[发明专利]臭氧催化氧化处理系统及催化氧化方法和应用

说明书

本发明提供一种臭氧催化氧化系统及催化氧化方法和应用，该臭氧催化氧化系统包括催化臭氧氧化反应罐(6)、无气泡高浓度臭氧水制备装置(5)和低能耗制冷装置(2)；高浓度臭氧水(15)经过射流释放器(16)进入催化臭氧氧化反应罐(6)，形成细微气泡，与经过预处理的废水(18)充分混合并发生臭氧氧化反应，去除废水(18)中的部分有机污染物；催化臭氧氧化反应罐(6)中填充有矿物垫层(4)和催化剂(17)，分别与高浓度臭氧水中的过饱和溶解氧和剩余的溶解性臭氧作用产生羟基自由基，将废水(18)中难降解的有机物分解去除。与常规臭氧催化氧化工艺相比，本发明的臭氧催化氧化系统可以更加高效的去除水中的难降解有机污染物。

技术领域

本发明涉及废水中难降解有机污染物的深度处理系统及其应用，特别涉及一种臭氧催化氧化处理系统及其应用。

背景技术

许多工业企业排放的废水经二级生化处理后还含有大量复杂的难生物降解的、持久的、有毒的、致癌或致突变的有机污染物，比如药物、个人护理用品（PPCPs）、内分泌干扰物（EDCs）和其他难降解有机化合物，这些物质排入水体不仅破坏了水体的美观，而且扰乱了水体生态系统的食物链。人体接触这些有机污染物则会对中枢神经系统、血液系统和肝脏、肺、肾脏等主要器官造成损害，因此，工业废水在排放到环境水体之前，必须经过严格的深度处理，将污染物降低到可接受的限度。由于水质标准越来越严，这些难降解有机污染物的存在将导致废水难以达标排放或回收利用，因此需要采用高级氧化法进行深度处理。

在这些技术中，臭氧氧化法由于具有很多明显的优势，如臭氧具有良好的氧化、消毒、脱色能力，被广泛应用于工业废水的深度处理。然而，传统的臭氧氧化法在应用中也存在一些不足：选择性氧化、中间产物多且可能产生更加有毒的中间产物、矿化效率不足、臭氧利用效率低、还会产生溴酸盐副产物等等。催化臭氧氧化技术是近些年发展起来的一种新型的能够降解那些难以被臭氧单独氧化的有机污染物的方法，由于在反应过程中产生·OH，大大提高了氧化效率和效果。

美国专利US6315887B1公开了一种净化受污染的水的装置，特别是从受污染的水中除去有机污染物的装置，该装置利用了一个反应器，在该反应器内，在通过电解现场产生的氧化反应催化剂的存在下用含有臭氧的气体处理受污染的水。

CN105771630A公开了一种多相催化氧化的VOCs治理工艺和设备，集成了O₃、H₂O₂、UV和水力空化作用，使氧化剂与氧化方式产生协同作用，从而产生大量的羟基自由基来实现氧化效果，可同步脱硫、除重金属、除二噁英等废气成分。这种方法可以有效处理污染气体，但是无法处理污染液体特别是受污染的水。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提高臭氧传质效率和充分利用高浓度氧气，降低能耗，提高净化效率，有效降解废水中难生化降解的有机污染物，并且合理利用系统内回收的能量。例如美国专利US6315887B1虽然公开了催化臭氧氧化净化受污染的水的装置以及该装置的使用方法。但是这种催化臭氧氧化技术仍存在一些缺点。首先，反应过程中臭氧需要在气液固三相中进行传质，传质阻力大；其次，臭氧在常温下溶解度较小，气液固中传质推动力偏低；最后，臭氧发生器产生的混合气体中臭氧含量值占到10%，臭氧浓度偏低。这些会导致臭氧传质效率不高，与催化剂接触的臭氧浓度低，而大量的氧气得不到充分利用，并最终导致有机物去除效率低。

本发明提供一种臭氧催化氧化系统，其包括催化臭氧氧化反应罐6，该催化臭氧氧化反应罐6底部设置有射流释放器16，高浓度臭氧水15经过射流释放器16进入催化臭氧氧化反应罐6，细微气泡（特别是优选形成直径小于50微米的细微细胞）；经过预处理的废水18进入催化臭氧氧化反应罐6，与细微气泡形式的高浓度臭氧水15充分混合，催化臭氧氧化反应罐6中填充有矿物垫层4和催化剂17；催化臭氧氧化反应罐6上层设有涡流产生器22。