公布日：2023.03.28
申請日：2022.12.29
分類號：C02F1/78(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本申請公開了一種小水量高濃廢水的臭氧氧化處理裝置及其應(yīng)用，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括漏斗形底部及設(shè)置在裝置底部的臭氧進(jìn)氣口、污水進(jìn)口和液相催化劑進(jìn)口，設(shè)置在裝置中部的固相催化劑填料層及設(shè)置在上部的出水口，通過將污水和液相催化劑同時(shí)通入裝置以提高液相催化劑和污水的混合效果，進(jìn)一步與臭氧及固相催化劑形成二元催化系統(tǒng)，可以大大提升臭氧氧化小水量高濃廢水的處理效果，對于高濃廢水中COD和有機(jī)氮的去除率達(dá)到90％以上，水中酚和氰等有毒有害污染物質(zhì)的去除率達(dá)到98％以上，同時(shí)可以降低廢水的色度、除去鐵和錳等金屬離子，降低了小水量高濃度廢水的處理難度。
權(quán)利要求書
1.一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，其特征在于，所述該裝置包括殼體；殼體底部為上寬下窄的漏斗形底部，漏斗形底部與污水進(jìn)水口和液相催化劑進(jìn)口連接；漏斗形底部還與臭氧進(jìn)氣口連接；殼體上部設(shè)置有出水口；殼體中部設(shè)置有固相催化劑填料層，固相催化劑填料層上下兩側(cè)設(shè)置有耐腐蝕金屬網(wǎng)紗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，其特征在于，臭氧進(jìn)氣口連接有曝氣裝置，所述曝氣裝置包括曝氣架，曝氣架上排布有曝氣頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，其特征在于，所述曝氣架與漏斗形底部的上表面平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，其特征在于，所述曝氣裝置包括6-8組曝氣架。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，其特征在于，所述曝氣架均等地排布有6-8個(gè)耐腐蝕納米級曝氣頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，其特征在于，所述固相催化劑填料為球形多孔鏤空狀催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，其特征在于，所述小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置為圓筒塔式結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，其特征在于，所述裝置頂部設(shè)置殘余臭氧破壞器。
9.權(quán)利要求1-8任一所述的一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置在處理小水量高濃廢水中的應(yīng)用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置在處理小水量高濃廢水中的應(yīng)用，其特征在于，包括如下步驟：同時(shí)從污水進(jìn)水口和液相催化劑進(jìn)口輸入污水和液相催化劑，二者可以在漏斗形底部快速混合均勻；同時(shí)從臭氧進(jìn)氣口通入臭氧，臭氧通過曝氣架上均等地排布的耐腐蝕納米級曝氣頭，將臭氧以納米直徑的氣泡形態(tài)與廢水接觸氧化；混合溶液通過殼體中部設(shè)置的固相催化劑填料層，固相催化劑填料層截留了廢水中的懸浮物及處理過程中產(chǎn)生的金屬氧化物，同時(shí)固相催化劑填料與液相催化劑共同催化，強(qiáng)化臭氧氧化高濃廢水的效果；臭氧氧化處理后的廢水從上部出水口流出。
發(fā)明內(nèi)容
1.要解決的問題
