本發明屬工業廢水處理設備領域，具體涉及一種難降解有機廢水多級臭氧催化氧化處理裝置。
背景技術：
隨著社會的發展和科技的進步，我國工業廢水越來越多，這些廢水大多為難生化降解有機污染物，包括多環芳烴、鹵代烴、雜環類化合物、有機染料等有機污染物，這類廢水一般具有成分復雜、廢水COD高、色度高、難生物降解且有毒有害的特性。近年來，臭氧催化氧化技術已成為處理難降解有機廢水的關鍵技術之一。利用固體催化劑協同臭氧氧化可以降低反應活化能或改變反應歷程，從而達到深度氧化，最大限度的去除有機污染物的目的。但是目前臭氧催化氧化技術也存在一些問題，主要體現在以下兩個方面：一是臭氧投加量大，利用率低，導致廢水處理成本大大增加；二是不同種專性固態催化劑對不同種難降解有機物處理效果不同，針對成分復雜、含有多種難降解有機物廢水，使用單一專性催化劑只能去除廢水中部分難降解有機物，不能將有機物徹底去除，處理效果并不理想。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，利用不同種專性固態催化劑對不同種難降解有機物處理效果不同的特性，發明了一種多級臭氧催化氧化處理裝置。本發明的特點是聯合多種專性催化劑處理成分復雜、含多種難降解有機物廢水，能夠有效提高COD和色度去除率。
本發明通過以下技術方案予以實現：
一種難降解有機廢水多級臭氧催化氧化處理裝置，包括多級臭氧催化氧化系統，每級臭氧催化氧化系統均由臭氧布氣系統及位于臭氧布氣系統上方的專性固體催化劑系統構成，每級臭氧催化氧化系統自下往上布置在裝置內；其中每級臭氧布氣系統均通過管道與臭氧發生器連接，所述的每級臭氧布氣系統與臭氧發生器之間設置有調節閥和流量計，多級臭氧布氣系統自下而上臭氧投加量逐級遞減；所述的裝置頂部設有臭氧尾氣排出口，所述的臭氧尾氣排出口通過管道與尾氣破壞器連接；
多級專性固體催化劑系統分別填裝多種不同專性固體催化劑，并分別由催化劑支撐件承托，其中位于裝置底部的催化劑選用能有效降解大分子有機物的高效催化劑，位于裝置中部的催化劑選用針對廢水中某種污染物有顯著去除效果的專性催化劑，位于裝置上部的催化劑選用對小分子有機物和臭氧具有強吸附性能的高效催化劑，專性催化劑種類可依據廢水中有機物成分而定；毎級專性固體催化劑系統的上部和下部分別設有催化劑填裝口、催化劑卸料口；
所述裝置上位于所述多級臭氧布氣系統的下方設置有進水管、排空管及反洗進水管共用、反洗空氣進氣管、人孔；所述裝置上位于所述多級專性固體催化劑系統的上方設置有視鏡、出水管和反洗出水管。
在上述技術方案中，所述的多級臭氧催化氧化系統為3-5級臭氧催化氧化系統,具體可依據實際水質情況而定。優選為3級臭氧催化氧化系統,3級臭氧催化氧化系統中填裝三種不同專性固體催化劑，自上而下，上層催化劑為載鐵型活性炭催化劑，中層催化劑為硅藻土負載納米氧化鐵催化劑，下層催化劑為活性氧化鋁基多項催化劑。
根據本發明所述的難降解有機廢水多級臭氧催化氧化處理裝置，其中所述的三級臭氧布氣系統中底部臭氧布氣系統、中部臭氧布氣系統、上部臭氧布氣系統的臭氧投加量比優選為1～2:1：1/3～1。
與現有技術相比，本發明難降解有機廢水多級臭氧催化氧化處理裝置具有以下特點：
1)本發明裝置內多級臭氧布氣系統能夠使臭氧在裝置內均勻分部，使廢水與臭氧充分混合，有效提高臭氧利用率，有效降低廢水處理成本。
2)本裝置廢水為下進上出，裝置底部廢水大多數為大分子有機物，且有機物含量較高，本發明底部臭氧布氣系統臭氧投加量較大，使廢水中有機物與臭氧充分混合，將大分子有機物轉化為小分子有機物活或徹底去除。
3)本發明裝置聯合多種專性固體催化劑處理難降解有機廢水，不僅有效提高了臭氧催化氧化效率，還能充分發揮多種專性固態催化劑的協同作用，將不同專性固態催化劑的特性有效結合，有效提高廢水COD、色度去除率。
4)本發明專項固體催化劑系統分為多級，分別填裝不同專性固體催化劑。位于裝置底部的催化劑選用能有效降解大分子有機物的高效催化劑，位于裝置中部的催化劑選用針對廢水中某種污染物有顯著去除效果的專性催化劑，位于裝置上部的催化劑選用對小分子有機物和臭氧具有強吸附性能的高效催化劑，本裝置廢水為下進上出，裝置底部廢水大部分為大分子有機物，且有機物含量較高，底部專性催化劑有效將大分子難降解有機物去除或氧化成小分子有機物；廢水中剩余有機物隨水流上升至中部臭氧催化氧化系統，利用中部裝載的專性催化劑對廢水具有良好脫色性能的特點，有效提高廢水色度去除率；本裝置廢水逐漸上升，污染物濃度逐漸下降，廢水最終上升至上部臭氧催化氧化系統，此時廢水中有機污染物大部分為小分子有機物，利用底部高效催化劑吸附小分子有機物和臭氧，實現小分子有機物的徹底去除。
