本发明涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种双效臭氧催化氧化废水处理装置及方法。
背景技术：
随着现代工业的迅速发展，所产生的工业废水不但水量增大，而且向着成分复杂化、无机盐含量高等趋势发展。目前，国内外对工业废水的处理工艺大都采用经济性较好的生物法进行处理，但是随着各地排放标准的日益严格，单靠生化工艺处理尤其是高盐分、难降解废水很难达到排放指标要求。
对于高盐分、难降解废水的处理是最近几年国内外学者研究的一个热点。为达到更高的处理深度，常采用物理吸附和化学氧化工艺对此类废水进行处理。物理吸附主要包括活性炭吸附和树脂吸附，但是该类方法存在的缺点是吸附材料吸附饱和后需要对其再生，而再生过程不但能耗高，且再生液一般含高浓度有机物，引起二次污染；常用的化学氧化主要是高级氧化工艺，但是该氧化工艺由于探索时间短，基础理论还不十分完善，再加上实际污染系统复杂多样，使该技术无论在理论研究还是工业应用都存在不少有待研究解决的问题。
高级氧化技术在处理废水方面有生物法和物理法等无法比拟的优势，具有效率高、处理程度深等优点。但是大多数高级氧化技术存在设备投资大、操作复杂、运行费用高等缺点，如湿式氧化工艺需要在高温高压条件下运行，设备投资和能耗较高；芬顿试剂氧化工艺操作复杂且消耗大量化学药剂。
催化氧化工艺是指在高级氧化工艺中采用催化剂来提高氧化效率，降低反应的活化能，使氧化反应在常温常压下即可取得令人满意的效果。但是由于废水中的有机物种类较多，只采用某一种催化氧化工艺仍然存在处理费用高或处理深度差等现象。所以根据废水成分复杂的特点，采用几种催化氧化工艺组合的方法对其进行处理，既可获得理想的处理效果，又可有效降低处理费用。
臭氧在水处理中的氧化能力极强，臭氧的氧化还原电位为2.07V，仅次于氟，氧化能力是氯气的1.25 倍。通过臭氧分子的共振结构可知，臭氧具有较强亲电性的原因在于臭氧共振结构中位于两边的氧原子周围存在6个电子而表现正电。臭氧反应性极高会导致其在水中自分解。水中不同的pH值对臭氧的分解速度影响显著。在pH 值<7时，臭氧在水中的半衰期为14min，而当pH 值>1时臭氧的半衰期仅仅为30s。臭氧氧化水中的有机物时，主要是氧化有机物中的不饱和键。由于通过臭氧处理后的产物只有O2，所以臭氧广泛的应用于废水的处理领域。
虽然单纯的臭氧氧化能在一定程度上对有机物进行去除，但是臭氧难以将氧化后的小分子物质进一步氧化，因此单纯的臭氧氧化对于有机物的矿化程度有一定局限性。因此，人们做了大量研究以改善臭氧氧化的局限性。目前已知的提高臭氧向·OH 的转化率的方法有：投加催化剂、H2O2、提高 pH 值、紫外辐射等。这一通过特定条件促使臭氧转化为·OH的过程即催化臭氧氧化，属高级氧化过程(AOPS)。科学研究表明：通过在臭氧体系中投加催化剂或与其它工艺协同作用能够显著提高臭氧体系产生羟基自由基的能力及改善臭氧直接氧化有机物的能力。金属催化臭氧氧化是一种新型的技术，根据投加的催化剂的不同种类而分为均相催化臭氧氧化和非均相臭氧催化氧化。基于催化剂可回收性，非均相臭氧催化氧化体系要优于均相催化臭氧氧化体系。另外臭氧与紫外联用，可以促进体系中臭氧向·OH转化，强化氧化效果，提高臭氧的利用率。
技术实现要素：
