公布日：2022.06.14
申请日：2022.03.29
分类号：C02F1/32(2006.01)I;C02F1/78(2006.01)I;C02F1/72(2006.01)I;C02F101/34(2006.01)N;C02F101/36(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，包括：臭氧子系统，包括进气单元、臭氧发生器、臭氧投加模块及尾气破坏装置，氧气源经减压后进入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧进入臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；双氧水子系统，是H2O2由储罐进行存储并通过计量泵及截止阀进入H2O2流量分配模块，经H2O2投加管路投加至臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；回流增效子系统，是由回流提升泵、阀门、UV管道式紫外线反应器组成，用于完成所有光催化、运行及控制功能。本发明通过在原来的光催化系统中增加回流增效系统，实现光催化的最大利用率,进而最大化的提高难降解有机物的去除率。
权利要求书
1.一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，包括依次连接的臭氧预氧化区、高级氧化反应区、高级氧化深度反应区，还包括臭氧子系统、双氧水子系统及UV回流增效子系统，其中，所述臭氧子系统，包括进气单元、臭氧发生器、臭氧投加模块及尾气破坏装置，氧气源经减压装置减压稳压后进入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧通过臭氧流量分配模块经臭氧投加管路进入臭氧预氧化区、高级氧化反应区和高级氧化深度反应区；该三个反应区内剩余尾气在引风机作用下，通过臭氧尾气分解破坏装置，并经加热和催化作用分解为氧气再通过排气风扇排放到大气中；所述双氧水子系统，包括H2O2存储和H2O2投加；H2O2由储罐进行存储并通过计量泵及截止阀进入H2O2流量分配模块，经流量分配模块出来的H2O2经H2O2投加管路采用分点投加的方式分别投加至臭氧预氧化区、高级氧化反应区和高级氧化深度反应区；所述UV回流增效子系统，由回流提升泵、阀门、管道式紫外线反应器组成，所述管道式紫外线反应器包括紫外线反应器、紫外线强度监测模块、系统控制中心、镇流器柜、自动清洗模块及清洗驱动模块，用于完成所有正常光催化、运行、监测及控制功能，其中紫外线灯管可根据水量、水质情况选择低压或中压紫外灯管；所述UV回流增效子系统采用管道式紫外线反应器，通过管道法兰式的连接方式，反应器内部做抛光处理，内设导流结构，水流与氧化剂垂直于UV回流增效子系统，确保水质有足够的照射强度；所述高级氧化反应区的氧化反应机理是，采用UV/H2O2/O3工艺，在UV激发下，H2O2及O3产生的羟基自由基进一步对来水进行处理，同时通过一级UV回流增效反应区，在高强度UV光激发下，H2O2及O3通过多种途径产生羟基自由基，将未在臭氧预氧化区降解的有机物进行断链、开环反应，最终将其降解为二氧化碳、水和无害物质；所述高级氧化深度反应区的氧化反应机理是，采用UV/H2O2/O3工艺，通过出水末端泵提升出水经二级UV回流增效反应区，回流入高级氧化深度反应区，羟基自由基产生机理和所述高级氧化反应区相同，所述高级氧化深度反应区主要用于去除部分极难降解的有机污染物；所述UV回流增效子系统垂直安装于所述高级氧化反应区及所述高级氧化深度反应区之外，安装于反应区的池顶或侧方区域。
2.根据权利要求1所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述臭氧预氧化区的氧化反应机理是，采用O3/H2O2工艺，通过控制O3、H2O2的投加量及投加比例，产生具有极强氧化性的羟基自由基，来将经生化处理后的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且对污水进行脱色处理；其中一级、二级回流增效反应区可根据水质、水量的具体情况确定使用一级或二级回流增效反应。
3.根据权利要求2所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述高级氧化深度反应区中难降解的有机物包括氯仿、三氯甲烷、三氯乙烷、尿素及草酸。
4.根据权利要求1所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述UV回流增效子系统中，出水渠内污水通过所述回流提升泵提升至中压管道式紫外线反应器内，设计回流量为30-100%回流，回流至所述高级氧化反应区内，进入高级氧化反应区内的污水产生的小分子物质将在高级氧化反应区及高级氧化深度反应区进一步被氧化；其中，配置实现紫外剂量为400-1200mJ/cm2。
