申请日2018.09.03
公开(公告)日2018.12.18
IPC分类号C02F9/08; C02F101/30
摘要
本发明提供一种紫外催化氧化废水处理系统及方法，所述系统包括芬顿反应池、光催化反应池和回流系统，回流系统连接在芬顿反应池与光催化反应池之间，光催化反应池内设有紫外光发射装置。所述方法包括废水调酸、芬顿催化反应、紫外光催化反应过程和光反应过程中转化的催化剂的循环进入芬顿催化反应体系。本发明的紫外催化氧化废水处理系统结构简单、紫外催化氧化废水处理方法反应效率高、产泥率低、氧化剂用量低。本发明系统可以实现将产生的含催化剂污泥绝大部分经过污泥回流泵回流至芬顿反应池及紫外催化反应池，降低外排污泥的产量，使处理末端产生的污泥中的催化剂能够循环利用，降低了废水处理成本。
权利要求书
1.一种紫外催化氧化废水处理系统，其特征在于，所述系统包括芬顿反应池、光催化反应池和回流系统，所述回流系统连接在所述芬顿反应池与所述光催化反应池之间，所述光催化反应池内设有紫外光发射装置。
2.根据权利要求1所述的紫外催化氧化废水处理系统，其特征在于，所述系统还包括与所述芬顿反应池连通的调酸池。
3.根据权利要求2所述的紫外催化氧化废水处理系统，其特征在于，所述系统还包括与所述调酸池连通的沉淀池。
4.根据权利要求1所述的紫外催化氧化废水处理系统，其特征在于，所述系统还包括调碱池和絮凝池，所述调碱池与所述光催化反应池连通，所述絮凝池与所述调碱池连通，在所述絮凝池与所述芬顿反应池或所述絮凝池与所述光催化反应池之间连接有污泥回流泵。
5.根据权利要求1所述的紫外催化氧化废水 处理系统，其特征在于，所述系统还包括智能模块控制系统，所述智能模块控制系统用于调节所述紫外光发射装置的紫外光波长及功率、芬顿反应池与光催化反应池之间回流系统的回流比、光催化反应池的反应停留时间和芬顿反应池的反应停留时间。
6.一种紫外催化氧化废水处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将废水的pH值调节到2.5-4;
(2)将调节pH后的废水进行芬顿催化反应;
(3)将芬顿催化反应后的废水进行紫外光催化反应，在紫外光催化反应过程中经过紫外光催化转化生成的新生态活性价态催化剂回流入芬顿反应体系中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，调节废水的pH之前，对待处理废水进行混凝沉淀及气浮预处理。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将经紫外光催化反应后的废水调节pH至中性，调至中性后进行泥水分离。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，泥水分离后得到的污泥回流至芬顿反应体系或紫外光催化反应体系。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中用硫酸将pH调节至3。
说明书
一种紫外催化氧化废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种紫外催化氧化废水处理系统及方法。
背景技术
高浓度、难降解有机废水一直是行业难题，一般来说此类废水具有流量小、浓度高等特点，不宜直接使用生化工艺，比较适用于高级氧化技术，开发小型高级氧化设备具有一定的市场应用价值。目前在珠三角区域典型的高浓度、难降解有机废水有垃圾渗滤液、机械加工切削液、化妆品染色剂乳化废水、印染行业高色染料废水、电镀行业的难降解废水、食品加工及养殖高浓度有机废水等，上述废水的处理目前多采用物化混凝沉淀+生化厌氧+好氧+深度处理等技术，由于其高浓度难降解特性使得工艺流程非常长，土建成本高、且不能稳定达标，尤其是对于流动性较大的生产加工企业，对于高级氧化工艺技术及设备化的高级氧化污水处理设备存在强烈的需求。
高级氧化技术(AOPs)是解决环境污染的理想绿色技术，高级氧化技术是指·OH制备以及诱发一系列的攻击污染物及微生物反应，从源头上解决了治理污染过程中再污染的问题。羟基自由基(·OH)氧化能力极强(氧化电位2.80V)，与氟的氧化能力相当，是一种无选择性、氧化性最强的物质。由于·OH属于游离基反应，具有非常高的化学反应速率常数(107-109L/(mol·s))，比一般化学反应速率常数高出7个数量级以上，由于反应速度极快，可在1-10s内完成整个反应，极大缩减了有机废水氧化的停留时间，从而显著降低了环境工程设备的造价。高级氧化技术是在不断提高·OH的产生效率及氧化效率的基础上发展起来的。目前可实现高级氧化技术的工艺有湿式氧化、超临界氧化、电化学氧化、光催化氧化、超声波空化、微波辐照与常规化学氧化等。
