一种两级臭氧催化氧化的废水处理装置的制造方法

文档序号:10843631阅读:602来源:国知局
一种两级臭氧催化氧化的废水处理装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种两级臭氧催化氧化的废水处理装置。该装置包括第一臭氧催化氧化反应器(1)及第二臭氧催化氧化反应器(2);所述第一臭氧催化氧化反应器(1)的第一清水区(105)与第二臭氧催化氧化反应器(2)的第二布水布气区(203)连通;或者所述第一臭氧催化氧化反应器(1)的第一布水布气区(103)与第二臭氧催化氧化反应器(2)的第二布水布气区(203)连通。本实用新型能提高污水处理的稳定性和效率,而且可以大大减少工程总投资、维护管理容易。
【专利说明】
一种两级臭氧催化氧化的废水处理装置
技术领域
[0001 ]本发明属于污水处理技术领域,涉及一种工业废水处理装置,尤其涉及采用臭氧催化氧化的废水深度处理装置。
【背景技术】
[0002]随着我国水污染问题日益突显,污水处理排放标准的提高已是大势所趋。近年来,尤其是“水十条”提出后,各地污水处理厂的提标改造工作正在陆续进行。提标改造,尤其是含有工业废水的污水处理厂的提标改造,仅靠升级生化处理工艺,很难达到要求的标准,势必需要在生化后增加高级氧化工艺。
[0003]目前高级氧化的方法包括芬顿法、臭氧氧化法、电解催化法、湿式氧化法、光化学协同氧化法等高级氧化技术。其中,芬顿法会产生大量的铁泥难以处理,同时在反应过程中需要投加大量的酸碱及其他药剂,运行费用较高。电化学氧化法应用处理规模受限制,无法大规模应用于大水量处理项目中。湿式氧化技术运行成本太高,在工业水处理中应用较少。协同氧化法涵盖了几种不同氧化方法,相互之间的影响较为复杂,且处于实验室研究阶段,其先天性制约因素如对来水水质条件苛刻、反应过程复杂、效果不稳定、工程化的可行性均是其发展应用需要攻克的壁皇。臭氧氧化法中,臭氧的氧化能力较强,并且臭氧经氧化分解为氧气,对环境无二次污染,整体运行成本较低。O3—般要与催化剂联用,促进O3分解生成.0H,使O3对有机污染物降解率显著提高,且臭氧催化氧化技术具有运行成本低、操作方便等优点。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所解决的技术问题是:针对污水处理设备的不足,提出一种新型的两级臭氧催化氧化联用的废水深度处理系统,不仅能提高污水处理的稳定性和效率,而且可以大大减少工程总投资、维护管理容易。
[0005]单一的臭氧氧化技术有很大的局限性,在处理过程中,O3会优先与反应速率快的污染物进行反应,表现出O3对污染物的去除有选择性,从而使反应速率低的污染物不能被去除。采用单一臭氧催化氧化技术处理许多工业废水,存在一次投资高的缺点,且每种催化剂都有其合适的高效区间,一旦超过高效区间,运行费用和投资费用就呈几何级数增长。
[0006]具体来说,本实用新型提出了如下技术方案。
[0007]—种两级臭氧催化氧化废水处理装置,包括第一臭氧催化氧化反应器I及第二臭氧催化氧化反应器2 ;
[0008]所述第一臭氧催化氧化反应器I包括第一催化罐体或池体101,依次由下到上设置在第一催化罐体或池体101内部的第一臭氧区102、第一布水布气区103、第一催化剂区104、第一清水区105以及第一集气区106;所述第一清水区105与第一布水布气区103相互连通;
[0009]所述第二臭氧催化氧化反应器2包括第二催化罐体或池体201、依次由下到上设置在第二催化罐体或池体201内部的第二臭氧区202、第二布水布气区203、第二催化剂区204、第二清水区205以及第二集气区206;
[0010]所述第一臭氧催化氧化反应器I的第一清水区105与第二臭氧催化氧化反应器2的第二布水布气区203连通;或者所述第一臭氧催化氧化反应器I的第一布水布气区103与第二臭氧催化氧化反应器2的第二布水布气区203连通。