本发明提供一种双效臭氧催化氧化废水的处理装置及方法，利用非均相臭氧催化氧化和紫外臭氧催化氧化组合工艺对废水进行处理，既加深了废水的氧化程度，最大限度的利用臭氧氧化效率，又将氧化出水中的剩余臭氧彻底分解，避免二次污染。采用的技术方案是：一种双效臭氧催化氧化废水处理装置，包括非均相臭氧催化氧化反应器，所述非均相臭氧催化氧化反应器上设有进水口、出水口，并通过臭氧管路与臭氧发生器连接，其特征在于：所述废水处理装置还包括紫外臭氧催化氧化反应器，所述紫外臭氧催化氧化反应器包括进水口和出水口，所述紫外臭氧催化氧化反应器的进水口管道连接所述非均相臭氧催化氧化反应器出水口，所述紫外臭氧催化氧化反应器包括设置在其内部的紫外灯光源。
本发明的技术特征还有：所述臭氧发生器的臭氧出口经所述臭氧管路与气水混合泵的进气孔连接，所述气水混合泵的进水口连接所述非均相臭氧催化氧化反应器的循环水上口，所述气水混合泵的出水口连接所述非均相臭氧催化氧化反应器的循环水下口。
本发明的技术特征还有：所述非均相臭氧催化氧化反应器的进水口处连接提升泵。
本发明的技术特征还有：所述非均相臭氧催化氧化反应器和所述紫外臭氧催化氧化反应器均为塔状结构。
本发明的技术特征还有：所述非均相臭氧催化氧化反应器中装填臭氧催化氧化剂。
本发明的技术方案还有：一种双效臭氧催化氧化废水处理的方法，该方法用到权利要求1所述废水处理装置，所述方法包括以下步骤：
1）将待处理废水经进水口进入所述非均相臭氧催化氧化反应器，同时所述臭氧发生器产生的臭氧进入所述非均相臭氧催化氧化反应器内；
2）所述非均相臭氧催化氧化反应器中的废水在催化剂作用下利用臭氧进行氧化分解，氧化出水部分经循环管路循环，氧化出水的其余水经出水口进入所述紫外臭氧催化氧化反应器内进行二次氧化分解，该部分水中剩余部分臭氧在紫外光的催化作用下继续与废水中的有机物进行反应，从所述紫外臭氧催化氧化反应器的出水口排出的水为合格水。
本发明的技术特征还有：废水在所述非均相臭氧催化氧化反应器中水力停留时间为15-60分钟，优选30分钟。
本发明的技术特征还有：废水在所述紫外臭氧催化氧化反应器中水力停留时间为15-60分钟。
本发明的技术特征还有：所述非均相臭氧催化氧化反应器中臭氧投加浓度为50-300mg/L，优选100mg/L。
本发明的技术特征还有：紫外灯发射的紫外光波长为100-300nm，优选所述紫外灯发射的紫外光波长为200nm。
本发明的有益效果在于：1）处理程度深：采用双效臭氧催化氧化对废水进行二次催化氧化，加深废水处理深度。
2）无二次污染：臭氧只在非均相臭氧催化氧化反应器中投加，未反应的臭氧随废水进入紫外臭氧催化氧化反应器后在紫外光的催化作用下继续分解，避免了最终出水夹带臭氧带来的二次污染。
3）处理费用低：先后采用两种催化氧化工艺对废水进行臭氧氧化，最大程度地利用臭氧，在保证对废水氧化效果的同时降低处理费用。
附图说明
附图1是本发明结构示意图，1是进水口；2是非均相臭氧催化氧化反应器； 3是臭氧催化剂；4是出水口；5是循环管路；6是气水混合泵；7是臭氧管路； 8是臭氧发生器； 9是紫外灯管；10是氧化反应器进水口；11是紫外臭氧催化氧化反应器；12是紫外灯电源；13是氧化反应器出水口；14是提升泵；15是循环水上口；16是循环水下口。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。本发明公开了一种双效臭氧催化氧化废水处理装置及方法，双效臭氧催化氧化废水装置主要包括：进水口1；非均相臭氧催化氧化反应器2；臭氧催化剂3；出水口4；循环管路5； 气水混合泵6；臭氧管路7；臭氧发生器8；紫外灯管9；进水口10；紫外臭氧催化氧化反应器11；紫外灯电源12；出水口13；提升泵14；循环水上口15； 循环水下口16。其中，提升泵14与进水口1相连；臭氧发生器8臭氧出口与气水混合泵6进气孔相连，气水混合泵6进水口和出水口分别与非均相臭氧催化氧化反应器2循环水上口15和下口16相连，非均相臭氧催化氧化反应器2出水口4与紫外臭氧催化氧化反应器11进水口10相连，紫外灯管9与紫外灯电源12相连。非均相臭氧催化氧化反应器2中填装臭氧催化剂3；紫外臭氧催化氧化反应器11中安装紫外灯管9。
