專利名稱：臭氧催化氧化除污裝置及應(yīng)用該裝置的水處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氧化分解水中高穩(wěn)定性、難降解 有機(jī)物的臭氧催化氧化除污裝置及應(yīng)用該裝置的水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國(guó)水環(huán)境污染比較嚴(yán)重，目前在污水及給水中均存在高穩(wěn)定性、難降解的有機(jī) 物，而污水及給水處理仍采用傳統(tǒng)常規(guī)處理設(shè)備，現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)主要包括格柵調(diào)節(jié)池、 沉淀池、生化處理器、石英砂過(guò)濾器及活性炭過(guò)濾器，處理時(shí)，污水首先經(jīng)格柵調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié) 水量，均衡水質(zhì)；然后進(jìn)入沉淀池，對(duì)污水中密度大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離；繼而進(jìn)入 生化處理器，進(jìn)行生化處理，降低水中的CODcr、BOD5, SS、氨氮等；再經(jīng)石英砂過(guò)濾器截留、 沉降和吸附污物達(dá)到過(guò)濾和凈化的目的；最后，通過(guò)活性炭過(guò)濾器，經(jīng)炭床吸附去除水中的 異味、膠體、色素、重金屬離子及CODcr等有機(jī)物，獲得凈水排出；現(xiàn)有給水處理系統(tǒng)是在上 述污水處理系統(tǒng)基礎(chǔ)上再延續(xù)增設(shè)高效膜反應(yīng)器及消毒器，高效膜反應(yīng)器用于去除水中的 細(xì)小懸浮物、膠體、細(xì)菌并增強(qiáng)出水水質(zhì)；消毒器用于通過(guò)臭氧或二氧化氯等進(jìn)行消毒殺滅 水中的細(xì)菌，獲得可飲用的水。然而，上述水處理系統(tǒng)只是在處理微污染水時(shí)效果顯著，對(duì) 于含有有機(jī)污染物的水，其效果不明顯，特別是對(duì)于微量高穩(wěn)定性、難降解的致癌、致畸、致 突變和內(nèi)分泌干擾的有機(jī)物，采用現(xiàn)有常規(guī)工藝和普通化學(xué)氧化以及生物處理很難將其去 除，污水不能徹底除污加重環(huán)境污染，而給水不能達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)重威脅著人體健康。盡 管長(zhǎng)期來(lái)行業(yè)內(nèi)一直嘗試通過(guò)臭氧催化氧化去除這類難降解污染物，但仍未能取得有效結(jié) 果。采用常規(guī)水處理系統(tǒng)的另一缺陷是進(jìn)行處理的水需要停留較長(zhǎng)時(shí)間，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備體 積較大，占地面積較大，運(yùn)行費(fèi)用較高。目前全國(guó)有數(shù)千座污水及給水處理廠，都面臨著有 機(jī)物污染的問題，迫切需要尋求高效而經(jīng)濟(jì)地去除高穩(wěn)定性、難降解有機(jī)污染物的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于針對(duì)上述問題，提供一種氧化分解水中高穩(wěn)定性、難 降解有機(jī)物的臭氧催化氧化除污裝置及應(yīng)用該裝置的水處理系統(tǒng)，從而有效降低污水及給 水中的有機(jī)污染物，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，改善水質(zhì)，保障居民身心健康，并實(shí)現(xiàn)高效能低成本。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種臭氧催化氧化除污裝置，包括臭氧發(fā)生器，其特征在于還設(shè)有引入待處理水 的水射器、內(nèi)裝體積占反應(yīng)罐體積30-50%的金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑的臭氧催化 氧化反應(yīng)罐及單向閥，并經(jīng)管道連接構(gòu)成，所述臭氧發(fā)生器的輸出口通過(guò)單向閥連至所述 水射器的加藥口，水射器出水口連至所述臭氧催化氧化反應(yīng)罐進(jìn)水口，臭氧催化氧化反應(yīng) 罐設(shè)置已處理水出水口。所述金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑是Mn-Cu-K負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑。所述水射器的進(jìn)水口和出水口之間連接支路閥門。一種應(yīng)用權(quán)利要求1、2或3所述的臭氧催化氧化除污裝置的污水處理系統(tǒng)，包括格柵調(diào)節(jié)池、沉淀池、生化處理器、石英砂過(guò)濾器及活性炭過(guò)濾器，其特征在于在所述沉淀 池與生化處理器之間增設(shè)所述臭氧催化氧化除污裝置，臭氧催化氧化除污裝置的臭氧發(fā)生 器的輸入口與所述沉淀池的輸出口連接，其臭氧催化氧化反應(yīng)罐的已處理水出水口連至所 述生化處理器的進(jìn)水口。