公布日：2022.06.14
申請日：2022.03.29
分類(lèi)號：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
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統，包括：臭氧子系統，包括進(jìn)氣單元、臭氧發(fā)生器、臭氧投加模塊及尾氣破壞裝置，氧氣源經(jīng)減壓后進(jìn)入臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧進(jìn)入臭氧預氧化區、高級氧化反應區和深度高級氧化反應區；雙氧水子系統，是H2O2由儲罐進(jìn)行存儲并通過(guò)計量泵及截止閥進(jìn)入H2O2流量分配模塊，經(jīng)H2O2投加管路投加至臭氧預氧化區、高級氧化反應區和深度高級氧化反應區；回流增效子系統，是由回流提升泵、閥門(mén)、UV管道式紫外線(xiàn)反應器組成，用于完成所有光催化、運行及控制功能。本發(fā)明通過(guò)在原來(lái)的光催化系統中增加回流增效系統，實(shí)現光催化的最大利用率,進(jìn)而最大化的提高難降解有機物的去除率。
權利要求書(shū)
1.一種用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統，其特征在于，包括依次連接的臭氧預氧化區、高級氧化反應區、高級氧化深度反應區，還包括臭氧子系統、雙氧水子系統及UV回流增效子系統，其中，所述臭氧子系統，包括進(jìn)氣單元、臭氧發(fā)生器、臭氧投加模塊及尾氣破壞裝置，氧氣源經(jīng)減壓裝置減壓穩壓后進(jìn)入臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧通過(guò)臭氧流量分配模塊經(jīng)臭氧投加管路進(jìn)入臭氧預氧化區、高級氧化反應區和高級氧化深度反應區；該三個(gè)反應區內剩余尾氣在引風(fēng)機作用下，通過(guò)臭氧尾氣分解破壞裝置，并經(jīng)加熱和催化作用分解為氧氣再通過(guò)排氣風(fēng)扇排放到大氣中；所述雙氧水子系統，包括H2O2存儲和H2O2投加；H2O2由儲罐進(jìn)行存儲并通過(guò)計量泵及截止閥進(jìn)入H2O2流量分配模塊，經(jīng)流量分配模塊出來(lái)的H2O2經(jīng)H2O2投加管路采用分點(diǎn)投加的方式分別投加至臭氧預氧化區、高級氧化反應區和高級氧化深度反應區；所述UV回流增效子系統，由回流提升泵、閥門(mén)、管道式紫外線(xiàn)反應器組成，所述管道式紫外線(xiàn)反應器包括紫外線(xiàn)反應器、紫外線(xiàn)強度監測模塊、系統控制中心、鎮流器柜、自動(dòng)清洗模塊及清洗驅動(dòng)模塊，用于完成所有正常光催化、運行、監測及控制功能，其中紫外線(xiàn)燈管可根據水量、水質(zhì)情況選擇低壓或中壓紫外燈管；所述UV回流增效子系統采用管道式紫外線(xiàn)反應器，通過(guò)管道法蘭式的連接方式，反應器內部做拋光處理，內設導流結構，水流與氧化劑垂直于UV回流增效子系統，確保水質(zhì)有足夠的照射強度；所述高級氧化反應區的氧化反應機理是，采用UV/H2O2/O3工藝，在UV激發(fā)下，H2O2及O3產(chǎn)生的羥基自由基進(jìn)一步對來(lái)水進(jìn)行處理，同時(shí)通過(guò)一級UV回流增效反應區，在高強度UV光激發(fā)下，H2O2及O3通過(guò)多種途徑產(chǎn)生羥基自由基，將未在臭氧預氧化區降解的有機物進(jìn)行斷鏈、開(kāi)環(huán)反應，最終將其降解為二氧化碳、水和無(wú)害物質(zhì)；所述高級氧化深度反應區的氧化反應機理是，采用UV/H2O2/O3工藝，通過(guò)出水末端泵提升出水經(jīng)二級UV回流增效反應區，回流入高級氧化深度反應區，羥基自由基產(chǎn)生機理和所述高級氧化反應區相同，所述高級氧化深度反應區主要用于去除部分極難降解的有機污染物；所述UV回流增效子系統垂直安裝于所述高級氧化反應區及所述高級氧化深度反應區之外，安裝于反應區的池頂或側方區域。
