本實用新型屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用多相催化氧化耦合技術(shù)處理污水的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

城市生活垃圾衛(wèi)生填埋過程會產(chǎn)生大量高COD(化學(xué)需氧量，Chemical Oxygen Demand)、高濃度難降解的垃圾滲濾液，垃圾滲濾液處理成為垃圾填埋場穩(wěn)定運行和管理的難題。我國于2008年頒布了《生活垃圾填埋場污染物控制標(biāo)準》(GB16889-2008)，對垃圾滲濾液(污水)的處理排放提出了更嚴格的要求，為了滿足新標(biāo)準的排放要求，“生化處理+膜生物技術(shù)”越來越廣泛的被應(yīng)用在垃圾滲濾液的處理中。為了保證達標(biāo)排放并控制膜的運行壓力，膜系統(tǒng)回收率控制在70％～80％，即會產(chǎn)生20％～30％的膜濾濃縮液。而膜濾濃縮液普遍存在可生物降解性差(BOD5/COD通常小于0.1)，有機物濃度和鹽含量高等問題。傳統(tǒng)的處理方法為回灌填埋場，但這樣會造成重金屬和難降解有機物以及鹽分循環(huán)累積于系統(tǒng)中。

同樣，老齡化滲濾液由于長時間經(jīng)過填埋場一系列生化反應(yīng)，其中的有機物多為長鏈的碳水化合物和腐殖質(zhì)，且隨著時間的推移，BOD5(生化需氧量，Biochemical Oxygen Demand，)，急速下降，BOD5/COD比值低，難降解成分高、毒性大。不僅如此，其氨氮含量也很高，會影響微生物的活性，不利于生物處理。并且，老齡化滲濾液的營養(yǎng)元素比例失調(diào)，BOD5/P大于300，與微生物生長所需的磷元素相差較大，導(dǎo)致在生物處理中磷元素缺乏。因此，老齡化滲濾液的處理也一直都是個棘手的難題。

針對以上提到的膜后濃縮滲濾液和老齡化滲濾液所存在的可生化性差的問 題，目前較有效的處理方法多采用高級氧化技術(shù)。高級氧化技術(shù)以產(chǎn)生具有強氧化能力的羥基自由基(·OH)為特點，在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應(yīng)條件下，使大分子難降解有機物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的不同，可將其分為光化學(xué)氧化、催化濕式氧化、電化學(xué)氧化、芬頓(Fenton)氧化等。其中，光化學(xué)氧化法受反應(yīng)條件限制，光照無法透過渾濁溶液，有機物降解不徹底；濕式催化氧化法需要在高溫高壓下進行，對設(shè)備配置要求較高；Fenton反應(yīng)能有效氧化去除傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)無法去除的難降解有機物,其實質(zhì)是H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下生成具有高反應(yīng)活性的羥基自由基(〃OH)，〃OH可與大多數(shù)有機物作用使其降解。但Fenton氧化法需要在酸性條件進行，反應(yīng)條件苛刻；而電化學(xué)氧化法利用陽極直接催化降解污染物，或電解產(chǎn)生強氧化劑間接降解污染物。該技術(shù)在常溫常壓下進行，是目前比較推崇的一種處理技術(shù)。

大量的應(yīng)用研究表明，單一的氧化技術(shù)手段的氧化速率和效率都不能滿足降解高濃度有機污染物的要求，存在相應(yīng)的局限性。

專利CN201410732275中就采用了微電解技術(shù)與電解氧化技術(shù)的結(jié)合，能有效的降解有機物，但是電解耗電大、成本高。

專利CN201510686297中則采用了芬頓氧化技術(shù)與微電解技術(shù)以及絮凝沉降技術(shù)的結(jié)合，但是三個技術(shù)均分開獨立反應(yīng)，藥劑消耗量大、成本高，沒有相互協(xié)同效果。

本專利的實用新型則是在微電解技術(shù)的基礎(chǔ)上，聯(lián)合了Fenton氧化技術(shù)，形成可在常溫常壓下進行的紫外催化濕式氧化技術(shù)。微電解單元、催化氧化單元可通過相互協(xié)同作用和發(fā)揮各自的優(yōu)勢，提高降解速率和效率，從而提高處理效果，減少藥劑消耗量，降低成本，實質(zhì)性的解決膜后濃縮滲濾液和老齡化滲濾液難處理的問題。具有安全、環(huán)保、高效、低耗的特點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種應(yīng)用多相催化氧化耦合技術(shù)處理污水的系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中處理膜后濃縮液以及老齡化滲濾液所存在的有機物濃度和鹽含量高、難降解成分高、BOD₅/COD比值低可生化性差的問題。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種應(yīng)用多相催化氧化耦合技術(shù)處理污水的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括相互連通的用于調(diào)節(jié)污水PH的酸化罐、用于降解污水COD、消除污水色度的微電解單元、用于分解有機物的催化氧化單元以及用于液固分離的沉淀器；所述酸化罐內(nèi)添加有液態(tài)酸；所述微電解單元內(nèi)設(shè)置有填料區(qū)，所述填料區(qū)內(nèi)填充有在酸性條件下產(chǎn)生亞鐵離子且能對污水進行物理吸附的材料；所述催化氧化單元內(nèi)設(shè)置有紫外光發(fā)生器，并添加有氧化劑雙氧水與催化劑。