一種應(yīng)用權(quán)利要求1、2或3所述的臭氧催化氧化除污裝置的給水處理系統(tǒng)，包括 格柵調(diào)節(jié)池、沉淀池、生化處理器、石英砂過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、高效膜反應(yīng)器及消毒器， 其特征在于在所述沉淀池與生化處理器之間增設(shè)所述臭氧催化氧化除污裝置，臭氧催化氧 化除污裝置的臭氧發(fā)生器的輸入口與所述沉淀池的輸出口連接，其臭氧催化氧化反應(yīng)罐的 已處理水出水口連至所述生化處理器的進(jìn)水口。本實(shí)用新型的有益效果是提供出一種臭氧催化氧化除污裝置，在現(xiàn)有的水處理 系統(tǒng)包括污水及給水處理系統(tǒng)中，通過(guò)增設(shè)該裝置，采用內(nèi)裝金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催 化劑的臭氧催化氧化反應(yīng)罐，在金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑的作用下，使臭氧的利用 率提高，并有效地促進(jìn)了臭氧分解。同時(shí)，對(duì)有機(jī)物具有較強(qiáng)的礦化能力，與單獨(dú)臭氧氧化 除污相比，TOC的降解率提高，對(duì)小分子酸草酸的TOC的降解能力也明顯提高；從而實(shí)現(xiàn)了 對(duì)水中有毒有害、高穩(wěn)定性、難降解有機(jī)物進(jìn)行有效氧化分解，明顯地提高了水質(zhì)，加強(qiáng)環(huán) 境保護(hù)，保障人民身心健康，較小投資即可實(shí)現(xiàn)較高除污效能；尤其用于對(duì)工業(yè)污水進(jìn)行深 度處理可使其回用于循環(huán)冷卻水及鍋爐用水，為污水零排放奠定技術(shù)基礎(chǔ)，宜于大規(guī)模推 廣應(yīng)用。

圖1是臭氧催化氧化除污裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是應(yīng)用臭氧催化氧化除污裝置的污水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中臭氧催化氧化除污裝置的具體連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是應(yīng)用臭氧催化氧化除污裝置的給水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1格柵調(diào)節(jié)池，2沉淀池，3臭氧催化氧化裝置，31臭氧發(fā)生器，32單向閥，33 水射器，34支路閥門，35臭氧催化氧化反應(yīng)罐，36金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑，37已處 理水出水口，38反應(yīng)罐進(jìn)水口，4生化處理器，5石英砂過(guò)濾器，6活性炭過(guò)濾器，7高效膜反 應(yīng)器，8消毒器。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1圖1示出了 一種臭氧催化氧化除污裝置3，包括臭氧發(fā)生器31，其特征在于還設(shè)有 引入待處理水的水射器33、內(nèi)裝體積占反應(yīng)罐體積30-50%的金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催 化劑36的臭氧催化氧化反應(yīng)罐35及單向閥32，并經(jīng)管道連接構(gòu)成，上述臭氧發(fā)生器31的 輸出口通過(guò)單向閥32連至上述水射器33的加藥口，水射器33出水口連至臭氧催化氧化反 應(yīng)罐進(jìn)水口 38，臭氧催化氧化反應(yīng)罐35設(shè)置已處理水出水口 37。本實(shí)施例中，上述金屬氧 化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑采用Mn-Cu-K負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑，一次裝入后可使用較長(zhǎng)時(shí)間 再進(jìn)行更換。在水處理過(guò)程中，當(dāng)水流量大于lm3/h時(shí)，在水射器的進(jìn)水口和出水口之間連