[0011]优选的,其中,所述的第二清水区205与第二布水布气区203相互不连通。
[0012]优选的,其中,所述第一臭氧催化氧化反应器I还包括第一臭氧尾气破坏器107,设置在第一臭氧催化氧化反应器I的第一催化罐体或池体101的顶部外侧;所述第二臭氧催化氧化反应器2还包括第二臭氧尾气破坏器207,设置在第二臭氧催化氧化反应器2的第二催化罐体或池体201的顶部外侧。
[0013]优选的,其中,所述第一清水区105与第一布水布气区103通过设置在第一催化罐体或池体101外部的第一循环水栗109相互连通。
[0014]优选的,其中,所述第一臭氧区102通过第一臭氧进口1021连接臭氧发生器;所述第二臭氧区202通过第二臭氧进口 2021连接臭氧发生器。
[0015]优选的,其中,所述第一催化罐体或池体101和第二催化罐体或池体201的整体高度均为4-9米,其底部设置的第一布水布气区103和第二布水布气区203高度均为0.5-0.8米。
[0016]优选的,其中,以体积计,所述第一催化剂区104体积占第一催化罐体或池体101总体积的30%-70%;第二催化剂区204占第二催化罐体或池体201总体积的30%-70%。
[0017]优选的,其中,所述第一布水布气区103侧部设置有第一废水进口108;所述第二布水布气区203侧部设置有第二废水进口 208。
[0018]本实用新型的有益效果是:一种两级臭氧催化氧化废水深度处理装置,具有处理能力强及处理效果好的特点。在废水处理中采用本系统,出水COD可达到一级A甚至地表水IV类标准,与现有高级氧化技术相比,达标水百分比大大提高,运行费用大大降低,有很好的经济效益。
【附图说明】
[0019]图1(a)本实用新型第一臭氧催化氧化反应器I的示意图。
[0020]图1(b)本实用新型第二臭氧催化氧化反应器2的示意图。
[0021]图2—种【具体实施方式】的本实用新型两级臭氧催化氧化废水深度处理装置示意图。
[0022]图3另一种【具体实施方式】的本实用新型两级臭氧催化氧化废水深度处理装置示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了更好的理解本实用新型的内容,下面结合具体实施对本实用新型的技术方案做进一步的说明,但具体的实施方式并不是对本实用新型所做的限制。
[0024]如图1(a)和(b)所示,本实用新型两级臭氧催化氧化废水深度处理装置的第一臭氧催化氧化反应器I和第二臭氧催化氧化反应器2的示意图。
[0025]所述的第一臭氧催化氧化反应器I包括第一催化罐体或池体101,依次由下到上设置在第一催化罐体或池体101内部的第一臭氧区102、第一布水布气区103、第一催化剂区104、第一清水区105和第一集气区106,以及设置在第一催化罐体或池体101顶部外侧的第一臭氧尾气破坏器107。所述的第一布水布气区103侧部设置有第一废水进口 108。所述的第一清水区105与第一布水布气区103是通过设置在第一催化罐体或池体101外部的第一循环水栗109相互连通。所述第一臭氧区102的侧部设置有第一臭氧进口 1021;所述的第一清水区105侧部设置有第一清水出口 1051。所述第一臭氧区102通过第一臭氧进口 1021连接臭氧发生器。第一臭氧区102内设有臭氧布气管道,优选的臭氧布气管道设有曝气盘DN150(钛盘)。
[0026]第一催化剂区104填充以活性氧化铝为载体,负载锰、铜、铁、铈、锆、镍等金属氧化物中的一种或多种而成的非均相臭氧催化氧化催化剂。以体积计,所述第一催化剂区104占第一催化罐体或池体101总体积的30%-70%。
