一种废水处理用臭氧增压溶气式催化氧化系统及方法与流程

本发明涉及一种废水处理技术领域，尤其是涉及一种废水处理用臭氧增压溶气式催化氧化系统及方法。

背景技术：

随着我国国民经济的快速发展，工业生产过程中产生的高浓度有机废水对水资源造成了严重威胁。随着废水排放标准越来越严格，现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较为困难，而高级氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，能够使大部分有机物完全矿化或分解。然而采用高级氧化法处理废水过程中通常遇到臭氧溶解度不高，臭氧利用率低的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种废水处理用臭氧增压溶气式催化氧化系统及方法，提高臭氧的溶解度和利用率。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种臭氧增压溶气式催化氧化系统，包括

废水预处理单元，用于对废水进行过滤及调节ph处理；

臭氧产生单元，用于产生臭氧；

臭氧增压稳压混合单元，包括依次相连通的转子式臭氧压缩机、压力缓冲罐和增压溶气罐，所述转子式臭氧压缩机与臭氧产生单元相连通，用于对臭氧产生单元产生的臭氧进行增压处理；所述压力缓冲罐用于对转子式臭氧压缩机处理后的臭氧进行稳压处理；所述增压溶气罐还与所述废水预处理单元相连通，用于将废水预处理单元处理后的废水与压力缓冲罐处理后的臭氧混合；

臭氧催化氧化反应塔，与所述增压溶气罐相连通，用于对混合后的废水进行催化氧化处理。

优选地，所述废水预处理单元包括相连通的过滤单元和ph调节单元，所述过滤单元用于使废水中悬浮物小于1，所述ph调节单元用于将过滤后废水的ph值调节至8.5～11.5。

优选地，所述废水预处理单元与增压溶气罐相连通的管道上设有一用于监测增压溶气罐进液压力的液体压力表，所述压力缓冲罐与增压溶气罐相连通的管道上设有一用于监测增压溶气罐进气压力的气体压力表，且所述增压溶气罐的进液压力小于增压溶气罐的进气压力。

优选地，所述增压溶气罐的进水压力小于1.2mpa，进气压力为0.8～1.6mpa。

优选地，所述臭氧催化氧化反应塔包括罐体和用于产生直径尺寸为100nm～10mm的气泡的微纳米曝气盘，所述微纳米曝气盘设于所述罐体内，且靠近所述罐体的底部设置。

优选地，还包括与臭氧催化氧化反应塔相连通的尾气破坏塔，用于将臭氧催化氧化反应塔中未反应的臭氧转换为氧气。

本发明还揭示了一种废水处理用臭氧增压溶气式催化氧化方法，包括

s100，臭氧产生单元产生臭氧并输入至臭氧压缩机中；

s200，臭氧压缩机对臭氧进行增压处理后输入至压力缓冲罐中；

s300，压力缓冲罐对臭氧进行稳压处理后输入至增压溶气罐中，废水预处理单元将处理后的废水输入至增压溶气罐中与臭氧充分混合；

s400，增压溶气罐处理后的废水进入臭氧催化氧化反应塔中进行催化氧化处理，去除废水中的有机物。

优选地，步骤s300中，所述增压溶气罐内的臭氧溶气比例大于或等于30％。

优选地，步骤s300中，经废水预处理单元处理后的废水在增压溶气罐中停留1～2min。

优选地，步骤s300中，增压溶气罐的进液压力小于增压溶气罐的进气压力。

本发明的有益效果是：

本发明所述的臭氧增压溶气式催化氧化系统及方法，首先通过转子式臭氧压缩机对臭氧进行增压，其次通过压力缓冲罐对臭氧进行稳压处理，最后通过增压溶气罐将臭氧与废水充分混合，有效提高其在废水中的溶解度和浓度，同时，通过微纳米曝气盘均匀布水及曝气，使气液混合更加均匀，混合后的废水与催化剂产生反应，提高了羟基自由基的产生量和臭氧的利用率，可使单位臭氧对cod的降解率提高一倍以上，适用于处理高浓度有机废水。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图示意图；

