一种应用于难降解有机废水处理的臭氧催化氧化装置的制作方法

本实用新型涉及一种应用于难降解有机废水处理的臭氧催化氧化装置，应用于焦化废水深度处理单元，同时适用于石油、印染、煤化工等行业和垃圾渗滤液等含污染物浓度高、化学性质稳定、难于生物降解的有机废水处理系统。

背景技术：
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由于臭氧在消毒，脱色和去除持久性溶解有机碳方面具有的优势，被广泛应用于污水处理领域。然而采用臭氧单独氧化技术无法在适当的时间内获得显著的COD去除效率，当COD降解到一定程度，即使提升臭氧剂量也无法改善处理结果。臭氧催化氧化是近些年发展起来的一种新型的臭氧高级氧化技术，相比于臭氧单独氧化，它可显著提高COD去除率，达到更低的浓度下限。其反应机理是利用反应过程中产生的大量·OH(羟基自由基)来氧化分解水中的有机物从而达到水质净化。·OH非常活泼，反应速率常数通常为10⁸～10¹⁰moll^-1s^-1，属于非选择性瞬时反应。根据催化剂形态的不同，臭氧催化氧化分为两类：在水溶液中加入一些溶解性过度金属离子的均相臭氧氧化和将固态金属、金属氧化物负载在载体上的非均相臭氧氧化。

焦化废水来源于炼焦及副产品的生产工艺中，通常含有高浓度的酚、氰化物、硫氰化物和氨氮，同时还含有难以生物降解的油类、吡啶等杂环化合物和联苯、萘等多环芳香化合物(PAHs)。现有焦化企业废水处理站多采用“预处理+生化处理+混凝沉淀”的处理工艺，国家2012年颁布实施《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)，新标准对污染物排放指标提出了更高的要求，如果继续采用原有处理工艺出水水质难以达标。清洁高效的臭氧催化氧化工艺被国家认定为水污染防治先进技术，适用于焦化废水处理升级改造。

现有用于废水处理的臭氧催化氧化装置，多采用接触氧化池的形式，受水流形态、水质和扩散装置的影响，进入接触氧化池的臭氧很难被充分吸收，导致臭氧利用率不高，水质很难达标。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是针对非均相臭氧催化氧化工艺，提供一种应用于难降解有机废水处理的臭氧催化氧化装置，通过在本实用新型的装置内充填高效催化剂，优化催化剂固定形式，改善臭氧投加方式，达到更为合理的“固态催化剂-臭氧气体-废水”的三相接触反应条件，提高臭氧化效率，降低臭氧消耗量，从而降低污水处理的成本与能耗。

本实用新型的技术方案为：

一种应用于难降解有机废水处理的臭氧催化氧化装置，包括催化塔和氧化池两部分，有机废水依次进入催化塔、氧化池进行臭氧化处理，其特征在于：催化塔的塔顶设有喷淋进水管，催化塔的塔底设有臭氧和压缩空气进入管，催化塔的塔底设有出水管，氧化池的池底设有进水管、臭氧和压缩空气进入管，氧化池的池顶设有穿孔出水管，催化塔和氧化池顶部均设有尾气收集管，尾气收集管与臭氧尾气破坏器相连。有机废水从催化塔的塔顶喷淋进入塔内，水流方向自上而下，臭氧和压缩空气从催化塔底进入塔内，经催化塔处理的有机废水从催化塔的塔底流出，并从氧化池的池底进入氧化池内，臭氧和压缩空气从氧化池底进入氧化池内，经氧化池的处理后的有机废水从氧化池顶通过穿孔管出水，催化塔和氧化池顶部均设有尾气收集管，收集的臭氧尾气均通过尾气破坏器后排空。

所述的催化塔内填装蜂窝状金属基催化剂，氧化池内填装多孔颗粒状碳基催化剂，蜂窝状金属基催化剂、多孔颗粒状碳基催化剂均从市场直接购买。

一种利用应用于难降解有机废水处理的臭氧催化氧化装置的方法为：(1)、有机废水经生化处理和过滤后，进入催化塔，废水从催化塔顶喷淋进入塔内，水流方向自上而下，臭氧和压缩空气从催化塔底进入，通过观察流量计和塔体液位计，确定进水流量和塔内液位高度，调节进出水阀门的开度，达到设计流量和预期液位，催化塔的出水进入氧化池；有机废水、臭氧和压缩空气均从氧化池底部进入氧化池内反应区，有机废水至氧化池顶通过穿孔管出水，催化塔和氧化池顶部均设有尾气收集管，收集的臭氧尾气均通过尾气破坏器后排空。

