一種污水復(fù)合催化氧化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種污水復(fù)合催化氧化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生產(chǎn)技術(shù)的變化和應(yīng)用要求的復(fù)雜化，各種行業(yè)所產(chǎn)生的廢水中，污染物的組分、濃度、色度、氣味和毒性會發(fā)生非常大程度的變化，水質(zhì)的復(fù)雜程度非常高。在這種大環(huán)境下，任何一種單一的污廢水處理方式要得到具有普遍性的推廣，其難度是可想而知的。從現(xiàn)代水處理技術(shù)的發(fā)展來看，復(fù)合型處理方法是必然的發(fā)展趨勢，差別在于面向不同水質(zhì)污廢水所采用組合工藝及其特性參數(shù)各不相同。對于不同種類的廢水，為了盡量避免對環(huán)境的二次污染，生物降解技術(shù)以及膜生物反應(yīng)器是近年來污廢水處理主要的發(fā)展方向。但是由于所面向污廢水水質(zhì)的復(fù)雜性，以及由于市場需求和主體生產(chǎn)工藝的周期或者擬周期性特征，由于這種周期或者擬周期本身的強烈變化，一般污廢水的負荷都表現(xiàn)出較強的波動性，從而對微生物的降解能力和抗沖擊負荷能力提出了較高的要求。
[0003]正是由于水質(zhì)濃度、組分及波動性的特征，整體上來說如何提高對污染物質(zhì)的降解效率，在低能耗、低污染和占地面積小的前提下，達成對污廢水的高強度處理是水質(zhì)處理技術(shù)必須具備的基本特征。鑒于生物處理技術(shù)/膜生物處理技術(shù)已成為污廢水處理的發(fā)展主流，那么對于特性復(fù)雜的污廢水，如何快速提升生物可降解性，必然是需要著力解決的問題。催化氧化方法是一種相對有效且穩(wěn)定的方法，發(fā)展也相對成熟。從單一的催化氧化到復(fù)合型催化氧化技術(shù)，對不同種類污廢水中污染物特性影響的研究文獻已經(jīng)非常豐富。
[0004]臭氧氧化方法以臭氧2.7V的氧化電勢、與有機物反應(yīng)速度快、原料易得、可就地產(chǎn)生、使用方便和不產(chǎn)生二次污染的特征，在污廢水的處理中，得到較為廣泛的應(yīng)用。但是臭氧氧化方法的一個主要問題是臭氧本身的不穩(wěn)定性，會導(dǎo)致臭氧氧化段運行時間長，處理效率低的問題。
[0005]光催化是氧化降解水中有機污染物的一種新方法，具有能耗低、操作簡便、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)范圍廣、可減少二次污染等優(yōu)點。光催化方法存在的一個直觀的問題是針對不同透光度的污廢水，其光源有效輻射范圍會發(fā)生較大的變化，或者說如何提升光源的輻射效率，是光催化方法的核心問題。另外對于光催化方法而言，其單獨應(yīng)用時，在處理高濃度工業(yè)廢水方面存在適用性的問題，必須配合對應(yīng)的氧化方法來建立相應(yīng)的復(fù)合處理機制，以提升整個催化氧化的效率。
[0006]金屬催化是氧化降解水中有機物的另一種主要的催化方法，金屬催化劑能夠促使水中臭氧分解，產(chǎn)生具有極強氧化性的自由基。但是該方法對應(yīng)的問題在于存在二次污染的問題，按照總量守恒的原則，加入的金屬催化劑都會產(chǎn)生對應(yīng)的金屬離子污染的問題。
[0007]因此，亟需一種降解效率高、能耗低、二次污染小、能夠適應(yīng)水質(zhì)、濃度、組分大幅度波動的催化氧化處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中污水催化氧化處理存在降解效率低，能耗高、二次污染大，不能應(yīng)對污水指標大幅度波動等一系列問題，提供了一種污水復(fù)合催化氧化處理方法。
[0009 ]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
