【技术实现步骤摘要】
本公开属于污水处理，具体涉及一种臭氧催化氧化污水处理设备和处理方法。
技术介绍
1、在污水、废水处理领域中，主流的深度处理技术是芬顿氧化技术，其在酸性条件下，以亚铁盐为催化剂，利用双氧水经过催化反应产生羟基自由基，羟基自由基作为氧化剂作用于水体中的污染物，使污染物被氧化为稳定的无害物质，从而达到水体净化的目的。
2、上述亚铁盐作为催化剂参与芬顿氧化反应，因为亚铁盐易溶于水，则难以从水体中分离出来，又因亚铁盐经芬顿反应后转变为三价铁盐，失去催化效果，因此在实际生产中，亚铁盐虽然起催化作用，但其并不作为催化剂被回收，而是作为消耗药剂被消耗掉，从而产生大量的含铁污泥(简称为铁泥)。按照一般芬顿工艺运行情况，铁泥产量与去除的化学需氧量(简写为cod)的比值约为3～6，即每去除1g的cod，将产生铁泥3～6g，产铁泥量十分巨大，如不能妥善处理会造成二次污染。除此之外，芬顿氧化技术还存在控制复杂、药剂管理风险高等显著问题。为此臭氧催化氧化技术应运而生，因其控制简单、运行稳定、无二次污染等优点备受关注。
3、臭氧催化氧化技术属于高级氧化技术，一方面它利用臭氧自身的氧化性对污染物进行氧化处理，另一方面臭氧在催化剂的作用下与水发生反应，产生羟基自由基，由羟基自由基对污染物进行氧化处理。前者臭氧的氧化电位较低，为2.07v，而后者羟基自由基的氧化电位达到2.80v，氧化电位越高，则能氧化处理的污染物越多，因此在臭氧催化氧化反应体系中，我们希望尽可能多地让羟基自由基参与反应，而不是臭氧。
4、针对臭氧催化氧化处理技
5、众所周知，常温常压下臭氧是气态，而待处理污染物存在于液态的污水中，两者要相互反应需要跨越不同相态间的阻隔：一方面是异相接触面积小，许多文献和专利指出，将臭氧气泡体积减小，形成微气泡，从而增加异相接触面积，达到提高反应效率的目的，即便如此，这种方法的异相接触面积依然远小于分子级的同相接触面积；另一方面，同相状态下，只需分子相互接触即可发生相互反应，而异相状态下，污染物和臭氧分子的移动需要达到或跨越异相接触面后才能发生相互反应，因此异相接触的传质和反应效率都是较低的。
6、要想实现上述的同相接触反应，则将臭氧溶解于水体是较容易实现的，但臭氧在水中的溶解度较低，一般仅有3～7mg/l，并且臭氧发生器所产生的气体大部分为氧气(富氧源或纯氧源)或氮气(空气源)，氧气和臭氧于水体中溶解会发生竞争，臭氧的溶解量受到削减，同相接触反应难以实现。
7、上述关于臭氧催化氧化技术缺陷的分析，从宏观上则反映出其氧化性弱、反应效率低、污染物去除效果差、投资和运维成本高等问题，直接阻碍臭氧催化氧化技术的推广和应用，使之长期作为芬顿氧化技术的候选，而无法取代芬顿氧化技术的主流地位。因此，为了克服以上问题，研发出一种新型的臭氧催化氧化处理设备和工艺至关重要。
技术实现思路
1、本公开的主要目的在于提供一种臭氧催化氧化污水处理设备和处理方法，能够显著提高氧化性和反应效率、降低投资和运维成本，实现设备稳定运行和工艺达标达产。为实现上述目的，本公开采用如下的技术方案：
2、基于本公开的第一方面，本公开提供一种臭氧催化氧化污水处理设备。
3、所述臭氧催化氧化污水处理设备包括管式臭氧反应装置，其包括反应管、臭氧发生器和药剂水箱；所述反应管内设有催化剂模块，该催化剂模块负载有金属羟基氧化物；所述臭氧发生器管道连接所述反应管，以用于输入臭氧；所述药剂水箱管道连接所述反应管，以用于输入参与臭氧催化氧化反应的药剂；所述反应管设有数个并相互串联，而且臭氧和药剂的输送位置受到控制，使得串联的所述反应管构成多级反应管，该多级反应管的两端分别用于接入污水和排出处理后的污水，该多级反应管划分为n个层级而且n≥1，每个层级包括至少两个所述反应管，沿污水的水流方向，同一层级的最后一个所述反应管同时输入臭氧和药剂或只输入臭氧，其他所述反应管断开输入臭氧和药剂或只输入药剂。
