申请日2013.06.14
公开(公告)日2013.09.18
IPC分类号C02F1/78; C02F1/72
摘要
本发明涉及一种臭氧尾气强化臭氧氧化废水处理的方法及装置。所述方法使臭氧氧化反应尾气中的臭氧和氧气电催化还原为过氧化氢;所述过氧化氢催化臭氧产生羟基自由基，将废水中的有机物矿化分解。所述处理装置包括连通的预电解单元和臭氧氧化单元;所述臭氧氧化单元的尾气出口连入预电解单元。通过本发明，不仅充分利用了尾气中的氧气和臭氧资源，不需破坏处理，同时强化了臭氧氧化的处理效果。
权利要求书
1.一种臭氧尾气强化臭氧氧化废水处理的方法，其特征在于，所述方法使臭氧氧化反应尾气中的臭氧和氧气电催化还原为过氧化氢;所述过氧化氢催化臭氧产生羟基自由基，将废水中的有机物矿化分解。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法使废水(10)首先进入预电解单元进行电解反应，电解反应后的废水(11)流入臭氧氧化单元;在臭氧氧化单元内通入臭氧进行反应，臭氧氧化单元产生的臭氧尾气(12)接入预电解单元中曝气。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，电解反应后的废水(11)经过泵或自高位自流入臭氧氧化单元。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述电解反应中，控制电解电压为2～7V，优选4V。
5.一种实现如权利要求1-4之一所述方法的处理装置，其特征在于，所述处理装置包括连通的预电解单元和臭氧氧化单元;所述臭氧氧化单元的尾气出口连入预电解单元。
6.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于，所述预电解单元包括电催化反应器，其中设有阳极(2)和阴极(3);所述的阳极(2)为钛基二氧化钌或钛基二氧化钛;所述的阴极(3)为石墨毡、活性炭纤维、活性炭或碳纳米管和聚四氟乙烯乳液粘合压制而成的粉末电极。
7.如权利要求6所述的处理装置，其特征在于，所述电催化反应器包括反应器筒体(1)，所述阳极(2)和阴极(3)位于反应器筒体(1)内部空间;反应器筒体(1)底部设有曝气装置(4);
优选地，所述反应器筒体(1)上设有废水进口、废水出口及尾气排放管(5)。
8.如权利要求7所述的处理装置，其特征在于，所述曝气装置(4)的曝气头为纯钛微孔曝气头或硅胶微孔曝气头;
优选地，所述曝气头布置在所述阴极(3)的下方;
优选地，所述曝气装置(4)进气为臭氧氧化单元产生的臭氧尾气(12)。
9.如权利要求5-8之一所述的处理装置，其特征在于，所述臭氧氧化单元包括臭氧氧化反应器;所述臭氧氧化反应器底部设有臭氧入口及臭氧曝气装置(6)，上部设有布水装置(7)，顶部设有臭氧氧化尾气排放管(8)和呼吸阀(9);所述臭氧氧化尾气排放管(8)连入电催化反应器的曝气装置(4)。
10.如权利要求9所述的处理装置，其特征在于，所述臭氧氧化反应器的臭氧为氧气源臭氧。
说明书
一种臭氧尾气强化臭氧氧化废水处理的方法及装置
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体地说涉及一种臭氧尾气强化臭氧氧化废水处理的方法及装置。
背景技术
