本发明属于污废水处理，具体涉及一种基于气液强化扰动加压溶气的臭氧催化氧化处理系统及方法。
背景技术：
1、随着用水总量的控制及环保政策不断趋严，火电厂需逐步完成新鲜补水水源的更替及废水的循环利用。当前北方多数电厂循环水补充水源逐步替换为城市再生水，并进行循环水排污水的处理回用。城市再生水中含有微生物难降解有机物，经冷却塔浓缩后腐蚀、污堵风险剧增，通常需耗用大量阻垢缓蚀剂、水质稳定剂减缓上述风险；循环水排污水中难降解有机物浓度经冷却塔的浓缩后进一步升高，且含有投加的阻垢剂、稳定剂等药剂，给后续混凝沉淀、反渗透脱盐回用处理系统正常运行带来不利影响。因此，强化有机物高效去除对于循环水系统安全运行意义重大，是电厂实现深度节水减排、节能降耗、提质增效的关键所在。
2、臭氧催化氧化技术作为一种高级氧化工艺，近年来广泛应用于焦化、石化、印染、炼油、煤化工、制药、造纸、酿酒等行业各种浓度有机废水的处理。相比于臭氧氧化技术，臭氧催化氧化产生的羟基自由基氧化能力更强，氧化速率快，且不具有选择性，有机物矿化率高，同时也具有除色、除臭、杀菌消毒等优点，因其处理效果好且无二次污染等优点在水处理技术中占有较大优势。
3、在臭氧催化氧化技术中，污废水中臭氧的溶解度对传质效率、臭氧利用效率及处理效果影响较大。传统臭氧催化氧化技术运行存在如下问题：①臭氧溶解度低，曝气盘及射流投加的溶解率一般小于70％，臭氧溶气扩散系统效率低，产生气泡直径大，比表面积小，停留时间短，传质效率低。②氧气转化成臭氧的效率不高。氧气源臭氧发生器臭氧转换效率仅有10％左右，剩余90％的未被转化的氧气经尾气处理后排放，造成能源浪费。③臭氧投加不精确，多数仅根据处理水量按比例投加，会造成投加过量浪费或投加不足出水水质不达标的情况，抗水质波动性较差。④实际运行中多采用臭氧过量投加方式保证出水水质达标，造成臭氧利用效率低，能耗高，运行成本大增，制约了该技术在水处理中的推广应用。
技术实现思路
1、本发明为了解决现有技术中的不足，提供了一种臭氧溶解率及利用率高、氧气利用率高、氧气精确制取、臭氧精准投加、水质水量适应性好、经济高效、自动化程度高的基于气液强化扰动加压溶气的臭氧催化氧化处理系统及方法，实现对城市再生水、循环水排污水高效、低成本处理，助力企业实现深度节水减排，最终实现水资源集约节约利用的目标。
2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一种基于气液强化扰动加压溶气的臭氧催化氧化处理系统，包括非均相臭氧催化氧化单元、气液强化扰动加压溶气单元、臭氧发生单元、制氧单元与尾气干燥分解储存单元；
4、其中，制氧单元与臭氧发生单元相连，臭氧发生单元与气液强化扰动加压溶气单元相连，气液强化扰动加压溶气单元与非均相臭氧催化氧化单元相连，非均相臭氧催化氧化单元与尾气干燥分解储存单元相连，尾气干燥分解储存单元与臭氧发生单元相连。
5、进一步的，非均相臭氧催化氧化单元包括非均相臭氧催化氧化塔，非均相臭氧催化氧化塔包括催化氧化塔外壳，所述催化氧化塔外壳内设置有催化氧化填料，催化氧化填料上部设有清水区，清水区顶部设有尾气排放口，所述催化氧化塔填料下部设有缓冲区，缓冲区底部设有均布多个溶气水布水器。
6、进一步的，催化氧化塔外壳底部设有溶气水接口，催化氧化塔外壳上清水区上部设有回流口；每个溶气水布水器分别与溶气水母管相连，呈现出丰字型结构；溶气水母管与催化氧化塔外壳上的溶气水接口相连，回流口与气液强化扰动加压溶气单元相连。
7、进一步的，气液强化扰动加压溶气单元包括顺序连接的回流管路、溶气加压泵、气液强化扰动加压溶气装置以及溶气水管路，回流管路首端与非均相臭氧催化氧化单元的回流口相连，溶气水管路末端与溶气水接口相连。
8、进一步的，所述气液强化扰动加压溶气装置包括外壳及设置在外壳里面的内部构件，其中，所述外壳为高径比4:1～5:1的圆柱形，外壳下端设有进水口，进水口上端设有进气口，外壳上端设有出水口，进水口与溶气加压泵出口相连，出水口与溶气水管路首端相连，进气口与臭氧发生单元出口相连。
9、进一步的，所述内部构件包括布水管、布气管以及迷宫式气液扰动装置，所述布水管首端与进水口相连，布气管首端与进气口相连，所述迷宫式气液扰动装置位于进气口上方。