4、在至少一个实施例中，每个所述反应管均连接所述臭氧发生器和药剂水箱，所述多级反应管包括两个所述反应管，所述反应管和臭氧发生器之间的管路设有臭氧阀门，所述反应管和药剂水箱之间的管路设有药剂阀门，所述多级反应管两端的管路均连接有进水阀门和出水阀门；所述进水阀门和出水阀门配合使用，用于每隔一段时间调转污水的水流方向；所述臭氧阀门和药剂阀门配合使用，用于随污水的水流方向变换而向同一个所述反应管交替地同时输入和同时断开输入臭氧与药剂，或者交替地输入臭氧与药剂。
5、在至少一个实施例中，所述催化剂模块为负载有金属羟基氧化物的网孔板；该网孔板沿螺旋方向绕卷数圈，最终在整体上呈可填充于所述反应管内的柱形。
6、在至少一个实施例中，所述催化剂模块的制备方法包括：
7、以具有网孔的铁板或钢板为所述网孔板，沿螺旋方向绕卷数圈，制得网孔柱；
8、清洗所述网孔柱，先置于0.5～2wt％的氯化锌溶液中浸泡1～2h，取出后再放入真空或充满惰性气体的密闭高温炉中，以150～200℃温度灼烧0.5～1h；
9、从高温炉中取出所述网孔柱，待其表面温度降低至50～100℃时，放入ph为3～6的10～30wt％的双氧水中，待剧烈反应平息，取出干燥后，得到所述催化剂模块。
10、在至少一个实施例中，所述网孔板采用常规的铁网或钢网；
11、或者，所述网孔板通过如下方法制成，该方法包括：
12、在铁板或钢板的表面切割出切割缝，所述切割缝包括布设的第一切割缝和第二切割缝，前两者分别沿所述铁板或钢板的长度方向和宽度方向开设；
13、对所述铁板或钢板进行冲压，冲压使用的模具表面设有数排凹凸结构，所述凹凸结构包括不断交替的凸起和凹陷，而且所述凸起和凹陷与所述切割缝围成的网格对应分布；冲压后的所述铁板或钢板也形成凹凸结构，并且在其凹凸结构的相邻凸起和凹陷之间形成孔洞。
14、在至少一个实施例中，所述清洗的方法包括：
15、先将所述网孔柱置于45～90wt％的乙醇溶液中，浸泡2～6h后取出，冲洗掉残留的乙醇；
16、再将所述网孔柱置于5～10wt％的氢氧化钠溶液中，浸泡2～6h后取出，冲洗掉残留的氢氧化钠。
17、在至少一个实施例中，该处理设备还包括缺氧好氧生物反应器和塔式臭氧反应器；
18、所述缺氧好氧生物反应器内包含缺氧池和好氧池；所述缺氧池上部通入污水，下部与所述好氧池连通；所述好氧池的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于，所述催化剂模块的制备方法包括：
5.根据权利要求3或4所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于，所述清洗的方法包括：
7.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
9.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
10.一种臭氧催化氧化污水处理方法，其特征在于，在污水处理过程中使用到上述权利要求1～9中任一项所述的臭氧催化氧化污水处理设备。
【技术特征摘要】
1.一种臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于，所述催化剂模块的制备方法包括：
5.根据权利要求3或4所述的臭氧催化氧化污水处理设备，其特征在于：
6.根据权利要求4所述的臭氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：覃理嘉，张小平，韦崇高，李航，覃显淳，廖谦谦，陆燕青，韦克任，
申请(专利权)人：桂润环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。