公布日：2023.03.28
申请日：2022.12.29
分类号：C02F1/78(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;C02F101/38(2006.01)N
摘要
本申请公开了一种小水量高浓废水的臭氧氧化处理装置及其应用，属于废水处理技术领域。该装置包括漏斗形底部及设置在装置底部的臭氧进气口、污水进口和液相催化剂进口，设置在装置中部的固相催化剂填料层及设置在上部的出水口，通过将污水和液相催化剂同时通入装置以提高液相催化剂和污水的混合效果，进一步与臭氧及固相催化剂形成二元催化系统，可以大大提升臭氧氧化小水量高浓废水的处理效果，对于高浓废水中COD和有机氮的去除率达到90％以上，水中酚和氰等有毒有害污染物质的去除率达到98％以上，同时可以降低废水的色度、除去铁和锰等金属离子，降低了小水量高浓度废水的处理难度。
权利要求书
1.一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，其特征在于，所述该装置包括壳体；壳体底部为上宽下窄的漏斗形底部，漏斗形底部与污水进水口和液相催化剂进口连接；漏斗形底部还与臭氧进气口连接；壳体上部设置有出水口；壳体中部设置有固相催化剂填料层，固相催化剂填料层上下两侧设置有耐腐蚀金属网纱。
2.根据权利要求1所述的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，其特征在于，臭氧进气口连接有曝气装置，所述曝气装置包括曝气架，曝气架上排布有曝气头。
3.根据权利要求2所述的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，其特征在于，所述曝气架与漏斗形底部的上表面平行。
4.根据权利要求3所述的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，其特征在于，所述曝气装置包括6-8组曝气架。
5.根据权利要求4所述的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，其特征在于，所述曝气架均等地排布有6-8个耐腐蚀纳米级曝气头。
6.根据权利要求5所述的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，其特征在于，所述固相催化剂填料为球形多孔镂空状催化剂。
7.根据权利要求6所述的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，其特征在于，所述小水量高浓废水的臭氧催化处理装置为圆筒塔式结构。
8.根据权利要求6或7所述的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，其特征在于，所述装置顶部设置残余臭氧破坏器。
9.权利要求1-8任一所述的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置在处理小水量高浓废水中的应用。
10.根据权利要求9所述的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置在处理小水量高浓废水中的应用，其特征在于，包括如下步骤：同时从污水进水口和液相催化剂进口输入污水和液相催化剂，二者可以在漏斗形底部快速混合均匀；同时从臭氧进气口通入臭氧，臭氧通过曝气架上均等地排布的耐腐蚀纳米级曝气头，将臭氧以纳米直径的气泡形态与废水接触氧化；混合溶液通过壳体中部设置的固相催化剂填料层，固相催化剂填料层截留了废水中的悬浮物及处理过程中产生的金属氧化物，同时固相催化剂填料与液相催化剂共同催化，强化臭氧氧化高浓废水的效果；臭氧氧化处理后的废水从上部出水口流出。
发明内容
1.要解决的问题
本申请针对臭氧氧化污水处理技术主要应用于低浓度的污水处理，在小水量高浓废水处理领域处理效果差等问题，提供了一种小水量高浓废水的臭氧氧化处理装置及其应用，该装置包括设置在装置底部的臭氧进气口、污水进口和液相催化剂进口，设置在装置中部的固相催化剂填料层及设置在上部的出水口，通过将污水和液相催化剂同时通入装置以提高液相催化剂和污水的混合效果，进一步与臭氧及固相催化剂形成二元催化系统，可以大大提升臭氧氧化小水量高浓废水的处理效果，对于高浓废水中COD和有机氮的去除率达到90％以上，水中酚和氰等有毒有害污染物质的去除率达到98％以上，同时可以降低废水的色度、除去铁和锰等金属离子，降低了小水量高浓度废水的处理难度。
2.技术方案
为了解决上述问题，本申请所采用的技术方案如下：
本申请提供了一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，该装置包括壳体，壳体底部为上宽下窄的漏斗形底部，漏斗形底部通过连接管与污水进水口和液相催化剂进口连接，使用时污水进水口和液相催化剂进口同时输入污水和液相催化剂，二者可以在处理装置漏斗形底部快速混合均匀；漏斗形底部还与臭氧进气口连接；壳体上部设置有出水口；壳体中部设置有固相催化剂填料层，固相催化剂填料层上下两侧设置有耐腐蚀金属网纱，采用金属网纱固定，可以防止固相催化剂填料随进水流失，并且截留了废水中的悬浮物及处理过程中产生的金属氧化物，便于固相催化剂填料与液相催化剂共同催化，强化臭氧氧化高浓废水的效果。