本申請針對臭氧氧化污水處理技術(shù)主要應(yīng)用于低濃度的污水處理，在小水量高濃廢水處理領(lǐng)域處理效果差等問題，提供了一種小水量高濃廢水的臭氧氧化處理裝置及其應(yīng)用，該裝置包括設(shè)置在裝置底部的臭氧進(jìn)氣口、污水進(jìn)口和液相催化劑進(jìn)口，設(shè)置在裝置中部的固相催化劑填料層及設(shè)置在上部的出水口，通過將污水和液相催化劑同時(shí)通入裝置以提高液相催化劑和污水的混合效果，進(jìn)一步與臭氧及固相催化劑形成二元催化系統(tǒng)，可以大大提升臭氧氧化小水量高濃廢水的處理效果，對于高濃廢水中COD和有機(jī)氮的去除率達(dá)到90％以上，水中酚和氰等有毒有害污染物質(zhì)的去除率達(dá)到98％以上，同時(shí)可以降低廢水的色度、除去鐵和錳等金屬離子，降低了小水量高濃度廢水的處理難度。
2.技術(shù)方案
為了解決上述問題，本申請所采用的技術(shù)方案如下：
本申請?zhí)峁┝艘环N小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，該裝置包括殼體，殼體底部為上寬下窄的漏斗形底部，漏斗形底部通過連接管與污水進(jìn)水口和液相催化劑進(jìn)口連接，使用時(shí)污水進(jìn)水口和液相催化劑進(jìn)口同時(shí)輸入污水和液相催化劑，二者可以在處理裝置漏斗形底部快速混合均勻；漏斗形底部還與臭氧進(jìn)氣口連接；殼體上部設(shè)置有出水口；殼體中部設(shè)置有固相催化劑填料層，固相催化劑填料層上下兩側(cè)設(shè)置有耐腐蝕金屬網(wǎng)紗，采用金屬網(wǎng)紗固定，可以防止固相催化劑填料隨進(jìn)水流失，并且截留了廢水中的懸浮物及處理過程中產(chǎn)生的金屬氧化物，便于固相催化劑填料與液相催化劑共同催化，強(qiáng)化臭氧氧化高濃廢水的效果。
進(jìn)一步地，臭氧進(jìn)氣口連接有曝氣裝置，該曝氣裝置包括曝氣架，曝氣架上均等地排布有多個(gè)耐腐蝕納米級曝氣頭，便于將臭氧以納米直徑的氣泡形態(tài)與廢水接觸氧化，增大接觸面積，使得臭氧氧化效果更加充分高效。
進(jìn)一步地，上述曝氣架與漏斗形底部的上表面平行，使得產(chǎn)生的納米直徑的氣泡與混合均勻的污水和液相催化劑接觸，避免了由于污水和液相催化劑未混合充分導(dǎo)致的臭氧浪費(fèi)；或者污水和液相催化劑已混合充分而臭氧未及時(shí)接觸引起的處理效果不佳。
進(jìn)一步地，上述曝氣裝置包括6-8組曝氣架。
進(jìn)一步地，上述曝氣裝置包括8組曝氣架。
進(jìn)一步地，上述每組曝氣架上均等地排布有6-8個(gè)耐腐蝕納米級曝氣頭。
進(jìn)一步地，上述每組曝氣架上均等地排布有6個(gè)耐腐蝕納米級曝氣頭。
進(jìn)一步地，上述液相催化劑為濃度25％的雙氧水。
進(jìn)一步地，上述固相催化劑填料層中的固相催化劑填料為球形多孔鏤空狀催化劑。
進(jìn)一步地，上述固相催化劑填料主要成分包括氧化鋁、氧化錳、氧化鈷、氧化銅、氧化鑭成分。
進(jìn)一步地，上述固相催化劑填料主要成分包括氧化鋁、氧化錳、氧化鈷、氧化銅、氧化鑭成分，各成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))依次大約為90.1％、3.2％、2.7％、1.9％、1.8％、0.3％左右。
進(jìn)一步地，上述球形多孔鏤空狀催化劑的制備方法為將氧化鋁于450-500℃燒制為球形多孔鏤空狀結(jié)構(gòu)后，以此為基礎(chǔ)載體，將氧化錳、氧化鈷、氧化銅、氧化鑭按上述質(zhì)量百分比用10％濃度的稀鹽酸和無水乙醇全部溶解成溶液，將氧化鋁載體浸潤于金屬溶液2分鐘后靜置烘干10分鐘以上，直至干透，多次重復(fù)直至全部溶液全部附于載體上，將載體于650-700℃下煅燒540-600min制得上述球形多孔鏤空狀催化劑。
進(jìn)一步地，上述耐腐蝕金屬網(wǎng)紗為鈦鋁合金材質(zhì)。
進(jìn)一步地，上述小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置為圓筒塔式結(jié)構(gòu)，圓筒塔式結(jié)構(gòu)便于設(shè)置同樣長度的曝氣管，便于納米直徑的氣泡形態(tài)的臭氧與廢水接觸的更加均勻，使得臭氧氧化效果更加充分高效。
