[发明专利]蜂窝陶瓷O3/TiO2循环流光催化氧化处理工业废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于工业废水处理技术领域，特别涉及一种蜂窝陶瓷O₃/TiO₂循环流光催化氧化处理工业废水的方法。

背景技术

难降解工业废水中焦化废水的成分极其复杂，其中包括多环芳香化合物，含氮、氧和硫杂环化合物，脂肪酸等，这些污染物如果未经处理或处理不当随废水外排，对水产及农作物都有极大危害，是公认的难处理工业废水，对人类的危害极其严重。据国内外相关文献表明，生物法仍然是处理焦化废水主体的工艺。如A²/O活性污泥工艺，即A1厌氧段（酸化水解和厌氧分解有机物）-A2缺氧段（反硝化脱氮）-O好氧段（碳化硝化），或者把O好氧段分成两段即O1碳化段-O2硝化段。由于焦化废水中有许多有机物很难被生物所降解，且生化处理过程易受多种因素的影响。因此，生物处理系统抗冲击能力较差，且其处理后尾水的色度、有机物、无机含氮化合物等指标无法达到国家排放标准。尤其是其中的有机物含量很高，成为水体污染严重污染源。因此，焦化废水生化后尾水的色度和有机物进一步降解尤为必要。焦化废水生化后尾水的水质指标范围如表1所示。

近年来，对臭氧氧化和以二氧化钛代表的光催化氧化技术各自在水处理领域的研究和应用获得广泛关注。然而，这两种氧化技术的单独使用存在明显的缺点。单独臭氧氧化的缺点包括臭氧的氧化活性具有很高的选择性，臭氧在水溶液的利用效率不高。因此，单独使用臭氧降解和矿化液相中全部有机污染物时，其投加量高、处理成本高；而以二氧化钛代表的光催化氧化技术存在反应效率低、光催化剂的使用寿命短以及污染物降解所需要的时间长等缺点；同时，传统的组合式高级氧化方法具有流程长、操作控制难度大以及运行管理复杂等缺点。

发明内容

本发明针对难降解工业废水及焦化废水生化后尾水指标高，而单独运用臭氧氧化以及光催化进行处理存在效率低、成本高等问题，提供一种蜂窝陶瓷O₃/TiO₂循环流光催化氧化处理工业废水的方法，使其最终排放水质和其他技术经济指标有较大提高。

本发明所提供的一种蜂窝陶瓷O₃/TiO₂循环流光催化氧化处理工业废水的方法具体如下： 

首先分别利用进水管14和砂芯微孔曝气器13将待处理的工业废水和臭氧通入臭氧催化氧化功能区I底部的缓冲区8进行气水均匀混合，气水混合液经承托板12进入蜂窝陶瓷填充层11进行催化氧化，然后到达臭氧催化氧化功能区I的清水区10，接着再进入光催化功能区II的清水区10；此后，气水混合液因循环流的推动作用经光催化功能区II主反应区到达其底部的缓冲区8，最后到达臭氧催化氧化功能区I底部的缓冲区8，进而完成一个循环周期；最终出水通过溢流经出水管4外排。隔板16把整个反应区分成臭氧催化氧化功能区I和光催化功能区II两部分；所述臭氧发生器15通过进气管7与砂芯微孔曝气器13相连；同时催化氧化过程产生的气体以及残余的臭氧通过排气管1排出，所述排气管1安装在装置顶端外壳9上；在所述光催化功能区II的主反应区设置石英套管2、紫外灯3、支架6、隔板16、光催化板5，光催化剂负载在光催化板5上。

所述光催化功能区II的光催化剂采用二氧化钛( TiO2)、氧化锌(ZnO)、三氧化钨(WO3)中的一种或两种混合。

所述蜂窝陶瓷填充层11是以蜂窝陶瓷作为载体，所述蜂窝陶瓷上负载金属氧化物作为催化剂；负载的金属氧化物是碱土金属、过渡金属或稀土金属的单组分或以上几种金属的多组分氧化物。

本发明的工作原理和技术特征进一步说明如下：利用臭氧或含有臭氧的混合气体曝气造成液相气含量不同而形成的压力差作为循环流的推动力，把臭氧催化氧化和光催化两种方法组合成一体化，使其反应效率大幅提高。其中循环流的推动力可以采用臭氧、臭氧与空气混合体、臭氧与氧气混合体以及臭氧与氮气混合体等。实现本发明方法的反应区包括2个功能区；功能区I为臭氧催化氧化区，采用蜂窝陶瓷作为的催化剂或催化剂载体；功能区II为光催化功能区，采用二氧化钛( TiO₂)、氧化锌(ZnO)、三氧化钨(WO₃)等其中的一种或两种半导体作为光催化剂。