有機廢水臭氧催化氧化處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及有機廢水的處理方法，特別涉及一種臭氧的催化氧化處理工藝和催化劑材料。
【背景技術】
[0002]水中難降解有機物污染問題和有效治理問題，已成為我國水環境工作面臨的一個嚴峻的問題。水體中的有機污染物主要包括大分子天然有機物、微量有機污染物、臭味物質、藻類及其代謝產物等。這些有機物通常來源于有機化工、石油化工、醫藥、殺蟲劑及除草劑等工業過程產生的有機污染物，具有濃度低、毒性大的特點，很多能產生致癌、致畸、致突變的作用，對人體健康危害極大，而且這些有機物都難降解，易于通過食物鏈生物富集而放大其危害，因此需要采用一定的技術手段將其從水體中去除。
[0003]廢水中的有機物難以直接采用生化方法處理，需要采用物理化學方法進行處理或預處理；另外，許多高濃度有機廢水經生物二級處理后，殘留部分有機物大部分為難生物降解有機物，致使廢水難以達標排放或回用，也需要采用物理化學方法進行深度處理。
[0004]化學氧化法是水污染控制的主要方法之一，常用的氧化劑主要包括濕式氧化的氧氣、電化學中的電子、高錳酸鹽、氯氣、過氧化氫及臭氧等。相對于其它氧化劑，臭氧的氧化性比其它常用氧化劑的強，其標準電極電位為2.07mV ;另外，臭氧氧化副產物少，因此在給水處理中已得到了廣泛的應用，主要用來消毒殺菌、除嗅、除藻及水中有機物。近十多年來，隨著臭氧發生器制造業的發展，臭氧化水處理工藝的設備投資和運行費用得以降低，在污水處理方面的研宄和應用也逐漸增多。然而，目前應用的臭氧氧化工藝和設備存在臭氧利用率降低，氧化效果較差，難以在廢水處理中取得滿意的處理效果的問題。
[0005]臭氧在水溶液中的化學行為比較復雜，它可以直接氧化有機物，或通過鏈式反應機制分解產生羥自由基氧化去除水中的雜質，研宄表明一些金屬元素可以促進臭氧分解產生強氧化性的羥基自由基；因此在利用臭氧處理有機廢水時通常選擇催化臭氧氧化技術。但是在均相催化氧化中，催化劑混溶于水，催化劑易流失且不易回收，容易產生二次污染，運行維護費用較高，增加處理成本，難以在大規模生產中應用；而在非均相催化氧化中，固體催化劑存在表面不均一和內擴散速度較慢的缺點，且氧化效果容易受到水體中雜質的影響，降低了氧化效率，還可能生成副產物溴酸鹽，導致了水體二次污染，也對人體健康產生影響。因此有必要研宄出一種新型的催化劑材料和新型的催化氧化工藝，以提高臭氧的利用率和氧化效率。
【發明內容】
[0006]本發明目的是針對現有技術的不足與缺陷，提供了一種高效率的臭氧催化氧化處理工藝，尤其適用于含有機污染物的水體的凈化和處理。
[0007]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
一種有機廢水臭氧催化氧化處理工藝，其主要步驟包括: 一、將預處理后的有機廢水通過自吸泵提升進入自清洗過濾器，在自清洗過濾器中，去除廢水中大部分的較大懸浮物，自清洗過濾器后的產水進入保安過濾器，進一步去除水中的懸浮物和膠體物質；
二、步驟一中保安過濾器的產水進入冷卻系統中，與冷卻系統的循環冷卻水進行熱交換，將污水的水溫降低到25°C左右，同時冷卻水經冷卻系統的冷水機降溫到25°C以下循環利用;
三、經過熱交換升溫后的廢水進入高位水箱，高位水箱的有效水容量控制在3.5立方左右；
四、高位水箱的出水與臭氧混合通過微納米氣泡發生裝置進入催化氧化塔中，催化氧化塔中填充催化填料，經催化氧化后去除水中的有毒有害有機物，其去除有機物的比例為O3:Δ COD ^ 1:2.0 ；；
五、經催化氧化塔出口排出的尾氣充入尾氣吸收塔，尾氣吸收塔加熱分解臭氧尾氣，再經過催化劑層徹底分解尾氣中的臭氧，處理后的尾氣可根據實際情況進行直排或者進入大系統的尾氣處理系統。
[0008]其中所述催化填料為復合非均相催化劑，所述催化劑包括載體，活性組分，致孔劑，粘結劑、潤滑劑和酸，其中各組分的重量百分比為載體50-80%，活性組分10-15%，致孔劑3-8%，粘結劑3-7%，潤滑劑1-4%和酸1_2%，所述載體選擇分子篩、中孔陶瓷或硅藻土，所述活性組分為復合納米金屬氧化物或金屬溶液，其中的金屬為納米鈦和鋯的組合物，鈦和鋯的摩爾比為10:1_3，所述致孔劑為木炭、生物淀粉或聚乙二醇，所述粘結劑是氫氧化鋁凝膠，所述潤滑劑為甘油，所述酸為硝酸；
本發明的催化填料采用以下方法制備獲得:
(I)將二氧化鈦和氧化鋯顆粒研磨粉碎，制備活性金屬復合納米氧化物顆粒；也可以采用鈦和鋯的離子溶液混合配制復合金屬組合物溶液，其中上述氧化物顆粒或金屬組合物溶液中鈦和錯的摩爾比為10:1-3。
[0009](2)將載體粉碎成粒徑1-1OOnm的顆粒，將載體顆粒與步驟I的氧化物顆粒混合后浸漬與乙醇中，充分攪拌浸漬2-5h，取出后在100-150°C下烘干；或者將載體顆粒直接浸漬于步驟I中的金屬組合物溶液中，充分攪拌2-5h，靜置48小時后濾去溶液。
[0010](3)將步驟2中烘干或過濾后得到顆粒與致孔劑、粘結劑、潤滑劑和酸混合，混合后產物先在80?150°C下烘干2h，后在400?600°C焙燒2?4小時，粉碎后制得載體填料；
本發明的臭氧催化氧化工藝適用于各種有機廢水的處理，包括含低濃度有機污染物的飲用水，尤其適用于有機農藥、石油冶煉和煤化工、制藥等行業產生的有機廢水；
本發明具有如下有益效果:
I)本發明采用微納米氣泡發生裝置將廢水和臭氧的混合物輸送倒催化氧化塔中，臭氧在廢水中的分散率高，與廢水中的有機物和催化劑接觸更為充分，臭氧的羥基自由基產生率高，可以更加高效的去除水體中的有毒有害有機物，結果表明本發明的工藝明顯高于傳統臭氧處理工藝對有機物的去除效率。
[0011]2)本發明采用的催化劑比表面較大，性質穩定，能吸附有機污染物，增加污染物與羥基自由基接觸面積，其上負載的復合金屬能強化對臭氧的催化能力，提升羥基自由基有效利用率，強化處置效果。
【附圖說明】
[0012]圖1表示本發明處理有機廢水的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結合實施例對本發明作進一步說明。
[0014]如圖1所示，本發明的有機廢水臭氧催化氧化處理工藝的步驟包括:
一、將預處理后的有機廢水通過自吸泵提升進入自清洗過濾器，在自清洗過濾器中，去除廢水中大部分的較大懸浮物，自清洗過濾器后的產水進入保安過濾器，進一步去除水中