本发明专利技术公开了一种催化臭氧氧化-陶瓷膜过滤深度处理焦化废水的系统，主要由臭氧发生器、臭氧氧化反应器、增压泵、陶瓷膜组件、气液分离器、尾气吸收装置、废水回流泵、催化剂回流泵、催化剂添加泵、催化剂流出槽、催化剂添加槽和相应的管件、阀门以及仪表组成。系统通过催化臭氧氧化和陶瓷膜分离的联用实现了粉末催化剂在动态反应器中的应用，设置回流废水和催化剂泥浆对流以及上升流冲击确保单一反应器中分段进行臭氧氧化和催化臭氧氧化，降低单独臭氧氧化和催化臭氧氧化过程中的传质阻力，提高羟基自由基利用率和有机物去除率，并最终实现了焦化废水深度处理后出水的COD、色度和浊度达标等目的，同时解决了粉末催化剂成型为颗粒时活性急剧降低、使用颗粒催化剂增加传质阻力和颗粒催化剂更换时需要暂停运行等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种深度处理焦化废水的新系统，尤其涉及ー种催化臭氧氧化-陶瓷膜过滤深度处理焦化废水的系统。
技术介绍
焦化废水含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等多种高浓度的有毒有害物质，它的超标排放对人类、水产、农作物等构成了很大危害，必须经过处理达标后方能排放。然而焦化废水的治理到目前为止仍然是ー项世界性的难题。据统计，我国目前有1300多家焦化企业，其焦化废水处理大多是以不同形式的A/0エ艺作为生物处理的主体エ艺，出水C0D、色度和浊度稳定达标排放存在一定的困难，尤其是出水COD超标非常普遍，因此必须 采用有效的深度处理工艺。臭氧氧化技术作为ー种高级氧化技术，是目前普遍采用的废水深度处理方法，能够有效氧化焦化废水中较多有机物(如链型不饱和化合物、苯酚、喹啉、吡啶、吲哚等)，然而単独臭氧氧化对长链脂肪烃、小分子有机酸、酯类和醇类等物质的氧化速率较低，而这些物质也存于焦化废水A/0处理工艺的出水中，醇和有机酸更是许多焦化废水中有机物臭氧氧化的中间产物，因此单独臭氧氧化深度处理焦化废水时COD去除率不高。目前一般采用投加固体催化剂强化臭氧生成羟基自由基来提高臭氧氧化效率，即采用催化臭氧氧化工艺提高臭氧氧化工艺处理废水的COD或TOC去除率。在催化臭氧氧化エ艺中，高效、经济和稳定的催化剂的开发和应用是最关键的问题。已报道的催化剂包括金属氧化物(如MnO2, Al2O3, Ce2O3和CexZivxO2)、负载金属或金属氧化物(如Co/A1203, Fe/AC, Ru/AC, Cu/A1203, Fe2O3Al2O3, MnOx/ZrO2 和 Ru02/A1203)和碳材料(如活性炭、碳纳米管)。已有的研究证明，臭氧能够氧化碳材料导致催化剂失活；铁、锰、铜、钴等金属的氧化物浸泡在水中容易发生金属组分溶出而导致催化剂失活；Ce02和掺杂Zr的金属铈氧化物(CexZr1^xO2)在水中具有非常好的稳定性，在催化臭氧氧化过程中也表现出良好的活性，而且通过简单的共沉淀制备方法就能够获得高活性和高稳定的CeO2和CexZivxO2粉末催化齐 。目前，粉末催化剂一般是在实验室的间歇反应器中应用，实际水处理工程绝大部分均采用连续反应器和颗粒催化剂，因而粉末催化剂一般要经过成型为颗粒催化剂才能够应用于实际水处理工程。催化臭氧氧化处理废水过程中，水流对颗粒催化剂表面的剪切力会让强度较小的颗粒催化剂逐渐变成粉末井随水流出反应器，从而导致催化剂迅速失活，因而实际应用的颗粒催化剂必须要具备足够的強度。CeO2和CexZivxO2粉末催化剂要成型为具有较高强度的颗粒催化剂，一般需要经过高温焙烧。但是高温焙烧会导致催化剂比表面积急剧变小，尤其是极大的減少了有利于催化臭氧氧化反应的介孔和大孔体积，这些均会导致催化剂活性急剧降低甚至是完全失去活性。这给CeO2和CexZivxO2催化剂的实际应用带来了极大的障碍。因而，对于CeO2和CexZivxO2催化剂来说，最好是能够以粉末催化剂形式应用于实际工程中，这就需要改进目前常采用的应用颗粒催化剂的连续处理装置。催化臭氧氧化深度处理焦化废水时采用粉末催化剂相比颗粒催化剂在传质方面存在更多的优点。催化臭氧氧化过程涉及到了一系列传质、化学反应、吸附和脱附等过程，焦化废水中大多有机物(例如苯酚、吡啶、喹啉、吲哚等)的臭氧氧化属于快速反应，传质是有机物氧化的限速步骤。在単独臭氧氧化中，当气体流速较大时，传质阻力小，这些有机物能够迅速被去除。采用颗粒催化剂催化臭氧氧化降解这些有机物时，颗粒催化剂增加了传质阻力，降低了臭氧接触有机物机会，从而降低了臭氧氧化去除这些有机物反应速率，这就导致催化臭氧氧化工艺深度处理焦化废水时虽然能够取得比单独臭氧氧化更高的COD去除率，但是苯酚、喹啉和吲哚这些典型有毒有害污染物的去除率低于单独臭氧氧化；同吋，一部分自由基没有去氧化难降解的有机物，而是消耗在易降解有机物的氧化上。如果采用微米级的粉末催化剂，则传质阻力与单独臭氧氧化几乎ー样；如果再将单独臭氧氧化和催化臭氧氧化分开，就能在保证臭氧氧化去除易氧化有机物效率的同吋，充分利用催化臭氧生成的自由基去除难氧化物质。 另外，催化臭氧氧化深度处理实际焦化废水的过程中，由于废水成分复杂多变，催化剂易失活，催化剂失活后必须要进行更换。