根据出水水质和运行周期对催化塔和氧化池定期进行反冲洗，反冲洗采用“气反洗(3min)-气水同时反洗(3min)-水反洗(20min)”的操作模式。气反洗采用压缩空气，压力要求0.4MPa≤P≤0.5MPa，反洗水水质要求：悬浮物≤10mg/L，COD≤150mg/L。

本实用新型有益效果：

本实用新型结构简单，人工操作方便，通过在本实用新型的装置内充填高效催化剂，优化催化剂固定形式，改善臭氧投加方式，达到更为合理的“固态催化剂-臭氧气体-废水”的三相接触反应条件，提高臭氧化效率，降低臭氧消耗量，从而降低污水处理的成本与能耗。

附图说明：

图1为本实用新型的示意图。

图2为本实用新型的氧化池结构示意图。

具体实施方式：

如图1所示，一种应用于难降解有机废水处理的臭氧催化氧化装置，包括催化塔和氧化池两部分，有机废水依次进入催化塔、氧化池进行臭氧化处理，其特征在于：催化塔的塔顶设有喷淋进水管，催化塔的塔底设有臭氧和压缩空气进入管，催化塔的塔底设有出水管，氧化池的池底设有进水管、臭氧和压缩空气进入管，氧化池的池顶设有穿孔出水管，催化塔和氧化池顶部均设有尾气收集管，尾气收集管与臭氧尾气破坏器相连。有机废水从催化塔的塔顶喷淋进入塔内，水流方向自上而下，臭氧和压缩空气从催化塔底进入塔内，经催化塔处理的有机废水从催化塔的塔底流出，并从氧化池的池底进入氧化池内，臭氧和压缩空气从氧化池底进入氧化池内，经氧化池的处理后的有机废水从氧化池顶通过穿孔管出水，催化塔和氧化池顶部均设有尾气收集管，收集的臭氧尾气均通过尾气破坏器后排空。催化塔和氧化池的结构为现有结构；所述的催化塔内填装蜂窝状金属基催化剂，氧化池内填装多孔颗粒状碳基催化剂，蜂窝状金属基催化剂、多孔颗粒状碳基催化剂均从市场直接购买。

催化塔进水采用喷淋的方式由上至下均匀布水，O₃、压缩空气由催化塔底部进入，布气采用盘式微孔扩散钛板曝气器，水流、气流逆向而动，气水混合充分；设计液气比2:1，气体上升流速小于4mm/s。蜂窝状金属基催化剂分两层布置在催化塔中间部位，有利于水、气介质充分接触，高效催化氧化废水中难降解有机物。催化塔采用316L不锈钢材质，分别设置进水口、臭氧进气口、气反洗进气口、出水/反洗进水口、反洗排水口、尾气排放口和溢流口等接口。其中尾气排放口接至臭氧尾气破坏器，溢流出水接至氧化池。

氧化池的结构如图2所示，所述氧化池尺寸根据水量及臭氧与水的接触时间确定，要求不小于30min。氧化池的池深大于5m，分为接触反应区和出水区，池顶密封，以防尾气漏出。废水和O₃、压缩空气均从氧化池的底部进入，采用等静压多孔钛板作分布板，具有优异耐腐蚀性、重量轻、强度高、气泡均匀、不堵塞等优点。氧化池的中部填充颗粒状碳基催化剂，废水经过催化剂填料层，通过氧化、吸附、过滤等作用进一步将难降解有机物分解成为小分子物质、二氧化碳和水，使废水中的有机物大大减少。氧化池的顶部安装臭氧尾气破坏器。剩余臭氧尾气由风机抽出，通过一个预加热带将温度升高后进入尾气破坏带，再通过催化破坏方式将臭氧破坏。

根据出水水质和运行周期对催化塔和氧化池定期进行反冲洗，反冲洗采用“气反洗(3min)-气水同时反洗(3min)-水反洗(20min)”的操作模式。气反洗采用压缩空气，压力要求0.4MPa≤P≤0.5MPa，反洗水水质要求：悬浮物≤10mg/L，COD≤150mg/L。

将本实用新型方法应用于武钢平煤焦化废水站深度处理，出水COD小于60mg/L,稳定达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)表3间接排放标准(COD<80mg/L)。