[实用新型]一种基于臭氧催化氧化的多源绿色高级氧化耦合反应装置

说明书

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体提供了一种基于臭氧催化氧化的多源绿色高级氧化耦合反应装置，包括反应罐、进水口，出水口、循环进水口、循环出水口、循环泵、射流进水口、加药口、电极插口，其中，进水口布置在反应罐的下部，出水口布置在反应罐的上部；循环进水口布置在反应罐的上部，通过管道与循环泵进口连接，循环出水口布置在反应罐的下部，通过管道与循环泵出口连接；射流进水口布置在反应罐下部，通过管道与臭氧发生器臭氧气体出口管道连接；在进水口上方的反应罐上，设置有加药口，在加药口上方的反应罐上，设置有成对的电极插口。在反应罐上设置了可供多种氧化方式同时进行的结构，强化了对废水中有机污染物的深度去除。

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种基于臭氧催化氧化的多源绿色高级氧化耦合反应装置。

背景技术

化工、印染等重点行业工业园区废水具有盐分高、毒害污染物多、冲击性强的特点，废水处理站存在生物效率受抑制、高级氧化效能停滞、稳定达标难的问题，现有废水处理技术成本高、达标不稳定、风险大，无法满足日益提高的环保要求。

高级氧化是处理难降解工业废水的有效主流深度处理方法。该技术是以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点，在高温高压、电、光、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。根据产生自由基的方式和反应条件的不同，可将其分为芬顿氧化、电化学氧化、臭氧氧化、光化学氧化等。

在芬顿氧化方面，早在上世纪60年代就已经被应用于破坏有毒有机物的结构，也是目前为止少有的得到大规模工业化应用的高级氧化技术。与其他高级氧化法相比，芬顿氧化具有操作简单，投资成本低，氧化效果稳定的特点。与此同时，芬顿氧化技术也同样有着缺陷。首先，芬顿氧化反应对溶液的pH都有着严格的要求，一般在3～5左右，但生化系统大部分在中性条件下进行，为此一般都会在Fenton氧化后增加石灰乳混凝沉淀池来调节pH，所以增加了投资成本。随着芬顿氧化技术的推广，更多研究表明，单纯依靠传统化学芬顿氧化对废水的COD去除率有限，主要因为芬顿氧化的Fe(Ⅲ)随即与有机污染物氧化后生成Fe-有机酸络合物，还原速度慢，难以进一步芬顿氧化，导致氧化效率急剧下降。

电化学氧化技术因其无二次污染、操作简单、针对难降解污染物脱除效率高等优势，已成为工业废水有机污染物深度削减的研究热点。研究表明，针对水质复杂的实际废水，电化学氧化法仍能实现较高的去除效率，但不可避免地需要较高的电能消耗。

在臭氧氧化方面，臭氧在常温下可自行还原为氧气，具有极强的氧化能力。臭氧与有机污染物反应途径有两个：直接反应—臭氧分子直接氧化有机污染物；自由基反应—臭氧分解产生的羟基自由基降解有机污染物。单纯的臭氧氧化具有选择性，对一些不饱和有机物和芳香化合物的处理效果好，但是难以将有机物完全矿化，同时对一些小分子脂肪酸等有机物处理效果较差。目前工业化应用较多的是搭载非均相金属掺杂催化剂的臭氧催化固定床反应装置，在直接反应和自由基反应共同作用下提高臭氧氧化对有机污染物的去除效率，但工业废水往往因其高浓度COD和高盐分，固定床催化剂易与水中的有机物和盐分结合，导致板结失活，影响氧化效率。此外，一般采用氧气源可获得更高的臭氧浓度，由于臭氧难以完全反应，处理后尾气仍有一定浓度的臭氧，造成臭氧的浪费，使得运行成本提高。

综上，通过对臭氧氧化、芬顿氧化和电化学氧化单一使用时的现状分析，三种技术均是处理工业废水有机污染物的有效方法，但同时存在各自不足。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于臭氧催化氧化的多源绿色高级氧化耦合反应装置，用于工业废水高效处理，以解决现有技术中，采用单一臭氧氧化时，臭氧投加量大，固定床催化剂投加量大易板结，对目标污染物的选择性去除效率低，以及工艺过程运行成本高等问题。