一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法及系统与流程

一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法及系统
1.（一）技术领域本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法及系统。
2.（二）

背景技术：
国家标准gb18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》，一级a排放标准cod为50mg/l，bod5排放标准为10mg/l。现行标准已难以满足我国当前环境管理要求。2015年11月4日关于征求国家环境保护标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（征求意见稿）意见的函，提高了最高排放标准，规定了特别排放限值，以满足环境敏感地区水环境管理需要。最高排放标准cod由50mg/l调整为30mg/l，bod5由10mg/l调整为6mg/l。虽然到目前为止，2015年版本城镇污水排放标准没有执行，但部分省市根据当地环保实际需要，参照2015年征求意见稿，制订了城镇污水排放地方标准。例如：天津市地方《db12
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2015 城镇污水处理厂污染物排放标准》，化学需氧量（cod
cr
）要求a级20mg/l。又例如昆明市2020年4月15日发布了db5301/t 43
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2020《城镇污水处理厂主要水污染物排放限值》，化学需氧量（cod
cr
）甚至要求a级20mg/l，更是低于国家标准征求意见稿的特别排放限值30mg/l。
3.臭氧催化氧化作为高级氧化技术是目前水处理领域研究的热点，非均相臭氧催化氧化技术因其氧化能力强，降低臭氧投加量特别是能显著提高有机物矿化率等优点而备受关注。羟基自由基具有极强的得电子能力也就是氧化能力，氧化电位2.8v，是自然界中仅次于氟的氧化剂；臭氧在催化剂的作用下快速分解并产生羟基自由基（
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oh），与污染物无选择性进行高级氧化反应，实现有机污染物的彻底矿化或分解成小分子的无害成分，能够大幅度提高污染物去除效率，实现出水cod稳定达标。
4.无论氧气源还是空气源工业用臭氧发生器，氧气转化成臭氧的效率都不高。氧气源臭氧发生器氧气转化成臭氧的效率只有10%左右，大约90%的氧气都无法转化成臭氧，造成了极大的能源浪费，使得污水臭氧高级氧化的处理成本很高，限制了该技术在污水深度处理领域的普及与推广。
5.（三）

