專(zhuān)利名稱(chēng)：微污染水的深度處理的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種微污染水的深度處理系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
此前，水污染問(wèn)題的關(guān)注焦點(diǎn)主要集中于水體中的化學(xué)需氧量(COD)、濁度、色度、 氮(N)、磷(P)等感官指標(biāo)。隨著人民生活水平的提高，由水環(huán)境中微量污染物引起的飲用 水衛(wèi)生和安全問(wèn)題也越來(lái)越被關(guān)注。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)統(tǒng)計(jì)，目前水中污染物已達(dá)2221種。主要為有機(jī)化學(xué)物、 碳化物、金屬物。其中，有害的有機(jī)污染物765種，經(jīng)鑒定確認(rèn)其中致癌物20種，可疑致癌 物23種，致突變物56種，促癌劑18種。針對(duì)這些微量難降解有機(jī)污染物的水(簡(jiǎn)稱(chēng)微污 染水)，傳統(tǒng)的生物處理難以取得理想效果。為此，廣大科研工作者針對(duì)微污染水提出了一 些新的處理技術(shù)用以進(jìn)行深度處理，如活性炭吸附、膜過(guò)濾等。但是，這些工藝在實(shí)際應(yīng)用 中均存在一定的局限性，如活性炭對(duì)大部分短鏈極性有機(jī)物的吸附能力較弱，對(duì)痕量有機(jī) 污染物的吸附效果也較差。以臭氧氧化等為代表的高級(jí)氧化技術(shù)，因其氧化效率高、反應(yīng)時(shí)間短、無(wú)二次污 染、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在微量或痕量有機(jī)污染物處理領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。但是，在控 制成本的前提下，單一的臭氧氧化一股僅將有機(jī)污染物降解為小分子有機(jī)物，而將其完全 礦化的能力較弱。因此，需結(jié)合其他技術(shù)以提高臭氧氧化對(duì)微污染水深度處理的處理效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種微污染水深度處理系統(tǒng)和 方法，具有操作簡(jiǎn)單、能顯著提高水質(zhì)、臭氧使用效率高、并能同步脫色殺菌的優(yōu)點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案本發(fā)明的一種微污染水的深度處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括臭氧發(fā)生器，紫 外臭氧反應(yīng)器，催化臭氧化反應(yīng)器；紫外臭氧反應(yīng)器上端分別設(shè)有進(jìn)水口和出氣口，紫外臭 氧反應(yīng)器底部和下端分別設(shè)有進(jìn)氣口和出水口，催化臭氧化反應(yīng)器上部分別設(shè)有進(jìn)水口和 出氣口，催化臭氧化反應(yīng)器底部和下端分別設(shè)有進(jìn)氣口和出水口，其中，該紫外臭氧反應(yīng)器 進(jìn)氣口與臭氧發(fā)生器的出氣口相連，紫外臭氧反應(yīng)器的出氣口與催化臭氧化反應(yīng)器進(jìn)氣口 相連，紫外臭氧反應(yīng)器的出水口與催化臭氧化反應(yīng)器的進(jìn)水口相連；紫外臭氧反應(yīng)器的進(jìn) 水口作為系統(tǒng)待處理的微污染水的進(jìn)口，催化臭氧化反應(yīng)器的出水口為系統(tǒng)的凈水出口。 催化臭氧化反應(yīng)器的出氣口為系統(tǒng)尾氣出口。采用上述的系統(tǒng)的微污染水的深度處理方法，其特征在于，該方法包括以下步 驟1)打開(kāi)系統(tǒng)電源，微污染水首先從紫外臭氧反應(yīng)器上部進(jìn)水口進(jìn)入紫外臭氧反應(yīng) 器，臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧從紫外臭氧反應(yīng)器底部進(jìn)氣口進(jìn)入紫外臭氧反應(yīng)器中控制紫外 臭氧反應(yīng)器中臭氧濃度為0. 05-100mg/L,反應(yīng)停留時(shí)間為2. 0-50. Omin ；