采用颗粒催化剂的反应器在更换催化剂时，必须停止反应，毎次反应器开エ和停车时出水水质较差。而且由于催化臭氧氧化工艺研究时间相对较短，目前开发的催化剂稳定性普遍不高，催化剂更换的频次相对较高，开エ和停车导致出水水质恶化的现象必然较严重。现有技术中还没有ー种能够应用粉末催化剂的连续处理装置。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种催化臭氧氧化-陶瓷膜过滤深度处理焦化废水的系统，可用来处理焦化废水ニ级生物处理工艺出水，系统出水的C0D、色度和浊度等水质指标均能够稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中ー级标准，出水还能够回用为焦化厂杂用水。本专利技术是通过如下技术方案实现的本专利技术的催化臭氧氧化-陶瓷膜过滤深度处理焦化废水的系统，包括臭氧发生器、臭氧氧化反应器、增压泵、陶瓷膜组件、气液分离器、废水回流泵、催化剂回流泵、催化剂流出槽、催化剂添加槽、催化剂添加泵；所述的臭氧氧化反应器为立式筒状结构，其下部设有进水ロ、进气ロ，上部设有出水口和废水回流ロ，所述进水口与进气ロ之间设有微孔布气板，臭氧氧化反应器中部设有回流废水喷头，回流废水喷头下部为单独臭氧氧化区，所述单独臭氧氧化区上部为小口径反应管段；所述小口径反应管段的直径为臭氧氧化反应器其他处直径的1/3 1/2，长度为反应器总长度的1/3 1/8，其上口和下ロ分别与臭氧氧化反应器上部和下部的壁以45 75°斜面连接；所述的回流废水喷头上面设置催化剂泥浆喷头，两喷头喷面相对，相距5cm 20cm,喷面间为湍流混合区，回流废水喷头面积为催化剂泥浆喷头面积的2 4倍，喷速也为2 4倍，催化剂泥浆喷头到臭氧氧化反应器顶部的垂直距离为臭氧氧化反应器高度的1/2 1/4，催化剂泥浆喷头上部反应区域为催化臭氧氧化区，采用平均粒径为I μ m 4 μ m的CeO2或CexZivxO2粉末催化剂；所述的回流废水喷头通过废水回流管与废水回流泵、废水回流ロ相连，废水回流比为200% 400% ；所述催化剂泥浆喷头通过催化剂回流管、催化剂回流泵与陶瓷膜组件的浓缩液流出口相连；所述的催化剂回流管设有两个支管，ー个支管连接催化剂添加泵和催化剂添加槽，另ー个支管连接催化剂流出槽。通过上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术具有以下特点(I)系统在设置高废水回流比強化有机物去除率同时，通过回流废水强力喷射对催化剂产生強大的向上冲击力，抑制催化剂因为重力落入到単独臭氧氧化区域；利用反应 器管道縮小和喷头结构占据废水通道来提高上升流流速，产生对催化剂向上冲击的流体，防止催化剂下沉，从而实现单独臭氧氧化单元和催化臭氧氧化单元的严格分离，相对于在两个反应器中分别实现単独臭氧氧化和催化臭氧氧化，可节省设备，还可以避免使用管道时降低臭氧溶解度。根据焦化废水中存在大量臭氧易降解物质的特点，在一个臭氧氧化反应器中先后进行单独臭氧氧化和催化臭氧氧化，先利用単独臭氧氧化去除了焦化废水中大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种催化臭氧氧化？陶瓷膜过滤深度处理焦化废水的系统，其特征在于，包括臭氧发生器、臭氧氧化反应器、增压泵、陶瓷膜组件、气液分离器、废水回流泵、催化剂回流泵、催化剂流出槽、催化剂添加槽、催化剂添加泵；所述的臭氧氧化反应器为立式筒状结构，其下部设有进水口、进气口，上部设有出水口和废水回流口，所述进水口与进气口之间设有微孔布气板，臭氧氧化反应器中部设有回流废水喷头，回流废水喷头下部为单独臭氧氧化区，所述单独臭氧氧化区上部为小口径反应管段；所述小口径反应管段的直径为臭氧氧化反应器其他处直径的1/3～1/2，长度为反应器总长度的1/3～1/8，其上口和下口分别与臭氧氧化反应器上部和下部的壁以45～75°斜面连接；所述的回流废水喷头上面设置催化剂泥浆喷头，两喷头喷面相对，相距5cm～20cm，喷面间为湍流混合区，回流废水喷头面积为催化剂泥浆喷头面积的2～4倍，喷速也为2～4倍，催化剂泥浆喷头到臭氧氧化反应器顶部的垂直距离为臭氧氧化反应器高度的1/2~1/4，催化剂泥浆喷头上部反应区域为催化臭氧氧化区，采用平均粒径为1μm～4μm的CeO2或CexZr？1xO2粉末催化剂；所述的回流废水喷头通过废水回流管与废水回流泵、废水回流口相连，废水回流比为200%～400%；所述催化剂泥浆喷头通过催化剂回流管、催化剂回流泵与陶瓷膜组件的浓缩液流出口相连；所述的催化剂回流管设有两个支管，一个支管连接催化剂添加泵和催化剂添加槽，另一个支管连接催化剂流出槽。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王建兵，王灿，王国庆，王春荣，张春晖，何绪文，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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