技术实现要素：
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种氧气利用率高、降低能耗、节约成本的非均相臭氧催化氧化污水处理方法及系统，该技术大大降低了污水深度处理的运营成本，使得该技术能在污水深度处理领域得到迅速普及与应用，处理后的废水可实现中水回用，为国家节省了宝贵的水利资源。
6.本发明是通过如下技术方案实现的：一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法，其特征是：包括以下步骤：（1）、使用氧气制取臭氧；（2）、将制取的臭氧和未转化成臭氧的氧气的混合气送入水中进行溶解；（3）、溶解于污水中的臭氧初步分解污水中比较容易降解的污染物；（4）、溶于污水中的臭氧在催化剂作用下产生强氧化性的羟基自由基，对难降解有机污染物进行无选择的氧化分解；
（5）、对在水中未溶解的氧气和臭氧残余进行干燥；（6）、干燥后的氧气和臭氧送入反应器，将臭氧转化为氧气；（7）、将从反应器出来的氧气进行存储稳压以用于臭氧的制取。
7.优选的，步骤（1）中，氧气由氧气源直接提供或制取而来。
8.优选的，步骤（4）中，氧化分解时使用以稀土改性活性氧化铝或陶土为载体、以过渡金属复合氧化物为活性组分的催化剂。
9.优选的，步骤（3）中，污水氧化分解反应排出的尾气中的臭氧送入反应器，将臭氧转化为氧气。
10.优选的，步骤（5）中，臭氧转化为氧气所采用的催化剂载体为多孔硅铝。
11.一种非均相臭氧催化氧化污水处理系统，包括臭氧发生器和污水催化反应池，其特征是：所述臭氧发生器和污水催化反应池之间连接臭氧溶气器，臭氧溶气器还与干燥吸收器相连接，干燥吸收器与臭氧分解催化反应器相连接，臭氧分解催化反应器与臭氧发生器相连接。
12.所述臭氧发生器连接制氧机或氧气源。
13.所述臭氧分解催化反应器与臭氧发生器之间连接氧气储罐。
14.所述污水催化反应池与干燥吸收器相连接。
15.本发明的有益效果是：通过收集未转化为臭氧的90%氧气，并将尾气中未反应的臭氧收集催化转化为氧气，经处理后输送回臭氧发生器无限循环利用，提高了氧气的利用率，大大降低了污水处理成本，能够使得该技术在污水深度处理领域得到普及。
16.（四）附图说明下面结合附图对本发明作进一步的说明。
17.附图1为本发明的结构原理框图；（五）具体实施方式附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括臭氧发生器和污水催化反应池，其特征是：所述臭氧发生器和污水催化反应池之间连接臭氧溶气器，臭氧溶气器还与干燥吸收器相连接，干燥吸收器与臭氧分解催化反应器相连接，臭氧分解催化反应器与臭氧发生器相连接。臭氧发生器连接制氧机或氧气源。臭氧分解催化反应器与臭氧发生器之间连接氧气储罐。污水催化反应池与干燥吸收器相连接。
18.采用本发明的一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法，由氧气源直接提供或制取得到氧气，使用氧气制取臭氧；将制取的臭氧和未转化成臭氧的氧气的混合气送入水中进行溶解；溶解于污水中的臭氧初步分解污水中比较容易降解的污染物；溶于污水中的臭氧在催化剂作用下产生强氧化性的羟基自由基，对难降解有机污染物进行无选择的氧化分解，使用以稀土改性活性氧化铝或陶土为载体、以过渡金属复合氧化物为活性组分的催化剂，同时污水氧化分解反应排出的尾气中的臭氧送入反应器，将臭氧转化为氧气；对在水中未溶解的氧气和臭氧残余进行干燥；干燥后的氧气和臭氧送入反应器，将臭氧转化为氧气，催化剂载体为多孔硅铝；将从反应器出来的氧气进行存储稳压以用于臭氧的制取。从臭氧发生器制取的含有10%左右臭氧和90%左右氧气的混合气，进入臭氧溶气器；在标准大气压下，1体积水溶解0.494体积臭氧，溶解0.031体积的氧气；根据臭氧和氧气在水中的溶解度的巨大差异，臭氧和氧气进入臭氧溶气器中，99.9%溶解在水中，基本未溶解的氧气和少许
臭氧残余进入到干燥吸收器，将混合其中的水分吸干；臭氧溶气器中的臭氧溶解水进入到污水催化反应池。污水催化反应池内填铺有臭氧氧化催化剂，在催化剂作用下，臭氧在水中快速分解并转变成强氧化性的羟基自由基，对污水中的有机污染物无选择性的氧化分解成无污染的小分子有机物、co2、h2o。有机物被化学吸附在催化剂的表面，形成具有一定亲核性的表面螯合物，然后臭氧或者羟基自由基与之发生氧化反应，形成的中间产物能在表面进一步被氧化，也可能脱附到溶液中被进一步氧化，一些吸附容量比较大的催化剂的催化氧化体系往往遵循这种机理；催化剂不但可以吸附有机物，而且还直接与臭氧发生氧化还原反应，产生的氧化态金属和羟基自由基可以直接氧化有机物；催化剂催化臭氧分解，产生活性更高的氧化剂，从而与非化学吸附的有机物分子发生反应。含有99.9%以上的氧气和不到0.1%的臭氧从干燥吸收器进入到臭氧分解催化反应器，将臭氧转换为氧气。臭氧分解催化反应器内填充有臭氧分解催化剂，催化剂的作用是将臭氧转化为氧气，催化剂载体为多孔硅铝，不含有活性炭，所以无爆炸风险。从臭氧催化反应器出来的气体基本都是氧气，进入氧气储罐暂存稳压，再次输送到臭氧发生器重复利用。氧气依次循环利用，实现了氧气的完全利用，大大提高了氧气的利用率，降低了能耗，降低了污水高级氧化深度处理的费用，有利于该技术的迅速普及。
19.本废水非均相高级催化氧化处理系统，因应国家城镇污水处理厂污染物排放标准逐步趋紧趋严的要求而开发的一项全新技术，该项技术适应于工业废水、垃圾渗滤液及城镇生活污水的深度处理，特别是对电子、农药、化工、垃圾渗滤液等废水的深度处理有着无与伦比的显著优势。具有降解能力强、臭氧消耗低、无二次污染、使用寿命长等技术特点，通过有效增加催化剂的表面活性位，提高吸附分子的亲和位点，加速臭氧分解释放
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oh，能够无差别的降解水中痕量污染物并转化为无害化物质。为市政污水处理厂污水的深度处理以及企业高难废水的深度处理提供了先进且经济的技术支持，出水cod可以降到20mg/l以下，出水水质远远高于国家2015版城镇污水处理厂污染物排放标准征求意见稿的特别排放限值。通过配置添加不同的催化剂，能够处理大部分行业的废水，主要应用于城镇污水处理厂的深度处理提标改造项目，适用行业包括医疗制药业、电子制造业、印染行业、皮革加工、石油化工、煤化工行业、盐化工、化学制备行业，农副产品加工行业以及市政生活类等行业。