本发明属工业废水处理设备领域，具体涉及一种难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置。
背景技术：
随着社会的发展和科技的进步，我国工业废水越来越多，这些废水大多为难生化降解有机污染物，包括多环芳烃、卤代烃、杂环类化合物、有机染料等有机污染物，这类废水一般具有成分复杂、废水COD高、色度高、难生物降解且有毒有害的特性。近年来，臭氧催化氧化技术已成为处理难降解有机废水的关键技术之一。利用固体催化剂协同臭氧氧化可以降低反应活化能或改变反应历程，从而达到深度氧化，最大限度的去除有机污染物的目的。但是目前臭氧催化氧化技术也存在一些问题，主要体现在以下两个方面：一是臭氧投加量大，利用率低，导致废水处理成本大大增加；二是不同种专性固态催化剂对不同种难降解有机物处理效果不同，针对成分复杂、含有多种难降解有机物废水，使用单一专性催化剂只能去除废水中部分难降解有机物，不能将有机物彻底去除，处理效果并不理想。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，利用不同种专性固态催化剂对不同种难降解有机物处理效果不同的特性，发明了一种多级臭氧催化氧化处理装置。本发明的特点是联合多种专性催化剂处理成分复杂、含多种难降解有机物废水，能够有效提高COD和色度去除率。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置，包括多级臭氧催化氧化系统，每级臭氧催化氧化系统均由臭氧布气系统及位于臭氧布气系统上方的专性固体催化剂系统构成，每级臭氧催化氧化系统自下往上布置在装置内；其中每级臭氧布气系统均通过管道与臭氧发生器连接，所述的每级臭氧布气系统与臭氧发生器之间设置有调节阀和流量计，多级臭氧布气系统自下而上臭氧投加量逐级递减；所述的装置顶部设有臭氧尾气排出口，所述的臭氧尾气排出口通过管道与尾气破坏器连接；
多级专性固体催化剂系统分别填装多种不同专性固体催化剂，并分别由催化剂支撑件承托，其中位于装置底部的催化剂选用能有效降解大分子有机物的高效催化剂，位于装置中部的催化剂选用针对废水中某种污染物有显著去除效果的专性催化剂，位于装置上部的催化剂选用对小分子有机物和臭氧具有强吸附性能的高效催化剂，专性催化剂种类可依据废水中有机物成分而定；毎级专性固体催化剂系统的上部和下部分别设有催化剂填装口、催化剂卸料口；
所述装置上位于所述多级臭氧布气系统的下方设置有进水管、排空管及反洗进水管共用、反洗空气进气管、人孔；所述装置上位于所述多级专性固体催化剂系统的上方设置有视镜、出水管和反洗出水管。
在上述技术方案中，所述的多级臭氧催化氧化系统为3-5级臭氧催化氧化系统,具体可依据实际水质情况而定。优选为3级臭氧催化氧化系统,3级臭氧催化氧化系统中填装三种不同专性固体催化剂，自上而下，上层催化剂为载铁型活性炭催化剂，中层催化剂为硅藻土负载纳米氧化铁催化剂，下层催化剂为活性氧化铝基多项催化剂。
根据本发明所述的难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置，其中所述的三级臭氧布气系统中底部臭氧布气系统、中部臭氧布气系统、上部臭氧布气系统的臭氧投加量比优选为1～2:1：1/3～1。
与现有技术相比，本发明难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置具有以下特点：
1)本发明装置内多级臭氧布气系统能够使臭氧在装置内均匀分部，使废水与臭氧充分混合，有效提高臭氧利用率，有效降低废水处理成本。
2)本装置废水为下进上出，装置底部废水大多数为大分子有机物，且有机物含量较高，本发明底部臭氧布气系统臭氧投加量较大，使废水中有机物与臭氧充分混合，将大分子有机物转化为小分子有机物活或彻底去除。
3)本发明装置联合多种专性固体催化剂处理难降解有机废水，不仅有效提高了臭氧催化氧化效率，还能充分发挥多种专性固态催化剂的协同作用，将不同专性固态催化剂的特性有效结合，有效提高废水COD、色度去除率。
4)本发明专项固体催化剂系统分为多级，分别填装不同专性固体催化剂。位于装置底部的催化剂选用能有效降解大分子有机物的高效催化剂，位于装置中部的催化剂选用针对废水中某种污染物有显著去除效果的专性催化剂，位于装置上部的催化剂选用对小分子有机物和臭氧具有强吸附性能的高效催化剂，本装置废水为下进上出，装置底部废水大部分为大分子有机物，且有机物含量较高，底部专性催化剂有效将大分子难降解有机物去除或氧化成小分子有机物；废水中剩余有机物随水流上升至中部臭氧催化氧化系统，利用中部装载的专性催化剂对废水具有良好脱色性能的特点，有效提高废水色度去除率；本装置废水逐渐上升，污染物浓度逐渐下降，废水最终上升至上部臭氧催化氧化系统，此时废水中有机污染物大部分为小分子有机物，利用底部高效催化剂吸附小分子有机物和臭氧，实现小分子有机物的彻底去除。
