[发明专利]三级催化臭氧氧化净水装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理装置。

背景技术

臭氧作为一种选择性强的氧化剂，对不饱和键和苯环上电子云密度大的位置具有较强的氧化能力。臭氧在水中不稳定，能够在水中分解产生氧化电位达2.8V的·OH。·OH几乎能够氧化水体中所有的有机污染物，是目前已知的水中最强的氧化剂。能够加速水中臭氧的分解生成·OH的方法称为以臭氧为基础的高级氧化法，一般包括紫外线与臭氧连用和H₂O₂与臭氧联用，以及均相金属离子和多相金属氧化物对臭氧的催化作用。这些促进臭氧分解的方法在实际应用过程中均存在在一些问题需要解决：紫外线在水中的穿透能力较弱，受水体浊度的影响较大，紫外灯的寿命短需经常维护；过氧化氢在水体中存在剩余问题；金属离子的引入也会带来处理后水中金属离子再去除的问题，容易造成二次污染。同其他高级氧化技术UV/O₃、O₃/H₂O₂一样，金属氧化物催化臭氧氧化技术也是利用反应过程中产生大量强氧化性·OH氧化分解水中的有机物，从而达到水质净化的目的。金属氧化物催化臭氧氧化技术没有向工艺中引入其他能量，没有加入复杂的化学药剂，并且运用固体催化剂填装于反应装置中，可以解决催化剂的分离问题，具有在实际水处理中应用的优势。

现有装置存在臭氧利用率较低，出水残留臭氧浓度较高，不能有效利用臭氧生成氧化性更强的·OH，对臭氧投加量和出水臭氧浓度不能做到准确的反馈和调节缺点。

发明内容

本发明要解决臭氧利用率较低，出水残留臭氧浓度较高，不能有效利用臭氧生成氧化性更强的·OH，对臭氧投加量和出水臭氧浓度不能做到准确的反馈和调节的技术问题；而提供了三级催化臭氧氧化净水装置。

三级催化臭氧氧化净水装置包括进水管、增压循环泵、一级非均相催化反应柱、液态臭氧浓度监测仪、二级均相催化反应柱、第一连接管、三级非均相催化反应柱、第二连接管、出水管、臭氧发生器、液态臭氧浓度监测控制系统、计量泵、H₂O₂配药设备、气态臭氧浓度监测仪、臭氧尾气毁灭装置、碟阀、气体止回阀、质量流量计、第一催化剂层、第二催化剂层、钛板曝气头、气体流量计和氧气瓶；所述进水管的出水口与一级非均相催化反应柱下部的进水口通过增压循环泵连通，一级非均相催化反应柱上部的出水口与二级均相催化反应柱下部的进口通过第一连接管连通，H₂O₂配药设备的出口与第一连接管的进口通过计量泵连通，二级均相催化反应柱上部的出水口与三级非均相催化反应柱下部的进水口通过第二连接管连通，三级非均相催化反应柱上部的出水口与出水管的进水口连通；臭氧发生器的进气口与氧气瓶的出气口通过气体流量计连通，臭氧发生器的出气口分别与一级非均相催化反应柱、二级均相催化反应柱及三级非均相催化反应柱内下部的钛板曝气头的进气口依次通过质量流量计和气体止回阀连通，一级非均相催化反应柱、二级均相催化反应柱及三级非均相催化反应柱顶端的出口与臭氧尾气毁灭装置下部的进口通过气态臭氧浓度监测仪连通，第一连接管、第二连接管、出水管均安装有碟阀且靠近碟阀设置有液态臭氧浓度监测仪，每个液态臭氧浓度监测仪均与液态臭氧浓度监测控制系统连接，一级非均相催化反应柱的中部安装有第一催化剂层，三级非均相催化反应柱的中部安装有第二非均相催化剂层。

具体工作原理是臭氧供气系统利用安装在三级催化反应柱中的钛板均匀布气，一级进水从一级催化反应柱下部进入以上向流方式完成一级催化反应，在从一级反应柱上部出水经由二级催化进水管道和H₂O₂水溶液进行管道混合后，进入二级催化反应柱，上相流从二级反应柱上部出水，从三级反应柱下部进入完成三级催化反应。

一级反应柱内添装的非均相催化剂为聚合硅酸铝、硅酸锌催化剂、聚铁硅盐、聚铜硅盐或不同金属比例的聚合硅酸盐催化剂，二级反应柱中主要以进水管道添加的H₂O₂发生均相催化氧化反应，三级反应柱填装的非均相催化剂为活性炭或负载在活性炭上的羟基氧化铝，羟基氧化铁或其他羟基氧化物。