2)紫外臭氧反應(yīng)器處理后的出水經(jīng)催化臭氧化反應(yīng)器上部的進(jìn)水口進(jìn)入催化 臭氧化反應(yīng)器中，紫外臭氧反應(yīng)器中的臭氧從紫外臭氧反應(yīng)器上部的出氣口經(jīng)催化臭氧 化反應(yīng)器底部進(jìn)氣口進(jìn)入催化臭氧化反應(yīng)器中；污水在催化臭氧化反應(yīng)器中停留處理 2. 0-60. Omin以后從催化臭氧化反應(yīng)器下部出水口排出。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)通過(guò)將UVZO3反應(yīng)器和催化臭氧化反應(yīng)器相串聯(lián)，增強(qiáng)了臭氧向液相的傳質(zhì)效 率，提高臭氧的利用率；(2)集成UV/03、催化臭氧化、吸附等化學(xué)、物理技術(shù)對(duì)微污染水進(jìn)行深度處理，去 除微量或痕量有機(jī)污染物，并同步實(shí)現(xiàn)殺菌與脫色。(3)本方法反應(yīng)速度快，微污染物的去除效率高(大于90% )，污染物被礦化程度
尚ο


圖1為本發(fā)明微污染水的深度處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種微污染水的深度處理系統(tǒng)和方法結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下本發(fā)明的系統(tǒng)組成，如圖1所示，該系統(tǒng)包括臭氧發(fā)生器1，紫外臭氧(UV/03)反應(yīng) 器2，催化臭氧化反應(yīng)器3 ;UV/03反應(yīng)器2上端分別設(shè)有進(jìn)水口 4和出氣口 7，UVZO3反應(yīng)器 底部和下端分別設(shè)有進(jìn)氣口 5和出水口 6，催化臭氧化反應(yīng)器3底部和下端分別設(shè)有進(jìn)氣 口 8和出水口 10，催化臭氧化反應(yīng)器上部分別設(shè)有進(jìn)水口 9和出氣口 11，其中，該而/03反 應(yīng)器2進(jìn)氣口 5與臭氧發(fā)生器1的出氣口相連，UV/03反應(yīng)器2的出氣口 7與催化臭氧化反 應(yīng)器3進(jìn)氣口 8相連，UVZO3反應(yīng)器2的出水口 6與催化臭氧化反應(yīng)器3的進(jìn)水口 9相連； UVZO3反應(yīng)器2的進(jìn)水口 4作為系統(tǒng)待處理的微污染水的進(jìn)口，催化臭氧化反應(yīng)器3的出水 口 10為系統(tǒng)的凈水出口。催化臭氧化反應(yīng)器3的出氣口 11為系統(tǒng)尾氣出口。上述UVZo3反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有UV燈，紫外燈主波長(zhǎng)范圍可為200-320nm，燈管外套有石 英玻璃保護(hù)管；在催化臭氧化反應(yīng)器中裝稀土瓷球填料作為催化劑，瓷球的主要成分為二氧化硅 (SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鐵(Fii2O3)、二氧化錳(MnO2)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鈰(CeO2)中 的兩種或三種以上的混合物；稀土瓷球的比表面積為100-2000m2/g，粒徑為0. 1-10. 0mm。本發(fā)明系統(tǒng)中各部件的實(shí)施例為臭氧發(fā)生器1，采用青島國(guó)林CF-G-3-010G型臭氧發(fā)生器，最大臭氧產(chǎn)量為氧氣 10g/h臭氧濃度為氧氣10 50mg/L，進(jìn)氣流量為氧氣0. 08 0. 8m3/h,輸入電源220V， ph/50Hz，最大功率 0. Ikw ；UVZO3反應(yīng)器2，采用福建新大陸的NLC-050，內(nèi)裝UV燈功率為40W，有效UV功率 為；35%，UV燈主波長(zhǎng)為253. 