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CN102115253B - 一种多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔 - Google Patents

一种多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔 Download PDF

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Abstract

本发明属于一种多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，主要针对难降解工业废水处理。进水1和臭氧发生器24所产生O3通过溶气泵5注入配水仓6，经孔板进入微气泡释放接触区7释放溶气，含渣液流向上进入浮渣分离区8，非含渣液流向下进入气液分离区9，出水10一部分排放11，一部分回流至溶气泵进水管12；超声波振子13和紫外光源14提供超声波和紫外协同催化作用；浮渣溢流至收集槽15经排放口16排出；投加系统2、3、4投加混凝剂、粉末活性炭和双氧水，提供混凝作用及粉末活性炭、H2O2的协同催化作用。尾气经排放口17、单向阀18、气体吸收罐19、20和干燥器23，回流至臭氧发生器。氧化塔结构紧凑，处理效率高。

Description

一种多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔
技术领域
本发明属于臭氧高级氧化废水处理设备，主要针对难降解工业废水处理，具体为一种多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔。
背景技术
工业废水普遍具有成分复杂、难生物降解和有毒有害的特性，单纯的生化处理方法难以达到预期的处理效果。因此，在生化处理方法的基础上在预处理单元或深度处理单元辅以物化处理成为目前实现难降解工业废水达标处理的主要趋势。
本发明在普通型曝气接触氧化塔的基础上，将混凝气浮、超声波协同催化、紫外光协同催化、过氧化氢协同催化、粉末活性炭协同催化多种协同催化技术与臭氧接触氧化技术进行耦合集成，研发针对难降解工业废水具有高效臭氧接触氧化能力的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔。该氧化塔利用机械混合溶气泵，通过高速旋转的叶轮将O3气泡与废水液流充分混合、溶解，释放出含0～30μm微米级O3微气泡的气液混合流，然后进入高级氧化塔的底部配水仓，均匀分配后由下至上进入微气泡释放接触区，释放区顶部设置为喇叭口形，含浮渣液流向上进入浮渣分离接触区，非含渣液流折流向下进入气液分离接触区，之后出水。机械混合溶气泵进水管通过计量投加系统可选择投加混凝剂、粉末活性炭及双氧水(H2O2)，氧化塔塔身部位安装有超声波振子和UV254紫外光光源，可满足多种技术协同催化作用下的臭氧接触氧化。该臭氧高级氧化设备可根据不同水质条件灵活掌握协同催化的技术组合，既可用于预处理提高废水生化性，又可用于深度处理保障出水的达标，具有较好的应用前景。
发明内容
本发明的目的是针对难降解、有毒有害工业废水，提供一种结构紧凑、操作简便、处理效率高、可实现多技术协同催化臭氧高级氧化的一体化污水处理装置。
本发明为一种多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：反应器进水(1)和臭氧发生器(24)所产生的O3气体经机械混合溶气泵(5)充分混合溶解后首先注入臭氧高级氧化塔的底部配水仓(6)，经过仓顶的孔板进入微气泡释放接触区(7)内进行微气泡释放，然后含渣液流继续向上进入浮渣分离接触区(8)，非含渣液流折流向下进入气液分离接触区(9)，通过出水口(10)一部分排出(11)，一部分回流至溶气泵进水管(12)；氧化塔微气泡释放接触区上方安装有超声波振子(13)和UV254紫外光源(14)，提供超声波和紫外协同催化作用；浮渣分离接触区所产生浮渣溢流至浮渣收集槽(15)经浮渣排放口(16)排出；纯氧气源(21)经气源干燥器(22)干燥后为臭氧发生器(24)提供补充气源；氧化塔气液分离后的尾气经尾气排放口(17)和单向阀(18)依次进入碱性气体吸收罐(19)、酸性气体吸收罐(20)和尾气干燥器(23)，回收至臭氧发生器(24)进气口为其提供回流气源；湿法计量投加系统(2、3、4)分别投加混凝剂、粉末活性炭和双氧水(H2O2)至机械混合溶气泵(5)的进水管路，提供混凝作用及粉末活性炭/H2O2的协同催化作用。
上述多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔塔身分为底部配水仓、微气泡释放接触区、浮渣分离接触区、气液分离接触区等4个关键区域。
