一种用于污水处理的三段式UV/O3/H2O2高级氧化系统的制作方法

本发明涉及给水处理领域，尤其涉及一种用于污水处理的三段式uv/o3/h2o2高级氧化系统。
背景技术：
：随着社会经济的发展，人们生活水平逐渐提高，人们对水质的要求越来越高。传统的水处理工艺主要去除水中的悬浮物、胶体、细菌等，对水中的溶解性有机物去除效果不佳；高级氧化技术，作为新兴处理技术之一，可将难降解污染物直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，具有处理效率高、对有毒污染物破坏较彻底等优点，而被广泛应用于有毒、难生物降解工业废水的预处理和深度处理、市政污水及中水回用的深度处理工艺中。高级氧化技术(advancedoxidationprocesses，简称aops)是20世纪80年代开始形成的处理有毒污染物技术，它的特点是通过反应产生羟基自由基(·oh)，该自由基具有极强的氧化性、通过自由基反应能够将有机污染物有效地分解，甚至彻底地转化为无害无机物，如二氧化碳和水等；同普通的化学氧化法相比，高级氧化法的反应速度很快，一般反应速率常数为108-1010mol-1ls-1，能在很短时间内达到处理要求；uv/h2o2、uv/o3及o3/h2o2工艺均为产生羟基自由基的高级氧化技术，且为独立运行的系统，但在成分复杂的废水中，羟基自由基的产生可能受抑制；对此，uv/o3/h2o2组合工艺显出了优越性，其可通过多种反应机理产生氢氧自由基。目前，uv/o3/h2o2的组合投加方式缺乏相关技术及研究，由于羟基自由基是一种强氧化剂，其半衰期约为10-9s，在水中的停留时间极短，过量的h2o2将成为·oh泯灭剂，进而直接影响高级氧化的效果。技术实现要素：为了解决上述问题，本发明的目的是公开一种用于污水处理的三段式uv/o3/h2o2高级氧化系统，其在每个反应池，臭氧和双氧水通过多点投加至反应池体的不同位置，以防止产生过量的h2o2，提高高级氧化的效果。本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于污水处理的三段式uv/o3/h2o2高级氧化系统，该系统包括依次顺连的臭氧预氧化池、高级氧化反应池、深度高级氧化反应池，连通臭氧预氧化池的进水管、连通深度高级氧化反应池的出水管，以及设置于臭氧预氧化池内的o3/h2o2氧化反应器，设置于高级氧化反应池、深度高级氧化反应池内的uv/o3/h2o2氧化反应器；其中o3和h2o2的投加比为3-10。通过上述技术方案，在每个反应池，臭氧和双氧水通过多点投加至反应池体的不同位置，以防止产生过量的h2o2，提高高级氧化的效果；并且h2o2溶解度大、o3吸光系数高，结合光催化系统，催化o3产生强氧化性·oh；同等功耗条件下，uv/h2o2/o3较uv/h2o2、uv/o3、h2o2/o3等工艺对于污染物处理效率高，去除单位污染物处理成本低。进一步地，所述o3/h2o2氧化反应器包括o3投加设施和h2o2投加设施，所述o3投加设施包括产生氧气源的液氧储罐，与液氧储罐连接的气化器，与气化器连接臭氧发生器，与臭氧发生器连接的臭氧流量分配系统，连接于臭氧流量分配系统的臭氧投加管路；其中臭氧投加管路采用分点方式在臭氧预氧化池、高级氧化反应池、深度高级氧化反应池内均设置有o3投加出口a。通过上述技术方案，臭氧流量分配系统是一套单独的装置，包含流量计、阀门、压力表及管路等，用来将臭氧发生器产生的臭氧通过调节进行流量分配，分配后的臭氧通过管路进入反应池；且其分配的比例根据项目每段所需臭氧量而定，每个项目的流量分配系统不一致，根据项目的实际情况确定的。进一步地，所述h2o2投加设施包括储存有h2o2的双氧水储罐，与双氧水储罐连接的双氧水投加泵，与双氧水投加泵连接的双氧水流量分配系统，以及连接于双氧水流量分配系统的双氧水投加管路；其中h2o2投加管路采用分点方式在臭氧预氧化池、高级氧化反应池、深度高级氧化反应池内均设置有h2o2投加出口b。通过上述技术方案，双氧水储罐的双氧水经双氧水流量分配系统分配，即根据项目实际情况分配到每根支管的流量不同；且预埋套管是为了双氧水管穿过反应池顶预留的孔洞，以便后期安装双氧水投加管路；并且双氧水投加预埋套管551的位置在双氧水投加点的位置。进一步地，所述uv/o3/h2o2氧化反应器包括垂直安装于高级氧化反应池、深度高级氧化反应池中的uv光催化装置，其中所述uv光催化装置的紫外线剂量为150mj/cm2-650mj/cm2，且高级氧化反应池与深度高级氧化反应池中紫外线剂量的比值为1-2。