[0027]所述的第二臭氧催化氧化反应器2包括第二催化罐体或池体201,依次由下到上设置在第二催化罐体或池体201内部的第二臭氧区202、第二布水布气区203、第二催化剂区204、第二清水区205和第二集气区206,以及设置在第二催化罐体或池体201顶部外侧的第二臭氧尾气破坏器207。所述的第二布水布气区203侧部设置有第二废水进口 208。所述第二臭氧区202的侧部设置有第二臭氧进口 2021;所述的第二清水区205侧部设置有第二清水出口 2051。所述第二臭氧区202通过第二臭氧进口 2021连接臭氧发生器。第一臭氧区102内设有臭氧布气管道,优选的臭氧布气管道设有曝气盘DN150(钛盘)。
[0028]第二催化剂区204填充以活性炭为载体,负载锰、铜、铁、铈、锆、镍等金属氧化物中的一种或多种而成的非均相臭氧催化氧化催化剂。以体积计,所述催化剂区204占催化罐体或池体201总体积的30%-70%。
[0029]所述第一催化罐体或池体101和第二催化罐体或池体201的整体高度均为4-9米,其底部设置的第一布水布气区103和第二布水布气区203高度均为0.5-0.8米。
[0030]本实用新型所用臭氧发生器和臭氧尾气破坏器均为市售常规设备。
[0031]图2所示是一种【具体实施方式】的本实用新型两级臭氧催化氧化废水深度处理装置示意图。该实施方式中,所述第一臭氧催化氧化反应器I的第一清水区105与第二臭氧催化氧化反应器2的第二布水布气区203连通,能够连续流运行模式处理废水。具体的,废水自第一废水进口 108进入第一臭氧催化氧化反应器I的第一布水布气区103,经田字形穿孔管布水。臭氧由臭氧发生装置(图未示)产生,然后经第一臭氧进口 1021进入第一臭氧区102。经臭氧布气管道和钛盘布气,单个钛盘的服务面积为0.5?1.0平方米,臭氧从第一臭氧区102进入第一布水布气区103,连同第一布水布气区103中的废水一起进入第一催化剂区104,第一催化剂区104填充以活性氧化铝为载体,负载锰、铜、铁、铈、锆、镍等金属氧化物中的一种或多种而成的非均相臭氧催化氧化催化剂,废水与臭氧、催化剂接触反应,去除废水中的COD0
[0032]第一清水区105与第一布水布气区103是通过设置在第一催化罐体或池体101外部的第一循环水栗109相互连通,从第一催化剂区104处理后的废水进入第一清水区105,然后通过第一循环水栗109循环回第一布水布气区103,重新连同臭氧一起进入第一催化剂区104,在此过程中,废水不断与臭氧、催化剂接触反应,反应连续、多次反复,反应器内没有沟流、短流,能够保证臭氧与催化剂反复接触切割,提高了臭氧的利用率。
[0033]臭氧经过第一催化剂区104与废水充分接触后,生成含臭氧、氧气和二氧化碳的混合气体,该混合气体穿过第一清水区105,在第一集气区106汇集,然后经过第一臭氧尾气破坏器107破坏剩余的臭氧后,排放到大气中。
[0034]第一臭氧催化氧化反应器I的第一清水区105与第二臭氧催化氧化反应器2的第二布水布气区203通过第一清水出口 1051连通。经过与臭氧和催化剂反复接触处理的废水从第一清水区105,经过第一清水出口 1051到达第二臭氧催化氧化反应器2的第二布水布气区203,经田字形穿孔管布水。臭氧由臭氧发生装置(图未示)产生,然后经第二臭氧进口 2021进入第二臭氧区202,经臭氧布气管道和钛盘布气,单个钛盘的服务面积为0.5?1.0平方米。臭氧从第二臭氧区202进入第二布水布气区203,连同第二布水布气区203中的废水一起进入第二催化剂区204,第二催化剂区204填充以活性炭为载体,负载锰、铜、铁、铈、锆、镍等金属氧化物中的一种或多种而成的非均相臭氧催化氧化催化剂,废水与臭氧、催化剂接触反应,去除废水中的C0D。
[0035]臭氧经过第二催化剂区204与废水充分接触后,生成含臭氧、氧气和二氧化碳的混合气体,该混合气体穿过第二清水区205,在第二集气区206汇集,然后经过第二臭氧尾气破坏器207破坏剩余的臭氧后,排放到大气中。