上述多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔可同时运行混凝气浮和臭氧接触氧化工艺，从而提高工艺对难降解有机物的总体去除效果。
上述多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔由机械混合溶气泵作为进水泵，一方面向氧化塔提供进水动力；另一方面实现O3的快速溶解和O3气体与液流的快速均匀混合。
上述多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：溶气流进入微气泡释放接触区后，被溶解的O3气体释放为直径0～30μm的微米级气泡，提高了臭氧的气液混合效率。
上述多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔身部位设置超声波振子，由超声波发生器提供超声波源，可借助超声波对O3微气泡的超声空化作用，实现超声波对臭氧氧化的协同催化，提高臭氧氧化效率。
上述多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔身部位设置UV254紫外光源将UV254紫外光辐射到液流中，一方面对有机物具有直接的光解作用；另一方面在水相中引发自由基链式反应，可实现紫外光对臭氧氧化作用的协同催化，提高臭氧氧化效率。
上述多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：机械混合溶气泵进水管路上设置粉末活性炭湿式投加系统，将粒径为10～50μm的活性碳加入臭氧氧化塔，一方面具有吸附作用；另一方面在水相中引发自由基链式反应，从而可实现粉末活性炭对臭氧氧化作用的协同催化，提高臭氧氧化效率。
上述多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：机械混合溶气泵进水管路上设置双氧水(H2O2)或(H2O2+Fe2+)投加系统，将H2O2或(H2O2+Fe2+)加入臭氧氧化塔，一方面具有直接氧化作用；另一方面在水相中可加速臭氧分解产生羟基自由基，从而实现双氧水(H2O2)或(H2O2+Fe2+)对臭氧氧化作用的协同催化，提高臭氧氧化效率。
上述多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：通过设置尾气回流系统，氧化塔同时具有回流气源和补充气源，既减少了尾气中O3对环境的污染，又提高了纯氧气源的使用效率，降低了臭氧高级氧化工艺的运行成本。
附图说明
附图为本发明所述的一种多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔结构图。
1-进水口，2-混凝剂投加系统，3-粉末活性炭投加系统，4-H2O2投加系统，5-机械混合溶气泵，6-底部配水仓，7-微气泡释放接触区，8-浮渣分离接触区，9-气液分离接触区，10-出水口，11-排水口，12-回流管路，13-超声波振子，14-紫外光源，15-浮渣收集槽，16-浮渣排放口，17-尾气排放口，18-单向阀，19-碱性气体吸收罐，20-酸性气体吸收罐，21-纯氧气源，22-气源干燥器，23-尾气干燥器，24-臭氧发生器。
具体实施方式
废水从进水口(1)和臭氧发生器(24)所产生的O3气体通过机械混合溶气泵(5)充分混合溶解后首先注入臭氧高级氧化塔的底部配水仓(6)，经过仓顶的孔板进入微气泡释放接触区(7)内进行微气泡释放，然后含渣液流继续向上进入浮渣分离接触区(8)，非含渣液流折流向下进入气液分离接触区(9)，通过出水口(10)一部分排出(11)，一部分回流至溶气泵进水管(12)；氧化塔微气泡释放接触区上方安装有超声波振子(13)和UV254紫外光源(14)，提供超声波和紫外协同催化作用；浮渣分离接触区所产生浮渣溢流至浮渣收集槽(15)经浮渣排放口(16)排出；纯氧气源(21)经气源干燥器(22)干燥后为臭氧发生器(24)提供补充气源；氧化塔气液分离后的尾气经尾气排放口(17)和单向阀(18)依次进入碱性气体吸收罐(19)、酸性气体吸收罐(20)和尾气干燥器(23)，回收至臭氧发生器(24)进气口为其提供回流气源；湿法计量投加系统(2、3、4)分别投加混凝剂、粉末活性炭和双氧水(H2O2)至机械混合溶气泵(5)的进水管路，提供混凝作用及粉末活性炭、H2O2的协同催化作用。
实施案例：
利用上述实施方式作为深度处理单元处理东北某干法腈纶厂三沉池出水，全分析表明该出水中难降解的腈类、含氮杂环类、烷烃类和氨基类有机化合物占到86％以上。反应器尺寸为：D15cm×H 95cm，总有效容积23.7L，回流比100～200％，臭氧投加量为1.75g/L，超声波功率为300W，紫外光辐射波长为UV254，反应时间为30min。在进水CODCr270～310mg/L时，UV254/US/H2O2组合技术协同催化O3氧化塔出水COD 100～130mg/L，COD平均去除率为58～60％。

