一种用于臭氧深度氧化处理工业废水的方法与流程

本发明涉及一种臭氧深度氧化处理工业废水的方法，属于化工环保领域，具体涉及一种工业废水处理方法。

背景技术：

化工废水水量大、水质复杂,含有大量酚类、含氮/氧/硫的杂环/芳香环有机物、多环芳烃、氰等有毒有害物质。化工废水经过传统物化预处理和生化处理后,往往难以达到相应废水排放标准,仍属于典型有毒有害生物难降解工业废水,成为化工行业发展的制约性问题。因此,对化工废水生化出水进行深度处理,进一步去除难降解有毒有害污染物,对于减轻化工废水的环境危害极为必要。

近年来,高级氧化技术(aops)在化工废水深度处理中逐渐受到关注,包括fenton氧化和臭氧催化氧化,以破坏和去除废水中的难降解有毒有害污染物,并提高废水的可生化性。同时,工业废水深度处理通常考虑将臭氧氧化处理与生化处理相结合,以降低废水处理成本,其中臭氧氧化处理是决定污染物去除效率的主要因素.目前,传统的臭氧反应塔深度氧化技术臭氧利用率低，尾气散逸臭氧含量高，容易造成二次污染，且成本高，能耗大，严重影响了臭氧强氧化的应用和推广。微观混合技术在强化臭氧气液传质和提高臭氧利用效率及氧化能力方面表现出一定优势,因此基于微观混合技术和装备的臭氧氧化处理难降解污染物的反应装置和处理方法日益受到关注。

公开号为cn104671389a的专利文献，公开了一种废水的臭氧氧化处理装置，包括提升泵、氧化反应器、紊流器、臭氧发生器以及循环泵，废水经提升泵的提升进入氧化反应器，臭氧发生器通过紊流器连通至氧化反应器内，循环泵、紊流器和氧化反应器之间通过管子互相连通，形成循环。该发明利用紊流器的设置，使臭氧气体与废水在反应器内高速混合，提高了废水和臭氧的接触面积，从而提高臭氧的利用率。但是，目前强化臭氧反应的设备，其臭氧发生器的臭氧气体的压力一般较低，反应体系的压力无法明显提高，使臭氧在废水中的溶解度仍然较低，导致臭氧利用率难以提高，而且，这些装置的结构也比较复杂。

申请号201610213220发明公开了一种强化臭氧氧化废水的装置，包括臭氧发生器、储液槽、反应器和气液混合泵，所述臭氧发生器通过气液混合泵与反应器连通，所述反应器与储液槽通过气液混合泵循环连通，各连通管路上均设置阀门控制通断，所述反应器出口管道上设有系统压力调节阀。该发明提供的强化臭氧氧化废水的装置，可以同时实现臭氧微泡化和反应体系加压，这双重效果大大提高了气液两相的传质面积和传质推动力，从而提高臭氧向废水中传质的速率和废水中臭氧的浓度，进而提高臭氧的利用率，而且，该发明的装置结构简单，容易实现工程放大,但通过气液混合泵的湍动促使臭氧与废水的混合，混合效果仍显不足。

公开号cn108217914a公开的用于臭氧深度氧化处理工业废水的二阶微混反应装置，为本申请人河南省化工研究所有限责任公司于2018.03.21提出的发明专利申请，该专利申请提出了一种超重力场下气液分子级微观混合过程的强化设备，优点是气液混合效果好，速度快，设备小，不产生二次污染。

技术实现要素：

本发明的目的正是基于公开号为cn108217914a公开的用于臭氧深度氧化处理工业废水的二阶微混反应装置，而提出一种用于臭氧深度氧化处理工业废水的方法。本发明的方法可以提高臭氧利用率，避免产生二次污染，节约能耗，降低成本，节约投资。

本发明的目的可以通过以下措施来实现：

本发明的用于臭氧深度氧化处理工业废水的方法的步骤如下：

a、开启二阶微混反应器，转速控制850~950r/min，待运转稳定后，开启离心泵，调节液体流量计，流量调节范围为40-240l/h；来自废水罐的工业废水经液体流量计调节流量后经由二阶微混反应器的进水口进入二阶微混反应器；

b、从催化剂加入口连续向二阶微混反应器加入120g/h的催化剂，催化剂加入量与工业废水量的质量比为1：1000-1500；催化剂组成为质量比为1：0.1-5：0.5-3：1-20的偏钛酸、偏硼酸、浓度为30%的盐酸和水，调节回流流量计至全回流；

c、开启臭氧发生器，氧气储气罐中的氧气经臭氧发生器形成的臭氧经由缓冲罐、臭氧气体流量计进入二阶微混反应器的进气口，在二阶微混反应器内的臭氧与工业废水充分接触反应，调节臭氧气体流量计，臭氧气体流量计的调节范围为1-5ml/min，臭氧气体与工业废水量的质量比为1：0.2×10⁶~1×10⁶；

d、每10分钟分别取尾气出口臭氧含量和废水出口水中cod值，达到水质要求后，关闭回流流量计，开始采出符合要求的处理废水；处理后的废水从二阶微混反应器出水口流出，部分废水与原废水回流进入二阶微混反应器，部分废水达标排放；经过充分反应后的尾气从二阶微混反应器的出气口达标排放。