進一步地，所述酸化罐、微電解單元以及催化氧化單元內(nèi)部均設(shè)置有曝氣裝置，所述曝氣裝置通過外面的空壓機或鼓風(fēng)機接入空氣。

進一步地，所述填料區(qū)內(nèi)填充的材料為鐵碳合金球。

進一步地，所述微電解單元設(shè)置有用于將污水均勻地輸入所述填料區(qū)的水流分布器。

進一步地，所述催化劑為CuSO₄·5H₂O。

進一步地，所述催化氧化單元為全封閉反應(yīng)釜式結(jié)構(gòu)，其頂部設(shè)有帶蓋的加藥口，其底部開設(shè)有用于定期清洗排污的帶蓋排水口，所述紫外光發(fā)生器為一嵌入所述微電解單元內(nèi)部的紫外燈。

進一步地，所述系統(tǒng)還包括具有第一三通球閥以及第二三通球閥；所述第一三通球閥設(shè)置有第一入口、第二入口以及出口；所述第二三通球閥設(shè)置有入口、第一出口以及第二出口；所述第一三通球閥的第一入口與所述微電解單元連通，其第二入口通過一循環(huán)泵與第二三通球閥的第一出口相連通，其出口與催化氧化單元連通；所述催化氧化單元與所述第二三通球閥的入口連通，所述 第二三通球閥的第二出口與所述沉淀器連通。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本實用新型中的微電解單元，其填料可產(chǎn)生0.9-1.7V電位差，可以使污水中的電解質(zhì)形成無數(shù)原電池，能產(chǎn)生離子將污水中的不飽和基團雙鍵打開、環(huán)狀長鏈有機物分解為小分子有機物，并且溶解在污水中的吸附材料也能對污水進行物理吸附，降解滲濾液的COD，降低色度。

經(jīng)過微電解單元處理后的污水，通入催化氧化單元，其中添加的氧化劑雙氧水與微電解單元產(chǎn)生的亞鐵離子共同作用下形成Fenton氧化，產(chǎn)生的羥基自由基與水中的溶解性有機物反應(yīng)形成有機自由基，當(dāng)在氧氣存在時，有機自由基與氧氣反應(yīng)生成有機過氧自由基，有機過氧自由基相互反應(yīng)產(chǎn)生有機過氧化物，該有機過氧化物可通過多種途徑進一步降解。而氧化劑作用下生成的三價鐵離子也能跟〃OH自由基形成絮凝劑，進一步地降低污水色度。而添加的催化劑CuSO₄·5H₂O既可促進Fenton反應(yīng)的速率，也可作為紫外光的催化劑使氧化劑產(chǎn)生強氧化的〃OH自由基。紫外光、雙氧水和催化劑五水硫酸銅的耦合作用加速了Fenton、紫外催化氧化速度，可高效降解有機物。有效地解決膜后濃縮液以及老齡化滲濾液等污水中有機物濃度高、難降解成分高、可生化性差的問題。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的一種應(yīng)用多相催化氧化耦合技術(shù)處理污水的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所示的系統(tǒng)與傳統(tǒng)生化處理系統(tǒng)的對接示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解， 此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1所示，為本實用新型的一較佳實施例，一種應(yīng)用多相催化氧化耦合技術(shù)處理污水的系統(tǒng)，包括通過液體輸送管道依次相互連通的用于存儲待處理污水的儲罐1、用于調(diào)節(jié)污水PH的酸化罐2、用于降解污水COD、消除污水色度的微電解單元3、用于分解有機物的催化氧化單元4以及用于液固分離的沉淀器5。

酸化罐2內(nèi)添加有液態(tài)酸；微電解單元3內(nèi)設(shè)置有填料區(qū)31，填料區(qū)31內(nèi)填充有在酸性條件下產(chǎn)生亞鐵離子且能對污水進行物理吸附的材料；催化氧化單元4內(nèi)設(shè)置有紫外光發(fā)生器41，并添加有氧化劑雙氧水與催化劑。并且，上述儲罐1、酸化罐2、微電解單元3、催化氧化單元4以及沉淀器5五個裝置均分別設(shè)置有用于接入污水的污水進口14、24、34、44、54以及排出污水的污水出口15、25、35、45、55，相鄰的兩個裝置之間的污水出口與污水進口通過液體輸送管連通。

具體地，上述液態(tài)酸為98％的濃硫酸，填料區(qū)31內(nèi)填充的材料為鐵碳合金球，上述氧化劑為30％的H₂O₂，催化劑為30％的CuSO4·5H₂O；沉淀器5為斜板沉淀器。

為了增加污水與氧氣的接觸面積、加快反應(yīng)速度，上述酸化罐2、微電解單元3以及催化氧化單元4內(nèi)部分別設(shè)置有曝氣裝置22、32、42，曝氣裝置22、32、42通過外面的空壓機6(或鼓風(fēng)機)接入空氣，從而實現(xiàn)了對污水的充氧以及攪拌。

