一種用于垃圾滲濾液深度處理的光化學氧化反應器的制作方法

本發明涉及一種用于垃圾滲濾液深度處理的光化學氧化反應器，尤其涉及一種能夠高效利用臭氧并有效去除垃圾滲濾液色度的反應器，屬于污水處理領域。

背景技術：

隨著我國生活水平顯著提高，工業得到前所未有的發展。據統計，生活垃圾正在以每年9%的速度高速增長。而垃圾的處理方式主要有：衛生填埋、焚燒、高溫堆肥。其中，衛生填埋具有經濟成本低得到廣泛的運用。與此同時，衛生填埋會產生大量的垃圾滲濾液，垃圾滲濾液是一種高濃度、高色度、難降解的有機廢水，對人體、植被及環境具有巨大的危害。之前普遍采用生化處理方式處理垃圾滲濾液，但由于垃圾滲濾液的難降解性，以及國家頒布的新標準GB16889-2008《國家生活垃圾填埋場污染控制標準》，生化法已經難以滿足垃圾滲濾液處理排放標準。

工程上，針對垃圾滲濾液的處理工藝主要有生物處理工藝和物理化學處理法。隨著人民環保意識增強以及國家排放標準的日益嚴格，傳統的生物處理方法已經不能達到最新的污水排放標準。為此，生物處理法+深度處理技術在垃圾滲濾液處理工藝中開始得到廣泛的關注和應用。生物處理法具有低經濟性，將高濃度廢水處理到一定濃度，再采用深度處理技術將廢水處理達標排放。目前，深度處理技術主要包含高級氧化處理技術和膜分離技術。由于膜分離技術具有投資運行成本高，濃縮液難處理且膜易污染等缺點，其實質是污染物的轉移而不是轉化。相對于膜分離技術而言，高級氧化技術具有無二次污染、運行費用較低、可實現污染物的完全轉化等顯著優點，具有應用推廣價值。

光化學氧化技術是一種光源輻射作用下，產生羥基自由基將廢水中的難降解有機物氧化成小分子物質，甚至將部分污染物完全礦化成水和二氧化碳的污水處理技術。它對難降解而具有毒性的小分子有機物去除效果極佳，光氧化反應使水中產生許多活性極高的自由基，這些自由基無選擇性的將有機物結構給破壞。同時，廢水的可生化性得到大幅提高，為后續的生化處理奠定基礎。因此，光化學氧化技術具有降解效率高，無二次污染、反應迅速等顯著優點。

目前，光化學氧化技術尚未在垃圾滲濾液深度處理的工程中得到推廣應用，除了處理效率低、處理成本偏高外，還需要解決的關鍵問題是高效光化學反應器的設計。目前光化學反應器普遍存在結構簡單、效率低下、利用率不高以及無法解決色度對光化學氧化技術處理垃圾滲濾液的影響等問題。本專利設計的反應器具有臭氧利用率高、處理效率好并且可解決高色度對光化學氧化技術處理垃圾滲濾液的影響等優點，為光化學氧化技術在高濃度、高色度、難降解有機廢水處理中的推廣應用奠定基礎。

技術實現要素：

為了解決垃圾滲濾液深度處理光化學氧化技術與工藝中臭氧利用率低、處理效果差及處理成本高等突出問題，本發明提供一種適用于垃圾滲濾液深度處理的光化學氧化反應器。

本發明提供了一種用于垃圾滲濾液深度處理的光化學氧化反應器，其特征在于：所述反應器包括滲濾液進水管路（1）、混合池（2）、蠕動泵（3）、氣體泵（4）、閥門（5）、曝氣頭（6）、臭氧收集回用管路（7）、紫外燈（8）、石英管（9）、尾氣出氣口（10）、臭氧收集口（11）、出水口（12）、第一反應區（13）、第二反應區（14）、導流區（15）、進水口（16）、臭氧回用流量計（17）、臭氧進氣流量計（18）、臭氧進氣口（19）。

反應器是一個圓桶加蓋筒體，由三層圓形套筒組成，三層套筒高低不同。其中，中央第一層套筒與底板構成第一反應區（13），第一反應區（13）底部設有進水口（16）和一個曝氣頭（6），頂部設有尾氣出氣口（10）；第二層套筒與上底板相連，底部則未與下底板相連，與第一層套筒構成導流區（15）；液體從第一反應區（13）經過導流區（15）進入到第二反應區（14）；最外層套筒與第二層套筒構成第二反應區（14），第二反應區設有五根沿周向均勻布置的石英管（9），石英管（9）中插入紫外燈（8），底部設有五個曝氣頭（6），曝氣頭（6）與紫外燈（8）互相交錯放置，且第二反應區（14）的頂部設有兩個臭氧收集口（11），將第二反應區（14）尾氣臭氧進行收集回收并通過臭氧回用管路（7）經過氣體泵（4）泵入第一反應區（13），反應器的出水口設置在最外層套筒上，與第一層套筒頂部齊平。

所述反應器利用中間套筒與上蓋相連隔絕第一反應區（13）和第二反應區（14），為第二反應區（14）反應區臭氧的重新利用提供了條件。

所述的第一反應區（13）和第二反應區（14）均設有曝氣裝置，并且第二反應區（14）出氣口中未完全利用的臭氧尾氣通過收集回用管路（7）直接充入第一反應區（13）提高臭氧利用率，同時又可有效去除垃圾滲濾液的色度，以減少色度對垃圾滲濾液的光化學氧化處理的影響。

