[发明专利]一种臭氧催化氧化污水的方法

说明书

本发明涉及一种臭氧催化氧化污水的方法，包括循环进行的气液混合步骤和臭氧催化氧化步骤，气液混合步骤是将部分待处理污水和/或经臭氧催化氧化处理后的水和臭氧同时通入微气泡溶气装置得到第一气水混合物、将另一部分待处理污水和/或经臭氧催化氧化处理后的水和臭氧同时通入气水射流混合装置得到第二气水混合物；臭氧催化氧化步骤是将第一气水混合物和第二气水混合物同时从臭氧催化氧化反应器中流过，自臭氧催化氧化反应器中排出的处理后的水至少部分回流至气液混合步骤中与待处理污水混合。能够实现臭氧溶气效率与能耗的平衡，维持系统连续稳定的运行，在提高臭氧利用率和有机物去除率的同时降低投入成本及运行成本，适合大规模推广利用。

技术领域

本发明具体涉及一种臭氧催化氧化污水的方法。

背景技术

臭氧是一种强氧化剂，在水中具有较高的氧化还原电位(2.07V)。用于污水处理的臭氧氧化法主要通过直接反应和间接反应两种途径得以实现有机物的降解。其中直接反应是指臭氧与有机物直接发生反应，间接反应是指臭氧分解产生羟基自由基(·OH)，通过羟基自由基(·OH)与有机物进行氧化反应。臭氧氧化相对于芬顿、光催化、湿式催化氧化等其他氧化技术，不产生污泥，二次污染少。然而，由于臭氧制备成本高、在低剂量时和短时间内处理效果差、有机物分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程，且常规臭氧氧化反应器存在气液分布、气液传质等诸多方面的不足，因此常规臭氧氧化工艺的投资成本和运行成本普遍偏高。

臭氧催化氧化技术在传统臭氧氧化基础上进行了强化，该技术是以臭氧作为氧化剂，利用固体催化剂表面产生的羟基自由基(·OH)对水中有机物进行氧化去除。臭氧催化氧化技术虽然存在技术优势，但在实际工程用用中却存在很多技术难点：(1)由于生化尾水COD浓度低，羟基自由基(·OH)与水中有机物的“碰撞”概率低，氧化效率低，有机物去除效果差；(2)由于臭氧在水中的溶解度有限，以普通曝气方式进入水体的臭氧气体是以气泡的形式与水接触，气泡在水中的上浮速度极快，停留时间短，臭氧气体难以充分利用，利用率一般不超过30％，常造成臭氧的极大浪费和尾气污染，工程投资和运行成本也居高不下；(3)臭氧催化氧化的非均相固体催化剂是工艺的技术核心，液相水中的有机物与气相的臭氧需要在催化剂表面进行氧化反应，催化剂的表面积、吸附能力是关键的影响因素，目前市场常见的催化剂为过渡金属氧化物与氧化铝的烧结颗粒，颗粒比表面积小、金属活性点位面积低，远远达不到臭氧催化氧化工艺对催化剂的技术要求。

非均相臭氧催化氧化过程是一个气-液-固三相反应体系，其反应过程涉及到一系列传质、化学反应、吸附和脱附等过程。污水厂尾水中含有大量难降解有机物，部分有机物的臭氧氧化反应大多属于慢速或中速反应区，传质对有机物的去除效率具有重要的影响，用于臭氧催化氧化的反应器的结构能够直接影响传质传质速率并且反应器也是决定臭氧的使用效率、投加量、反应时间、运行成本的关键因素，最终决定臭氧催化氧化工艺的综合效率。

应用最为广泛的气-液-固三相反应器主要有三相膨胀式反应器、三相旁路内循环反应器、顺流串联式反应器以及气液逆流式反应器等几类，以上各类反应器各自都存在着一定的缺陷，如未能很好的解决臭氧在溶液中传质的问题、臭氧的利用率偏低、反应器体积利用并不充分等，这些都将导致有机物的去除率下降，实际运行时短流现象较为严重，反应器有效容积利用率低，气液传质效率低，污染物去除率低，易导致大量臭氧逸散至大气中，造成二次污染，且臭氧消耗量大，运行成本高。

基于上述现有气-液-固三相反应器的缺陷，有研发单位提出了一种新型多段式臭氧催化氧化反应器，一定程度上解决了臭氧在溶液中的传质问题，提高了臭氧利用率和有机物的去除率，但是仅通过改进反应器来提高臭氧利用率的效果毕竟有限，在大规模应用时，还需进一步提高臭氧利用效率，并考虑设备能耗问题，平衡投资费用与处理效果，因此研发更高效的污水装置及处理方法十分关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够进一步提高臭氧利用率和有机物去除效率，且能够平衡处理效果和能耗的污水处理方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：