公布日：2022.03.15
申請(qǐng)日：2021.12.31
分類號(hào)：C02F1/78(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F103/06(2006.01)N
摘要
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備及廢水處理方法。本發(fā)明提供的處理設(shè)備為塔式結(jié)構(gòu)，塔頂設(shè)置有尾氣排放口和廢水進(jìn)口，塔底設(shè)置有回流水入口和出水口，塔體側(cè)壁設(shè)置有回流水出口和臭氧進(jìn)氣口；塔體內(nèi)由上至下依次包括：霧化噴淋裝置、催化濾料層和臭氧催化氧化膜曝氣流化床；臭氧催化氧化膜曝氣流化床中至少設(shè)有一層催化膜曝氣裝置，催化膜曝氣裝置包括：臭氧進(jìn)氣底座；若干根一端與臭氧進(jìn)氣底座的出氣口固定連通的中空纖維膜絲；和與中空纖維膜絲相結(jié)合的臭氧催化劑。本發(fā)明提供的處理設(shè)備能夠提高臭氧、催化劑、廢水三相混合傳質(zhì)效率，臭氧利用率高，降解效果好，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)臭氧尾氣的協(xié)同處理。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，為塔式結(jié)構(gòu)，其特征在于，塔頂設(shè)置有尾氣排放口和廢水進(jìn)口，塔底設(shè)置有回流水入口和出水口，塔體側(cè)壁設(shè)置有回流水出口和臭氧進(jìn)氣口；塔體內(nèi)由上至下依次包括：霧化噴淋裝置、催化濾料層和臭氧催化氧化膜曝氣流化床；所述霧化噴淋裝置的進(jìn)水口與所述廢水進(jìn)口相連；所述臭氧催化氧化膜曝氣流化床中至少設(shè)有一層催化膜曝氣裝置，所述催化膜曝氣裝置包括：臭氧進(jìn)氣底座，所述臭氧進(jìn)氣底座的進(jìn)氣端與所述臭氧進(jìn)氣口相連；若干根一端與所述臭氧進(jìn)氣底座的出氣口固定連通的中空纖維膜絲；和與所述中空纖維膜絲相結(jié)合的臭氧催化劑；沿塔體高度方向，所述回流水出口位于所述催化濾料層與所述臭氧催化氧化膜曝氣流化床之間；所述回流水出口的出水端與所述回流水入口的進(jìn)水端通過(guò)回流管路相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述臭氧催化劑與中空纖維膜絲的具體結(jié)合方式包括以下方式中的一種或多種：方式1：所述中空纖維膜絲的曝氣孔處附著有臭氧催化劑；方式2：所述中空纖維膜絲為膜絲基料與臭氧催化劑的一體化成型體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，其特征在于，最頂層所述催化膜曝氣裝置的上方設(shè)置有若干個(gè)倒V型折流板，所述倒V型折流板的夾角區(qū)域?yàn)闅怏w收集區(qū)，夾角頂部設(shè)置有出氣口，出氣口與所述回流管路相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，其特征在于，相鄰兩層所述催化膜曝氣裝置之間設(shè)置有若干個(gè)八字型折流板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述催化濾料層包括支撐層和負(fù)載在所述支撐層上的催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述催化劑為非均相多金屬多孔顆粒催化劑；所述支撐層的材料為帶有極性基團(tuán)的高分子親水材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述中空纖維膜絲的內(nèi)徑為100～500μm；所述中空纖維膜絲的孔徑為0.01～0.1μm；所述中空纖維膜絲的孔隙率為5～15％；所述中空纖維膜絲的膜絲厚度為50～100μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，其特征在于，所述臭氧催化劑為非均相多金屬多孔顆粒催化劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，其特征在于，還包括臭氧發(fā)生器；所述臭氧發(fā)生器的出氣口與所述臭氧進(jìn)氣口相連。