7nm ；催化臭氧化反應(yīng)器3中以稀土瓷球?yàn)樘盍?，稀土瓷球的主要成分為Si02、A1203、 Fe2O3^MnO2 ；稀土瓷球比表面積為800m2/g ；稀土瓷球粒徑為4. 0mm。本發(fā)明提出的采用上述系統(tǒng)的微污染水的深度處理方法，其操作步驟及處理流程如下1)打開(kāi)系統(tǒng)電源，微污染水首先從UVZO3反應(yīng)器上部進(jìn)水口進(jìn)入U(xiǎn)VZO3反應(yīng)器2， 臭氧發(fā)生器ι產(chǎn)生的臭氧從從UVZO3反應(yīng)器底部進(jìn)氣口進(jìn)入U(xiǎn)VZO3反應(yīng)器中控制UVZO3反 應(yīng)器中臭氧濃度為0. 05-100mg/L,反應(yīng)停留時(shí)間為2. 0-50. Omin，大分子有機(jī)物被降解為 小分子有機(jī)物、CO2和水；該步驟利用O3能夠吸收主波長(zhǎng)200-320nm的紫外光分解產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性且選 擇性弱的羥基自由基(· OH)從而將微量有機(jī)污染物降解。此外，在紫外光的作用下，還可 將水中的污染物分子激發(fā)活化，使有機(jī)污染物更容易降解去除；2) UVZO3反應(yīng)器2處理后的出水經(jīng)催化臭氧化反應(yīng)器3上部的進(jìn)水口 9進(jìn)入催化 臭氧化反應(yīng)器3中，UV/03反應(yīng)器2中的臭氧從UV/03反應(yīng)器2上部的出氣口經(jīng)催化臭氧化 反應(yīng)器3底部進(jìn)氣口 8進(jìn)入催化臭氧化反應(yīng)器3中；污水在催化臭氧化反應(yīng)器中停留處理 2. 0-60. Omin以后從催化臭氧化反應(yīng)器3下部出水口排出。該步驟在催化劑填料的作用下，臭氧分子和有機(jī)污染物分子被同時(shí)吸附到其 表面，金屬氧化物表面的Lewis酸能促使臭氧分子快速出分解活潑的· 0H，從而引發(fā)自 由基鏈反應(yīng)降解有機(jī)污染物(此類(lèi)催化劑在反應(yīng)體系中既增加了臭氧從氣相向水相轉(zhuǎn) 移的傳質(zhì)速率，也提高了羥基自由基的生成效率；污水在催化臭氧化反應(yīng)器中停留處理 2. 0-60. Omin以后，剩余的微量小分子有機(jī)物大部分被礦化為CO2和水。此時(shí)總有機(jī)碳 (TOC)去除率明顯提高，殘留的微量小分子有機(jī)物可被大比表面積的瓷球填料進(jìn)一步吸附 而去除)采用本方法處理后的出水中殘留污染物濃度采用高效液相色譜(HPLC)檢測(cè)，微 污染物的去除效率為90-95%。本發(fā)明方法集成UV/03、催化臭氧化、吸附等化學(xué)、物理技術(shù)對(duì)微污染水進(jìn)行深度 處理，去除微量或痕量有機(jī)污染物，并同步實(shí)現(xiàn)殺菌與脫色。具有反應(yīng)速度快，微污染物的 去除效率高，污染物被礦化程度高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中方法操作的實(shí)施例為1)打開(kāi)系統(tǒng)電源，微污染水經(jīng)泵加入而/03反應(yīng)器中，調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器中O3濃度 為0. lmg/L, O3由臭氧發(fā)生器經(jīng)進(jìn)氣口 5進(jìn)入U(xiǎn)VZO3反應(yīng)器，UV/03反應(yīng)器內(nèi)裝UV燈功率為 40W, UV燈主波長(zhǎng)為2Mnm ；UV/03高級(jí)氧化反應(yīng)開(kāi)始，設(shè)定反應(yīng)停留時(shí)間為15min?；枚?03反應(yīng)器處理后的水溶液和氣體分別經(jīng)進(jìn)水口 9和進(jìn)氣口 8進(jìn)入催化臭 氧化反應(yīng)器，進(jìn)行催化臭氧化反應(yīng)，催化臭氧化反應(yīng)器3中稀土瓷球的主要成分為Si02、 A1203、Fe2O3^ MnO2 ；稀土瓷球比表面積為800m2/g ；稀土瓷球粒徑為4. Omm ；反應(yīng)器設(shè)定停留 處理為15min以后從催化臭氧化反應(yīng)器3下部出水口排出。