一種強化臭氧氧化廢水的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境化工領域，具體涉及一種強化臭氧氧化廢水的裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]化學工程及相關產業占到我國國民生產總值的20%以上，據有關統計數據，我國化工行業廢水排放總量已成為工業廢水排放量第二大的行業。而化工廢水特別是生物難降解化工廢水，由于缺乏高效低成本的處理技術，難降解化工廢水的處理已成為現階段環境保護技術領域亟待解決的一個難題。
[0003]高級氧化技術(也稱Α0Ρ)利用各種活性自由基攻擊有機物，可以有效將有毒難降解有機物礦化或轉化為低毒、易生物降解的低分子有機物，受到了學術與產業界的高度重視。該類技術主要包括Fenton法、濕式催化氧化、光催化、電催化、催化臭氧氧化等。相比之下，臭氧氧化法，包括催化臭氧氧化法，具有不受廢水色度、廢水膠體物質、高溫高壓和嚴格pH限制的要求，也不會產生大量的二次污染物(如Fenton法產生大量污泥)的特點，且對難降解有機物具有良好的降解與礦化能力。因此，臭氧氧化法是一種具有廣闊應用前景的高級氧化技術，但在實際廢水處理應用中還存在的主要技術問題是:(I)臭氧在水中的溶解度很低，傳質效率不高，因而其利用率較低；(2)臭氧較容易將大分子中不飽和鍵斷裂，使其分解為小分子物質，但繼續氧化礦化這些小分子物質的能力需要提高；(3)臭氧在堿性條件下被氫氧根催化生成羥基自由基，以間接方式高效氧化有機物，但高PH值條件下有機物礦化結果又會生成HC03—、CO/—離子，這些離子正好又是羥基自由基清除劑;相反，在酸性條件下，又可能形成難于臭氧化的酸性有機物，其結果是完全礦化有機物需要消耗大量的臭氧，導致較高的成本；(4)實際廢水往往復雜多相，存在膠體或顆粒物，多數情況下還存在大量的自由基清除劑，降低了臭氧利用率。針對上述問題，人們也提出了如填料塔、鼓泡塔、微孔分布器、旋轉式超重力反應器、氣升式內環流反應器、套管式微反應器等強化臭氧反應的設備，這些設備在結構上各有其特點，其強化臭氧傳質效率也各不相同。
[0004]如公開號為CN104671389A的專利文獻，公開了一種廢水的臭氧氧化處理裝置，包括提升栗、氧化反應器、紊流器、臭氧發生器以及循環栗，廢水經提升栗的提升進入氧化反應器，臭氧發生器通過紊流器連通至氧化反應器內，循環栗、紊流器和氧化反應器之間通過管子互相連通，形成循環。該發明利用紊流器的設置，使臭氧氣體與廢水在反應器內高速混合，提高了廢水和臭氧的接觸面積，從而提高臭氧的利用率。但是，目前強化臭氧反應的設備，其臭氧發生器的臭氧化氣體的壓力一般較低，反應體系的壓力無法明顯提高，使臭氧在廢水中的溶解度仍然較低，導致臭氧利用率難以提高，而且，這些裝置的結構也比較復雜。
【發明內容】
[0005]本發明的目的主要是針對現有臭氧氧化處理廢水技術中存在的臭氧利用率低的問題，提供一種強化臭氧氧化廢水的裝置，該裝置不僅結構簡單，而且可以顯著提高臭氧的利用率，并提高臭氧對難降解有機污染物的降解與礦化效率。
[0006]本發明的具體技術方案為:一種強化臭氧氧化廢水的裝置，包括臭氧發生器、儲液槽、反應器和氣液混合栗，所述臭氧發生器通過氣液混合栗與反應器連通，所述反應器與儲液槽通過氣液混合栗循環連通，各連通管路上均設置閥門控制通斷，所述反應器出口管道上設有系統壓力調節閥。
[0007]本發明利用氣液混合栗的負壓作用，同時吸入臭氧氣體和待處理廢水，在氣液混合栗葉輪高速旋轉下，臭氧氣體與待處理廢水完成充分混合，同時實現臭氧微氣泡化。然后，含有臭氧微氣泡的廢水進入反應器中，通過調節反應器出口管道上的系統壓力調節閥，調節整個體系的液體流量，從而實現對反應器內部的壓力調節，達到對反應體系加壓的目的。臭氧氣體與廢水經過該反應系統后，先后實現了臭氧的微氣泡化和加壓目的，臭氧微泡化增加了反應體系的氣液傳質面積，提高了氣液傳質系數;對體系加壓強化有助于減少臭氧氣泡團聚并增大臭氧在廢水中的濃度，從而強化了臭氧與廢水兩相反應速率，提高了臭氧的利用率。本發明提供的強化臭氧氧化廢水的裝置，也適用于強化其他難溶氣體與液體之間的反應。
[0008]作為優選，所述臭氧發生器依次連有臭氧檢測器和尾氣吸收裝置。
[0009]作為優選，所述臭氧發生器與氣液混合栗的連通管路上設有氣體流量計。
[0010]作為優選，所述儲液槽依次連有干燥裝置、臭氧檢測器和尾氣吸收裝置。
[0011 ]采用上述裝置處理廢水的方法，包括如下步驟:
[0012](I)將待處理廢水通入儲液槽，打開系統壓力調節閥和氣液混合栗與儲液槽管路上的閥門，啟動氣液混合栗；
[0013](2)打開臭氧發生器與氣液混合栗連通管路上的閥門，啟動臭氧發生器，待進入反應器中的氣體流量穩定后，通過系統壓力調節閥調節反應器的出水量，達到預定壓力后，即可進行臭氧氧化廢水的反應。
[0014]作為優選，在步驟(2)中打開臭氧發生器與氣液混合栗管路上的閥門之前，先打開臭氧發生器與臭氧檢測器連通管路上的閥門，啟動臭氧發生器，待臭氧濃度穩定后，再調節臭氧發生器與氣液混合栗連通管路上的閥門至臭氧達到預定的流量。
[0015]使用本發明裝置處理廢水時，為了進一步提高氣液反應的速率，降低反應過程能耗，可在待處理廢水中加入如 Mn02、Fe00H、Ti02、Co0x/Al203、Cu0x/Al203、Ti02/Al203、Mn02/Ti02、Mn0x/Zr02或Co0x/Zr02等粉末型催化劑，形成漿態反應體系；也可以在反應器中設置一些如活性炭纖維、負載過渡金屬氧化物催化劑、強化流場混合的絲網、多孔金屬或陶瓷等填料，形成加壓固定床反應體系。
[0016]本發明的有益效果是:本發明提供的強化臭氧氧化廢水的裝置，可以同時實現臭氧氣體微氣泡化和反應體系加壓強化，這雙重效果大大提高了氣液兩相的傳質面積和傳質推動力，從而提高臭氧向廢水中傳質的速率和廢水中臭氧的濃度，進而提高臭氧的利用率，而且，本發明的裝置結構簡單，容易實現工程放大。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明提供的強化臭氧氧化廢水裝置的一種結構示意圖；
[0018]圖2是不同體系壓力對廢水脫色率的影響；
[0019]圖3是不同體系壓力對廢水COD的影響；
[0020]圖4是不同體系壓力對廢水TOC的影響；
[0021 ] 圖5是體系壓力為0.05MPa和0.35MPa對廢水TOC去除率比較；
[0022]圖中:1-臭氧發生器，2-儲液槽，3-管式反應器，4-氣液混合栗，5-氣