5.根据权利要求1所述的用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，其特征在于，所述臭氧子系统根据不同水质水量要求，采用曝气盘、气液混合泵或射流器的方式投加氧化剂O3，所述双氧水子系统采用管式喷射的原理，通过高精度计量泵高压投加，投加压力设计为50-100bar，再通过管道微孔喷射与水进行混合的方式投加氧化剂H2O2。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，能够克服现有技术方法的上述不足。
为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于难降解污水处理的光催化回流增效氧化系统，包括臭氧子系统、双氧水子系统及UV回流增效子系统，其中，
所述臭氧子系统，包括进气单元、臭氧发生器、臭氧投加模块及尾气破坏装置，氧气源经减压装置减压稳压后进入臭氧发生器，臭氧发生器产生的臭氧通过臭氧流量分配模块经臭氧投加管路进入臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；该三个反应区内剩余尾气在引风机作用下，通过臭氧尾气分解破坏装置，并经加热和催化作用分解为氧气再通过排气风扇排放到大气中；
所述双氧水子系统，包括H2O2存储和H2O2投加；H2O2由储罐进行存储并通过计量泵及截止阀进入H2O2流量分配模块，经流量分配模块出来的H2O2经H2O2投加管路采用分点投加的方式分别投加至臭氧预氧化区、高级氧化反应区和深度高级氧化反应区；
所述UV回流增效子系统，由回流提升泵、阀门、管道式紫外线反应器组成，所述管道式紫外线反应器包括紫外线反应器、紫外线强度监测模块、系统控制中心、镇流器柜、自动清洗模块及清洗驱动模块，用于完成所有正常光催化、运行、监测及控制功能，其中紫外线灯管可根据水量、水质情况选择低压或中压紫外灯管。
进一步地，所述臭氧预氧化区的氧化反应机理是，采用O3/H2O2工艺，通过控制O3、H2O2的投加量及投加比例，产生具有极强氧化性的羟基自由基，来将经生化处理后的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且对污水进行脱色处理；所述高级氧化反应区的氧化反应机理是，H2O2及O3由产生的羟基自由基进一步对来水进行处理，同时通过一级UV回流增效反应区，在高强度UV光激发下，H2O2及O3通过多种途径产生羟基自由基，将未在臭氧预氧化区降解的有机物进行断链、开环反应，最终将其降解为二氧化碳、水和无害物质；所述高级氧化深度反应区的氧化反应机理是，采用H2O2/O3工艺，通过出水末端泵提升出水经二级UV回流增效反应区，羟基自由基产生机理和所述高级氧化反应区相同，该工艺区主要用于去除部分极难降解的有机污染物。其中一级、二级回流增效反应区可根据水质、水量等具体情况确定使用一级或二级回流增效反应。
进一步地，所述高级氧化深度反应区中难降解的有机物包括氯仿、三氯甲烷、三氯乙烷、尿素及草酸。
进一步地，所述UV回流增效子系统垂直安装于所述高级氧化反应区及所述深度高级氧化反应区之外，通常安装于反应区的池顶或侧方区域。
进一步地，所述UV回流增效子系统采用管式紫外线反应器，通过管道法兰式的连接方式，反应器内部做抛光处理，内设导流结构，灯管采用科学排布结构，水流与氧化剂垂直于UV回流增效子系统，确保水质有足够的照射强度。
进一步地，所述中压管式紫外线反应器内的污水经充分混合，水中残余的O3及H2O2在中压管式紫外线反应器内被高紫外线剂量进行光催化，使O3、H2O2、UV、有机物物质进行多重联合反应，氧化还原电位ORP升至最高，快速将大分子难降解有机物进行开环和断链降解为小分子有机物，再回流至前端所述高级氧化反应区去除有机物。
进一步地，所述UV回流增效子系统中，出水渠内污水通过所述回流提升泵提升至所述中压管式紫外线反应器内，设计回流量为30-100%回流，回流至所述高级氧化反应区内，进入高级氧化反应区内的污水产生的小分子物质将在高级氧化反应区及高级氧化深度反应区进一步被氧化；其中，配置实现紫外剂量为400-1200mJ/cm2。
进一步地，所述臭氧子系统根据不同水质水量要求，采用曝气盘、气液混合泵或射流器的方式投加氧化剂H2O2，所述双氧水子系统采用管式喷射的原理，通过高精度计量泵高压投加，投加压力设计为50-100bar，再通过管道微孔喷射与水进行混合的方式投加氧化剂H2O2。
本发明的有益效果：通过在原来的光催化系统中增加回流增效系统，实现光催化的最大利用率；污水中经回流系统光催化处理后的小分子有机物回流至前端的光催化反应池，进一步实现去除；通过合理设计光催化回流增效高级氧化系统从而对提高光量子利用率有重要意义；解决了UV/O3/H2O2等工艺组合的光催化工程项目中的光催化利用率有限、污水流经流态较难设计控制，同时避免了为达到处理效果需配置一定高紫外光剂量从而使工程化应用投资较大的难题。
（发明人：蔡晓涌;张会敏;钟静;何义;吴守君）