[发明专利]一种利用臭氧催化氧化处理污水的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用臭氧催化氧化处理污水的装置及方法，涉及污水处理技术领域。利用臭氧催化氧化处理污水的装置包括反应池，反应池具有污水进口端和与污水进口端相对的污水出口端，在反应池内从污水进口端至污水出口端间隔设置有多个反应器，每个反应器均从反应池的一端内壁延伸至相对的另一端内壁，以使相邻的两个反应器之间均形成一个折流区，每个反应器上均设置有底部臭氧进气口、顶部原料进口和底部产物出口，每个反应器的底部产物出口通过对应的折流区与下一个反应器的顶部原料进口连通。利用臭氧催化氧化处理污水的方法采用上述装置进行处理，利用反应装置的臭氧利用率高的优点，显著提升了污水处理的效果，降低了处理成本。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，且特别涉及一种利用臭氧催化氧化处理污水的装置及方法。

背景技术

目前，化工、制药、印染等行业会排放大量难降解有机污水，随着排放标准要求的日趋严格，现有的以生化处理为主体的水处理工艺已不能满足更高的有机污染物去除率要求。因此，在生化处理的前处理或者深度处理阶段加入高级氧化技术(Advanced OxideProcess,AOP)，是目前实现难降解有机污水达标排放的必然趋势。

AOP主要是通过产生高氧化电位的羟基自由基(·OH)近乎无选择性的将水中的有机污染物氧化成二氧化碳和水等，使污水能够达标排放。AOP包括Fenton氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化法和电化学氧化法等，其中臭氧氧化法以臭氧气体为氧化剂，具有氧化能力强、反应速率快、工艺简单，产物易分离、无二次污染等优点，受到研究者的青睐，通常用于脱色、除臭、消毒杀菌，也可以用于提高难降解有机物的生物降解性。

臭氧的化学性质很活泼，具有很强的氧化性，对于大部分有机物而言，臭氧是一种良好的氧化剂，特别是有机物含有不饱和键和发色基团时更容易被臭氧氧化。但是，臭氧在水中的溶解度只有0.69g/L，臭氧在水溶液中会很快分解成氧气，半衰期为5～30min，臭氧与有机物的直接氧化反应具有高选择性，并且产物多为醛和羧酸，无法完全矿化。水溶液中臭氧引起的氧化反应非常复杂，只有部分臭氧分子与溶解物直接接触反应，另一部分会在反应之前分解掉。臭氧与有机物的间接氧化反应是指臭氧分子首先生成·OH、O₂·^-、HO₂·等自由基，再发生自由基引起的链式反应。一般认为·OH为间接反应的主要自由基物种。·OH有较强的强氧化性和负电荷亲电性，几乎能将大部分有机物完全氧化，没有选择性。

目前，每公斤臭氧耗电约为20～35度，在实际臭氧氧化过程中存在臭氧利用率低，处理成本较高的问题，严重限制了臭氧氧化法的工业应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用臭氧催化氧化处理污水的装置，旨在提高臭氧的利用率和氧化效率。

本发明的另一目的在于提供一种利用臭氧催化氧化处理污水的方法，旨在通过提升传质效率，提升臭氧的氧化效率，降低处理成本。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出了一种利用臭氧催化氧化处理污水的装置，包括反应池，反应池具有污水进口端和污水出口端，在反应池内从污水进口端至污水出口端间隔设置有多个反应器，每个反应器均从反应池的一端内壁延伸至相对的另一端内壁，以使相邻的两个反应器之间均形成一个折流区，每个反应器上均设置有底部臭氧进气口、顶部原料进口和底部产物出口，每个反应器的底部产物出口通过对应的折流区与下一个反应器的顶部原料进口连通。

在较佳的实施例中，每个反应器内均设置有催化剂床层，从污水进口端至污水出口端，反应器内填充的催化剂的粒径逐渐减小；优选地，催化剂床层的高度为反应器高度的1/2-2/3，且催化剂的填充区域占反应器体积的1/2-4/5；优选地，折流区的宽度与反应器宽度之比为0.2-0.25:1。