图2是本发明的方法流程图示意图。

附图标记：10、废水预处理单元，11、过滤单元，12、ph调节单元，20、臭氧产生单元，21、氧气罐，22、臭氧发生器，30、臭氧增压稳压混合单元，31、臭氧压缩机，32、压力缓冲罐，33、增压溶气罐，331、上容纳室，332、下容纳室，333、拉西环填料层，40、臭氧催化氧化反应塔，41、罐体，42、催化剂，43、布水器，44、曝气盘，50、液体压力表，60、气体压力表，70、尾气破坏塔。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的一种废水处理用臭氧增压溶气式催化氧化系统，能够有效增加臭氧在废水中的溶解度和浓度，使臭氧在催化剂的作用下产生更多的羟基自由基，提高了臭氧利用率，适用于高浓度有机废水的处理。

如图1所示，本发明所揭示的一种废水处理用臭氧增压溶气式催化氧化系统，包括废水预处理单元10、臭氧产生单元20、臭氧增压稳压混合单元30和臭氧催化氧化反应塔40，其中，臭氧增压稳压混合单元30包括依次通过管道相连通的转子式臭氧压缩机31、压力缓冲罐32和增压溶气罐33。废水预处理单元10用于对废水进行预处理，如对废水进行过滤、调节ph值等等，其与增压溶气罐33通过管道相连通；臭氧产生单元20用于产生臭氧，其与转子式臭氧压缩机31通过管道相连通；转子式臭氧压缩机31用于对臭氧进行增压处理；压力缓冲罐32用于对转子式臭氧压缩机31增压后的臭氧进行稳压处理；增压溶气罐33用于将废水预处理单元10处理后的废水与压力缓冲罐32处理后的臭氧进行混合处理；臭氧催化氧化反应塔40与增压溶气罐33通过管道相连通，用于对增压溶气罐33混合后的废水进行催化氧化处理，以使废水中的有机物得以充分降解。

实施时，臭氧产生单元20将产生的臭氧输入至转子式臭氧压缩机31中，转子式臭氧压缩机31对臭氧进行增压后输入至压力缓冲罐32中，压力缓冲罐32对增压后的臭氧进行稳压处理后输入至增压溶气罐33中，同时，废水预处理单元10将处理后的废水输入至增压溶气罐33中与臭氧混合，经混合后的废水进入臭氧催化氧化反应塔40中进行催化氧化处理，降解废水中的有机物。

进一步地，如图1所示，废水预处理单元10包括通过管道相连通的过滤单元11和ph调节单元12，ph调节单元12还与增压溶气罐33相连通。其中，过滤单元11用于对废水进行过滤处理，ph调节单元12用于对废水进行ph调节处理，实施时，废水首先进入过滤单元11进行过滤处理，使得经过滤单元11过滤后的废水中悬浮物(ss，suspendedsolids)小于1；接下来将经过滤单元11过滤后的废水送入ph调节单元12中进行ph调节处理，经ph调节单元12调节后废水的ph值为8.5～11.5。

更进一步地，ph调节单元12与增压溶气罐33相连通的管道上还设有一液体压力表50，用于监测增压溶气罐33的进液压力。压力缓冲罐32与增压溶气罐33之间还设有一气体压力表60，用于监测增压溶气罐33的进气压力。实施时，以增压溶气罐33的进液压力小于增压溶气罐33的进气压力为最佳，并且增压溶气罐33的进液压力小于或等于1.2mpa，进气压力为0.8～1.6mpa，可使废水与臭氧在增压溶气罐33中充分混合。同时，经废水预处理单元10处理后的废水在增压溶气罐33中停留1～2min。

如图1所述，臭氧产生单元20包括相连通的氧气罐21和臭氧发生器22，臭氧发生器22与转子式臭氧压缩机31相连通。氧气罐21用于存储氧气，臭氧发生器22用于将氧气转换为臭氧，实施时，臭氧发生器22将氧气罐21输出的氧气转换为臭氧，并将臭氧输出至转子式臭氧压缩机31中。

本实施例中，转子式臭氧压缩机31包括转子和密封件，转子采用双相钢特种材料制成，密封件采用特氟龙密材料制成。臭氧通过转子式臭氧压缩机31的增压，可有效提高臭氧在废水里的溶解度和浓度。

