[發明專利]活性炭催化臭氧氧化裝置及其污水處理工藝

有效

• 申請號: 201410356624.7
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN104192981A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 范舉紅;劉銳;陳呂軍;陳澤枝
• 申請（專利權）人: 浙江清華長三角研究院;嘉園環保股份有限公司;浙江雙益環保科技發展有限公司
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及污水處理領域，尤其涉及一種以活性炭為催化劑催化臭氧氧化的裝置及其污水處理工藝。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，人類活動過程中向環境排放的水、氣、固“三廢”物質也越來越多，嚴重影響著人與自然環境的和諧以及可持續發展。其中，水體中的有機污染問題也變得越來越突出，例如飲用水源中存在的有毒有害的人工合成有機物和微量天然有機物，就與自來水中的消毒副產物有著很大的關系。此外，城鎮污水處理廠流出的二級出水中也含有很多種有毒有害的人工合成有機物，此類有機物主要屬于內分泌干擾物和持久性有機物，其表現出較為嚴重的急性生物毒性、慢性毒性和遺傳毒性，甚至具有“三致效應”。而工業廢水中存在的不同類別的有機污染物的含量更大且組分復雜，其中部分工業廢水僅通過傳統常規的水處理方法，甚至無法達到排放標準。此類有機污染組分進入水體后，不僅影響外界環境，也將嚴重影響人類的身體健康。

為防治水體中過量的有機污染，首先應減少或者截斷人類活動向水體輸入有機污染物質的量，提高污水處理能力以及對難降解、有毒有害有機物的治理能力。臭氧氧化技術是用臭氧作氧化劑對廢水進行凈化和消毒處理的方法，臭氧具有很強的氧化能力，能夠降解水中的有機污染物，該技術在水處理中已得到廣泛的應用。但是，在污水處理過程中，單獨使用臭氧氧化污水中的有機物，通常存在一些缺點，如臭氧同某些有機物的反應速度慢、臭氧利用效率低和很多情況下不能將有機物徹底氧化等問題。而在自由基激發劑或促進劑存在的條件下，臭氧就能夠使液體或氣體中產生大量的自由基，這些自由基在極短的時間內，就可將液體或氣體中的有機物氧化成簡單的有機物或二氧化碳和水徹底除去。自從Jans和Hoign發現在水溶液中活性炭是一種加速臭氧分解并生成·OH的促進劑后，活性炭作為催化劑被越來越多的研究者應用到催化臭氧氧化系統中，并在實際的水處理中得到廣泛應用。

活性炭及負載型活性炭作催化劑時，催化反應體系屬于“氣-液-固”多相反應系統，包括一系列發生在催化表面的連串、平行的傳質過程和化學反應過程。但是，在此過程中，由于活性炭床空隙率低，不利于臭氧分子向氣液界面、液相以及活性炭表面擴散，不利于臭氧分子和水中有機物與活性炭的相遇，往往影響臭氧分子和有機污染物在活性炭載體表面發生催化反應的效果，從而影響活性炭催化臭氧氧化的能力，降低了臭氧的利用效率。因此，如何能夠提高臭氧分子、有機污染物以及活性炭之間的催化氧化反應效果，提高臭氧氧化能力和臭氧的利用率，將是提高有機污染物污水處理能力的一個重要途徑。

發明內容

本發明的目的在于針對活性炭催化臭氧氧化過程中存在的不足，提供一種能夠提高活性炭催化臭氧氧化能力，提高臭氧利用效率和污水處理能力裝置及其污水處理工藝。

一種活性炭催化臭氧氧化裝置，包括反應池，所述反應池內通過導流筒由內至外依次隔為升流反應區、降流反應區和分離區且三者的底部相連通作為活性炭盛放區；

所述升流反應區內設有臭氧和水的輸入裝置，升流反應區與降流反應區頂部相連通；

在降流反應區和分離區的底部連通處設有環形的導流器，該導流器底部至少一部分伸入活性炭存儲區，導流器頂部處在分離區下方的部位帶有傾斜設置的導流面。

在由導流筒分割成不同區域的活性炭催化臭氧氧化裝置中，臭氧和污水從升流反應區的底部進入，由于臭氧擴散作用、進水布水沖量以及壓縮臭氧在水中的裹夾與混合作用，使水與活性炭的混合液密度減小而在升流反應區內向上流動。混合液到達升流反應區頂部后，水中裹夾的剩余氧氣及殘留臭氧則以氣泡形式逸出，而水與活性炭混合液則流過內筒，進入降流反應區，溶解性的臭氧繼續在降流反應區內與水中的有機污染物發生氧化反應。水與活性炭的混合液進入降流反應區后，由于降流反應區中氣量的減少導致水與活性炭混合液的密度增大，在分離區實現固液分離，大量的活性炭沉降至反應裝置底部的存儲區，而經臭氧氧化的水在導流器的協助下沿反應池內壁上的出水堰流出。沉降至反應裝置底部的存儲區的活性炭可再次參與下一輪的反應，使活性炭處于循環流化狀態。在整個水與活性炭混合液的流動過程中，混合液以其自身的密度差為循環流動的動力。

在降流反應區和分離區的下部連通處設置環形的導流器協助活性炭的沉降，使活性炭快速沉降至存儲區，防止在分離區底部堆積。導流器下部位浸入活性炭存儲區，上部位接分離區和降流反應區。

所述導流筒包括同軸豎向布置的內筒和外筒，其中內筒包圍的區域為升流反應區，內筒和外筒之間為降流反應區，外筒與反應池內壁之間為分離區。