申请日2012.06.01
公开(公告)日2012.09.26
IPC分类号C02F1/78
摘要
一种复合悬浮载体—催化臭氧氧化净化废水方法及反应器，所述的复合悬浮载体，是以悬浮活性炭为载体，在悬浮活性炭上负载有铜、铁、锰、钴、镍化合物作为活性组分;将活性炭复合悬浮载体置于水处理工艺中的催化臭氧氧化反应器内，进水连续运行，构建以活性炭为载体的多相非均相催化氧化体系，提高臭氧选择性氧化废水中有机污染物的能力和臭氧的利用效率，去除废水中有机污染物、色、嗅、味的效果;它适用于微污染饮用水原水预氧化处理和有机工业废水的深度处理，在有机工业废水的应用中尤其适宜于有机物浓度高、可生化性差、色度高的难生物降解有机废水二级生物处理出水的深度处理，可大幅度削减废水的生物毒性、有机污染物和色度，水质感官接近自来水，达到深度处理有机废水的目的。
权利要求书
1.一种复合悬浮载体，其特征在于它以悬浮活性炭为载体，在该悬浮活性炭上负载有铜、铁、锰、钴、镍化合物作为活性组分，是活性炭复合悬浮载体。
2.根据权利要求1所述的活性炭复合悬浮载体，其特征在于所述的悬浮活性炭是以活性炭为基体，辅助其它材质制成可悬浮于水体的载体材料，并在该载体材料选择性地浸渍有一定比例的Cu2+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Ni2+低价水溶性金属盐溶液，经干燥处理后与臭氧接触而制成的具有催化活性功能的活性炭复合悬浮载体。
3.一种安装有如权利要求1或2所述活性炭复合悬浮载体的催化臭氧氧化反应器，它至少包括有一器体，其特征在于所述的器体内安置有具有催化臭氧氧化功能的活性炭复合悬浮载体，在活性炭复合悬浮载体下部通过微孔扩散装置连通外部的臭氧发生器，位于活性炭复合悬浮载体上方的器体上设置有进水口，并连接外部的进水通道，位于活性炭复合悬浮载体下方的器体上设置有出水口，并连接外部的出水通道或相连于边置的带有出水管的器体或储水容器，在所述器体的上部通道管道连接有一可将器体内溢出的残余臭氧进行吸附或分解的臭氧破坏装置。
4.根据权利要求3所述的催化臭氧氧化反应器，其特征在于所述的器体内的有效水深H>3.0m，HRT>5.0min，臭氧的投加量在0.01kg.臭氧/kg.COD以上;活性炭复合悬浮载体在器体内的填充率为20%～70%。
5.根据权利要求3或4所述的催化臭氧氧化反应器，其特征在于所述的器体至少是由两级串联组成。
6.一种利用如权利要求3或4或5所述的催化臭氧氧化反应器进行净化废水方法，该方法按以下步骤进行：
1)调研分析待处理水质水量，确定有机污染的含量，评估可疑有机物污染物化学组分和生物特性，设计催化臭氧氧化反应器在净水工艺流程中的位置，催化臭氧氧化反应器内的有效水深(H>3.0m)和水力停留时间，(HRT>5.0min);
2)选择活性炭悬浮载体材料的规格，确定催化活性活性炭复合悬浮载体在催化臭氧氧化反应器的填充率(20%～70%);
3)根据水质特性，配制含有Cu2+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Ni2+等一种或多种低价金属离子水溶性溶液，浸渍活性炭悬浮载体材料，干燥处理后与臭氧接触，制备具有催化活性功能的活性炭复合悬浮载体，填充催化臭氧氧化反应器;
4)催化臭氧氧化反应器连续进水，投加臭氧，活性炭复合悬浮载体在臭氧微气泡的作用悬浮游弋，在水、臭氧、活性炭复合悬浮载体的共同作用下，构建以活性炭为载体的多相非均相催化氧化体系，提高臭氧选择性氧化废水中有机污染物的能力和臭氧的利用效率，去除废水中有机污染物、色、嗅、味的效果，臭氧投加量在0.01kg.臭氧/kg.COD以上;
