一种污水复合催化氧化处理方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种污水复合催化氧化处理方法。
【背景技术】
[0002]随着生产技术的变化和应用要求的复杂化，各种行业所产生的废水中，污染物的组分、浓度、色度、气味和毒性会发生非常大程度的变化，水质的复杂程度非常高。在这种大环境下，任何一种单一的污废水处理方式要得到具有普遍性的推广，其难度是可想而知的。从现代水处理技术的发展来看，复合型处理方法是必然的发展趋势，差别在于面向不同水质污废水所采用组合工艺及其特性参数各不相同。对于不同种类的废水，为了尽量避免对环境的二次污染，生物降解技术以及膜生物反应器是近年来污废水处理主要的发展方向。但是由于所面向污废水水质的复杂性，以及由于市场需求和主体生产工艺的周期或者拟周期性特征，由于这种周期或者拟周期本身的强烈变化，一般污废水的负荷都表现出较强的波动性，从而对微生物的降解能力和抗冲击负荷能力提出了较高的要求。
[0003]正是由于水质浓度、组分及波动性的特征，整体上来说如何提高对污染物质的降解效率，在低能耗、低污染和占地面积小的前提下，达成对污废水的高强度处理是水质处理技术必须具备的基本特征。鉴于生物处理技术/膜生物处理技术已成为污废水处理的发展主流，那么对于特性复杂的污废水，如何快速提升生物可降解性，必然是需要着力解决的问题。催化氧化方法是一种相对有效且稳定的方法，发展也相对成熟。从单一的催化氧化到复合型催化氧化技术，对不同种类污废水中污染物特性影响的研究文献已经非常丰富。
[0004]臭氧氧化方法以臭氧2.7V的氧化电势、与有机物反应速度快、原料易得、可就地产生、使用方便和不产生二次污染的特征，在污废水的处理中，得到较为广泛的应用。但是臭氧氧化方法的一个主要问题是臭氧本身的不稳定性，会导致臭氧氧化段运行时间长，处理效率低的问题。
[0005]光催化是氧化降解水中有机污染物的一种新方法，具有能耗低、操作简便、反应条件温和、反应范围广、可减少二次污染等优点。光催化方法存在的一个直观的问题是针对不同透光度的污废水，其光源有效辐射范围会发生较大的变化，或者说如何提升光源的辐射效率，是光催化方法的核心问题。另外对于光催化方法而言，其单独应用时，在处理高浓度工业废水方面存在适用性的问题，必须配合对应的氧化方法来建立相应的复合处理机制，以提升整个催化氧化的效率。
[0006]金属催化是氧化降解水中有机物的另一种主要的催化方法，金属催化剂能够促使水中臭氧分解，产生具有极强氧化性的自由基。但是该方法对应的问题在于存在二次污染的问题，按照总量守恒的原则，加入的金属催化剂都会产生对应的金属离子污染的问题。
[0007]因此，亟需一种降解效率高、能耗低、二次污染小、能够适应水质、浓度、组分大幅度波动的催化氧化处理方法。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有技术中污水催化氧化处理存在降解效率低，能耗高、二次污染大，不能应对污水指标大幅度波动等一系列问题，提供了一种污水复合催化氧化处理方法。
[0009 ]为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决:
[0010]—种污水复合催化氧化处理方法，包括同时进行的催化剂催化氧化步骤、光催化氧化步骤和臭氧氧化步骤:
[0011]催化剂催化氧化步骤:将污水引入到填充有催化剂的催化氧化装置中，催化剂为钛、铜、锌、铁、镍或锰金属的单质或氧化物或上述物质的混合物；
[0012]光催化氧化步骤:同时利用可见光和紫外光照射待处理污水；
[0013]臭氧氧化步骤:向催化氧化装置中通入臭氧，臭氧通入量与污水流量之比为I?5:1o
[0014]臭氧氧化具有氧化电势高、与有机物反应速度快、原料易得、可就地产生、使用方便和不产生二次污染的特点；金属催化剂一方面能够催化污水中有机物分解，另一方面，能够促使水中臭氧分解，产生具有极强氧化性的自由基;光催化氧化具有能耗低、操作简便、反应条件温和、反应范围广、二次污染小等特点。本发明的复合催化氧化包括同时进行的催化剂催化氧化、光催化氧化和臭氧氧化，充分发挥催化剂氧化、光催化氧化和臭氧催化氧化的协同效应，产生氧化电势极高的自由基，能够促进污水中有机物的分解，同时具有操作简便、二次污染小、适应范围广等优点，能够作为生物降解的预处理段或单独作为反应段。
[0015]作为优选，催化剂催化氧化步骤中，催化剂吸附或镶嵌或电镀或填充在板状填料表面，构成催化剂板，催化剂板与污水流动方向呈40°?65°角。催化剂板与污水呈一定角度，延长污水在催化氧化装置内的停留时间，且使得污水与催化剂充分接触，且对臭氧流动起到一定的扰流作用，使得催化剂和臭氧也能充分反应，生成高氧化电势的自由基，促使污水中有机物分解。
[0016]作为优选，光催化氧化步骤中，光源固定在板状填料表面，构成光源板，光源板与污水流动方向呈40°?65°角。光源固定在污水流动区域内，保证各个区域内污水的光照强度，保障催化效率。
[0017]作为优选，催化剂板和光源板平行且间隔排列。光源板和催化剂板间隔排列，光源的辐射效率高，针对不同透光度的污水起到很好的催化作用。
[0018]作为优选，臭氧氧化步骤中，臭氧的水力停留时间与污水的水力停留时间之比为
0.5?3:1。臭氧在污水中的水力停留时间长，与污水接触充分，保证激发态的自由基能与污水中有机物充分反应，催化有机物降解。
[0019]作为优选，催化氧化装置带压运行，催化氧化装置内气压0.1?0.5Mpa。装置内保有一定压力，一方面，起到延长臭氧停留时间的作用，另一方面，降低催化氧化反应自由能，提尚反应效率。
[0020]本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果:
[0021]I)由于同时采用催化剂催化氧化、光催化氧化和臭氧催化氧化，发挥催化剂、光和臭氧的协同效应，对污水负荷的变化具有很高的适应性、抗冲击性，同时具有能耗低、操作简单、反应条件温和、二次污染小等优点；
[0022]2)由于待处理的污废水通常具有一定的浊度，这种浊度直接影响紫外光源的有效照射范围，从而影响光催化氧化效果，采用光源板，充分保障光源的有效照射范围，确保光催化反应区段内，有充足的光照和催化强度，另一方面起到扰流作用，对流体流动轨迹起到一定限定，延长废水在装置内的停留时间，确保反应催化氧化充分进行。
[0023]3)光源板和催化剂板与污水流动方向呈一定角度，对污水和臭氧都起到扰流作用，延长停留时间，保证催化氧化充分进行；同时，催化剂板和光源板按照一定的