一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置和方法

：本发明涉及污水处理，具体涉及一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置和方法。

背景技术

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背景技术：

1、高浓度有机废水中含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等大分子有机物，其主要特点为有机污染物浓度高，cod值一般在2000mg/l以上，有的甚至达到几万乃至几十万mg/l且成分十分复杂、难降解，通常含有香族化合物和杂环化合物等毒性物质,同时还可能伴有硫化物、氮化物、重金属以及有毒有机物等，给周边环境造成不良影响。目前，治理高浓度有机污水的方法主要是生化处理法、化学氧化或膜分离技术，但这些方法或需大量的设备投入，处理成本高昂，或需要大量能源的供给，增加了处理过程的能源消耗，或是处理效率低下。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、针对上述问题，本发明设计了一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置和方法，以达到高效简单的高浓度有机污水处理的目的。

2、一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置，所述装置包括臭氧发生系统、催化反应系统、水冷却系统；臭氧发生系统与催化反应系统侧方底部相连，水冷却系统与催化反应系统的底部相连；其中，所述臭氧发生系统包括空气泵、空气过滤机、臭氧机、布气管道；臭氧机出气口通过布气管道与催化反应系统侧方底部相连，布气管道置于催化反应系统内部底端，空气过滤机出气口与臭氧机进气口相连，空气泵的出气口与空气过滤机进气口相连；所述催化反应系统包括：反应箱、紫外灯、催化剂填料柱、保温层、进水口、出水口、逸气管、臭氧尾气吸收器；反应箱包裹在保温层内，保温层每一面的厚度相等，紫外灯竖向固定在箱体内部，紫外灯上端与反应箱箱体内部顶端相接，催化剂填料柱竖向固定在箱体内部，催化剂填料柱上端与反应箱箱体内部顶端相接，进水口设于反应箱箱体底端，出水口设于反应箱箱体侧方顶部，逸气口设于反应箱箱体顶端，逸气口与臭氧尾气吸收器相通；水冷却系统与催化反应系统出水口相连。

3、优选的，所述臭氧发生系统还包括气体流量计与干燥箱；干燥箱出气口与臭氧机进气口相连，空气过滤机出气口与干燥箱进气口相连，气体流量计设于干燥箱与臭氧机之间的管道上。

4、优选的，所述催化剂填料柱为不锈钢滤网式圆筒。

5、优选的，所述催化反应系统包括两个催化剂填料柱，分布在紫外灯两侧。

6、优选的，所述臭氧发生系统还包括配电箱，配电箱与臭氧机电性连接。

7、优选的，所述臭氧光催化高浓度有机污水的装置还包括温度控制器，所述温度控制器与所述保温层电性相连。

8、一种臭氧光催化高浓度有机污水的方法，将光催化剂与活性炭按照(0.5～1.5):(1～3)的质量比混掺均匀，装入催化剂填料柱，将高浓度有机废水通过催化反应系统进水口灌入反应箱，水温达到阈值时，开启紫外灯，启动臭氧发生系统，处理后的有机污水通过催化反应系统出水口排出反应箱。

9、优选的，所述光催化剂为tio2，光催化剂与活性炭的质量比为1:2。

10、优选的，采用硫代硫酸钠溶液吸收臭氧尾气。

11、本方法设计的一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置和方法，采用臭氧氧化及光催化复合方法高效处理高浓度有机污水，溶入臭氧的污水在紫外光辐射的条件下产生羟基自由基(·oh)，在光催化作用下，氧化性能增强。对于水中微生物而言，自由基作用于细菌细胞膜，使膜构成成份受损伤，导致新陈代谢受阻，膜内脂蛋白和脂多糖被破坏，导致细胞溶解、死亡。紫外线对微生物(细菌、病毒、芽孢等病原体)的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死，从而达到杀菌消毒的目的。同时，在光催化剂作用下，羟基自由基获得极高的氧化电位(2.8ev)，其氧化能力增强，除能杀死红细胞外，还可降解dna、细胞膜残体和多糖化合物，并与大多数有机污染物发生快速的链式反应，无选择性地把有害物质氧化成co2、h2o或矿物盐。在本方法公开的装置及方法中，利用臭氧氧化、光催化技术的特有优势，设备简易可实施，具有效率高、能耗低、无二次污染等优点。