附图说明
图1是本发明一种难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置的结构示意图。
1-进水管；2-出水管；3-臭氧布气系统；4-专性固体催化剂系统；5-催化剂支撑件；6-催化剂填装口；7-催化剂泄料口；8-排空管与反洗进水管共用；9-反洗出水管；10-反洗空气进气管；11-人孔；12-视镜；13-臭氧尾气排出口；14-调节阀；15-臭氧发生器；16-尾气破坏器；17-臭氧发生器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明装置进行进一步说明。
如图1所示，提供了一种难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置，该装置由进水管1、出水管2、臭氧布气系统3、专性固体催化剂系统4、催化剂支撑件5、催化剂填装口6、催化剂卸料口7、排空管及反洗进水管共用8、反洗出水管9、反洗空气进气管10、人孔11、视镜12、臭氧尾气排出口13、调节阀14、流量计15、臭氧发生器16、尾气破坏器17组成。
图1中所示的难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置装置内部臭氧布气系统3分为三级，分别设置于设备的底部、中部和上部，三级臭氧布气系统3臭氧投加量至下而上逐级递减。底部臭氧布气系统和中部臭氧布气系统臭氧投加量比为1～2:1，中部臭氧布气系统和上部臭氧布气系统臭氧投加量比为1～3:1。具体臭氧投加比例依据具体水质情况而定。臭氧发生器16与臭氧布气系统3之间设有调节阀14和流量计15，并通过管道相连接。所述臭氧尾气排出口13与尾气破坏器17通过管道相连接。
本发明装置内部专性固体催化剂系统4分为三级，分别设置于设备的底部、中部和上部，分别填装三种不同专性固体催化剂；上层催化剂：载铁型活性炭催化剂；中层催化剂：硅藻土负载纳米氧化铁催化剂；下层催化剂：活性氧化铝基多项催化剂。各级专性固体催化剂系统催化有效停留时间(催化剂的用量计)为1:1:1。专性催化剂种类可依据废水中有机物成分进行而定。
所述装置内催化剂支撑件5为三套，分别置于装置底部、中部、上部，分别用于承托上述三种不同专性催化剂。
所述装置内催化剂填装口6、催化剂卸料口7为三套，供不同专性固体催化剂装料和卸料使用。
本发明工作过程如下：
废水由进水管2进入本装置底部，废水由下而上流动，首先进入底部臭氧催化氧化系统，在臭氧和活性氧化铝基多项催化剂的共同作用下，废水中一部分有机物得到去除，另一部分大分子有机物在此快速降解为小分子有机物；剩余有机物随水流上升至中部，臭氧在硅藻土负载纳米氧化铁催化作用下，有效去除废水色度；当废水流至装置上部时，废水中有机物大部分为小分子有机物，利用活性炭对小分子有机物和臭氧的强吸附性能，实现小分子有机物的彻底去除；废水经三级臭氧催化氧化系统处理后由出水口排出。产生的臭氧尾气进入尾气破坏器17进行处理，避免对环境造成污染。
实施例1
天津某化学品生产有限公司日处理废水量240m3/d，目前采用臭氧催化氧化+二级生化进行处理，由于受订单式生产的影响，废水中难降解有机物成分较为复杂，外排废水难以达标。采用本发明难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置对二级生化出水进行深度处理，开展了规模10m3/d的中试实验。厂方二级生化出水在装置内水力停留时间为2h，三级臭氧投加系统臭氧投加量至下而上分别为25-35mg/L，20-30mg/L和10-15mg/L，臭氧浓度为90-110mg/L。
本装置进水COD为95-145mg/L，平均为110mg/L；进水色度为53-75，平均为63。经本发明装置处理后，出水COD为35-58mg/L，平均为50mg/L，去除率达到62％；出水色度为35-46，平均为39，能够达标排放。
实施例2
广东某印染厂日处理废水量2000m3/d，目前采用二级生化污水处理工艺，外排废水存在偶尔不达标情况。采用本发明难降解有机废水多级臭氧催化氧化处理装置对二级生化出水进行深度处理，开展了规模20m3/d的中试实验。厂方二级生化出水在装置内水力停留时间为1h，三级臭氧投加系统臭氧投加量至下而上分别为15-20mg/L，10-15mg/L和5-10mg/L，臭氧浓度为75-95mg/L。
本装置进水COD为55-95mg/L，平均为74mg/L；进水色度为97-139，平均为124。经本发明装置处理后，出水COD为28-52mg/L，平均为45mg/L；出水色度为39-48，平均为43，能够达标排放。