本發明的工作過程如下：垃圾滲濾液二級出水由進水管路（1）進入混合池（2），再由蠕動泵（3）泵入進水口（17）進入第一反應區（13），并充分利用回收的臭氧進行廢水的脫色處理。經過臭氧脫色后廢水經導流區（15）進入第二反應區（14），進行光化學氧化反應。處理后的廢水最后從出水口（16）排出；臭氧則從臭氧進氣口（19）由周向均布的五個曝氣裝置曝氣進入第二反應區（14）進行反應。反應后的臭氧尾氣由第二反應區上方的臭氧收集口（11）收集，通過臭氧回用管路（7）由氣體泵（4）泵入第一反應區（13）底部的曝氣頭進入第一反應區（13）進行垃圾滲濾液的脫色處理，最后由尾氣出氣口（10）排出。

本發明的有益效果是：經試驗，本反應器處理垃圾滲濾液二級出水時的COD的去除率達到85%以上，色度去除率達到100%，經該反應器處理后其出水水質B/C由0.1達到0.3左右，能夠較好地滿足后續生化處理的要求，并且臭氧利用率比其他裝置提高10%左右。本反應器還可以靈活變化不同的處理工藝，適用于UV/O₃、UV/H₂O₂/O₃等光化學氧化處理技術工藝。

附圖說明

圖1為本發明的主視示意圖；圖2為本發明的裝置俯視示意圖；

圖中：1—進水管路；2—混合池；3—蠕動泵；4—氣體泵；5—閥門；6—曝氣裝置；7—臭氧回用管路；8—紫外燈；9—石英管；10—尾氣出氣口；11—臭氧收集口；12—出水口；13—第一反應區；14—第二反應區；15—導流區；16—進水口；17—臭氧回用流量計；18—臭氧進氣流量計；19—臭氧進氣口。

具體實施方式

下面結合附圖說明本發明的具體實施方式。

所述反應器包括滲濾液進水管路（1）、混合池（2）、蠕動泵（3）、氣體泵（4）、閥門（5）、曝氣頭（6）、臭氧收集回用管路（7）、紫外燈（8）、石英管（9）、尾氣出氣口（10）、臭氧收集口（11）、出水口（12）、第一反應區（13）、第二反應區（14）、導流區（15）、進水口（16）、臭氧回用流量計（17）、臭氧進氣流量計（18）、臭氧進氣口（19）。

反應器是一個圓桶加蓋筒體，由三層圓形套筒組成，三層套筒高低不同。其中，中央第一層套筒與底板構成第一反應區（13），第一反應區（13）底部設有進水口（16）和一個曝氣頭（6），頂部設有尾氣出氣口（10）；第二層套筒與上底板相連，底部則未與下底板相連，與第一層套筒構成導流區（15）；液體從第一反應區（13）經過導流區（15）進入到第二反應區（14）；最外層套筒與第二層套筒構成第二反應區（14），第二反應區設有五根沿周向均勻布置的石英管（9），石英管（9）中插入紫外燈（8），底部設有五個曝氣頭（6），曝氣頭（6）與紫外燈（8）互相交錯放置，且第二反應區（14）的頂部設有兩個臭氧收集口（11），將第二反應區（14）尾氣臭氧進行收集回收并通過臭氧回用管路（7）經過氣體泵（4）泵入第一反應區（13），反應器的出水口設置在最外層套筒上，與第一層套筒頂部齊平。

根據圖1，其中進水管路（1）、混合池（2）、蠕動泵（3）、進水口（16）、第一反應區（13）、導流區（15）和第二反應區（14）、出水口（12）中的箭頭表示水流方向。進氣管路（19）、曝氣頭（6）、臭氧收集口（11）、臭氧回用管路（7）、氣體泵（4）、尾氣出氣口（10）中箭頭表示氣流方向。

本發明的第一重套筒構成的第一反應區（13）目的為去除垃圾滲濾液的色度，臭氧經第二反應區（14）反應后的尾氣通過臭氧收集口（11），經過臭氧回用管路（7），由氣體泵（4）泵入第一反應區（13）來去除垃圾滲濾液的色度。

本發明中的第二反應區（14）用于光化學氧化反應，去除垃圾滲濾液的COD、氨氮等，反應后的殘余臭氧為第一反應區（13）去除色度提供條件。

本發明利用垃圾滲濾液與臭氧在不同反應階段對臭氧的反應動力學特性的不同，通過設計第一反應區（13）的管徑大小以及進水流速，來調節垃圾滲濾液在第一反應區（13）的停留時間，使第二反應區（14）的尾氣臭氧濃度恰好將第一反應區（13）的色度去除，提高臭氧利用率。

根據廢水性質可以選擇過氧化氫用量、曝氣量、紫外光強度、水力停留時間和不同的臭氧回用方式，利用反應器經濟高效地處理各種濃度、各種成分以及各種色度的有機廢水。

對于高濃度、高色度的有機廢水，出于實驗成本的考慮，本反應器比較適合作為生化處理技術的后續深度處理。本反應器既可以有效的去除色度，減少色度對光化學氧化反應的影響，又可以高效地利用臭氧，節約處理成本，實現污水的達標排放。

經試驗，本反應器處理垃圾滲濾液二級出水時的COD的去除率達到85%以上，色度去除率達到100%，經該反應器處理后其出水水質B/C由0.1達到0.3左右，能夠較好地滿足后續生化處理的要求，并且臭氧利用率比其他裝置提高10%左右。