公布日：2022.06.14
申請(qǐng)日：2022.03.29
分類號(hào)：C02F1/32(2006.01)I;C02F1/78(2006.01)I;C02F1/72(2006.01)I;C02F101/34(2006.01)N;C02F101/36(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統(tǒng)，包括：臭氧子系統(tǒng)，包括進(jìn)氣單元、臭氧發(fā)生器、臭氧投加模塊及尾氣破壞裝置，氧氣源經(jīng)減壓后進(jìn)入臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧進(jìn)入臭氧預(yù)氧化區(qū)、高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)和深度高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)；雙氧水子系統(tǒng)，是H2O2由儲(chǔ)罐進(jìn)行存儲(chǔ)并通過(guò)計(jì)量泵及截止閥進(jìn)入H2O2流量分配模塊，經(jīng)H2O2投加管路投加至臭氧預(yù)氧化區(qū)、高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)和深度高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)；回流增效子系統(tǒng)，是由回流提升泵、閥門、UV管道式紫外線反應(yīng)器組成，用于完成所有光催化、運(yùn)行及控制功能。本發(fā)明通過(guò)在原來(lái)的光催化系統(tǒng)中增加回流增效系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光催化的最大利用率,進(jìn)而最大化的提高難降解有機(jī)物的去除率。
權(quán)利要求書
1.一種用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統(tǒng)，其特征在于，包括依次連接的臭氧預(yù)氧化區(qū)、高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)、高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)，還包括臭氧子系統(tǒng)、雙氧水子系統(tǒng)及UV回流增效子系統(tǒng)，其中，所述臭氧子系統(tǒng)，包括進(jìn)氣單元、臭氧發(fā)生器、臭氧投加模塊及尾氣破壞裝置，氧氣源經(jīng)減壓裝置減壓穩(wěn)壓后進(jìn)入臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧通過(guò)臭氧流量分配模塊經(jīng)臭氧投加管路進(jìn)入臭氧預(yù)氧化區(qū)、高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)和高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)；該三個(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)剩余尾氣在引風(fēng)機(jī)作用下，通過(guò)臭氧尾氣分解破壞裝置，并經(jīng)加熱和催化作用分解為氧氣再通過(guò)排氣風(fēng)扇排放到大氣中；所述雙氧水子系統(tǒng)，包括H2O2存儲(chǔ)和H2O2投加；H2O2由儲(chǔ)罐進(jìn)行存儲(chǔ)并通過(guò)計(jì)量泵及截止閥進(jìn)入H2O2流量分配模塊，經(jīng)流量分配模塊出來(lái)的H2O2經(jīng)H2O2投加管路采用分點(diǎn)投加的方式分別投加至臭氧預(yù)氧化區(qū)、高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)和高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)；所述UV回流增效子系統(tǒng)，由回流提升泵、閥門、管道式紫外線反應(yīng)器組成，所述管道式紫外線反應(yīng)器包括紫外線反應(yīng)器、紫外線強(qiáng)度監(jiān)測(cè)模塊、系統(tǒng)控制中心、鎮(zhèn)流器柜、自動(dòng)清洗模塊及清洗驅(qū)動(dòng)模塊，用于完成所有正常光催化、運(yùn)行、監(jiān)測(cè)及控制功能，其中紫外線燈管可根據(jù)水量、水質(zhì)情況選擇低壓或中壓紫外燈管；所述UV回流增效子系統(tǒng)采用管道式紫外線反應(yīng)器，通過(guò)管道法蘭式的連接方式，反應(yīng)器內(nèi)部做拋光處理，內(nèi)設(shè)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，水流與氧化劑垂直于UV回流增效子系統(tǒng)，確保水質(zhì)有足夠的照射強(qiáng)度；所述高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)的氧化反應(yīng)機(jī)理是，采用UV/H2O2/O3工藝，在UV激發(fā)下，H2O2及O3產(chǎn)生的羥基自由基進(jìn)一步對(duì)來(lái)水進(jìn)行處理，同時(shí)通過(guò)一級(jí)UV回流增效反應(yīng)區(qū)，在高強(qiáng)度UV光激發(fā)下，H2O2及O3通過(guò)多種途徑產(chǎn)生羥基自由基，將未在臭氧預(yù)氧化區(qū)降解的有機(jī)物進(jìn)行斷鏈、開環(huán)反應(yīng)，最終將其降解為二氧化碳、水和無(wú)害物質(zhì)；所述高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)的氧化反應(yīng)機(jī)理是，采用UV/H2O2/O3工藝，通過(guò)出水末端泵提升出水經(jīng)二級(jí)UV回流增效反應(yīng)區(qū)，回流入高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)，羥基自由基產(chǎn)生機(jī)理和所述高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)相同，所述高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)主要用于去除部分極難降解的有機(jī)污染物；所述UV回流增效子系統(tǒng)垂直安裝于所述高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)及所述高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)之外，安裝于反應(yīng)區(qū)的池頂或側(cè)方區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統(tǒng)，其特征在于，所述臭氧預(yù)氧化區(qū)的氧化反應(yīng)機(jī)理是，采用O3/H2O2工藝，通過(guò)控制O3、H2O2的投加量及投加比例，產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化性的羥基自由基，來(lái)將經(jīng)生化處理后的污水中部分難降解大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)或者直接礦化，去除部分COD且對(duì)污水進(jìn)行脫色處理；其中一級(jí)、二級(jí)回流增效反應(yīng)區(qū)可根據(jù)水質(zhì)、水量的具體情況確定使用一級(jí)或二級(jí)回流增效反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統(tǒng)，其特征在于，所述高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)中難降解的有機(jī)物包括氯仿、三氯甲烷、三氯乙烷、尿素及草酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統(tǒng)，其特征在于，所述UV回流增效子系統(tǒng)中，出水渠內(nèi)污水通過(guò)所述回流提升泵提升至中壓管道式紫外線反應(yīng)器內(nèi)，設(shè)計(jì)回流量為30-100%回流，回流至所述高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)內(nèi)，進(jìn)入高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污水產(chǎn)生的小分子物質(zhì)將在高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)及高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)進(jìn)一步被氧化；其中，配置實(shí)現(xiàn)紫外劑量為400-1200mJ/cm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統(tǒng)，其特征在于，所述臭氧子系統(tǒng)根據(jù)不同水質(zhì)水量要求，采用曝氣盤、氣液混合泵或射流器的方式投加氧化劑O3，所述雙氧水子系統(tǒng)采用管式噴射的原理，通過(guò)高精度計(jì)量泵高壓投加，投加壓力設(shè)計(jì)為50-100bar，再通過(guò)管道微孔噴射與水進(jìn)行混合的方式投加氧化劑H2O2。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統(tǒng)，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)方法的上述不足。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統(tǒng)，包括臭氧子系統(tǒng)、雙氧水子系統(tǒng)及UV回流增效子系統(tǒng)，其中，
所述臭氧子系統(tǒng)，包括進(jìn)氣單元、臭氧發(fā)生器、臭氧投加模塊及尾氣破壞裝置，氧氣源經(jīng)減壓裝置減壓穩(wěn)壓后進(jìn)入臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧通過(guò)臭氧流量分配模塊經(jīng)臭氧投加管路進(jìn)入臭氧預(yù)氧化區(qū)、高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)和深度高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)；該三個(gè)反應(yīng)區(qū)內(nèi)剩余尾氣在引風(fēng)機(jī)作用下，通過(guò)臭氧尾氣分解破壞裝置，并經(jīng)加熱和催化作用分解為氧氣再通過(guò)排氣風(fēng)扇排放到大氣中；
所述雙氧水子系統(tǒng)，包括H2O2存儲(chǔ)和H2O2投加；H2O2由儲(chǔ)罐進(jìn)行存儲(chǔ)并通過(guò)計(jì)量泵及截止閥進(jìn)入H2O2流量分配模塊，經(jīng)流量分配模塊出來(lái)的H2O2經(jīng)H2O2投加管路采用分點(diǎn)投加的方式分別投加至臭氧預(yù)氧化區(qū)、高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)和深度高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)；
所述UV回流增效子系統(tǒng)，由回流提升泵、閥門、管道式紫外線反應(yīng)器組成，所述管道式紫外線反應(yīng)器包括紫外線反應(yīng)器、紫外線強(qiáng)度監(jiān)測(cè)模塊、系統(tǒng)控制中心、鎮(zhèn)流器柜、自動(dòng)清洗模塊及清洗驅(qū)動(dòng)模塊，用于完成所有正常光催化、運(yùn)行、監(jiān)測(cè)及控制功能，其中紫外線燈管可根據(jù)水量、水質(zhì)情況選擇低壓或中壓紫外燈管。