废水 生物处理后，剩余有机物通常难以生物降解。这些有机物具有致癌、致畸和致突变的“三致”作用，危害极大，必须予以深度脱除。对于这些低浓度的难降解有机物，可行的技术主要为吸附和氧化。吸附法通常采用活性炭等作为吸附剂，活性炭的吸附容量有限，饱和后再生成本非常高，同时难降解有机物吸附饱和的废弃碳成为危险固废而带来二次污染。氧化技术主要采用高级氧化技术。众多的高级氧化技术中，光催化、湿式催化氧化、电催化和超声空化等技术处理成本较高，目前主要局限在实验室研究阶段。目前具备工业化应用前景的高级氧化技术主要是Fenton和臭氧相关的高级氧化技术。Fenton氧化技术风险小，运行可靠，但是成本较高，特别是加入铁离子和酸碱调整往废水中引入了大量盐类而不利于废水回用，同时产生铁泥二次污染。臭氧相关的高级氧化技术除均相臭氧催化外，通常不需加入酸碱，不产生二次污染。特别是随着大型高效率臭氧机的工业化，使得臭氧氧化更具有技术竞争性。单纯的臭氧氧化具有选择性，对一些不饱和有机物和芳香化合物的处理效果较好，但是难以将有机物完全矿化，同时对一些小分子脂肪酸等有机物处理效果很差，所以一般将臭氧氧化与其他方法连用，使之产生氧化能力更强的羟基自由基，从而将有机物矿化，提高处理效果，如臭氧催化氧化技术是利用催化剂催化分解臭氧产生羟基自由基。但是，均相催化剂往往带来重金属二次污染，而氧化物非均相催化剂效率不高，同时在废水中容易失活;臭氧-双氧水(O3/H2O2)技术，利用过氧化氢催化臭氧产生羟基自由基，不引进催化剂离子，没有二次污染，但是加入的过氧化氢成本较高，双氧水储运危险性高。
特别是基于废水处理，一般采用氧气源，获得更高的臭氧浓度。由于臭氧难以完全吸收和反应，处理后尾气中仍含有一定浓度的臭氧，如果直接排入大气，会造成大气环境污染，需要进行无害化处理。尾气中主要成分为氧气，其他含少量臭氧、水蒸汽、二氧化碳等等，进行破坏达标处理一方面成本较高，另一方面浪费了氧气和臭氧资源。
发明内容
本发明针对现有单纯臭氧氧化存在的效果差和尾气需要破坏处理等问题，提出了一种臭氧尾气强化臭氧氧化废水处理的方法及装置。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种臭氧尾气强化臭氧氧化废水处理的方法，所述方法使臭氧氧化反应尾气中的臭氧和氧气电催化还原为过氧化氢;所述过氧化氢催化臭氧产生羟基自由基，将废水中的有机物矿化分解。
本发明所述方法利用臭氧氧化反应尾气中的臭氧和氧气资源，使其转化为过氧化氢，强化废水臭氧氧化的处理效果。本发明所述的电催化及产生羟基自由基的操作均属于本领域技术人员公知的操作。
具体地，所述方法使废水首先进入预电解单元进行电解反应，电解反应后的废水流入臭氧氧化单元;在臭氧氧化单元内通入臭氧进行反应，臭氧氧化单元产生的臭氧尾气接入预电解单元中曝气。
电解反应后的废水经过泵或自高位自流入臭氧氧化单元。
所述电解反应中，控制电解电压为2～7V，优选4V。
本发明的目的之二在于提供一种臭氧尾气强化臭氧氧化废水处理装置，所述处理装置包括连通的预电解单元和臭氧氧化单元;所述臭氧氧化单元的尾气出口连入预电解单元。
所述预电解单元包括电催化反应器，其中设有阳极和阴极;所述的阳极为钛基二氧化钌或钛基二氧化钛;所述的阴极为石墨毡、活性炭纤维、活性炭或碳纳米管和聚四氟乙烯乳液粘合压制而成的粉末电极。所述阴极典型但非限制性的例子为：石墨毡，活性炭纤维，活性炭和聚四氟乙烯乳液粘合压制而成的粉末电极，碳纳米管和聚四氟乙烯乳液粘合压制而成的粉末电极。
本发明所述电催化反应器包括反应器筒体，所述阳极和阴极位于反应器筒体内部空间;反应器筒体底部设有曝气装置。
所述反应器筒体上设有废水进口、废水出口及尾气排放管。所述废水进口、废水出口及尾气排放管的具体设置可由本领域技术人员进行选择，本发明并无特殊限制。优选地，将废水进口设于反应器筒体的底部，废水出口设于反应器筒体的中部，尾气排放管设于反应器筒体的顶部。
所述曝气装置的曝气头为纯钛微孔曝气头或硅胶微孔曝气头。所述曝气头布置在所述阴极的下方;所述曝气装置进气为臭氧氧化单元产生的臭氧尾气。
本发明所述臭氧氧化单元包括臭氧氧化反应器;所述臭氧氧化反应器底部设有臭氧入口及臭氧曝气装置，上部设有布水装置，顶部设有臭氧氧化尾气排放管和呼吸阀;所述臭氧氧化尾气排放管连入电催化反应器的曝气装置。