技术特征：

1.一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置，其特征在于，所述装置包括臭氧发生系统、催化反应系统、水冷却系统；臭氧发生系统与催化反应系统侧方底部相连，水冷却系统与催化反应系统的底部相连；其中，所述臭氧发生系统包括空气泵、空气过滤机、臭氧机、布气管道；臭氧机出气口通过布气管道与催化反应系统侧方底部相连，布气管道置于催化反应系统内部底端，空气过滤机出气口与臭氧机进气口相连，空气泵的出气口与空气过滤机进气口相连；所述催化反应系统包括：反应箱、紫外灯、催化剂填料柱、保温层、进水口、出水口、逸气管、臭氧尾气吸收器；反应箱包裹在保温层内，保温层每一面的厚度相等，紫外灯竖向固定在箱体内部，紫外灯上端与反应箱箱体内部顶端相接，催化剂填料柱竖向固定在箱体内部，催化剂填料柱上端与反应箱箱体内部顶端相接，进水口设于反应箱箱体底端，出水口设于反应箱箱体侧方顶部，逸气口设于反应箱箱体顶端，逸气口与臭氧尾气吸收器相通；水冷却系统与催化反应系统出水口相连。

2.如权利要求1所述的一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置，其特征在于，所述臭氧发生系统还包括气体流量计与干燥箱；干燥箱出气口与臭氧机进气口相连，空气过滤机出气口与干燥箱进气口相连，气体流量计设于干燥箱与臭氧机之间的管道上。

3.如权利要求1所述的一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置，其特征在于，所述催化剂填料柱为不锈钢滤网式圆筒。

4.如权利要求3所述的一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置，其特征在于，所述催化反应系统包括两个催化剂填料柱，分布在紫外灯两侧。

5.如权利要求1所述的一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置，其特征在于，所述臭氧发生系统还包括配电箱，配电箱与臭氧机电性连接。

6.如权利要求1所述的一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置，其特征在于，所述臭氧光催化高浓度有机污水的装置还包括温度控制器，所述温度控制器与所述保温层电性相连。

7.一种臭氧光催化高浓度有机污水的方法，其特征在于，将光催化剂与活性炭按照(0.5～1.5):(1～3)的质量比混掺均匀，装入催化剂填料柱，将高浓度有机废水通过催化反应系统进水口灌入反应箱，水温达到阈值时，开启紫外灯，启动臭氧发生系统，处理后的有机污水通过催化反应系统出水口排出反应箱。

8.如权利要求7所述的一种臭氧光催化高浓度有机污水的方法，其特征在于，所述光催化剂为tio2，光催化剂与活性炭的质量比为1:2。

9.如权利要求7所述的一种臭氧光催化高浓度有机污水的方法，其特征在于，采用硫代硫酸钠溶液吸收臭氧尾气。

技术总结
一种臭氧光催化高浓度有机污水的装置包括臭氧发生系统、催化反应系统、水冷却系统；臭氧发生系统与催化反应系统侧方底部相连，水冷却系统与催化反应系统的底部相连；臭氧发生系统包括空气泵、空气过滤机、臭氧机、布气管道；催化反应系统包括：反应箱、紫外灯、催化剂填料柱、保温层、进水口、出水口、逸气管、臭氧尾气吸收器；一种臭氧光催化高浓度有机污水的方法为将光催化剂与活性炭按照1:2的质量比混掺均匀，装入催化剂填料柱，将高浓度有机废水通过催化反应系统进水口灌入反应箱，水温达到阈值时，开启紫外灯，启动臭氧发生系统，处理后的有机污水通过催化反应系统出水口排出反应箱。本发明具有设备成本、低效率高、能耗低、无二次污染优点。

技术研发人员：王德全
受保护的技术使用者：宁夏大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17