申请日2021.10.21
公开日期2021.12.07
IPC分类C02F1/78;C02F101/30
摘要
本发明涉及一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法，使用氧气制取臭氧；将制取的臭氧和未转化成臭氧的氧气的混合气送入水中进行溶解；溶解于污水中的臭氧初步分解污水中比较容易降解的污染物；溶于污水中的臭氧在催化剂作用下产生强氧化性的羟基自由基，对难降解有机污染物进行无选择的氧化分解；对在水中未溶解的氧气和臭氧残余进行干燥；干燥后的氧气和臭氧送入反应器，将臭氧转化为氧气；将从反应器出来的氧气进行存储稳压以用于臭氧的制取。本发明的有益效果是：通过收集未转化为臭氧的90%氧气，并将尾气中未反应的臭氧收集催化转化为氧气，经处理后输送回臭氧发生器无限循环利用，提高了氧气的利用率，大大降低了污水处理成本。
权利要求
1.一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）、使用氧气制取臭氧；
（2）、将制取的臭氧和未转化成臭氧的氧气的混合气送入水中进行溶解；
（3）、溶解于污水中的臭氧初步分解污水中比较容易降解的污染物；
（4）、溶于污水中的臭氧在催化剂作用下产生强氧化性的羟基自由基，对难降解有机污染物进行无选择的氧化分解；
（5）、对在水中未溶解的氧气和臭氧残余进行干燥；
（6）、干燥后的氧气和臭氧送入反应器，将臭氧转化为氧气；
（7）、将从反应器出来的氧气进行存储稳压以用于臭氧的制取。
2.根据权利要求1所述的非均相臭氧催化氧化污水处理方法，其特征是：步骤（1）中，氧气由氧气源直接提供或制取而来。
3.根据权利要求1所述的非均相臭氧催化氧化污水处理方法，其特征是：步骤（4）中，氧化分解时使用以稀土改性活性氧化铝或陶土为载体、以过渡金属复合氧化物为活性组分的催化剂。
4.根据权利要求1所述的非均相臭氧催化氧化污水处理方法，其特征是：步骤（4）中，污水氧化分解反应排出的尾气中的臭氧送入反应器，将臭氧转化为氧气。
5.根据权利要求1所述的非均相臭氧催化氧化污水处理方法，其特征是：步骤（6）中，臭氧转化为氧气所采用的催化剂载体为多孔硅铝。
6.一种非均相臭氧催化氧化污水处理系统，包括臭氧发生器和污水催化反应池，其特征是：所述臭氧发生器和污水催化反应池之间连接臭氧溶气器，臭氧溶气器还与干燥吸收器相连接，干燥吸收器与臭氧分解催化反应器相连接，臭氧分解催化反应器与臭氧发生器相连接。
7.根据权利要求6所述的非均相臭氧催化氧化污水处理系统，其特征是：所述臭氧发生器连接制氧机或氧气源。
8.根据权利要求6所述的非均相臭氧催化氧化污水处理系统，其特征是：所述臭氧分解催化反应器与臭氧发生器之间连接氧气储罐。
9.根据权利要求6所述的非均相臭氧催化氧化污水处理系统，其特征是：所述污水催化反应池与干燥吸收器相连接。
说明书
一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法及系统
（一）技术领域
本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法及系统。
（二）背景技术
国家标准GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》，一级A排放标准COD为50mg/L，BOD5排放标准为10mg/L。现行标准已难以满足我国当前环境管理要求。2015年11月4日关于征求国家环境保护标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（征求意见稿）意见的函，提高了最高排放标准，规定了特别排放限值，以满足环境敏感地区水环境管理需要。最高排放标准COD由50mg/L调整为30mg/L，BOD5由10mg/L调整为6mg/L。虽然到目前为止，2015年版本城镇污水排放标准没有执行，但部分省市根据当地环保实际需要，参照2015年征求意见稿，制订了城镇污水排放地方标准。例如：天津市地方《DB12-599-2015 城镇污水处理厂污染物排放标准》，化学需氧量（CODCr）要求A级20mg/L。又例如昆明市2020年4月15日发布了DB5301/T 43-2020《城镇污水处理厂主要水污染物排放限值》，化学需氧量（CODCr）甚至要求A级20mg/L，更是低于国家标准征求意见稿的特别排放限值30mg/L。
臭氧催化氧化作为高级氧化技术是目前水处理领域研究的热点，非均相臭氧催化氧化技术因其氧化能力强，降低臭氧投加量特别是能显著提高有机物矿化率等优点而备受关注。羟基自由基具有极强的得电子能力也就是氧化能力，氧化电位2.8V，是自然界中仅次于氟的氧化剂；臭氧在催化剂的作用下快速分解并产生羟基自由基（•OH），与污染物无选择性进行高级氧化反应，实现有机污染物的彻底矿化或分解成小分子的无害成分，能够大幅度提高污染物去除效率，实现出水COD稳定达标。
无论氧气源还是空气源工业用臭氧发生器，氧气转化成臭氧的效率都不高。氧气源臭氧发生器氧气转化成臭氧的效率只有10%左右，大约90%的氧气都无法转化成臭氧，造成了极大的能源浪费，使得污水臭氧高级氧化的处理成本很高，限制了该技术在污水深度处理领域的普及与推广。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种氧气利用率高、降低能耗、节约成本的非均相臭氧催化氧化污水处理方法及系统，该技术大大降低了污水深度处理的运营成本，使得该技术能在污水深度处理领域得到迅速普及与应用，处理后的废水可实现中水回用，为国家节省了宝贵的水利资源。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种非均相臭氧催化氧化污水处理方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）、使用氧气制取臭氧；
（2）、将制取的臭氧和未转化成臭氧的氧气的混合气送入水中进行溶解；
（3）、溶解于污水中的臭氧初步分解污水中比较容易降解的污染物；
（4）、溶于污水中的臭氧在催化剂作用下产生强氧化性的羟基自由基，对难降解有机污染物进行无选择的氧化分解；
（5）、对在水中未溶解的氧气和臭氧残余进行干燥；
（6）、干燥后的氧气和臭氧送入反应器，将臭氧转化为氧气；
（7）、将从反应器出来的氧气进行存储稳压以用于臭氧的制取。
优选的，步骤（1）中，氧气由氧气源直接提供或制取而来。
优选的，步骤（4）中，氧化分解时使用以稀土改性活性氧化铝或陶土为载体、以过渡金属复合氧化物为活性组分的催化剂。
优选的，步骤（3）中，污水氧化分解反应排出的尾气中的臭氧送入反应器，将臭氧转化为氧气。
优选的，步骤（5）中，臭氧转化为氧气所采用的催化剂载体为多孔硅铝。
一种非均相臭氧催化氧化污水处理系统，包括臭氧发生器和污水催化反应池，其特征是：所述臭氧发生器和污水催化反应池之间连接臭氧溶气器，臭氧溶气器还与干燥吸收器相连接，干燥吸收器与臭氧分解催化反应器相连接，臭氧分解催化反应器与臭氧发生器相连接。
所述臭氧发生器连接制氧机或氧气源。
所述臭氧分解催化反应器与臭氧发生器之间连接氧气储罐。
所述污水催化反应池与干燥吸收器相连接。
本发明的有益效果是：通过收集未转化为臭氧的90%氧气，并将尾气中未反应的臭氧收集催化转化为氧气，经处理后输送回臭氧发生器无限循环利用，提高了氧气的利用率，大大降低了污水处理成本，能够使得该技术在污水深度处理领域得到普及。
（发明人：王希明; 奥钰淇）