5)催化臭氧氧化反应器的出水即完成臭氧多相非均相催化氧化处理，既可完成净水工艺流程，也可进一步设置空气吹脱、跌水释放以及其它方式去除水中的溶解性臭氧后，采用曝气生物滤池等其它生物处理方法强化处理;
6)催化臭氧氧化反应器内溢出的残余臭氧时，通过设置吸附或分解的臭氧破坏装置，处理水、臭氧、活性炭复合悬浮载体的共同作用后溢出的残留臭氧;
7)活性炭复合悬浮载体的后期维护，无须频繁更换，维护过程中更新流失或破损部分活性炭复合悬浮载体，维持其在催化臭氧氧化反应器内的填充率即可。
说明书
一种复合悬浮载体—催化臭氧氧化净化废水方法及反应器
技术领域
本发明涉及的是一种活性炭复合悬浮载体及催化臭氧氧化净化废水的方法及反应器，属于水处理技术领域。
背景技术
随着经济的迅猛发展，各个工业门类越来越细化，所产生的工业废水也多种多样，诸如印染废水、制革废水、焦化废水、石化废水、精细化工废水等，这些有机工业废水中污染物成份极其复杂，表现为有机物含量高、可生化性差、色度深、水质变化复杂，一些废水甚至还含有毒害物质，常规方法很难实现深度处理要求。这些废水如不经妥善处理排入水体，将会对环境产生很大的危害，尤其是对饮用水源的危害，以及潜在危害极大。
上述没有得到深度处理的工业废水，通过废水、废气、固废等形式排放进入环境介质的有机化合污染物越来越多，而且不断增加。其中有些有机化合污染物不可生物降解特性，在环境介质中长期存留并蓄积，表现为急性生物毒性、慢性毒性、遗传毒性、内分泌干扰毒性，与水体中天然的有机物混合，污染人类的饮用水水源，将持续的威胁和损害人类的健康。
臭氧预氧化-生物活性炭深度处理饮用水，已被国内外广范接受和应用，臭氧高级氧化深度污废水，也逐渐在污废水处理领域得到应用。但却存在臭氧氧化有机污染物速度慢、臭氧利用效率低等问题，直接导致臭氧氧化用于水处理领域运行成本高，限制其在污废水处理方面的应用。
目前，为了提高臭氧氧化有机污染物速率和利用效率低，中国专利CN1223523C公开了活性炭催化臭氧氧化-生物活性炭净化水中污染物的方法;中国专利CN101664681A公布了蜂窝陶粒浸泡硝酸铜干燥、焙烧而成负载型催化剂，以过度金属Cu的氧化物作为活性组成，用于催化臭氧处理废水;中国专利CN101863589A公布了过滤-臭氧氧化塔-内循环曝气生物滤池深度处理污水方法，臭氧催化氧化塔的催化剂以固定床形式存在，催化剂为金属离子负载型Cu/TiO2/Al2臭氧催化剂;中国专利CN101580294A公布了一种以铜为活性组分，钾为助催化剂负载在活性炭上制备多相催化氧化剂的方法;中国专利CN101664681B公开了将铜的氧化物烧结到陶粒上制备臭氧催化剂的方法。这些公开专利中均未涉及将载体设置为悬浮形式;没有考虑到臭氧催化氧化过程中选择性氧化问题;忽略填充的催化剂载体对微孔扩散器释放臭氧微气泡的影响，臭氧微气泡在与填充的催化剂载体接触时凝结成大气泡，降低臭氧与水的有效接触。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能提高臭氧选择性氧化废水中有机污染物的能力和臭氧利用效率的活性炭复合悬浮载体及催化臭氧氧化反应器及净化废水方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种活性炭复合悬浮载体，它以悬浮活性炭为载体，在该悬浮活性炭上负载有铜、铁、锰、钴、镍化合物作为活性组分。
所述的悬浮活性炭是以活性炭为基体，辅助其它材质制成可悬浮于水体的载体材料，并在该载体材料选择性地浸渍有一定比例的Cu2+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Ni2+低价水溶性金属盐溶液，经干燥处理后与臭氧接触而制成的具有催化活性功能的活性炭复合悬浮载体。