[0036]第二臭氧催化氧化反应器2的第二清水区205设有第二清水出口2051。经过与臭氧和催化剂反复接触处理的处理水从第一清水出口 1051排出第二臭氧催化氧化反应器2,输送给后续装置设备。处理后的水可以达到一级A或地表水IV类标准排放,或者进入后续回用系统进行脱盐处理回用于锅炉补给水。该【具体实施方式】能连续处理废水,具有处理能力强及处理效果好的特点。
[0037]图3所示是另一种【具体实施方式】的本实用新型两级臭氧催化氧化废水深度处理装置示意图。该实施方式中,所述第一臭氧催化氧化反应器I的第一布水布气区103与第二臭氧催化氧化反应器2的第二布水布气区203连通。该实施方式与图2所示实施方式的区别在于,本实施方式是间歇流运行模式。待废水在第一臭氧催化氧化反应器I中充分处理后,将废水引入到第二臭氧催化氧化反应器2的第二布水布气区203,然后在第二臭氧催化氧化反应器2中,废水不断与臭氧、催化剂接触反应。
[0038]本实用新型第一臭氧催化氧化反应器I和第二臭氧催化氧化反应器2可以根据废水的流量等情况,采用多座串联连续处理或间歇处理的方式。
[0039]本实用新型所述的两级臭氧催化氧化废水深度处理系统,具有连续流运行模式和间歇流运行模式两种处理模式,具有处理能力强及处理效果好的特点。本实用新型设备适用于处理化学需氧量(COD)含量高的废水,能有效降低废水中的COD含量,特别是还能应用于TDS含量高,pH值高的难处理废水。本实用新型处理的出水COD可达到一级A甚至地表水IV类标准,与现有高级氧化技术相比,达标水百分比大大提高,运行费用大大降低,有很好的经济效益。
[0040]以上依据本实用新型的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术型范围。
[0041 ]实施例和对比例以重铬酸钾为氧化剂测定化学需氧量(COD)。
[0042]用0.25mol/L浓度的重铬酸钾溶液进行测定。
[0043]回流装置:带250mL锥形瓶的全玻璃回流装置。
[0044]加热装置:电热板或变阻电炉。
[0045]试亚铁灵指示液:称取1.485g邻菲啰啉((:12!18%!120),0.6958硫酸亚铁(?63047H20)溶于水中,稀释至10mL,储于棕色瓶中。
[0046]硫酸亚铁铵标准溶液:称取39.5g硫酸亚铁铵(C(NH4)2Fe(S04)2 6H20)溶于水中,边搅拌边缓缓加入20mL浓硫酸,冷却后移入100mL容量瓶中,用水稀释至标线,摇匀。临用前,用重铬酸钾标准溶液标定。标定方法:吸取10.0OmL重铬酸钾标准溶液于500mL锥形瓶中,加水稀释至I 1mL左右,缓慢加入30mL浓硫酸,混匀。冷却后,加入3滴试亚铁录指示液(约0.15mL),用硫酸亚铁铵滴定,溶液的颜色由黄色经蓝绿色到红褐色即为终点。
[0047]C = 0.2500X10.00/V
[0048]式中:C-硫酸亚铁铵标准溶液的的浓度,mol/L;V-硫酸亚铁铵标准滴定的用量,
mLo
[0049]硫酸-硫酸银溶液:于2500mL浓硫酸溶液中加入25g硫酸银。放置I?2天,不时摇动使其溶解。
[0050]硫酸汞:结晶或粉末。
[0051 ] 实验步骤:取20.0OmL混合均匀的水样,置250mL磨口的回流锥形瓶,准确加入10.0Oml 0.25moI/L重铬酸钾标准溶液及数粒洗净的玻璃珠或沸石,连接磨口回流冷凝管,从冷凝管上口慢慢地加入30ml硫酸-硫酸银溶液,轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀,加热回流2小时(自开始沸腾时计时)。
[0052]冷却后,用90mL水从上部慢慢冲洗冷凝管壁,取下锥形瓶。溶液总体积不得少于140mL,否则因酸度太大,滴定终点不明显。