10.一種臭氧催化氧化廢水處理方法，包括以下步驟：將待處理廢水送至權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備的廢水進(jìn)口，廢水在處理設(shè)備的塔體內(nèi)腔中進(jìn)行臭氧催化氧化反應(yīng)，在所述處理設(shè)備的塔底出水口得到處理后廢水。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備及廢水處理方法，本發(fā)明提供的處理設(shè)備能夠提高臭氧、催化劑、廢水三相混合傳質(zhì)效率，臭氧利用率高，降解效果好，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)臭氧尾氣的協(xié)同處理。
本發(fā)明提供了一種臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備，為塔式結(jié)構(gòu)，塔頂設(shè)置有尾氣排放口和廢水進(jìn)口，塔底設(shè)置有回流水入口和出水口，塔體側(cè)壁設(shè)置有回流水出口和臭氧進(jìn)氣口；
塔體內(nèi)由上至下依次包括：霧化噴淋裝置、催化濾料層和臭氧催化氧化膜曝氣流化床；所述霧化噴淋裝置的進(jìn)水口與所述廢水進(jìn)口相連；所述臭氧催化氧化膜曝氣流化床中至少設(shè)有一層催化膜曝氣裝置，所述催化膜曝氣裝置包括：臭氧進(jìn)氣底座，所述臭氧進(jìn)氣底座的進(jìn)氣端與所述臭氧進(jìn)氣口相連；若干根一端與所述臭氧進(jìn)氣底座的出氣口固定連通的中空纖維膜絲；和與所述中空纖維膜絲相結(jié)合的臭氧催化劑；
沿塔體高度方向，所述回流水出口位于所述催化濾料層與所述臭氧催化氧化膜曝氣流化床之間；所述回流水出口的出水端與所述回流水入口的進(jìn)水端通過(guò)回流管路相連。
優(yōu)選的，所述臭氧催化劑與中空纖維膜絲的具體結(jié)合方式包括以下方式中的一種或多種：
方式1：所述中空纖維膜絲的曝氣孔處附著有臭氧催化劑；
方式2：所述中空纖維膜絲為膜絲基料與臭氧催化劑的一體化成型體。
優(yōu)選的，最頂層所述催化膜曝氣裝置的上方設(shè)置有若干個(gè)倒V型折流板，所述倒V型折流板的夾角區(qū)域?yàn)闅怏w收集區(qū)，夾角頂部設(shè)置有出氣口，出氣口與所述回流管路相連。
優(yōu)選的，相鄰兩層所述催化膜曝氣裝置之間設(shè)置有若干個(gè)八字型折流板。
優(yōu)選的，所述催化濾料層包括支撐層和負(fù)載在所述支撐層上的催化劑。
優(yōu)選的，所述催化劑為非均相多金屬多孔顆粒催化劑；
所述支撐層的材料為帶有極性基團(tuán)的高分子親水材料。
優(yōu)選的，所述中空纖維膜絲的內(nèi)徑為100～500μm；所述中空纖維膜絲的孔徑為0.01～0.1μm；所述中空纖維膜絲的孔隙率為5～15％；所述中空纖維膜絲的膜絲厚度為50～100μm。
優(yōu)選的，所述臭氧催化劑為非均相多金屬多孔顆粒催化劑。
優(yōu)選的，還包括臭氧發(fā)生器；所述臭氧發(fā)生器的出氣口與所述臭氧進(jìn)氣口相連。
本發(fā)明還提供了一種臭氧催化氧化廢水處理方法，包括以下步驟：