4接支路閥門34以保證裝置的處理能力上述金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑可由天津安邦科技有限公司及哈爾濱工業(yè) 大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院提供。臭氧發(fā)生器為市售產(chǎn)品，可由山東綠邦光電設(shè)備有限公司提供， 設(shè)備型號(hào)根據(jù)所需臭氧量及處理能力來(lái)確定，例如對(duì)于水質(zhì)較好的地表水，臭氧投加量選 3mg/L，處理能力1噸/h，利用NPA3型(3g/h)即可；對(duì)于水質(zhì)較差的污水如工業(yè)廢水臭氧 投加量選15mg/L，處理能力1噸/h，則可利用NPA15型(15g/h)。水射器為市售產(chǎn)品，可由 天津市奧力原科貿(mào)中心提供，設(shè)備型號(hào)為DN25。臭氧催化氧化反應(yīng)罐的體積則根據(jù)處理能 力確定，如處理能力1噸/h，臭氧催化氧化反應(yīng)罐規(guī)格為DXH = 300mmX 1800mm ；處理能力 10噸/h，臭氧催化氧化反應(yīng)罐規(guī)格為DXH= 1200mmX2800mm。臭氧催化氧化除污裝置的工作過(guò)程及原理工作時(shí)，臭氧發(fā)生器31生成的臭氧經(jīng)單向閥32連至水射器33加藥口并與水射器 33進(jìn)水口引入的待處理水混合，然后，從水射器出水口經(jīng)臭氧催化氧化反應(yīng)罐35的進(jìn)水口 38進(jìn)入罐內(nèi)，經(jīng)在Mn-Cu-K負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑作用下的臭氧催化氧化除污處理，從已處 理水出水口 37排出。上述金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑是以蜂窩陶瓷為載體通過(guò)負(fù)載Ba、Ca、Zn、 Ni、Mn、Cu、Fe、Sr、Ag、K、Cd等金屬的氧化物形成的新型催化劑，本例中采用的Mn-Cu-K負(fù) 載蜂窩陶瓷催化劑即是在蜂窩陶瓷的多孔表面負(fù)載Mn、Cu、K的氧化物形成。由于蜂窩陶 瓷是蜂窩狀多孔整體結(jié)構(gòu)，具有比表面積大、高強(qiáng)度、低膨脹、擴(kuò)散距離短、壓降小等特點(diǎn)， 在水處理過(guò)程中，作為催化劑和吸收劑，將水中的有機(jī)污染物富集在多孔介質(zhì)表面，使水中 有機(jī)污染物大大減少，可使臭氧的利用率顯著提高，并有效地促進(jìn)了臭氧分解；因此，對(duì)高 穩(wěn)定性難降解有機(jī)物具有較好的去除效果，在相同條件下比單獨(dú)臭氧對(duì)硝基苯的降解效率 提高。同時(shí)，在臭氧/蜂窩陶瓷催化體系中水中低濃度的無(wú)機(jī)金屬離子存在更有利于催化 反應(yīng)，此時(shí)金屬離子相當(dāng)于均相催化劑起到協(xié)同作用，臭氧與金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催 化劑結(jié)合對(duì)有機(jī)物還具有較強(qiáng)的礦化能力，與單獨(dú)臭氧體系相比，TOC的降解率提高且對(duì)小 分子酸草酸的TOC的降解能力也明顯提高。以本例中Mn-Cu-K負(fù)載蜂窩陶瓷為例，經(jīng)檢測(cè) 表明，可使臭氧的利用率提高26 %，在相同條件下比單獨(dú)臭氧對(duì)硝基苯的降解效率提高近 15 %，TOC的降解率提高近19 %，且對(duì)小分子酸草酸的TOC的降解能力也明顯提高。此外，金 屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑來(lái)源易得、制備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、使用方便且使用壽命長(zhǎng)， 適宜大規(guī)模推廣應(yīng)用。實(shí)施例2圖2示出一種應(yīng)用上述臭氧催化氧化除污裝置3的污水處理系統(tǒng)，包括常規(guī)的格 柵調(diào)節(jié)池1、沉淀池2、生化處理器4、石英砂過(guò)濾器5及活性炭過(guò)濾器6，其特征在于在上述 沉淀池2與生化處理器4之間增設(shè)上述臭氧催化氧化裝置3。圖3是臭氧催化氧化除污裝 置在系統(tǒng)中的具體連接結(jié)構(gòu)示意圖；如圖所示，臭氧催化氧化裝置3的臭氧發(fā)生器31的輸 入口與上述沉淀池2的輸出口連接，臭氧催化氧化裝置3的臭氧催化氧化反應(yīng)罐的已處理 水出水口 37連至上述生化處理器4的進(jìn)水口。污水經(jīng)格柵調(diào)節(jié)池1、沉淀池2、臭氧催化氧 化除污裝置3、生化處理器4、石英砂過(guò)濾器5及活性炭過(guò)濾器6處理后達(dá)標(biāo)成為達(dá)標(biāo)出水， 污水在臭氧催化氧化除污裝置3中的處理過(guò)程及原理同實(shí)施例1。由于在常規(guī)系統(tǒng)中的沉淀池與生化處理器之間增設(shè)了實(shí)施例1中提供的臭氧催有機(jī)污染物氧化分解，提高廢水的可生化性，并為后 續(xù)工藝設(shè)備減輕負(fù)擔(dān)，大大縮短了污水的停留時(shí)間，使后續(xù)設(shè)備的體積大大減小，減小占地 面積，節(jié)省運(yùn)行成本。實(shí)施例3圖4示出一種應(yīng)用上述臭氧催化氧化除污裝置3的給水處理系統(tǒng)，包括常規(guī)的格 柵調(diào)節(jié)池1、沉淀池2、生化處理器4、石英砂過(guò)濾器5、活性炭過(guò)濾器6、高效膜反應(yīng)器7及消 毒器8，其特征在于在上述沉淀池2與生化處理器4之間增設(shè)上述臭氧催化氧化裝置3，系 統(tǒng)中臭氧催化氧化除污裝置的具體連接如圖3所示，與實(shí)施例2相同。