微電解單元3設(shè)置有用于將污水均勻地輸入填料區(qū)31的水流分布器33。催化氧化單元4為全封閉反應(yīng)釜式結(jié)構(gòu)，其頂部設(shè)有帶蓋的加藥口43，其底部開設(shè)有用于定期清洗排污的帶蓋排水口46。紫外光發(fā)生器41為一嵌入微電解單元3內(nèi)部的紫外燈。

上述系統(tǒng)還包括具有第一三通球閥7以及第二三通球閥8。第一三通球閥7設(shè)置有第一入口71、第二入口72以及出口73。第二三通球閥8設(shè)置有入口81、 第一出口82以及第二出口83。第一三通球閥7的第一入口71與微電解單元3連通，其第二入口72通過一循環(huán)泵9與第二三通球閥8的第一出口82相連通，其出口73與催化氧化單元4的污水進口44連通；催化氧化單元4的污水出口45與第二三通球閥8的入口81連通，第二三通球閥8的第二出口83與沉淀器的污水進口54連通。

上述系統(tǒng)的處理污水(膜后濃縮液或老齡化滲濾液)的過程如下：

系統(tǒng)工作時，污水儲存于儲罐1中，通過輸送泵20由酸化罐2下端污水進口24送入酸化罐2中。酸化罐2中添加98％的濃硫酸，并在空壓機6的作用下向其中的曝氣裝置22輸送壓縮空氣實現(xiàn)攪拌，調(diào)節(jié)污水的PH至2.5～3.5。

調(diào)好PH的污水從酸化罐2上端的污水出口25流入微電解單元3下端的污水進口34，通過水流分布器33均勻的由下向上輸送，經(jīng)過中部的鐵碳合金球填料區(qū)31，鐵碳合金球由于自身能產(chǎn)生0.9-1.7V電位差，可以使污水中的電解質(zhì)形成無數(shù)原電池，通過陰陽極放電產(chǎn)生Fe²⁺、[H]、[O]等離子將污水中的不飽和基團雙鍵打開、環(huán)狀長鏈有機物分解為小分子有機物，而其中溶解的碳也能對污水進行物理吸附，降解滲濾液的COD，降低色度。微電解單元3底部的曝氣裝置32通過空壓機6輸送壓縮空氣實現(xiàn)污水的充氧和攪拌。

微電解反應(yīng)后的污水由微電解單元3上端的污水出口35連至第一三通球閥7的第一入口71，第一三通球閥7的出口73與催化氧化單元4下端的污水進口44連接，對其進行污水輸送。催化氧化單元4上端的污水出口45與第二三通球閥8的入口81連通，進入第二三通球閥8內(nèi)的污水再經(jīng)第二三通球閥8的第一出口82及循環(huán)泵9回流輸送連接至第一三通球閥7的第二入口72，而第二三通球閥8的第二出口83則與沉淀器5的污水進口54連接。

可見，可通過第一、第二三通球閥7、8的開閉控制來決定污水是由微電解單元3向催化氧化單元4、沉淀器5依次輸送還是催化氧化單元4自身形成回流處理、循環(huán)攪拌兩個狀態(tài)。

催化氧化單元4中反應(yīng)的主要機理為：添加的氧化劑H₂O₂與微電解單元產(chǎn) 生的Fe²⁺的共同作用下形成Fenton氧化，產(chǎn)生的〃OH自由基在氧氣存在下生成有機過氧化物，而氧化劑作用下生成的Fe³⁺也能跟〃OH形成絮凝劑，對污水進一步的降解，去除色度。而添加的催化劑CuSO₄〃5H₂O既可促進Fenton反應(yīng)的速率，也可作為紫外光的催化劑使H₂O₂產(chǎn)生強氧化的〃OH。使Fenton氧化和紫外催化氧化的耦合作用加速，從而徹底、高效地降解有機物。

操作時注意在加藥劑時保持紫外光發(fā)生器41處于關(guān)閉狀態(tài)，往催化氧化單元4內(nèi)添加好藥劑并蓋好蓋子后方打開紫外燈，催化氧化反應(yīng)階段可以控制第一、第二三通球閥7、8處于循環(huán)攪拌狀態(tài)，反應(yīng)結(jié)束后切換為依次輸送狀態(tài)送入下一反應(yīng)階段。

催化氧化反應(yīng)后依次添加10％氫氧化鈉溶液調(diào)PH、10％PAC混凝劑、0.1％PAM絮凝劑，之后由沉淀器5污水進口54送入沉淀器5進行液固分離。污水經(jīng)污水出口55流去傳統(tǒng)生化處理系統(tǒng)，而底部污泥則經(jīng)污泥出口56排到污泥處理系統(tǒng)。

請參見圖2，本系統(tǒng)無需額外改造本系統(tǒng)外的其他設(shè)備，可以直接對接原有的傳統(tǒng)生化+膜處理系統(tǒng)。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。