[发明专利]利用串联反应装置提高臭氧利用率的氧化降解工业有机废水的方法

说明书

本发明公开了一种利用串联反应装置提高臭氧利用率的氧化降解工业有机废水的方法，该方法涉及的串联反应装置是由氧气瓶、减压阀、臭氧发生器、转子流量计、气体增压泵、3‑10级串联反应器、臭氧尾气处理器、干燥塔、氯化钙颗粒、钛合金曝气装置、缓冲瓶、连通管、第一臭氧检测仪、第二臭氧检测仪、阀门和球形阀组成，将待处理工业有机废水pH值用NaOH或H₂SO₄调节到8‑11，在压力范围为0.3‑1.0MPa，臭氧气体流量稳定在10L min^‑1，臭氧浓度范围为10‑80mg L^‑1，3‑10级串联反应器，反应时间30‑180min，实现臭氧级联利用，提高了气液两相的传质面积和传质推动力，从而提高臭氧向工业有机废水中传质的速率和废水中臭氧的浓度，提高臭氧的利用率。

技术领域

本发明涉及一种利用串联反应装置提高臭氧利用率的氧化降解工业有机废水的方法，属于环境科学化工废水处理领域。

背景技术

我国工业废水排放总量巨大。特别是化工废水，这类废水通常具有高COD、低BOD、高毒性、多难降解有机物等特点。由于缺乏高效低成本的处理技术，成为水环境保护技术领域亟待解决的重要难题。虽然生物降解化工废水目前得到广泛应用，但生物技术依然存在各种问题需要解决。许多化工废水含有大量抑制微生物生长的有毒难降解有机物，使生物处理难以有效发挥其作用。同时，针对一些含高毒、难降解成分的化工废水，经过生化处理后，废水仍然无法达到国家越来越严格的排放标准。因此，物化和生物处理技术的优化组合是化工废水处理技术的必然发展趋势。在生物技术处理之前进行必要的物化预处理，对其中抑制微生物生长的有毒有机物如酚类物质的去除，可以提高生物处理的效能。或对生物处理后的废水进行深度处理，以提高其COD、氨氮的去除率。在各种物化处理方法中，高级氧化法(AOPs )是研究的热点。

高级氧化法又称AOPs或深度氧化技术(Advanced oxidation processes)，是一种化学氧化的方法，用于处理废水中难降解有机污染物。氧化剂为活性自由基，特别是羟基自由基 (·OH-氧化还原电位仅次于氟的强氧化性物种)几乎可氧化水溶液中各种有机物。利用活性自由基(主要是·OH)攻击有机物，可以有效将有毒难降解有机物矿化或转化为低毒、易生物降解的低分子有机物，降解污染物。

根据产生羟基自由基反应条件不同，该类技术包括Fenton法、湿式催化氧化、光催化、电催化、催化臭氧氧化等。相比之下，臭氧氧化法，具有氧化速率快，操作灵活、提高处理效率。不受废水色度、废水胶体物质、高温高压和严格pH限制的要求，也不会产生大量的二次污染物(如Fenton法产生大量污泥)的特点，且对难降解有机物具有良好的降解与矿化能力。因此，臭氧氧化法得到了广泛应用，是极具竞争力的有前景的高级氧化技术。但在实际废水处理应用中还存在的主要技术问题是：(1)臭氧溶解度相对较低，进入液相的臭氧分子数量很少，在有机污染物浓度低的溶液中利用率较低。(2)臭氧的分子结构决定了其氧化有选择性，对于饱和烃和多环芳烃反应速率较低，不能矿化完全。(3)臭氧直接氧化有机物会生成小分子羧酸、醛、酮。臭氧很难再降解这些小分子酸，使溶液有酸化的趋势，溶液的pH降低，在酸性条件臭氧自分解产生·OH间接反应受到限制。在碱性条件下被氢氧根催化生成羟基自由基，以间接方式高效氧化有机物，但高pH值条件下有机物矿化结果又会生成HCO₃^-、CO₃^2-离子，这些离子正好又是羟基自由基捕捉剂；其结果是完全矿化有机物需要消耗大量的臭氧，导致较高的成本；(4)实际废水往往具有复杂多相的特点，存在胶体或颗粒物，多数情况下还存在大量的自由基捕捉剂，降低了臭氧利用率。