10、进一步的，所述布水管与布气管采用丰字型配水配气母支管，水平布置，母管与支管末端封堵；所述配水支管以及配气支管为双层绕丝管，包括内层圆管和外层绕丝管，内层圆管沿长度方向双侧每隔100～200mm与水平夹角45°向下交替排列射流圆气孔，外层绕丝管沿长度方向包裹于内层圆管上，外层绕丝管直径较内层圆管直径大5～10mm，外层绕丝管相邻丝间距为0.2～0.5mm；
11、迷宫式气液扰动装置由沿高度方向依次纵横水平交替布置的绕流反射锥组成；所述迷宫式气液扰动装置绕流反射锥布置4～10层，每层反射锥顶角为45～90°，相邻反射锥水平间距为1～2cm，反射锥底面宽度为反射锥间距的2～5倍，相邻两层反射锥距离为5～15cm。
12、进一步的，所述臭氧发生单元包括顺序连接的臭氧发生器以及气体压缩机，所述气体压缩机与气液强化扰动加压溶气装置相连；
13、所述尾气干燥分解储存单元包括顺序连接的干燥机、臭氧分解反应器以及储氧罐，所述干燥机与非均相臭氧催化氧化单元相连，储氧罐与臭氧发生单元相连。
14、一种基于气液强化扰动加压溶气的臭氧催化氧化处理方法，包括以下步骤：
15、待处理有机废水进入非均相臭氧催化氧化单元，对待处理有机废水中有机污染物初步降解，然后一部分废水回流进入气液强化扰动加压溶气单元中形成高压、高速水气，其余部分废水流出非均相臭氧催化氧化单元，剩余未溶解的氧气和未反应的臭氧气体进入尾气干燥分解储存单元中，未反应的臭氧气体转化为氧气，尾气干燥分解储存单元中的氧气与制氧单元的氧气进入臭氧发生单元中，形成高压臭氧；
16、高压、高速水气与高压臭氧高频切割均匀配水配气后，形成分散均匀的气液混合流体，然后以相同流速上升同时进入迷宫式气液扰动装置，经多层纵横交替布置的绕流反射锥的阻挡和切割，水气流态发生剧变，形成高速的折返运动，湍流程度增加，使水气快速溶合，形成高度混合的气液混合流体，然后进入非均相臭氧催化氧化单元，去除剩余的有机物。
17、进一步的，制氧单元的氧气制取量通过下式计算：
18、
19、式中：
20、q0—制氧单元氧气制取量，m3/h；
21、q—进水流量，m3/h；
22、q1—尾气流量，m3/h；
23、s0—进水cod浓度，mg/l；
24、se—出水cod浓度，mg/l；
25、c0—臭氧发生器出口臭氧浓度，mg/l；
26、c1—反应液相臭氧浓度，mg/l；
27、c2—尾气臭氧浓度，mg/l；
28、a—去除单位cod臭氧消耗量；
29、b—回流比；
30、k1—第一修正系数；
31、k2—第二修正系数。
32、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
33、本发明通过设置臭氧催化氧化单元和气液强化扰动加压溶气单元，将臭氧催化氧化技术进行系统结构整合与工艺方法优化，解决现有臭氧催化氧化技术臭氧溶解率低、臭氧催化氧化反应传质效率及利用率低、氧气利用率低等问题，提高臭氧催化氧化处理技术的臭氧、氧气利用率及反应速率，节能降耗，降低污废水综合处理成本，提升处理效果，较好地应用于电厂循环水排污水、循环水补充水、脱硫废水等不同浓度有机废水处理场景。
34、进一步的，本发明采用调控水压气压的加压溶气方式可调节臭氧在水中的分压，提高水中臭氧溶解度；同时加压混合流体经大阻力布水布气及迷宫式臭氧高频扰动装置调配高效混合搅拌臭氧，使布水布气均匀性改善，湍流程度增强，扩散效果增强，混合传质效率提高，进一步提升臭氧的溶解均匀性及溶解率；本发明中混合均匀的加压溶气水通过反应液回流使液相中溶解的未充分反应的臭氧继续参与反应，提高臭氧反应效率及利用率，减少臭氧制取量，降低能耗。
35、本发明中通过收集尾气中未反应的臭氧及大部分未转化为臭氧的氧气，经处理后作为氧气源循环使用，提高氧气利用率，降低臭氧处理的制氧成本。本发明提出基于进出水水质、水量、臭氧浓度多参数协同调控的臭氧精准投加方法，可根据在线水质、水量、臭氧浓度显示数值经上位机实时计算精细化自动调控氧气制取量及臭氧投加量，实现臭氧精准投加，节省臭氧用量，降低系统运行能耗，在水质水量波动剧烈的情况下也能保证较好的处理效果，抗冲击能力较强，与传统臭氧催化氧化工艺相比，本发明有效降低了污废水处理成本，有较好的经济效益。