进一步地，臭氧进气口连接有曝气装置，该曝气装置包括曝气架，曝气架上均等地排布有多个耐腐蚀纳米级曝气头，便于将臭氧以纳米直径的气泡形态与废水接触氧化，增大接触面积，使得臭氧氧化效果更加充分高效。
进一步地，上述曝气架与漏斗形底部的上表面平行，使得产生的纳米直径的气泡与混合均匀的污水和液相催化剂接触，避免了由于污水和液相催化剂未混合充分导致的臭氧浪费；或者污水和液相催化剂已混合充分而臭氧未及时接触引起的处理效果不佳。
进一步地，上述曝气装置包括6-8组曝气架。
进一步地，上述曝气装置包括8组曝气架。
进一步地，上述每组曝气架上均等地排布有6-8个耐腐蚀纳米级曝气头。
进一步地，上述每组曝气架上均等地排布有6个耐腐蚀纳米级曝气头。
进一步地，上述液相催化剂为浓度25％的双氧水。
进一步地，上述固相催化剂填料层中的固相催化剂填料为球形多孔镂空状催化剂。
进一步地，上述固相催化剂填料主要成分包括氧化铝、氧化锰、氧化钴、氧化铜、氧化镧成分。
进一步地，上述固相催化剂填料主要成分包括氧化铝、氧化锰、氧化钴、氧化铜、氧化镧成分，各成分(质量百分数)依次大约为90.1％、3.2％、2.7％、1.9％、1.8％、0.3％左右。
进一步地，上述球形多孔镂空状催化剂的制备方法为将氧化铝于450-500℃烧制为球形多孔镂空状结构后，以此为基础载体，将氧化锰、氧化钴、氧化铜、氧化镧按上述质量百分比用10％浓度的稀盐酸和无水乙醇全部溶解成溶液，将氧化铝载体浸润于金属溶液2分钟后静置烘干10分钟以上，直至干透，多次重复直至全部溶液全部附于载体上，将载体于650-700℃下煅烧540-600min制得上述球形多孔镂空状催化剂。
进一步地，上述耐腐蚀金属网纱为钛铝合金材质。
进一步地，上述小水量高浓废水的臭氧催化处理装置为圆筒塔式结构，圆筒塔式结构便于设置同样长度的曝气管，便于纳米直径的气泡形态的臭氧与废水接触的更加均匀，使得臭氧氧化效果更加充分高效。
进一步地，上述装置的顶部设置残余臭氧破坏器，臭氧破坏器的主要作用为破坏水中的残余臭氧气体，保证一体化装置安全稳定运行。
本申请还提供了上述一种高浓废水的臭氧催化处理装置的应用。
进一步地，上述一种高浓废水的臭氧催化处理装置的应用，包括同时从污水进水口和液相催化剂进口输入污水和液相催化剂，二者可以在漏斗形底部快速混合均匀；同时从臭氧进气口通入臭氧，臭氧通过曝气架上均等地排布的耐腐蚀纳米级曝气头，将臭氧以纳米直径的气泡形态与废水接触氧化，增大接触面积，使得臭氧氧化效果更加充分高效；混合溶液通过壳体中部设置的固相催化剂填料层，固相催化剂填料层截留了废水中的悬浮物及处理过程中产生的金属氧化物，同时固相催化剂填料与液相催化剂共同催化，强化臭氧氧化高浓废水的效果；臭氧氧化处理后的废水从上部出水口流出。
进一步地，上述一种高浓废水的臭氧催化处理装置的应用，还包括打开臭氧破坏器，破坏水中的残余臭氧气体，保证一体化装置安全稳定运行。
3.有益效果
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
(1)本申请提供的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，通过设置上宽下窄的漏斗形底部，使用时污水进水口和液相催化剂进口同时输入污水和液相催化剂，增加了污水和液相催化剂的接触时间，二者可以在处理装置漏斗形底部快速混合均匀，混匀后与臭氧快速接触催化氧化，提升臭氧氧化效果。
(2)本申请提供的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置，采用多个耐腐蚀纳米级曝气头，便于将臭氧以纳米直径的气泡形态与废水接触氧化，大大增大接触面积及延长接触氧化时间，使得臭氧氧化效果更加充分高效。同时，将曝气架与漏斗形底部的上表面平行，使得产生的纳米直径的气泡与混合均匀的污水和液相催化剂接触，避免了由于污水和液相催化剂未混合充分导致的臭氧浪费；或者污水和液相催化剂已混合充分而臭氧未及时接触引起的处理效果不佳的问题。
(3)本申请提供的一种小流量高浓废水的臭氧催化处理装置，，在装置的中部设置固相催化剂填料层并采用耐腐蚀金属网纱固定，既防止固相催化剂填料随进水流失，并且截留了废水中的悬浮物及处理过程中产生的金属氧化物，同时便于固相催化剂填料与液相催化剂共同催化，强化臭氧氧化高浓废水的效果。
(4)本申请提供的一种高浓废水的臭氧催化处理装置，固相催化剂填料采用球形多孔镂空状催化剂，采用独特配方，对于小水量高浓废水中的COD和有机氮的去除率达到90％以上，水中酚和氰等有毒有害污染物质的去除率达到98％以上，同时可以降低废水的色度、除去铁和锰等金属离子，降低了小水量高浓度废水的处理难度。
(5)本申请提供的一种小水量高浓废水的臭氧催化处理装置的应用，为了难处理、难降解、费用高、易产生二次污染和危险废物的小水量高浓废水提供了一种占地面积小、净化程度高、无二次污染、运行费用低的处理工艺，从各个方面降低小水量高浓废水的处理难度及成本费用。
（发明人：姜笔存;林加文;刘天昊;谈政焱;屈晋云;于伟华;高泽楠;贺雨舟;司徒瑜霞;刘文雨;许齐艳;张楚）