進(jìn)一步地，所述臭氧預(yù)氧化區(qū)的氧化反應(yīng)機(jī)理是，采用O3/H2O2工藝，通過(guò)控制O3、H2O2的投加量及投加比例，產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化性的羥基自由基，來(lái)將經(jīng)生化處理后的污水中部分難降解大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)或者直接礦化，去除部分COD且對(duì)污水進(jìn)行脫色處理；所述高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)的氧化反應(yīng)機(jī)理是，H2O2及O3由產(chǎn)生的羥基自由基進(jìn)一步對(duì)來(lái)水進(jìn)行處理，同時(shí)通過(guò)一級(jí)UV回流增效反應(yīng)區(qū)，在高強(qiáng)度UV光激發(fā)下，H2O2及O3通過(guò)多種途徑產(chǎn)生羥基自由基，將未在臭氧預(yù)氧化區(qū)降解的有機(jī)物進(jìn)行斷鏈、開環(huán)反應(yīng)，最終將其降解為二氧化碳、水和無(wú)害物質(zhì)；所述高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)的氧化反應(yīng)機(jī)理是，采用H2O2/O3工藝，通過(guò)出水末端泵提升出水經(jīng)二級(jí)UV回流增效反應(yīng)區(qū)，羥基自由基產(chǎn)生機(jī)理和所述高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)相同，該工藝區(qū)主要用于去除部分極難降解的有機(jī)污染物。其中一級(jí)、二級(jí)回流增效反應(yīng)區(qū)可根據(jù)水質(zhì)、水量等具體情況確定使用一級(jí)或二級(jí)回流增效反應(yīng)。
進(jìn)一步地，所述高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)中難降解的有機(jī)物包括氯仿、三氯甲烷、三氯乙烷、尿素及草酸。
進(jìn)一步地，所述UV回流增效子系統(tǒng)垂直安裝于所述高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)及所述深度高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)之外，通常安裝于反應(yīng)區(qū)的池頂或側(cè)方區(qū)域。
進(jìn)一步地，所述UV回流增效子系統(tǒng)采用管式紫外線反應(yīng)器，通過(guò)管道法蘭式的連接方式，反應(yīng)器內(nèi)部做拋光處理，內(nèi)設(shè)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，燈管采用科學(xué)排布結(jié)構(gòu)，水流與氧化劑垂直于UV回流增效子系統(tǒng)，確保水質(zhì)有足夠的照射強(qiáng)度。
進(jìn)一步地，所述中壓管式紫外線反應(yīng)器內(nèi)的污水經(jīng)充分混合，水中殘余的O3及H2O2在中壓管式紫外線反應(yīng)器內(nèi)被高紫外線劑量進(jìn)行光催化，使O3、H2O2、UV、有機(jī)物物質(zhì)進(jìn)行多重聯(lián)合反應(yīng)，氧化還原電位ORP升至最高，快速將大分子難降解有機(jī)物進(jìn)行開環(huán)和斷鏈降解為小分子有機(jī)物，再回流至前端所述高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)去除有機(jī)物。
進(jìn)一步地，所述UV回流增效子系統(tǒng)中，出水渠內(nèi)污水通過(guò)所述回流提升泵提升至所述中壓管式紫外線反應(yīng)器內(nèi)，設(shè)計(jì)回流量為30-100%回流，回流至所述高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)內(nèi)，進(jìn)入高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污水產(chǎn)生的小分子物質(zhì)將在高級(jí)氧化反應(yīng)區(qū)及高級(jí)氧化深度反應(yīng)區(qū)進(jìn)一步被氧化；其中，配置實(shí)現(xiàn)紫外劑量為400-1200mJ/cm2。
進(jìn)一步地，所述臭氧子系統(tǒng)根據(jù)不同水質(zhì)水量要求，采用曝氣盤、氣液混合泵或射流器的方式投加氧化劑H2O2，所述雙氧水子系統(tǒng)采用管式噴射的原理，通過(guò)高精度計(jì)量泵高壓投加，投加壓力設(shè)計(jì)為50-100bar，再通過(guò)管道微孔噴射與水進(jìn)行混合的方式投加氧化劑H2O2。
本發(fā)明的有益效果：通過(guò)在原來(lái)的光催化系統(tǒng)中增加回流增效系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光催化的最大利用率；污水中經(jīng)回流系統(tǒng)光催化處理后的小分子有機(jī)物回流至前端的光催化反應(yīng)池，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)去除；通過(guò)合理設(shè)計(jì)光催化回流增效高級(jí)氧化系統(tǒng)從而對(duì)提高光量子利用率有重要意義；解決了UV/O3/H2O2等工藝組合的光催化工程項(xiàng)目中的光催化利用率有限、污水流經(jīng)流態(tài)較難設(shè)計(jì)控制，同時(shí)避免了為達(dá)到處理效果需配置一定高紫外光劑量從而使工程化應(yīng)用投資較大的難題。
（發(fā)明人：蔡曉涌;張會(huì)敏;鐘靜;何義;吳守君）
