[发明专利]一种废水臭氧光催化深度处理装置、处理方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种废水臭氧光催化深度处理装置、处理方法及其应用。

背景技术

由于高级氧化技术在处理有机污染物方面具有反应时间较短、反应过程易于控制、反应比较彻底等特点，目前已成为国内外研究的热点之一。各种高级氧化技术中，臭氧虽有极强的氧化性，但它的氧化活性却有很高的选择性，使得臭氧在水处理过程中很难彻底去除水中的TOC和COD。因此，为提高臭氧的氧化能力，国内外研究人员把臭氧氧化技术与光催化氧化技术相结合，不仅增强了光催化技术的氧化能力，并且降低了臭氧用量，节约成本，同时还扩大了处理范围。臭氧光催化剂对有机物具有广泛适用性，能显著提高废水的处理效率。

利用高级氧化反应降解水中有机污染物已逐渐由实验研究转向实际应用，目前高级氧化法的大规模应用急需解决反应器的问题，一般要求反应器具有结构简单、效率高、可长期稳定运行等优点。对于非均相光催化反应来说，还需要解决光催化剂固定化的设计。固定化光催化剂的接触表面积不如分散性催化剂，催化活性相对较差。对于分散性催化剂，其分离与回收是难点。通过膜分离分离催化剂是可行的方法，但是目前光催化工艺主要使用光催化与和膜分离分体式设计，膜分离使用陶瓷膜技术。由于陶瓷膜投资非常高，操作成本较高啊，特别是对纳米催化剂的分离通量低，膜污染严重，无法满足大规模水处理的需要。对于纳米催化剂浓度较高的光催化体系，陶瓷膜分离由于污染严重会造成通量极低而难以使用。

发明内容

针对上述问题，为了解决固定光催化剂催化活性差，分散性催化剂难以分离和回收，陶瓷膜技术成本高等问题，本发明提供了一种废水臭氧光催化深度处理装置、处理方法及其应用，将臭氧氧化和光催化两种深度处理技术耦合在同一反应器中，充分利用臭氧氧化和光催化两种氧化技术的特点，通过反应器的优化设计和处理工艺的耦合来解决上述问题，同时极大降低废水处理成本及设备投资成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种废水臭氧光催化深度处理装置，所述装置包括主反应器、第一动力部件、第二动力部件和尾气破坏器，其中主反应器内部设置有臭氧光催化反应器、膜分离装置和空气曝气装置，空气曝气装置置于膜分离器的下方，主反应器的尾气管与第一动力部件和尾气破坏器依次相连，膜分离装置的出水口与第二动力部件的入口相连。

优选地，所述空气曝气装置置于臭氧光催化反应器和膜分离装置的下方，其中需保证膜分离装置的下方安装空气曝气装置，空气曝气装置用于将膜分离装置分离出的臭氧光催化剂进行分散，以便臭氧光催化剂的循环利用。

优选地，所述第一动力部件为气体输送泵，其用于将主反应器中排出的尾气送入尾气破坏器中进行处理。

优选地，所述气体输送泵为风机和/或引风机。

优选地，所述第二动力部件为液体输送泵，其用于将膜装置分离净化出的液体泵出。

优选地，所述液体输送泵为真空泵和/或抽吸泵。

优选地，所述臭氧光催化反应器包括若干分割室、布水器和臭氧分布管，其中布水器位于分割室下方，臭氧分布管位于布水器下方，每个分割室内均安装紫外灯管。其中待处理液体通过布水器分布后进入每个分割室，臭氧通过臭氧分布管也进入分割室。

优选地，所述若干分割室中每个分割室均有出水口。

优选地，所述膜分离装置为浸没式中空纤维膜。

优选地，所述中空纤维膜的材质为聚丙烯或聚偏氟乙烯。

优选地，所述主反应器内装有催化剂溶液。

优选地，所述催化剂溶液中催化剂为臭氧光催化剂。

优选地，所述臭氧光催化剂为粉末状。

优选地，所述臭氧光催化剂的粒径为20～100nm，例如20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm等。

优选地，所述主反应器是密闭的。

优选地，所述主反应器顶部安装有呼吸阀，主反应器底部一侧有进水口和臭氧进气口，主反应器底部与进水口相对的一侧有过滤器，其中进水口与臭氧光催化反应器的布水器相连，臭氧进气口与臭氧光催化反应器的臭氧分布管相连，过滤器的出口与空气曝气装置进气口相连。

优选地，所述臭氧光催化反应器顶部位于主反应器内催化剂溶液液面下0.3～1m处，例如0.3m、0.4m、0.5m、0.6m、0.7m、0.8m、0.9m或1m等。