2.根據權利要求1所述的用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統，其特征在于，所述臭氧預氧化區的氧化反應機理是，采用O3/H2O2工藝，通過(guò)控制O3、H2O2的投加量及投加比例，產(chǎn)生具有極強氧化性的羥基自由基，來(lái)將經(jīng)生化處理后的污水中部分難降解大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)或者直接礦化，去除部分COD且對污水進(jìn)行脫色處理；其中一級、二級回流增效反應區可根據水質(zhì)、水量的具體情況確定使用一級或二級回流增效反應。
3.根據權利要求2所述的用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統，其特征在于，所述高級氧化深度反應區中難降解的有機物包括氯仿、三氯甲烷、三氯乙烷、尿素及草酸。
4.根據權利要求1所述的用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統，其特征在于，所述UV回流增效子系統中，出水渠內污水通過(guò)所述回流提升泵提升至中壓管道式紫外線(xiàn)反應器內，設計回流量為30-100%回流，回流至所述高級氧化反應區內，進(jìn)入高級氧化反應區內的污水產(chǎn)生的小分子物質(zhì)將在高級氧化反應區及高級氧化深度反應區進(jìn)一步被氧化；其中，配置實(shí)現紫外劑量為400-1200mJ/cm2。
5.根據權利要求1所述的用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統，其特征在于，所述臭氧子系統根據不同水質(zhì)水量要求，采用曝氣盤(pán)、氣液混合泵或射流器的方式投加氧化劑O3，所述雙氧水子系統采用管式噴射的原理，通過(guò)高精度計量泵高壓投加，投加壓力設計為50-100bar，再通過(guò)管道微孔噴射與水進(jìn)行混合的方式投加氧化劑H2O2。
發(fā)明內容
針對相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統，能夠克服現有技術(shù)方法的上述不足。
為實(shí)現上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現的：
一種用于難降解污水處理的光催化回流增效氧化系統，包括臭氧子系統、雙氧水子系統及UV回流增效子系統，其中，
所述臭氧子系統，包括進(jìn)氣單元、臭氧發(fā)生器、臭氧投加模塊及尾氣破壞裝置，氧氣源經(jīng)減壓裝置減壓穩壓后進(jìn)入臭氧發(fā)生器，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧通過(guò)臭氧流量分配模塊經(jīng)臭氧投加管路進(jìn)入臭氧預氧化區、高級氧化反應區和深度高級氧化反應區；該三個(gè)反應區內剩余尾氣在引風(fēng)機作用下，通過(guò)臭氧尾氣分解破壞裝置，并經(jīng)加熱和催化作用分解為氧氣再通過(guò)排氣風(fēng)扇排放到大氣中；
所述雙氧水子系統，包括H2O2存儲和H2O2投加；H2O2由儲罐進(jìn)行存儲并通過(guò)計量泵及截止閥進(jìn)入H2O2流量分配模塊，經(jīng)流量分配模塊出來(lái)的H2O2經(jīng)H2O2投加管路采用分點(diǎn)投加的方式分別投加至臭氧預氧化區、高級氧化反應區和深度高級氧化反應區；
所述UV回流增效子系統，由回流提升泵、閥門(mén)、管道式紫外線(xiàn)反應器組成，所述管道式紫外線(xiàn)反應器包括紫外線(xiàn)反應器、紫外線(xiàn)強度監測模塊、系統控制中心、鎮流器柜、自動(dòng)清洗模塊及清洗驅動(dòng)模塊，用于完成所有正常光催化、運行、監測及控制功能，其中紫外線(xiàn)燈管可根據水量、水質(zhì)情況選擇低壓或中壓紫外燈管。