[0010]—種污水復(fù)合催化氧化處理方法，包括同時進行的催化劑催化氧化步驟、光催化氧化步驟和臭氧氧化步驟:
[0011]催化劑催化氧化步驟:將污水引入到填充有催化劑的催化氧化裝置中，催化劑為鈦、銅、鋅、鐵、鎳或錳金屬的單質(zhì)或氧化物或上述物質(zhì)的混合物；
[0012]光催化氧化步驟:同時利用可見光和紫外光照射待處理污水；
[0013]臭氧氧化步驟:向催化氧化裝置中通入臭氧，臭氧通入量與污水流量之比為I?5:1o
[0014]臭氧氧化具有氧化電勢高、與有機物反應(yīng)速度快、原料易得、可就地產(chǎn)生、使用方便和不產(chǎn)生二次污染的特點；金屬催化劑一方面能夠催化污水中有機物分解，另一方面，能夠促使水中臭氧分解，產(chǎn)生具有極強氧化性的自由基;光催化氧化具有能耗低、操作簡便、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)范圍廣、二次污染小等特點。本發(fā)明的復(fù)合催化氧化包括同時進行的催化劑催化氧化、光催化氧化和臭氧氧化，充分發(fā)揮催化劑氧化、光催化氧化和臭氧催化氧化的協(xié)同效應(yīng)，產(chǎn)生氧化電勢極高的自由基，能夠促進污水中有機物的分解，同時具有操作簡便、二次污染小、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點，能夠作為生物降解的預(yù)處理段或單獨作為反應(yīng)段。
[0015]作為優(yōu)選，催化劑催化氧化步驟中，催化劑吸附或鑲嵌或電鍍或填充在板狀填料表面，構(gòu)成催化劑板，催化劑板與污水流動方向呈40°?65°角。催化劑板與污水呈一定角度，延長污水在催化氧化裝置內(nèi)的停留時間，且使得污水與催化劑充分接觸，且對臭氧流動起到一定的擾流作用，使得催化劑和臭氧也能充分反應(yīng)，生成高氧化電勢的自由基，促使污水中有機物分解。
[0016]作為優(yōu)選，光催化氧化步驟中，光源固定在板狀填料表面，構(gòu)成光源板，光源板與污水流動方向呈40°?65°角。光源固定在污水流動區(qū)域內(nèi)，保證各個區(qū)域內(nèi)污水的光照強度，保障催化效率。
[0017]作為優(yōu)選，催化劑板和光源板平行且間隔排列。光源板和催化劑板間隔排列，光源的輻射效率高，針對不同透光度的污水起到很好的催化作用。
[0018]作為優(yōu)選，臭氧氧化步驟中，臭氧的水力停留時間與污水的水力停留時間之比為
0.5?3:1。臭氧在污水中的水力停留時間長，與污水接觸充分，保證激發(fā)態(tài)的自由基能與污水中有機物充分反應(yīng)，催化有機物降解。
[0019]作為優(yōu)選，催化氧化裝置帶壓運行，催化氧化裝置內(nèi)氣壓0.1?0.5Mpa。裝置內(nèi)保有一定壓力，一方面，起到延長臭氧停留時間的作用，另一方面，降低催化氧化反應(yīng)自由能，提尚反應(yīng)效率。
[0020]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果:
[0021]I)由于同時采用催化劑催化氧化、光催化氧化和臭氧催化氧化，發(fā)揮催化劑、光和臭氧的協(xié)同效應(yīng)，對污水負荷的變化具有很高的適應(yīng)性、抗沖擊性，同時具有能耗低、操作簡單、反應(yīng)條件溫和、二次污染小等優(yōu)點；
[0022]2)由于待處理的污廢水通常具有一定的濁度，這種濁度直接影響紫外光源的有效照射范圍，從而影響光催化氧化效果，采用光源板，充分保障光源的有效照射范圍，確保光催化反應(yīng)區(qū)段內(nèi)，有充足的光照和催化強度，另一方面起到擾流作用，對流體流動軌跡起到一定限定，延長廢水在裝置內(nèi)的停留時間，確保反應(yīng)催化氧化充分進行。
[0023]3)光源板和催化劑板與污水流動方向呈一定角度，對污水和臭氧都起到擾流作用，延長停留時間，保證催化氧化充分進行；同時，催化劑板和光源板按照一定的