Claims (10)

1.一种多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：反应器进水(1)和臭氧发生器(24)所产生的O3气体经机械混合溶气泵(5)充分混合溶解后首先注入臭氧高级氧化塔的底部配水仓(6)，经过仓顶的孔板进入微气泡释放接触区(7)内进行微气泡释放，然后含渣液流继续向上进入浮渣分离接触区(8)，非含渣液流折流向下进入气液分离接触区(9)，通过出水口(10)一部分排出(11)，一部分回流至溶气泵进水管(12)；氧化塔微气泡释放接触区上方安装有超声波振子(13)和UV254紫外光源(14)，提供超声波和紫外协同催化作用；浮渣分离接触区所产生浮渣溢流至浮渣收集槽(15)经浮渣排放口(16)排出；纯氧气源(21)经气源干燥器(22)干燥后为臭氧发生器(24)提供补充气源；氧化塔气液分离后的尾气经尾气排放口(17)和单向阀(18)依次进入碱性气体吸收罐(19)、酸性气体吸收罐(20)和尾气干燥器(23)，回收至臭氧发生器(24)进气口为其提供回流气源；湿法计量投加系统(2、3、4)分别投加混凝剂、粉末活性炭和双氧水(H2O2)至机械混合溶气泵(5)的进水管路，提供混凝作用及粉末活性炭/H2O2的协同催化作用。
2.按照权利要求1所述的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔塔身分为底部配水仓、微气泡释放接触区、浮渣分离接触区、气液分离接触区等4个关键区域。
3.按照权利要求1所述的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔可同时运行混凝气浮和臭氧接触氧化工艺，从而提高工艺对难降解有机物的总体去除效果。
4.按照权利要求1所述的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔由机械混合溶气泵作为进水泵，一方面向氧化塔提供进水动力；另一方面实现O3的快速溶解和O3气体与液流的快速均匀混合。
5.按照权利要求1所述的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：溶气流进入微气泡释放接触区后，被溶解的O3气体释放为直径0～30μm的微米级气泡，提高了臭氧的气液混合效率。
6.按照权利要求1所述的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔身部位设置超声波振子，由超声波发生器提供超声波源，可借助超声波对O3微气泡的超声空化作用，实现超声波对臭氧氧化的协同催化，提高臭氧氧化效率。
7.按照权利要求1所述的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：氧化塔身部位设置UV254紫外光源将UV254紫外光辐射到液流中，一方面对有机物具有直接的光解作用；另一方面在水相中引发自由基链式反应，可实现紫外光对臭氧氧化作用的协同催化，提高臭氧氧化效率。
8.按照权利要求1所述的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：机械混合溶气泵进水管路上设置粉末活性炭湿式投加系统，将粒径为10～50μm的活性炭加入臭氧氧化塔，一方面具有吸附作用；另一方面在水相中引发自由基链式反应，从而可实现粉末活性炭对臭氧氧化作用的协同催化，提高臭氧氧化效率。
9.按照权利要求1所述的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：机械混合溶气泵进水管路上设置双氧水(H2O2)或H2O2+Fe2+投加系统，将H2O2或H2O2+Fe2+加入臭氧氧化塔，一方面具有直接氧化作用；另一方面在水相中可加速臭氧分解产生羟基自由基，从而实现双氧水(H2O2)或H2O2+Fe2+对臭氧氧化作用的协同催化，提高臭氧氧化效率。
10.按照权利要求1所述的多技术协同催化微气泡臭氧高级氧化塔，其特征在于：通过设置尾气回流系统，氧化塔同时具有回流气源和补充气源，既减少了尾气中O3对环境的污染，又提高了纯氧气源的使用效率，降低了臭氧高级氧化工艺的运行成本。
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