进一步地，压力缓冲罐32为一中空罐体结构，实施时，以压力缓冲罐32的体积为100～200l为最佳。

如图1所示，增压溶气罐33为一中空罐体结构，其具有一容纳室，所述容纳室内设有隔板，隔板将容纳室分为相连通的上容纳室331和下容纳室332，其中，上容纳室331设有拉西环填料层333，拉西环填料层333可增大气液溶解的过流面积。进一步地，增压溶气罐33的顶部设有一与上容纳室331相连通的进水口，增压溶气罐33的侧周部上设有一与上容纳室331相连通的进气口，实施时，臭氧经进气口进入上容纳室331中，经废水预处理单元10处理后的废水从进水口自上而下进入上容纳室331中，废水与拉西环填料层333相接触，可使臭氧与废水充分混合。

如图1所示，臭氧催化氧化反应塔40包括罐体41、催化剂42、微纳米曝气盘43。催化剂42和微纳米曝气盘43均设于罐体41内，并且微纳米曝气盘43靠近罐体41的底部设置，微纳米曝气盘43均匀布水的同时使臭氧均匀扩散到罐体41内。进一步地，罐体41的底部设有进水口，顶部设有出气口，侧周部设有出水口。实施时，经增压溶气罐33处理后的废水通过罐体41底部的进水口进入罐体41内，通过微纳米曝气盘43均匀布水的同时还通过微纳米曝气盘43产生直径尺寸为100nm～10mm的气泡，臭氧与催化剂42充分接触，产生大量的羟基自由基，最终将废水中的有机物进行降解，产水通过出水口排出。

本实施例中，微纳米曝气盘43能够有效增加臭氧在废水中的溶解度和利用率，臭氧通过微纳米曝气盘产生的微纳米气泡更小、更均匀，使得1g臭氧能够去除1～8gcod(chemicaloxygendemand，化学需氧量)。

进一步地，系统还包括尾气破坏塔70，其与臭氧催化氧化反应塔40的出气口通过管道相连通，用于对臭氧催化氧化反应塔40中未反应的臭氧进行处理，其可以将未发生反应的臭氧转换为氧气排出。

本发明所述的系统可应用于处理高浓度有机废水，臭氧经转子式臭氧压缩机31增压后，有效提高其在废水中的溶解度和浓度，并经过增压溶气罐33充分混合及微纳米曝气盘43的曝气，进一步使气液混合均匀，混合后的废水与催化剂42产生反应，提高了羟基自由基的产生量和臭氧的利用率。

本发明所述的系统使得单位臭氧对cod的降解率提高一倍以上，不仅适用于高浓度有机废水，还可以提高低浓度有机废水的处理效果，适用范围广泛。

如图2所示，本发明还揭示了一种废水处理用臭氧增压溶气式催化氧化方法，包括

s100，臭氧产生单元产生臭氧并输入至臭氧压缩机中；

s200，臭氧压缩机对臭氧进行增压处理后输入至压力缓冲罐中；

s300，压力缓冲罐对臭氧进行稳压处理后输入至增压溶气罐中，废水预处理单元将处理后的废水输入至增压溶气罐中与臭氧充分混合；

s400，经增压溶气罐处理后的废水送入臭氧催化氧化反应塔中进行催化氧化处理，以去除废水中的有机物。

具体地，臭氧产生单元20将产生的臭氧输入至转子式臭氧压缩机31中，转子式臭氧压缩机31对臭氧进行增压后输入至压力缓冲罐32中，压力缓冲罐32对增压后的臭氧进行稳压处理后输入至增压溶气罐33中，同时，废水预处理单元10将处理后的废水输入至增压溶气罐33中与臭氧混合，经混合后的废水进入臭氧催化氧化反应塔40中进行催化氧化处理，降解废水中的有机物。

进一步地，实施时，增压溶气罐33的进液压力小于增压溶气罐33的进气压力，其中，以增压溶气罐33的进液压力小于或等于1.2mpa，进气压力为0.8～1.6mpa为最佳，可使废水与臭氧在增压溶气罐33中充分混合。另外，经废水预处理单元处理后的废水在增压溶气罐中停留1～2min，使增压溶气罐内的臭氧溶气比例大于或等于30％。

进一步地，转子式臭氧压缩机31包括转子和密封件，转子采用双相钢特种材料制成，密封件采用特氟龙密材料制成。臭氧经转子式臭氧压缩机31的增压，有效提高其在废水里的溶解度和浓度。

更进一步地，废水预处理单元10对废水进行过滤并调节ph，其中，经过滤后的废水中悬浮物(ss，suspendedsolids)小于1，经调节后废水的ph值为8.5～11.5。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。