臭氧催化氧化裝置3 的臭氧發(fā)生器31的輸入口與上述沉淀池2的輸出口連接，其臭氧催化氧化反應(yīng)罐35的已 處理水出水口 37連至上述生化處理器4的進(jìn)水口。源水經(jīng)格柵調(diào)節(jié)池1、沉淀池2、臭氧催 化氧化除污裝置3、生化處理器4、石英砂過(guò)濾器5、活性炭過(guò)濾器6、高效膜反應(yīng)器7及消毒 器8處理后成為居民用給水，源水在臭氧催化氧化除污裝置3中的處理過(guò)程及原理同實(shí)施 例1。作為城鎮(zhèn)給水水源的地表水，井水，河水等由于金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑 對(duì)臭氧催化氧化作用，可有效分解水中“持久性有機(jī)污染物”、“內(nèi)分泌干擾物”和“三致物” 等有機(jī)污染物，降低水的致突變活性，顯著提高出廠水的安全性，保障給水達(dá)到飲用水標(biāo) 準(zhǔn)。以上所述，僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型的形狀材料和 結(jié)構(gòu)作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單 修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種臭氧催化氧化除污裝置，包括臭氧發(fā)生器，其特征在于還設(shè)有引入待處理水的水射器、內(nèi)裝體積占反應(yīng)罐體積30 50％的金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑的臭氧催化氧化反應(yīng)罐及單向閥，并經(jīng)管道連接構(gòu)成，所述臭氧發(fā)生器的輸出口通過(guò)單向閥連至所述水射器的加藥口，水射器出水口連至所述臭氧催化氧化反應(yīng)罐進(jìn)水口，臭氧催化氧化反應(yīng)罐設(shè)置已處理水出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化氧化除污裝置，其特征在于所述金屬氧化物負(fù)載蜂 窩陶瓷催化劑是Mn-Cu-K負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的臭氧催化氧化除污裝置，其特征在于所述水射器的進(jìn)水 口和出水口之間連接支路閥門。
4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1、2或3所述的臭氧催化氧化除污裝置的污水處理系統(tǒng)，包括格 柵調(diào)節(jié)池、沉淀池、生化處理器、石英砂過(guò)濾器及活性炭過(guò)濾器，其特征在于在所述沉淀池 與生化處理器之間增設(shè)所述臭氧催化氧化除污裝置，臭氧催化氧化除污裝置的臭氧發(fā)生器 的輸入口與所述沉淀池的輸出口連接，其臭氧催化氧化反應(yīng)罐的已處理水出水口連至所述 生化處理器的進(jìn)水口。
5.一種應(yīng)用權(quán)利要求1、2或3所述的臭氧催化氧化除污裝置的給水處理系統(tǒng)，包括格 柵調(diào)節(jié)池、沉淀池、生化處理器、石英砂過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、高效膜反應(yīng)器及消毒器，其 特征在于在所述沉淀池與生化處理器之間增設(shè)所述臭氧催化氧化除污裝置，臭氧催化氧化 除污裝置的臭氧發(fā)生器的輸入口與所述沉淀池的輸出口連接，其臭氧催化氧化反應(yīng)罐的已 處理水出水口連至所述生化處理器的進(jìn)水口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種臭氧催化氧化除污裝置，包括臭氧發(fā)生器，其特征在于還設(shè)有引入待處理水的水射器、內(nèi)裝體積占反應(yīng)罐體積30-50％的金屬氧化物負(fù)載蜂窩陶瓷催化劑的臭氧催化氧化反應(yīng)罐及單向閥，并經(jīng)管道連接構(gòu)成，所述臭氧發(fā)生器的輸出口通過(guò)單向閥連至所述水射器的加藥口，水射器出水口連至所述臭氧催化氧化反應(yīng)罐進(jìn)水口，臭氧催化氧化反應(yīng)罐設(shè)置已處理水出水口；并提供了應(yīng)用上述臭氧催化氧化除污染裝置的污水處理系統(tǒng)及給水處理系統(tǒng)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)水中多種有毒有害、高穩(wěn)定性、難降解有機(jī)物進(jìn)行有效氧化分解，明顯地提高了水質(zhì)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，保障人民身心健康，較小投資即可實(shí)現(xiàn)較高除污效能，宜于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C02F9/14GK201694885SQ20102029812
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者張沖, 趙春生, 閆雙春 申請(qǐng)人:天津安邦科技有限公司