進(jìn)一步地，所述臭氧預氧化區的氧化反應機理是，采用O3/H2O2工藝，通過(guò)控制O3、H2O2的投加量及投加比例，產(chǎn)生具有極強氧化性的羥基自由基，來(lái)將經(jīng)生化處理后的污水中部分難降解大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)或者直接礦化，去除部分COD且對污水進(jìn)行脫色處理；所述高級氧化反應區的氧化反應機理是，H2O2及O3由產(chǎn)生的羥基自由基進(jìn)一步對來(lái)水進(jìn)行處理，同時(shí)通過(guò)一級UV回流增效反應區，在高強度UV光激發(fā)下，H2O2及O3通過(guò)多種途徑產(chǎn)生羥基自由基，將未在臭氧預氧化區降解的有機物進(jìn)行斷鏈、開(kāi)環(huán)反應，最終將其降解為二氧化碳、水和無(wú)害物質(zhì)；所述高級氧化深度反應區的氧化反應機理是，采用H2O2/O3工藝，通過(guò)出水末端泵提升出水經(jīng)二級UV回流增效反應區，羥基自由基產(chǎn)生機理和所述高級氧化反應區相同，該工藝區主要用于去除部分極難降解的有機污染物。其中一級、二級回流增效反應區可根據水質(zhì)、水量等具體情況確定使用一級或二級回流增效反應。
進(jìn)一步地，所述高級氧化深度反應區中難降解的有機物包括氯仿、三氯甲烷、三氯乙烷、尿素及草酸。
進(jìn)一步地，所述UV回流增效子系統垂直安裝于所述高級氧化反應區及所述深度高級氧化反應區之外，通常安裝于反應區的池頂或側方區域。
進(jìn)一步地，所述UV回流增效子系統采用管式紫外線(xiàn)反應器，通過(guò)管道法蘭式的連接方式，反應器內部做拋光處理，內設導流結構，燈管采用科學(xué)排布結構，水流與氧化劑垂直于UV回流增效子系統，確保水質(zhì)有足夠的照射強度。
進(jìn)一步地，所述中壓管式紫外線(xiàn)反應器內的污水經(jīng)充分混合，水中殘余的O3及H2O2在中壓管式紫外線(xiàn)反應器內被高紫外線(xiàn)劑量進(jìn)行光催化，使O3、H2O2、UV、有機物物質(zhì)進(jìn)行多重聯(lián)合反應，氧化還原電位ORP升至最高，快速將大分子難降解有機物進(jìn)行開(kāi)環(huán)和斷鏈降解為小分子有機物，再回流至前端所述高級氧化反應區去除有機物。
進(jìn)一步地，所述UV回流增效子系統中，出水渠內污水通過(guò)所述回流提升泵提升至所述中壓管式紫外線(xiàn)反應器內，設計回流量為30-100%回流，回流至所述高級氧化反應區內，進(jìn)入高級氧化反應區內的污水產(chǎn)生的小分子物質(zhì)將在高級氧化反應區及高級氧化深度反應區進(jìn)一步被氧化；其中，配置實(shí)現紫外劑量為400-1200mJ/cm2。
進(jìn)一步地，所述臭氧子系統根據不同水質(zhì)水量要求，采用曝氣盤(pán)、氣液混合泵或射流器的方式投加氧化劑H2O2，所述雙氧水子系統采用管式噴射的原理，通過(guò)高精度計量泵高壓投加，投加壓力設計為50-100bar，再通過(guò)管道微孔噴射與水進(jìn)行混合的方式投加氧化劑H2O2。
本發(fā)明的有益效果：通過(guò)在原來(lái)的光催化系統中增加回流增效系統，實(shí)現光催化的最大利用率；污水中經(jīng)回流系統光催化處理后的小分子有機物回流至前端的光催化反應池，進(jìn)一步實(shí)現去除；通過(guò)合理設計光催化回流增效高級氧化系統從而對提高光量子利用率有重要意義；解決了UV/O3/H2O2等工藝組合的光催化工程項目中的光催化利用率有限、污水流經(jīng)流態(tài)較難設計控制，同時(shí)避免了為達到處理效果需配置一定高紫外光劑量從而使工程化應用投資較大的難題。
（發(fā)明人：蔡曉涌;張會(huì )敏;鐘靜;何義;吳守君）