待处理废水首先通过提升泵14经进水口1进入非均相臭氧催化氧化反应器2，同时臭氧发生器8产生的臭氧通过臭氧管路7、气水混合泵6进入循环管路5后经过循环水下口16进入非均相臭氧催化氧化反应器2中，非均相臭氧催化氧化反应器2中的废水在催化剂3的催化作用下利用臭氧进行氧化分解，氧化出水部分经循环水上口15至循环管路5进行循环，部分经过出水口4经进水口10进入紫外臭氧催化氧化反应器11进行二次氧化分解，废水中的剩余臭氧在紫外灯管9发射的紫外光的催化作用下继续与废水中有机物进行反应，紫外灯管9发射的紫外光波长可由紫外灯电源12在一定范围内调节，紫外臭氧催化氧化出水自出水口13达标排放。其中：废水在非均相臭氧催化氧化反应器2中水力停留时间为15-60分钟；废水在紫外臭氧催化氧化反应器中水力停留时间为15-60分钟；非均相臭氧催化氧化反应器中臭氧投加浓度为50-300mg/L；紫外灯发射的紫外光波长为100-300nm。
非均相臭氧催化氧化反应器2和紫外臭氧催化氧化反应器11均为塔状结构，其中非均相臭氧催化氧化反应器2中填有臭氧氧化催化剂，该催化剂以γ-Al2O3为载体，负载Mn、Cu、Fe、Co、Ce、K、Mo等元素中的一种或几种金属氧化物，通过浸渍、焙烧制备而成；紫外臭氧催化氧化反应器中安装紫外灯管，紫外灯管发射的紫外光波长可在一定范围内调节。
实施例1：
某橡胶厂污水丁苯车间的生化废水：水量150m3/h，COD为95mg/L。采用本发明提供的处理装置及方法进行处理：废水在非均相臭氧催化氧化反应器2中的水力停留时间为15分钟，非均相臭氧催化氧化反应器2中臭氧投加浓度为50mg/L,气水混合泵6循环水量为300m3/h，紫外灯管9发射的紫外光波长为300nm,废水在紫外臭氧催化氧化反应器11中的水力停留时间为15分钟。出水口13水量150m3/h，COD为25mg/L，废水中臭氧浓度为0.2mg/L，处理电耗为1.5kw.h/ m3。
实施例2：
某炼油厂污水回用车间的反渗透浓水：水量100m3/h，COD为220mg/L。采用本发明提供的处理装置及方法进行处理：废水在非均相臭氧催化氧化反应器2中的水力停留时间为30分钟，非均相臭氧催化氧化反应器2中臭氧投加浓度为100mg/L,气水混合泵6循环水量为200m3/h，紫外灯管9发射的紫外光波长为200nm,废水在紫外臭氧催化氧化反应器11中的水力停留时间为30分钟。出水口13水量100m3/h，COD为20mg/L，废水中臭氧浓度为0.1mg/L，处理电耗为1.8kw.h/ m3。
实施例3：
某稀土冶炼厂萃取车间废水：水量200m3/h，COD为320mg/L。采用本发明提供的处理装置及方法进行处理：废水在非均相臭氧催化氧化反应器2中的水力停留时间为60分钟，非均相臭氧催化氧化反应器2中臭氧投加浓度为300mg/L,气水混合泵6循环水量为600m3/h，紫外灯管9发射的紫外光波长为100nm,废水在紫外臭氧催化氧化反应器11中的水力停留时间为60分钟。出水口13水量200m3/h，COD为40mg/L，废水中臭氧浓度为0.3mg/L，处理电耗为2.1kw.h/ m3。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。