附圖說明
圖1是本發明一種難降解有機廢水多級臭氧催化氧化處理裝置的結構示意圖。
1-進水管；2-出水管；3-臭氧布氣系統；4-專性固體催化劑系統；5-催化劑支撐件；6-催化劑填裝口；7-催化劑泄料口；8-排空管與反洗進水管共用；9-反洗出水管；10-反洗空氣進氣管；11-人孔；12-視鏡；13-臭氧尾氣排出口；14-調節閥；15-臭氧發生器；16-尾氣破壞器；17-臭氧發生器。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明裝置進行進一步說明。
如圖1所示，提供了一種難降解有機廢水多級臭氧催化氧化處理裝置，該裝置由進水管1、出水管2、臭氧布氣系統3、專性固體催化劑系統4、催化劑支撐件5、催化劑填裝口6、催化劑卸料口7、排空管及反洗進水管共用8、反洗出水管9、反洗空氣進氣管10、人孔11、視鏡12、臭氧尾氣排出口13、調節閥14、流量計15、臭氧發生器16、尾氣破壞器17組成。
圖1中所示的難降解有機廢水多級臭氧催化氧化處理裝置裝置內部臭氧布氣系統3分為三級，分別設置于設備的底部、中部和上部，三級臭氧布氣系統3臭氧投加量至下而上逐級遞減。底部臭氧布氣系統和中部臭氧布氣系統臭氧投加量比為1～2:1，中部臭氧布氣系統和上部臭氧布氣系統臭氧投加量比為1～3:1。具體臭氧投加比例依據具體水質情況而定。臭氧發生器16與臭氧布氣系統3之間設有調節閥14和流量計15，并通過管道相連接。所述臭氧尾氣排出口13與尾氣破壞器17通過管道相連接。
本發明裝置內部專性固體催化劑系統4分為三級，分別設置于設備的底部、中部和上部，分別填裝三種不同專性固體催化劑；上層催化劑：載鐵型活性炭催化劑；中層催化劑：硅藻土負載納米氧化鐵催化劑；下層催化劑：活性氧化鋁基多項催化劑。各級專性固體催化劑系統催化有效停留時間(催化劑的用量計)為1:1:1。專性催化劑種類可依據廢水中有機物成分進行而定。
所述裝置內催化劑支撐件5為三套，分別置于裝置底部、中部、上部，分別用于承托上述三種不同專性催化劑。
所述裝置內催化劑填裝口6、催化劑卸料口7為三套，供不同專性固體催化劑裝料和卸料使用。
本發明工作過程如下：
廢水由進水管2進入本裝置底部，廢水由下而上流動，首先進入底部臭氧催化氧化系統，在臭氧和活性氧化鋁基多項催化劑的共同作用下，廢水中一部分有機物得到去除，另一部分大分子有機物在此快速降解為小分子有機物；剩余有機物隨水流上升至中部，臭氧在硅藻土負載納米氧化鐵催化作用下，有效去除廢水色度；當廢水流至裝置上部時，廢水中有機物大部分為小分子有機物，利用活性炭對小分子有機物和臭氧的強吸附性能，實現小分子有機物的徹底去除；廢水經三級臭氧催化氧化系統處理后由出水口排出。產生的臭氧尾氣進入尾氣破壞器17進行處理，避免對環境造成污染。
實施例1
天津某化學品生產有限公司日處理廢水量240m3/d，目前采用臭氧催化氧化+二級生化進行處理，由于受訂單式生產的影響，廢水中難降解有機物成分較為復雜，外排廢水難以達標。采用本發明難降解有機廢水多級臭氧催化氧化處理裝置對二級生化出水進行深度處理，開展了規模10m3/d的中試實驗。廠方二級生化出水在裝置內水力停留時間為2h，三級臭氧投加系統臭氧投加量至下而上分別為25-35mg/L，20-30mg/L和10-15mg/L，臭氧濃度為90-110mg/L。
本裝置進水COD為95-145mg/L，平均為110mg/L；進水色度為53-75，平均為63。經本發明裝置處理后，出水COD為35-58mg/L，平均為50mg/L，去除率達到62％；出水色度為35-46，平均為39，能夠達標排放。
實施例2
廣東某印染廠日處理廢水量2000m3/d，目前采用二級生化污水處理工藝，外排廢水存在偶爾不達標情況。采用本發明難降解有機廢水多級臭氧催化氧化處理裝置對二級生化出水進行深度處理，開展了規模20m3/d的中試實驗。廠方二級生化出水在裝置內水力停留時間為1h，三級臭氧投加系統臭氧投加量至下而上分別為15-20mg/L，10-15mg/L和5-10mg/L，臭氧濃度為75-95mg/L。
本裝置進水COD為55-95mg/L，平均為74mg/L；進水色度為97-139，平均為124。經本發明裝置處理后，出水COD為28-52mg/L，平均為45mg/L；出水色度為39-48，平均為43，能夠達標排放。