進(jìn)一步地，上述裝置的頂部設(shè)置殘余臭氧破壞器，臭氧破壞器的主要作用為破壞水中的殘余臭氧氣體，保證一體化裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。
本申請還提供了上述一種高濃廢水的臭氧催化處理裝置的應(yīng)用。
進(jìn)一步地，上述一種高濃廢水的臭氧催化處理裝置的應(yīng)用，包括同時(shí)從污水進(jìn)水口和液相催化劑進(jìn)口輸入污水和液相催化劑，二者可以在漏斗形底部快速混合均勻；同時(shí)從臭氧進(jìn)氣口通入臭氧，臭氧通過曝氣架上均等地排布的耐腐蝕納米級曝氣頭，將臭氧以納米直徑的氣泡形態(tài)與廢水接觸氧化，增大接觸面積，使得臭氧氧化效果更加充分高效；混合溶液通過殼體中部設(shè)置的固相催化劑填料層，固相催化劑填料層截留了廢水中的懸浮物及處理過程中產(chǎn)生的金屬氧化物，同時(shí)固相催化劑填料與液相催化劑共同催化，強(qiáng)化臭氧氧化高濃廢水的效果；臭氧氧化處理后的廢水從上部出水口流出。
進(jìn)一步地，上述一種高濃廢水的臭氧催化處理裝置的應(yīng)用，還包括打開臭氧破壞器，破壞水中的殘余臭氧氣體，保證一體化裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。
3.有益效果
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：
(1)本申請?zhí)峁┑囊环N小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，通過設(shè)置上寬下窄的漏斗形底部，使用時(shí)污水進(jìn)水口和液相催化劑進(jìn)口同時(shí)輸入污水和液相催化劑，增加了污水和液相催化劑的接觸時(shí)間，二者可以在處理裝置漏斗形底部快速混合均勻，混勻后與臭氧快速接觸催化氧化，提升臭氧氧化效果。
(2)本申請?zhí)峁┑囊环N小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，采用多個(gè)耐腐蝕納米級曝氣頭，便于將臭氧以納米直徑的氣泡形態(tài)與廢水接觸氧化，大大增大接觸面積及延長接觸氧化時(shí)間，使得臭氧氧化效果更加充分高效。同時(shí)，將曝氣架與漏斗形底部的上表面平行，使得產(chǎn)生的納米直徑的氣泡與混合均勻的污水和液相催化劑接觸，避免了由于污水和液相催化劑未混合充分導(dǎo)致的臭氧浪費(fèi)；或者污水和液相催化劑已混合充分而臭氧未及時(shí)接觸引起的處理效果不佳的問題。
(3)本申請?zhí)峁┑囊环N小流量高濃廢水的臭氧催化處理裝置，，在裝置的中部設(shè)置固相催化劑填料層并采用耐腐蝕金屬網(wǎng)紗固定，既防止固相催化劑填料隨進(jìn)水流失，并且截留了廢水中的懸浮物及處理過程中產(chǎn)生的金屬氧化物，同時(shí)便于固相催化劑填料與液相催化劑共同催化，強(qiáng)化臭氧氧化高濃廢水的效果。
(4)本申請?zhí)峁┑囊环N高濃廢水的臭氧催化處理裝置，固相催化劑填料采用球形多孔鏤空狀催化劑，采用獨(dú)特配方，對于小水量高濃廢水中的COD和有機(jī)氮的去除率達(dá)到90％以上，水中酚和氰等有毒有害污染物質(zhì)的去除率達(dá)到98％以上，同時(shí)可以降低廢水的色度、除去鐵和錳等金屬離子，降低了小水量高濃度廢水的處理難度。
(5)本申請?zhí)峁┑囊环N小水量高濃廢水的臭氧催化處理裝置的應(yīng)用，為了難處理、難降解、費(fèi)用高、易產(chǎn)生二次污染和危險(xiǎn)廢物的小水量高濃廢水提供了一種占地面積小、凈化程度高、無二次污染、運(yùn)行費(fèi)用低的處理工藝，從各個(gè)方面降低小水量高濃廢水的處理難度及成本費(fèi)用。
（發(fā)明人：姜筆存;林加文;劉天昊;談?wù)?/span>;屈晉云;于偉華;高澤楠;賀雨舟;司徒瑜霞;劉文雨;許齊艷;張楚）
