[发明专利]臭氧微气泡催化氧化装置及其应用

说明书

本发明属于环保工程中的污水处理，特别是指一种臭氧微气泡催化氧化装置及其应用。臭氧微气泡催化氧化装置包括塔体、臭氧发生器及催化单元，塔体上设有进、出水口，进水口包括设于塔体侧壁上、下方上、下进水口，出水口包括侧壁上、下方上、下出水口；臭氧发生器通过气液混合泵将气液混合物输送至微气泡发生器，微气泡发生器输出端接塔体下方的微气泡发生器循环管路入口，催化单元采用纵向间隔且水平设置的至少两层催化剂箱，催化剂箱通过支架架设于塔体内，位于催化单元上方塔体侧壁开设的微气泡发生器循环管路出口接气液混合泵。本发明有效解决了现有技术臭氧利用率低等技术难题，具有结构紧凑、臭氧利用率高等优点。

技术领域

本发明属于环保工程中的污水处理，特别是指一种臭氧微气泡催化氧化装置及其应用。

背景技术

随着城镇化发展和工业生产的日益增长，所产生的城市污水和工业废水已成为水环境污染的重要原因。水污染对生态环境及人们的用水安全和健康造成的威胁愈加严峻。随着人与自然和谐相处的理念逐渐深入人心和新时期水污染防治政策的出台，对于污水处理技术的要求和难度也在逐渐增加。

经过常规生物处理的工业废水，仍含有一些难降解的有机物，如酚类、苯类、氰化物、农药等，使得经过生物处理后的出水COD浓度仍在80-90mg/L，达不到排放标准。因此，需要对生物处理出水进行深度处理。此外，有些城市制订了更严格的污水排放标准，比如北京市污水一级A标准为15mg/L，而一般城市污水处理厂的出水COD浓度在30-50mg/L，离达到北京市标准还有一定距离。

臭氧是一种高效且无二次污染的强氧化剂，可直接降解废水中的有机污染物，然而它对有机污染物的降解有选择性，限制了其在处理废水中的应用。催化臭氧氧化技术利用催化剂促使臭氧分解产生大量的羟基自由基(·OH)，可无选择地降解水中绝大多数有机污染物。Gracia等人指出，在有金属催化剂的条件下，臭氧氧化腐殖质会达到较高的TOC去除率。并且催化臭氧氧化技术还具有反应速度快、操作简单、运行成本较低的优点。因此，催化臭氧氧化技术在难降解废水处理和提高废水的可生化性中具有广泛的应用前景。

现有技术中在水处理行业的有机废水所使用的臭氧催化氧化过程中，只是将臭氧通入到水中，通过投加重金属诱发剂后，引起均相催化氧化反应，常常只是建造一个简单封闭水池作为反应器，有着臭氧利用率低，反应不完全，占地面积大等敝端。

臭氧微气泡催化氧化废水处理技术是基于普通的曝气盘或钛合金曝气盘基础上产生的，其目的是为微生物去除污染物提供溶解氧，提高曝气气中的氧传质效率。而微细气泡有比表面积大、停留时间长、界面ζ电位高、自身增压溶解、产生自由基、强化传质效率等优点。采用臭氧微气泡技术，有助于提高臭氧的气液传质速率和臭氧利用效率；同时微气泡在液相中具有收缩和破裂特性，可促进臭氧分解产生羟基自由基，显著提高臭氧的氧化能力。

近年来，采用臭氧微气泡催化氧化技术工艺进行工业废水深度处理的研究较为多见，无论从专利文献料还是从学术研究资料看，多是科研角度提出一种系统、方法、工艺，少有针对具体应用设备进行详细论述。另外所提出装置、方法普遍采用曝气盘方式较多，存在臭氧利用率低等缺陷。

申请人所检索的背景技术包括：

申请号为201410327169.8的专利文献中公开了一种臭氧催化氧化水处理装置，提出了一种多级臭氧催化氧化高级氧化水处理装置，装置设置固液态两种催化剂投加。由于单纯采用普通曝气盘曝气臭氧利用率低，液态催化剂需要持续供给，不可重复利用，固态催化单元也未提出投加和更换方法。

申请号为201511013150.7的专利文献中公开了一种臭氧催化氧化的方法与装置，公开了一种多段分流催化氧化的废水处理方式，缺点在于没有采取提高臭氧利用率的根本措施，催化剂更换不方便，臭氧管道多段连通会受到气压、气体入口距离差异、安装因素影响造成各段分布不均匀的隐患。