上述·OH产生方法均存在一定的问题。采用湿式氧化、超临界氧化时反应温度和压力高，对设备材料要求高，投资和运行成本高，反应条件苛刻，无机物沉积易造成管路堵塞，操作管理技术要求高。当采用化学氧化之外的各种工艺如传统光催化、传统电催化、制取·OH的浓度低和产生量少，只在小范围内进行应用;当采用传统化学药剂如芬顿反应生成·OH时需外加大量的药剂及催化剂，如H2O2、O3、TiO2、Fe2+(铁盐)等，大多是以H2O2、O3作为反应主体，因而存在治理成本高以及使用H2O2过程中的安全等问题，此外利用臭氧为氧化剂则存在臭氧发生设备复杂、臭氧产率和利用率低、处理成本高、氧化反应选择性强、降解不彻底，利用铁盐催化双氧水还存在反应要求pH低、产泥量大等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紫外催化氧化废水处理系统及方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种紫外催化氧化废水处理系统，所述系统包括芬顿反应池、光催化反应池和回流系统，所述回流系统连接在所述芬顿反应池与所述光催化反应池之间，所述光催化反应池内设有紫外光发射装置。
通过设置的回流系统，可以将紫外催化转化生成的新生态活性价态催化剂回流至一级反应池，大大提高芬顿反应池氧化速率。
优选的，所述回流系统为连接在所述光催化反应池和所述芬顿反应池的回流管路。
优选的，所述系统还包括与所述芬顿反应池连通的调酸池。
优选的，所述系统还包括与所述调酸池连通的沉淀池。
待处理的高浓度有机废水通过沉淀池混凝沉淀或气浮预处理，去除废水中的悬浮物及表面活性剂污染物，减少紫外催化氧化过程中的能耗及污泥产生。
优选的，所述系统还包括调碱池和絮凝池，所述调碱池与所述光催化反应池连通，所述絮凝池与所述调碱池连通，在所述絮凝池与所述芬顿反应池或所述絮凝池与所述光催化反应池之间连接有污泥回流泵。
在调碱池中，将光催化反应后的废水调节pH至中性，紫外催化氧化系统出水经过pH回调至中性后在絮凝池中进行泥水分离。絮凝池最终出水进入清水池，泥水分离后得到的含催化剂的污泥经过污泥回流泵回流至芬顿反应池或光催化反应池。
优选的，所述系统还包括智能模块控制系统，所述智能模块控制系统用于调节所述紫外光发射装置的紫外光波长及功率、芬顿反应池与光催化反应池之间回流系统的回流比、光催化反应池的反应停留时间和芬顿反应池的反应停留时间。智能模块控制系统是根据入水的有机物的特性、水的TOC、COD、离子强度来调节到最佳的紫外光发射装置的紫外灯波长及功率、芬顿反应池与光催化反应池之间回流系统的回流比、光催化反应池的反应停留时间和芬顿反应池的反应停留时间。
本发明还提供一种紫外催化氧化废水处理方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将废水的pH值调节到2.5-4;
(2)将调节pH后的废水进行芬顿催化反应;
(3)将芬顿催化反应后的废水进行紫外光催化反应，在紫外光催化反应过程中经过紫外催化转化生成的新生态活性价态催化剂回流入芬顿反应体系中。
优选的，调节废水pH之前，对待处理废水进行混凝沉淀及气浮预处理。
通过混凝沉淀或气浮预处理，去除废水中的悬浮物及表面活性剂污染物，减少紫外催化氧化过程中的能耗及污泥产生。
优选的，将经紫外光催化反应后的废水调节pH至中性，调至中性后进行泥水分离。
优选的，泥水分离后得到的污泥回流至芬顿反应体系或光催化反应体系。
通过将泥水分离后得到的污泥回流至芬顿反应体系或光催化反应体系进行循环处理，可以使处理废水过程中产生的污泥量大大减少，而且污泥中含有的催化剂循环进入芬顿反应池和催化反应池，使催化剂能够循环利用，降低了处理成本。
优选的，所述步骤(1)中用硫酸将废水的pH调节至3。
本发明的有益效果在于：本发明的紫外催化氧化废水处理系统结构简单，可实现全自动运行，紫外催化氧化废水处理方法反应效率高、产泥率低、氧化剂用量低。
本发明通过芬顿反应池和光催化反应池之间的回流系统，可以将紫外催化转化生成的新生态活性价态催化剂回流至芬顿反应池，大大提高芬顿反应池氧化速率，同时减少了氧化剂及催化剂投加。
本发明可以实现将絮凝池所产生的含催化剂污泥绝大部分经过污泥回流泵回流至芬顿反应池及光催化反应池，在光催化反应池中，通过特定波长紫外灯的催化，实现催化剂价态的快速转换，提高了活性价态催化剂的产量，降低了外排污泥的产量，降低了污泥处理成本。
本发明设置有智能模块优化控制系统，可以根据不同的污染物特性从数据库中选择最佳的紫外灯波长及功率、回流比及反应停留时间，实现对能耗的节约及处理效果的强化。