將待處理廢水送至上述技術(shù)方案所述的臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備的廢水進(jìn)口，廢水在處理設(shè)備的塔體內(nèi)腔中進(jìn)行臭氧催化氧化反應(yīng)，在所述處理設(shè)備的塔底出水口得到處理后廢水。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種臭氧催化氧化廢水處理設(shè)備及廢水處理方法。本發(fā)明提供的處理設(shè)備為塔式結(jié)構(gòu)，塔頂設(shè)置有尾氣排放口和廢水進(jìn)口，塔底設(shè)置有回流水入口和出水口，塔體側(cè)壁設(shè)置有回流水出口和臭氧進(jìn)氣口；塔體內(nèi)由上至下依次包括：霧化噴淋裝置、催化濾料層和臭氧催化氧化膜曝氣流化床；所述霧化噴淋裝置的進(jìn)水口與所述廢水進(jìn)口相連；所述臭氧催化氧化膜曝氣流化床中至少設(shè)有一層催化膜曝氣裝置，所述催化膜曝氣裝置包括：臭氧進(jìn)氣底座，所述臭氧進(jìn)氣底座的進(jìn)氣端與所述臭氧進(jìn)氣口相連；若干根一端與所述臭氧進(jìn)氣底座的出氣口固定連通的中空纖維膜絲；和與所述中空纖維膜絲相結(jié)合的臭氧催化劑；沿塔體高度方向，所述回流水出口位于所述催化濾料層與所述臭氧催化氧化膜曝氣流化床之間；所述回流水出口的出水端與所述回流水入口的進(jìn)水端通過(guò)回流管路相連。該處理設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程如下：待處理廢水首先泵入塔體上部的霧化噴淋裝置，廢水經(jīng)霧化噴淋裝置噴出后以噴霧的形式均勻覆蓋整個(gè)塔體橫截面，并均勻落到催化濾料層；霧滴在催化濾料層上首先形成液膜，隨著落在催化濾料層上的霧滴增加，液膜增厚變成液滴滴落進(jìn)入催化臭氧膜曝氣流化床；當(dāng)流化床內(nèi)液位升一定高度后回流水出口閥門打開(kāi)，將流化床頂部的廢液回流至塔體底部，通過(guò)循環(huán)回流作為流化動(dòng)力；臭氧由臭氧進(jìn)氣口輸入至臭氧進(jìn)氣底座，再進(jìn)入中空纖維膜絲，之后由中空纖維膜上的曝氣孔釋放，水中有機(jī)污染物與臭氧接觸，在臭氧催化劑作用下發(fā)生氧化反應(yīng)；同時(shí)，在循環(huán)回流產(chǎn)生的流化作用下，臭氧、催化劑和廢水在流化床內(nèi)進(jìn)行高效傳質(zhì)，進(jìn)一步促進(jìn)氧化反應(yīng)的高效進(jìn)行；廢水經(jīng)過(guò)處理后由塔體底部的出水口排出；臭氧催化氧化膜曝氣流化床中的未反應(yīng)的臭氧逸散出液面成為臭氧尾氣，尾氣上升過(guò)程中首先遇到催化濾料層滴落的液滴，臭氧尾氣中的部分臭氧與廢水液滴中的有機(jī)污染物反應(yīng)，殘留的臭氧上升至催化濾料層，催化濾料層上附著臭氧催化劑，臭氧被濾料層上的液膜攔截并在臭氧催化劑作用下和液膜中的有機(jī)污染物反應(yīng)，殘留的臭氧穿過(guò)液膜后會(huì)與霧化噴淋裝置產(chǎn)生的霧滴充分接觸并與其中的有機(jī)污染物反應(yīng)；經(jīng)過(guò)以上三級(jí)處理，臭氧尾氣中的絕大部分臭氧被去除，尾氣中的臭氧濃度已經(jīng)低于環(huán)境允許排放的規(guī)定值，直接通過(guò)尾氣排放口排出塔外。本發(fā)明提供的技術(shù)方案將膜曝氣技術(shù)和催化臭氧氧化技術(shù)有機(jī)結(jié)合并應(yīng)用到高濃度有機(jī)廢水(例如垃圾滲濾液膜濃縮液)的高級(jí)氧化處理中，解決了傳統(tǒng)催化臭氧氧化設(shè)備中臭氧、催化劑和廢水之間的三相混合傳質(zhì)效果差，臭氧利用率低，臭氧氧化效果不穩(wěn)定等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)在較低的曝氣能耗下對(duì)廢水中有機(jī)物進(jìn)行高效氧化分解，降低了處理成本。另外，本發(fā)明提供的技術(shù)方案還利用氣液逆流設(shè)計(jì)，充分利用通過(guò)多級(jí)氣液接觸手段捕捉水中逸散的臭氧，既充分利用了逸散的臭氧又實(shí)現(xiàn)臭氧尾氣的達(dá)標(biāo)排放，省去臭氧尾氣處理措施和處置成本。本發(fā)明技術(shù)方案具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，應(yīng)用前景十分廣闊。
（發(fā)明人：賴信可;賴志鵬;林江;林志福;莊燁）