进一步地，所述uv光催化装置包括紫外线设备以及安装于其反应池顶的集气罩，其中紫外线设备用于促进臭氧与双氧水反应产生羟基自由基，所述集气罩用于将紫外线设备密封在高级氧化反应池、深度高级氧化反应池内。优选地，所述臭氧预氧化池中o3的投加浓度与去除cod的比值为1-3；所述高级氧化反应池中o3的投加浓度与去除cod的比值为2-6；所述深度高级氧化反应池中o3的投加浓度与去除cod的比值为3-6。进一步地，所述深度高级氧化反应池的顶部设置有臭氧尾气分解破坏装置，臭氧尾气分解破坏装置是用将臭氧预氧化池、高级氧化反应池、深度高级氧化反应池内剩余的尾气分解为氧气。进一步地，所述o3/h2o2氧化反应器中·oh产生机理如下：h2o2→h++ho2－ho2－+o3→ho2·－+o3·－ho2·－→o2·－+h+o2·－+o3→o2+o3·－o3·－+h+→ho3·ho3·→·oh+o2进一步地，所述uv/o3/h2o2氧化反应器中·oh产生机理如下：3o3+oh-+h+→2·oh+4o2o3+hv→o2+o(1d)o(1d)+h2o→2·ohh2o2→h++ho2－ho2－+o3→·oh+o2－+o2h2o2+hv→2·oh与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、在每个反应池，臭氧和双氧水通过多点投加至反应池体的不同位置，以防止产生过量的h2o2，提高高级氧化的效果；并且h2o2溶解度大、o3吸光系数高，结合光催化系统，催化o3产生强氧化性·oh；同等功耗条件下，uv/h2o2/o3较uv/h2o2、uv/o3、h2o2/o3等工艺对于污染物处理效率高，去除单位污染物处理成本低。2、该系统占地面积小、投资费用低；3、该系统运行效率高，运行费用低；4、催化剂稳定、无污泥产生；采用uv、h2o2催化o3，相较于过渡金属催化剂，h2o2无失活之虞、uv系统可根据输出强度适当更换；系统无污泥产生，无需反洗及排泥系统。5、工艺运行灵活、操作环境好；系统可用于深度处理、提高b/c比，工程中可根据水质特点，通过调整药剂投加点、投加浓度等措施优化系统运行工况；系统无需调节酸碱、反洗及排泥，操作环境良好；6、双氧水采用管式喷射的投加方式，可靠性强，性能卓越，精密的钻孔有利用高效输送双氧水。附图说明图1是本发明的技术路线图；图2是本发明的机理图；图3是本发明的系统结构图；图4为本发明的系统立面图。图中，1、臭氧预氧化池；101、人孔；2、高级氧化反应池；3、深度高级氧化反应池；31、除雾器；4、o3投加设施；41、液氧储罐；42、气化器；43、臭氧发生器；44、臭氧流量分配系统；45、臭氧投加管路；451、臭氧进气支管；46、o3投加出口a；5、h2o2投加设施；51、双氧水储罐；52、截止阀；53、双氧水投加泵；54、双氧水流量分配系统；55、双氧水投加管路；551、双氧水投加预埋套管；56、h2o2投加出口b；6、紫外线设备；7、进水管；8、出水管；9、臭氧尾气分解破坏装置；10、双向透气呼吸阀；11、集气罩；12、曝气盘。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的说明。一种用于污水处理的三段式uv/o3/h2o2高级氧化系统，如图1和图3所示，该系统包括依次顺连的臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3，以及设置于臭氧预氧化池1内的o3/h2o2氧化反应器，设置于高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3内的uv/o3/h2o2氧化反应器。在上述方案的基础上，如图1和图3所示，臭氧预氧化池1的侧壁上设置有与其连通的进水口，进水口通过进水管7与用于生化处理的设备连接，使得生化处理过的污水经进水管7流入臭氧预氧化池1，臭氧预氧化池1中的污水在o3/h2o2氧化反应器的作用下被去除部分cod，并将部分难降解大分子物质分解为小分子物质；然后臭氧预氧化池1处理的污水流入高级氧化反应池2，高级氧化反应池2在uv/o3/h2o2氧化反应器的作用下将污水进行开环、断链的多种反应，进一步去除cod；经过高级氧化反应池2处理的污水进入深度高级氧化反应池3，在uv/o3/h2o2氧化反应器的作用下难降解的cod被去除，进而确保深度高级氧化反应池3出水的水质达标。