[发明专利]一种臭氧微纳米气泡催化氧化技术耦合陶瓷膜的废水处理装置和方法

说明书

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种臭氧微纳米气泡催化氧化技术耦合陶瓷膜的废水处理装置和方法。该装置包括臭氧发生器、微纳米气泡发生器、催化氧化反应器、清水池、尾气处理系统及反冲洗系统；所述臭氧发生器与所述微纳米气泡发生器连接；所述微纳米气泡发生器与所述催化氧化反应器底部的进水口连接；所述催化氧化反应器包括反应器主体和内置的陶瓷膜组件；所述反冲洗系统分别与所述催化氧化反应器、清水池连接；所述尾气处理系统与所述催化氧化反应器排气口连接。本发明的废水处理装置具有运行稳定、结构合理、设计新颖等优点，通过微纳米气泡和粉末催化剂的使用，提高臭氧的利用率，增强羟基自由基的产量，减少陶瓷膜的膜污染，增大膜通量，进一步提高出水水质，使废水达标排放。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体地，涉及一种臭氧微纳米气泡催化氧化技术耦合陶瓷膜的废水处理装置，以及一种臭氧微纳米气泡催化氧化技术耦合陶瓷膜的废水处理方法。

背景技术

工业的迅速发展极大的方便了人们的生活，但是随之产生大量的工业废水到环境中，其具有成分复杂、难降解、色度深、COD高等特点，传统生化处理出水后仍然含有一定的有毒有害有机污染物，如不妥善处理会造成环境污染，为了保证工业废水达标排放或回用，需要对其进行深度处理，以进一步改善水质。

难降解有机物废水处理技术包括高级氧化技术、吸附技术和膜分离技术等，其中臭氧由于氧化效率高、无二次污染等特点被广泛应用于高级氧化处理技术中，然而单独臭氧技术存在气液传质速率慢、在水中溶解度较低、对有机物的氧化存在选择性等问题，因此，为了提高臭氧利用率而提出臭氧催化氧化技术和微纳米曝气技术。

臭氧催化氧化技术通过催化剂的作用，促进臭氧分解产生羟基自由基。羟基自由基较臭氧有更强的氧化性、对有机物降解无选择性，反应速率更高，可以对臭氧难氧化的物质进行完全矿化。催化剂的种类和特性直接影响臭氧分解产生羟基自由基的效率。现有研究结果表明，催化剂材料的比表面积、孔隙率、表面官能团等均会影响其催化效果，而粉末状催化剂较颗粒催化剂，有更大的比表面积，从而能够提高传质效率，因此选用粉末状催化剂来提高臭氧催化氧化效率。

微纳米曝气技术是近二十年来兴起的新型曝气技术，由于微纳米气泡具有直径小、比表面积大、在水中上升速度慢及停留时间长等特性，有助于提高臭氧气液传质速率，同时可以增强羟基自由基的产生效率，提高有机物去除率。

陶瓷膜具有机械强度高、通量大、热稳定性和化学稳定性高、耐酸碱腐蚀及极端污染条件下稳定运行等突出特点，被广泛应用于难处理的有机废水中。然而其存在膜污染及功能单一等缺点限制其应用。

目前，尚未发现将以上技术耦合联用于工业废水处理的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种臭氧微纳米气泡催化氧化技术耦合陶瓷膜的废水处理装置和废水处理方法。该废水处理装置具有运行稳定、结构合理、设计新颖等优点，同时，针对臭氧氧化利用率差、陶瓷膜污染等问题，本发明通过微纳米气泡和粉末催化剂的使用，提高臭氧的利用率，增强羟基自由基的产量，减少陶瓷膜的膜污染，增大膜通量，进一步提高出水水质，使废水达标排放。

本发明的第一方面提供一种臭氧微纳米气泡催化氧化技术耦合陶瓷膜的废水处理装置，包括臭氧发生器、微纳米气泡发生器、催化氧化反应器、清水池、尾气处理系统及反冲洗系统；

所述臭氧发生器与所述微纳米气泡发生器连接；

所述微纳米气泡发生器与所述催化氧化反应器底部的进水口连接；

所述催化氧化反应器包括反应器主体和内置的陶瓷膜组件，所述反应器主体设有进水口、催化剂添加口、催化剂排出口、排气口和出水口；

所述陶瓷膜组件的出水口(经由反应器主体的出水口)与清水池相连；

所述反冲洗系统分别与所述催化氧化反应器、清水池连接，以利用清水池的水反冲洗所述陶瓷膜组件；