一种安装有如上所述活性炭复合悬浮载体的催化臭氧氧化反应器，它至少包括有一器体，其特征在于所述的器体内安置有具有催化臭氧氧化功能的活性炭复合悬浮载体，在活性炭复合悬浮载体下部通过微孔扩散装置连通外部的臭氧发生器，位于活性炭复合悬浮载体上方的器体上设置有进水口，并连接外部的进水通道，位于活性炭复合悬浮载体下方的器体上设置有出水口，并连接外部的出水通道或相连于边置的带有出水管的器体或储水容器，在所述器体的上部通道管道连接有一可将器体内溢出的残余臭氧进行吸附或分解的臭氧破坏装置。
所述的器体内的有效水深H>3.0m，HRT>5.0min，臭氧的投加量在0.01kg.臭氧/kg.COD以上;活性炭复合悬浮载体在器体内的填充率为20%～70%，
所述的器体至少是由两级串联组成。
一种利用如上所述的催化臭氧氧化反应器进行净化废水方法，该方法按以下步骤进行：
1)调研分析待处理水质水量，确定有机污染的含量，评估可疑有机物污染物化学组分和生物特性，设计催化臭氧氧化反应器在净水工艺流程中的位置，催化臭氧氧化反应器内的有效水深(H>3.0m)和水力停留时间，(HRT>5.0min);
2)选择活性炭悬浮载体材料的规格，确定催化活性活性炭复合悬浮载体在催化臭氧氧化反应器的填充率(20%～70%);
3)根据水质特性，配制含有Cu2+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Ni2+等一种或多种低价金属离子水溶性溶液，浸渍活性炭悬浮载体材料，干燥处理后与臭氧接触，制备具有催化活性功能的活性炭复合悬浮载体，填充催化臭氧氧化反应器;
4)催化臭氧氧化反应器连续进水，投加臭氧，活性炭复合悬浮载体在臭氧微气泡的作用悬浮游弋，在水、臭氧、活性炭复合悬浮载体的共同作用下，构建以活性炭为载体的多相非均相催化氧化体系，提高臭氧选择性氧化废水中有机污染物的能力和臭氧的利用效率，去除废水中有机污染物、色、嗅、味的效果，臭氧投加量在0.01kg.臭氧/kg.COD以上;
5)催化臭氧氧化反应器的出水即完成臭氧多相非均相催化氧化处理，既可完成净水工艺流程，也可进一步设置空气吹脱、跌水释放以及其它方式去除水中的溶解性臭氧后，采用曝气生物滤池等其它生物处理方法强化处理;
6)催化臭氧氧化反应器内溢出的残余臭氧时，通过设置吸附或分解的臭氧破坏装置，处理水、臭氧、活性炭复合悬浮载体的共同作用后溢出的残留臭氧;
7)活性炭复合悬浮载体的后期维护，无须频繁更换，维护过程中更新流失或破损部分活性炭复合悬浮载体，维持其在催化臭氧氧化反应器内的填充率即可。
本发明利用活性炭悬浮载体材料，有选择性的浸渍Cu2+、Fe2+、Mn2+、Co2+、Ni2+等低价水溶性金属盐溶液制备具有选择性催化活性活性炭复合悬浮载体，构建多相非均相催化氧化体系，提高臭氧选择性氧化废水中有机污染物的能力和臭氧的利用效率，解决现有臭氧催化氧化技术中臭氧利用率低，运行成本高的问题，提供一种更有效的多相催化臭氧氧化技术。
本发明将活性炭复合悬浮载体置于水处理工艺中的催化臭氧氧化反应器内，进水连续运行，构建以活性炭为载体的多相非均相催化氧化体系，提高臭氧选择性氧化废水中有机污染物的能力和臭氧的利用效率，去除废水中有机污染物、色、嗅、味的效果。
本发明适用于微污染饮用水原水预氧化处理和有机工业废水的深度处理，在有机工业废水的应用中尤其适宜于有机物浓度高、可生化性差、色度高的难生物降解有机废水二级生物处理出水的深度处理，可大幅度削减废水的生物毒性、有机污染物和色度，水质感官接近自来水，达到深度处理有机废水的目的。