[0053]溶液再度冷却或,加三滴试亚铁灵指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定,溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点,记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
[0054]测定水样的同时,以20.0OmL蒸馏水,按同样操作步骤作空白试验。记录滴定空白时硫酸亚铁钱标准溶液的用量。
[0055]数据处理CODcr浓度(以O2计)(mg/L)= (V0-V1) X C X 8 X 1000/V试中:C-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度,mol/L ;
[0056]VO-滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量,mL;
[0057]Vl-滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的用量,mL;
[0058]V-水样的体积,mL;
[0059]8-氧(1/20)摩尔质量,g/mol。
[0060]实施例和对比例以TDS测试仪测试TDS(总溶解固体),采用Bante520测试仪。
[0061 ] 实施例和对比例以pH计测试pH值,采用Thermo公司的型号ECPH70042S的pH计。
[0062]实施例1:
[0063]采用图3所示的间歇运行方式处理废水。第一臭氧催化氧化反应器I采用316L罐体,尺寸为Φ 3.6 X 8m(有效水位7.5m),数量为6座。每个反应器轮流运行,即采用间歇式运行方式,每座进水0.5h,反应2h,排水0.5h。催化剂填充率(催化剂区体积占催化罐体或池体总体积的比例)为50%。臭氧投加量为15kg/h。循环水栗流量为50m3/h,在反应器反应的2h内一直运行。
[0064]第二臭氧催化氧化反应器2采用316L罐体,尺寸为Φ3.6 X 6.7m(有效水位6.2m),数量2座。采用连续运行方式,水流下进上出,反应0.5h。催化剂填充率(催化剂区体积占催化罐体或池体总体积的比例)为40 % ο臭氧投加量为2kg/h。
[0065]处理某钛白粉工业废水的RO浓水(一级反渗透浓水),水量为100m3/h,COD为220-250mg/L,属于难降解的工业废水,不可生化处理,处理后要求出水COD要求60mg/L以下。
[0066]经所述两级臭氧催化氧化废水深度处理系统后,在来水COD为224mg//L?232mg/L时005(总溶解固体)为2670011^/1,?!1为11.2),反应2h后的第一臭氧催化氧化反应器I出水⑶D在85?100mg/L,再经第二臭氧催化氧化反应器2反应30min后的出水COD在45mg/L左右。
[0067]实施例2:
[0068]采用图3所示的间歇运行方式处理废水。第一臭氧催化氧化反应器I采用混凝土池,尺寸为4 X 4 X 6.5m(有效水位6.0m)。第一臭氧催化氧化反应器I数量共24座,分为4个系列,每个系列6座。第一臭氧催化氧化反应器I的4个系列同时运行,每个系列的6座反应器轮流运行,即采用间歇式运行方式,每座反应器进水0.2h,反应0.Sh,排水0.2h。每座反应器催化剂填充率(催化剂区体积占催化罐体或池体总体积的比例)为40%。臭氧投加量为60kg/h ο循环水栗流量为80m3/h,在反应器反应的0.Sh内一直运行。
[0069]第二臭氧催化氧化反应器2采用混凝土池,尺寸为4X 4 X 6.5m(有效水位6.0m)。第二臭氧催化氧化反应器2数量共12座,分为4个系列,每个系列3座。第二臭氧催化氧化反应器2的4个系列同时运行,每个系列采用连续运行方式,水流上进下出,反应0.4h。催化剂填充率(催化剂区体积占催化罐体或池体总体积的比例)为42 % ο臭氧投加量为1kg/h。