本发明的作用原理如下：

臭氧具有极强的氧化能力，能将有机物迅速氧化为小分子化合物、二氧化碳和水，选择合适的设备使臭氧与被氧化化合物的充分接触提高臭氧利用率是臭氧在废水处理应用中的关键。

二阶微混反应器通过旋转床形成的上千倍强大超重力流场，使液体在旋转床中处于均匀分布的流动超细微粒状态，而且液滴表面被不断快速更新，使得气液两相达到微观分子级混合水平，气液传质系数较传统塔式反应器提高1-3个数量级，极大提高了气液反应的效率，臭氧处理工业废水通过二阶微混反应器，反应时间短，处理量大，臭氧利用率高，尾气中不含臭氧，不会造成大气二次污染。

催化剂中偏钛酸促使臭氧产生羟基自由基，强化臭氧的氧化引发速度；偏硼酸具有防腐和灭菌作用，加入体系中可以辅助臭氧进一步杀灭病毒和微生物，提高水中有机物降解效率。

本发明的有益效果如下：

利用本发明的臭氧深度氧化处理工业废水二阶微混反应装置处理工业废水，臭氧的利用效率得到提高，节约成本，避免尾气二次污染。由于旋转形成的强大超重力场的强化混合和反应过程，使气液接触充分、反应时间短、反应效率高、设备处理量大、体积小，节省投资、减小设备占地面积；同时磁力电机的使用，使反应装置内部为完全封闭状态，彻底避免了因动密封结构造成的跑、冒、滴、漏难题。

催化剂的加入，进一步的加快废水中有机物降解速度和提高降解率，从而简化传统工业废水多级耦合处理的繁琐工艺过程。

附图说明

图1是本发明方法的工艺流程简图。

图中序号：1-1、储气罐，1-2、臭氧发生器，1-3、缓冲罐，1-4、臭氧气体流量计，1-5、二阶微混反应装置，1-6、废水罐，1-7、离心泵，1-8、液体流量计，1-9、回流流量计。

具体实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1所示，本发明是基于公开号为cn108217914a公开的用于臭氧深度氧化处理工业废水的二阶微混反应装置而提出一种用于臭氧深度氧化处理工业废水的方法。

本发明的用于臭氧深度氧化处理工业废水的方法的步骤如下：

a、开启二阶微混反应器1-5，转速控制850~950r/min，待运转稳定后，开启离心泵1-7，调节液体流量计1-8，流量调节范围为40-240l/h；来自废水罐1-6的工业废水经液体流量计1-8调节流量后经由二阶微混反应器1-5的进水口进入二阶微混反应器1-5；

b、从催化剂加入口连续向二阶微混反应器1-5加入120g/h的催化剂，催化剂加入量与工业废水量的质量比为1：1000-1500；催化剂组成为质量比为1：0.1-5：0.5-3：1-20的偏钛酸、偏硼酸、浓度为30%的盐酸和水，调节回流流量计至全回流；

c、开启臭氧发生器，氧气储气罐1-1中的氧气经臭氧发生器1-2形成的臭氧经由缓冲罐1-3、臭氧气体流量计1-4进入二阶微混反应器的进气口，在二阶微混反应器1-5内的臭氧与工业废水充分接触反应，调节臭氧气体流量计，臭氧气体流量计的调节范围为1-5ml/min，臭氧气体与工业废水量的质量比为1：0.2×10⁶~1×10⁶；

d、每10分钟分别取尾气出口臭氧含量和废水出口水中cod值，达到水质要求后，关闭回流流量计，开始采出符合要求的处理废水；处理后的废水从二阶微混反应器出水口流出，部分废水与原废水回流进入二阶微混反应器，部分废水达标排放；经过充分反应后的尾气从二阶微混反应器1-5的出气口达标排放。

实施例1：

废水罐中装入待处理废水，原废水cod为75.8mg/l，开启二阶微混反应器1-5，转速控制900r/min，待运转稳定后，开启离心泵1-7，调节液体流量计1-8为120l/h，，从催化剂加入口连续加入120g/h的催化剂，催化剂组成为偏钛酸、偏硼酸、盐酸（浓度30%）和水的质量比为1：0.8：1.5：20，调节回流流量计至全回流。开启臭氧发生器1-2，调节气体流量计1-4为4.5ml/min，每10分钟分别取尾气出口臭氧含量和废水出口水中cod值，20min后废水从取样口cod为30.5mg/l，关闭回流流量计，开始采出符合要求的处理废水，cod降解效率为59.76%。

实施例2：

废水罐中装入待处理废水，废水cod为360mg/l，开启二阶微混反应器1-5，转速控制900r/min，待运转稳定后，开启离心泵1-7，调节液体流量计1-8为160l/h，，从催化剂加入口连续加入110g/h的催化剂，催化剂组成为偏钛酸、偏硼酸、盐酸（浓度为30%）和水的质量比为1：1.5：1.5：10，调节回流流量计至全回流。开启臭氧发生器1-2，调节气体流量计1-4为4.5ml/min，每10分钟分别取尾气出口臭氧含量和废水出口水中cod值，25min后废水从取样口cod为97.2mg/l，关闭回流流量计，开始采出符合要求的处理废水，cod降解效率为73%。

实施例3：

废水罐中装入待处理废水，废水cod为1740mg/l开启二阶微混反应器1-5，转速控制900r/min，待运转稳定后，开启离心泵1-7，调节液体流量计1-8为240l/h，，从催化剂加入口连续加入160g/h的催化剂，催化剂组成为偏钛酸、偏硼酸、盐酸（浓度为30%）和水的质量比为1：1：2：15，调节回流流量计至全回流。开启臭氧发生器1-2，调节气体流量计1-4为4.5ml/min，每10分钟分别取尾气出口臭氧含量和废水出口水中cod值，30min后废水从取样口cod为307.06mg/l，关闭回流流量计，开始采出符合要求的处理废水，cod降解效率为82.35%。