形成所述的第二气水混合物。
[0014]优选地，所述的臭氧催化氧化步骤具体为：所述的第一气水混合物和所述的第二气水混合物分别通过管道进入所述的臭氧催化氧化反应器，在所述的催化氧化反应器内，所述的第一气水混合物和所述的第二气水混合物沿水流方向自下向上依次流经溶气释放装置、射流导流装置、臭氧催化氧化反应区得到处理后的水和尾气，部分处理后的水排出所述的臭氧催化氧化反应器，另一部部分处理后的水经管道流入所述的微气泡溶气装置和 /或所述的气水射流混合装置，所述的尾气进入尾气破坏装置。
[0015]从微气泡溶气装置和气水射流装置中出来的气水混合物分别进入反应器底部，流经溶气释放装置实现臭氧的释放，产生微气泡，流经射流倒流装置将水体均匀分布到臭氧催化氧化反应区，从臭氧催化氧化反应区中出来的部分处理后的水进入循环系统，另一部
处理后的水从催化臭氧氧化反应器中排出，多余的臭氧和产生的气体进入尾气破坏装置，避免对环境的污染。
[0016]优选地，所述的回流的回流比为100～400％，进一步优选为250～350％。
[0017]优选地，控制所述的第一气水混合物和所述的第二气水混合物的气液体积比为 0.1～0.15:1，进一步优选为0.12:1～0.15:1。
[0018]优选地，所述的待处理污水的总水量为0.8～1.5m3/h，进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种臭氧催化氧化污水的方法，其特征在于：所述的处理方法包括循环进行的气液混合步骤和臭氧催化氧化步骤，所述的气液混合步骤是将部分待处理污水和/或经所述的臭氧催化氧化步骤处理后的水和臭氧同时通入微气泡溶气装置得到第一气水混合物、将另一部分待处理污水和/或经所述的臭氧催化氧化步骤处理后的水和臭氧同时通入气水射流混合装置得到第二气水混合物；所述的臭氧催化氧化步骤是将所述的第一气水混合物和所述的第二气水混合物同时从臭氧催化氧化反应器中流过，自所述臭氧催化氧化反应器中排出的处理后的水至少部分回流至所述气液混合步骤中与所述待处理污水混合。2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水的方法，其特征在于：所述的气液混合步骤具体为：部分待处理污水和/或处理后的水、由臭氧发生装置产生的部分臭氧分别通过管道流入微气泡溶气装置中形成所述的第一气水混合物，同时另一部分待处理污水和/或处理后的水、由臭氧发生装置产生的另一部分臭氧分别通过管道流入气水射流混合装置中形成所述的第二气水混合物。3.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水的方法，其特征在于：所述的臭氧催化氧化步骤具体为：所述的第一气水混合物和所述的第二气水混合物分别通过管道进入所述的臭氧催化氧化反应器，在所述的催化氧化反应器内，所述的第一气水混合物和所述的第二气水混合物沿水流方向自下向上依次流经溶气释放装置、射流导流装置、臭氧催化氧化反应区得到处理后的水和尾气，部分处理后的水排出所述的臭氧催化氧化反应器，另一部部分处理后的水经管道流入所述的微气泡溶气装置和/或所述的气水射流混合装置，所述的尾气进入尾气破坏装置。4.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水的方法，其特征在于：所述的回流的回流比为100～...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭剑峰，鞠佳伟，曲久辉，刘会娟，
申请(专利权)人：清华苏州环境创新研究院，
类型：发明
国别省市：