[0070]处理某化工园区污水达标排放,水量为30000m3/d,该园区以石油化工、盐化工、精细化工、生物化工为四大支柱产业。园区污水经集中生化处理后的出水COD为150?250mg/L左右,pH 7.0?8.0,TDS 6500?7500,但最终COD排放指标要求为60mg/L以下。
[0071]经所述两级臭氧催化氧化废水深度处理系统后,在来水⑶D为200mg/L时(TDS为6850mg/L,pH为7.3),反应0.8h后的第一臭氧催化氧化反应器I出水COD在90mg/L左右,再经第二臭氧催化氧化反应器2反应0.4h后的出水COD在45mg/L左右。
【主权项】
1.一种两级臭氧催化氧化的废水处理装置,其特征在于,包括第一臭氧催化氧化反应器(I)及第二臭氧催化氧化反应器(2); 所述第一臭氧催化氧化反应器(I)包括第一催化罐体或池体(101 ),依次由下到上设置在第一催化罐体或池体(101)内部的第一臭氧区(102)、第一布水布气区(103)、第一催化剂区(104)、第一清水区(105)以及第一集气区(106);所述第一清水区(105)与第一布水布气区(103)相互连通; 所述第二臭氧催化氧化反应器(2)包括第二催化罐体或池体(201)、依次由下到上设置在第二催化罐体或池体(201)内部的第二臭氧区(202)、第二布水布气区(203)、第二催化剂区(204)、第二清水区(205)以及第二集气区(206); 所述第一臭氧催化氧化反应器(I)的第一清水区(105)与第二臭氧催化氧化反应器(2)的第二布水布气区(203)连通;或者所述第一臭氧催化氧化反应器(I)的第一布水布气区(103)与第二臭氧催化氧化反应器(2)的第二布水布气区(203)连通。2.根据权利要求1所述的废水处理装置,其特征在于,所述的第二清水区(205)与第二布水布气区(203)相互不连通。3.根据权利要求1所述的废水处理装置,其特征在于,所述第一臭氧催化氧化反应器(I)还包括第一臭氧尾气破坏器(107),设置在第一臭氧催化氧化反应器(I)的第一催化罐体或池体(101)的顶部外侧;所述第二臭氧催化氧化反应器(2)还包括第二臭氧尾气破坏器(207),设置在第二臭氧催化氧化反应器(2)的第二催化罐体或池体(201)的顶部外侧。4.根据权利要求3所述的废水处理装置,其特征在于,所述第一清水区(105)与第一布水布气区(103)通过设置在第一催化罐体或池体(101)外部的第一循环水栗(109)相互连通。5.根据权利要求1所述的废水处理装置,其特征在于,所述第一臭氧区(102)通过第一臭氧进口(1021)连接臭氧发生器;所述第二臭氧区(202)通过第二臭氧进口(2021)连接臭氧发生器。6.根据权利要求1所述的废水处理装置,其特征在于,所述第一催化罐体或池体(101),和第二催化罐体或池体(201)的整体高度均为4-9米,其底部设置的第一布水布气区(103)和第二布水布气区(203)高度均为0.5-0.8米。7.根据权利要求6所述的废水处理装置,其特征在于,以体积计,所述第一催化剂区(104)体积占第一催化罐体或池体(101)总体积的30% -70 % ;第二催化剂区(204)占第二催化罐体或池体(201)总体积的30 % -70 %。8.根据权利要求1所述的废水处理装置,其特征在于,所述第一布水布气区(103)侧部设置有第一废水进口(108);所述第二布水布气区(203)侧部设置有第二废水进口(208)。
【文档编号】C02F1/78GK205527940SQ201620061049
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】何灿, 蒋爱东, 侯玉庆, 罗华霖, 张力磊, 薛通, 黄祁
【申请人】英诺伟霆(北京)环保技术有限公司
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