[发明专利]一种非均相催化臭氧氧化废水深度处理的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于废水深度处理领域，具体的说涉及一种催化臭氧氧化废水深度处理的方法和装置。

背景技术

我国目前进入工业化发展中后期，重化工业化特征日益突出，资源能源消耗量大，加之高投入、高排放、低循环、低效率的粗放型增长方式还没有根本改变，污染物排放总量长期居高不下，环境污染与资源能源短缺已逐步成为严重制约工业经济可持续发展的瓶颈。

一些重污染行业如钢铁、化工、制药、塑料橡胶、染料、印染等产生了大量难降解有机物废水，这些废水中的人工合成有机物为外源性化学物质，多不能被微生物的酶系统识别，自然界缺乏有效降解这些有机物的微生物，而现有的废水处理主体工艺大多是生化处理，这就导致难降解有毒有害有机物不能被有效去除，而且这些有机物常具有致癌、致畸、致突变作用，一旦进入生物圈后对生态系统和人类健康与生存构成严重威胁。随着国家和地方污水排放标准的日益严格和水资源匮乏带来的水回用需求，开发高效低成本的深度处理技术显得越发重要。高级氧化技术是近年来研究的热点，由于高级氧化过程中可以产生具有高氧化活性的羟基自由基，可以非选择性的去除各种难降解有机物污染物，因此被广泛的研究和应用于废水深度处理。近年来研究较多的技术包括O₃/H₂O₂、芬顿试剂法(H₂O₂/Fe²⁺)、光催化(O₃/UV、TiO₂/O₃/UV)、非均相化学催化(以金属及其氧化物、活性炭、天然矿物等为催化剂，臭氧、过氧化氢、二氧化氯等为氧化剂)、微波氧化、超声氧化等。其中非均相催化臭氧氧化是废水深度处理的一个有前景处理技术。它是单纯臭氧氧化、催化剂吸附、催化产生羟基自由基去除污染物三个过程的有机结合，对不同极性、不同反应活性的污染物可以分别处理，克服了单纯臭氧氧化选择性强、羟基自由基氧化成本高的缺点，具有处理成本低、效果好、无二次污染的优点。

目前，针对催化臭氧氧化技术，国内外的研究者作了大量的研究，并取得了一定的进展。例如，申请号为02108845.4的中国专利中，发明人提到了一种臭氧催化氧化水处理方法，其中涉及了一种以活性炭为担体的催化剂和一种常规臭氧反应接触器。申请号为200910197324.8的中国专利中，发明人提出一种增加了混凝预处理的臭氧氧化装置，就其臭氧氧化反应器本身为常规臭氧接触器，其催化剂需要另外投加，且不可回收。申请号为200710032553.5的中国专利中涉及一种臭氧催化氧化的陶粒催化剂的制备方法。不难看出，大多数的研究集中在催化剂的研发和优化工艺，而针对催化臭氧氧化过程臭氧高效利用方法和装置研究报道甚少。由于废水中一般含有可直接被臭氧氧化的有机物和不易直接被臭氧氧化的难降解有机物，如果单独靠催化臭氧氧化方法，催化产生的羟基自由基可同时和两种有机物反应，羟基自由基和难降解有机物的反应机率被降低；而且由于臭氧分解产生羟基自由基的比例一般是2∶1，因此大量羟基自由基与可被臭氧单独氧化的有机物反应会造成臭氧利用率比较低。本发明提出了一种非均相催化臭氧氧化方法和装置，即采用分段式臭氧氧化和催化氧化耦合的方法，在第一段反应区采用臭氧氧化，将大部分可被臭氧氧化的有机物反应去除，反应产生的难被臭氧氧化的有机物及废水中原有的难降解有机物在第二反应区(催化氧化区)与催化产生的羟基自由基反应，生成小分子有机物、二氧化碳和水，使废水中有机物大大减少并且可生化性提高。非均相催化剂具有较长的使用寿命，且固定于反应器中不流失。采用本发明的方法和装置不仅可以使废水中的难降解有机物得到去除，而且使臭氧利用效率提高，是一种高效低成本的深度处理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废水深度处理的方法。具体的说涉及到一种分段式臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化相结合的方法。本发明的另一目的在于提供一种实现该方法的高效废水深度处理装置。

本发明的技术方案如下：