如图3所示，o3/h2o2氧化反应器包括o3投加设施4和h2o2投加设施5，其中o3投加设施4包括产生氧气源的液氧储罐41，与液氧储罐41连接的气化器42，与气化器42连接的臭氧发生器43，与臭氧发生器43连接的臭氧流量分配系统44，连接于臭氧流量分配系统44的臭氧投加管路45；其中臭氧投加管路45采用分点方式在臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3内均设置有o3投加出口a46；即臭氧流量分配系统44通过分点方式在臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3的顶部设置有三根臭氧投加管路45，且三根臭氧投加管路45的末端对应臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3设置有o3投加出口a46；液氧储罐41产生氧气源，氧气源经减压装置减压稳压后进入臭氧发生器43，臭氧发生器43产生的臭氧通过臭氧流量分配系统44经流量分配，分配后的臭氧经臭氧投加管路45进入臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2及深度高级氧化反应池3。上述的臭氧流量分配系统44是一套单独的常规装置，包含流量计、阀门、压力表及管路等，用来将臭氧发生器产生的臭氧通过调节进行流量分配，分配的比例根据项目每段所需臭氧量而定，每个项目的流量分配系统根据项目的实际情况确定。如图1和图2所示，臭氧预氧化池1在控制o3、h2o2的投加量和投加比例的条件下，将产生具有极强氧化性的羟基自由基，以将污水中部分难降解大分子物质分解为小分子物质或者直接矿化，去除部分cod且可对污水进行脱色处理，同时能够提高水体透光率(uvt)，为后续光催化系统提供良好的水质条件；且臭氧预氧化池中o3/h2o2氧化反应器中·oh产生机理如下：h2o2→h++ho2－ho2－+o3→ho2·－+o3·－ho2·－→o2·－+h+o2·－+o3→o2+o3·－o3·－+h+→ho3·ho3·→·oh+o2如图1和图3所示，h2o2投加设施5包括储存有h2o2的双氧水储罐51，与双氧水储罐51连接的双氧水投加泵53，与双氧水投加泵53连接的双氧水流量分配系统54，以及连接于双氧水流量分配系统54的双氧水投加管路55，且h2o2投加管路采用分点方式在臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3内均设置有h2o2投加出口b56；即h2o2由储罐进行存储并通过计量泵及截止阀52进入h2o2流量分配系统，流量分配系统出来的h2o2经h2o2投加出口b56分别投加至臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2及深度高级氧化反应池3内。在上述方案的基础上，如图1和图3所示，在深度高级氧化反应池3内设置有臭氧尾气分解破坏装置9，臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2及深度高级氧化反应池3内剩余尾气在引风机作用下，尾气通过进口阀进入臭氧尾气分解破坏装置9，在经其加热和催化作用分解为氧气，分解后的氧气通过排气风扇(图中未示出)排放到大气中。如图3所示，uv/o3/h2o2氧化反应器包括垂直安装于高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3中的uv光催化装置，且uv光催化装置的紫外线剂量为150mj/cm2-650mj/cm2，高级氧化反应池2与深度高级氧化反应池3中紫外线剂量的比值为1-2；即高级氧化反应池2在uv激发下，h2o2及o3可通过多种途径产生羟基自由基，无选择地与废水中的污染物反应发生断链、开环等多种反应将其降解为二氧化碳、水和无害物质，不产生二次污染；其中高级氧化反应池2和深度高级氧化反应池内的uv/o3/h2o2氧化反应器中·oh产生机理如下：3o3+oh-+h+→2·oh+4o2o3+hv→o2+o(1d)o(1d)+h2o→2·ohh2o2→h++ho2－ho2－+o3→·oh+o2－+o2h2o2+hv→2·oh如图3和图4所示，uv光催化装置包括紫外线设备6以及安装于其反应池顶的集气罩11，紫外线设备6用于促进臭氧与双氧水反应产生羟基自由基，从而去除污染物，集气罩11将紫外线设备6密封在高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3内。在上述方案的基础上，紫外线设备6属于本领域所熟知的常规设备，其具体包括托板、支腿、支柱、套管、紫外灯管、石英管、检测头、折射板、气缸、升降板、电器箱、镇流器、控制板、清洗环；其中紫外灯管套装于套管内，套管以俯视向均匀交错排列，托板上设置有交错方式排列的圆孔，套管插入圆孔内并通过紧固件与托板垂直固接。在上述方案的基础上，为了控制o3、h2o2的投加量和投加比例，o3和h2o2的投加比为3-10；由于不同水质水量要求，o3投加可以采用曝气盘、气液混合泵、射流器等投加方式，以充分满足臭氧投加气液混合的需求。在上述方案的基础上，如图4所示，在臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3的反应池顶开设有人孔，以便于维修人员进出反应池内安装、检修以及安全检查。如图4所示，臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3的池底设置有曝气盘12且o3投加出口a至底部曝气盘12通过臭氧进气支管451连接，以使得o3经臭氧进气支管451分布到曝气盘12，并经曝气盘12上的微孔分别进入臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3的反应池内。如图3和图4所示，由于不同水质水量要求，双氧水采用管式喷射的投加方式，即从双氧水流量分配系统54流出的双氧水，双氧水流经内装有双氧水投加管路55的双氧水投加预埋套管551，并且由于双氧水投加管路55横向布置在整个过流断面的上部，双氧水投加管路55的管路对应反应池开设有微孔，双氧水经双氧水投加管路55上的微孔喷射入臭氧预氧化池1、高级氧化反应池2、深度高级氧化反应池3的反应池内，并与反应池内水体进行混合。在上述方案的基础上，优选地，投加方式采用高精度计量泵高压投加，投加压力为50-100bar，再通过管道微孔喷射与水进行混合。在上述方案的基础上，为了控制o3的投加浓度，在臭氧预氧化池，臭氧预氧化池中o3的投加浓度与去除cod的比值为1-3，部分有机污染物如工业溶剂(氯乙烯、三氯乙烯等)、食品添加剂、农药、nom等与·oh反应速率较快，在臭氧预氧化池1内可有效地去除，同时，部分难降解的有机污染物可以分解为小分子物质，可在高级氧化反应池2进一步矿化；在高级氧化反应池2中，高级氧化反应池2可通过多种途径产生·oh，o3的投加浓度与去除cod的比值为2-6，在高级氧化反应池2中部分有机污染物可完全矿化产生二氧化碳和水，无二次污染；在深度高级氧化反应池3，羟基自由基与污染物反应速率较慢，o3的投加浓度与去除cod的比值为3-6，以去除部分极难降解有机污染物。在上述方案的基础上，经过生化处理的污水，水体中的某些成分如：腐殖酸和富里酸、芳香有机物(如酚类)；金属离子(如铁离子)；负离子(如硝酸盐和亚硫酸盐)等对紫外线具有吸收作用，影响水体透光率(uvt)，降低整个光催化系统的性能，因此在臭氧预氧化池1内不宜采用紫外线设备。在上述方案的基础上，针对cod200mg/l以下的难降解工业废水，以下列举有具体的实施例：实施例1污水经进水管7进入臭氧预氧化池1，在臭氧预氧化池1中通过o3/h2o2氧化反应器去除部分cod并将部分难降解大分子物质分解为小分子物质便于进一步氧化处理。经过预氧化处理后的污水从底部进入高级氧化反应池2，高级氧化反应池2内垂直安装有uv光催化装置，在该池内通过uv/o3/h2o2氧化反应器发生断链、开环等多种反应进一步去除cod。高级氧化反应池2出水进入深度高级氧化反应池3，此段通过uv/o3/h2o2氧化反应器，去除难降解cod，进一步确保出水水质达标。本实施例处理水量120m3/d，停留时间2h，其中臭氧投加浓度为270mg/l，双氧水投加浓度为100mg/l，紫外线剂量为370mj/cm2。实施例2处理水量20000m3/d，停留时间2h，其中臭氧投加浓度为120mg/l，双氧水投加浓度为30mg/l，紫外线剂量为257mj/cm2，其他同实施例1。实施例3处理水量40000m3/d，停留时间2h，其中臭氧投加浓度为72mg/l，双氧水投加浓度为25mg/l，紫外线剂量为220mj/cm2，其他同实施例1。表1综上述实施例水质指标表处理水量(m3/d)进水cod(mg/l)出水cod(mg/l)实施例112015040实施例22000010030实施例3400009030综上所述，针对cod200mg/l以下的难降解工业废水，采用上述技术方案可将cod降至50mg/l甚至30mg/l以下，水力停留时间为1.0-3.0h，有效水深为6m，吨水占地面积仅需约0.015-0.03m2/m3/d，土建施工费用低。以上所述实施方式仅表达了本发明的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3