出水中殘余的微量污染物濃度采用HPLC檢測(cè)，微污染物的去除效率為90-95%。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微污染水的深度處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括臭氧發(fā)生器，紫外臭氧反應(yīng) 器，催化臭氧化反應(yīng)器；紫外臭氧反應(yīng)器上端分別設(shè)有進(jìn)水口和出氣口，紫外臭氧反應(yīng)器底 部和下端分別設(shè)有進(jìn)氣口和出水口，催化臭氧化反應(yīng)器上部分別設(shè)有進(jìn)水口和出氣口，催 化臭氧化反應(yīng)器底部和下端分別設(shè)有進(jìn)氣口和出水口，其中，該紫外臭氧反應(yīng)器進(jìn)氣口與 臭氧發(fā)生器的出氣口相連，紫外臭氧反應(yīng)器的出氣口與催化臭氧化反應(yīng)器進(jìn)氣口相連，紫 外臭氧反應(yīng)器的出水口與催化臭氧化反應(yīng)器的進(jìn)水口相連；紫外臭氧反應(yīng)器的進(jìn)水口作為 系統(tǒng)待處理的微污染水的進(jìn)口，催化臭氧化反應(yīng)器的出水口為系統(tǒng)的凈水出口。催化臭氧 化反應(yīng)器的出氣口為系統(tǒng)尾氣出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述紫外臭氧反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有UV燈，紫外燈 主波長(zhǎng)可范圍200-320nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在催化臭氧化反應(yīng)器中以稀土瓷球?yàn)?催化劑填料，稀土瓷球的主要成分為二氧化硅SiO2、氧化鋁Al2O3、氧化鐵!^e2O3、二氧化錳 MnO2、二氧化鈦TiO2、氧化鈰CeO2中的兩種或三種以上的混合物；稀土瓷球的比表面積為 100-2000m2/g，粒徑為 0. 1-10. 0mm。
4.采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)的微污染水的深度處理方法，其特征在于，該方法 包括以下步驟1)打開(kāi)系統(tǒng)電源，微污染水首先從紫外臭氧反應(yīng)器上部進(jìn)水口進(jìn)入紫外臭氧反應(yīng)器， 臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧從紫外臭氧反應(yīng)器底部進(jìn)氣口進(jìn)入紫外臭氧反應(yīng)器中控制紫外臭 氧反應(yīng)器中臭氧濃度為0. 05-100mg/L,反應(yīng)停留時(shí)間為2. 0-50. Omin ；2)紫外臭氧反應(yīng)器處理后的出水經(jīng)催化臭氧化反應(yīng)器上部的進(jìn)水口進(jìn)入催化臭氧化 反應(yīng)器中，紫外臭氧反應(yīng)器中的臭氧從紫外臭氧反應(yīng)器上部的出氣口經(jīng)催化臭氧化反應(yīng)器 底部進(jìn)氣口進(jìn)入催化臭氧化反應(yīng)器中；污水在催化臭氧化反應(yīng)器中停留處理2. 0-60. Omin 以后從催化臭氧化反應(yīng)器下部出水口排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及微污染水深度處理的系統(tǒng)和方法，屬于環(huán)保水處理領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括將臭氧發(fā)生器的出氣口與UV/O3反應(yīng)器及催化臭氧化反應(yīng)器進(jìn)氣口依次相連，將UV/O3反應(yīng)器出水口與催化臭氧化反應(yīng)器的進(jìn)水口相連。該方法集成光化學(xué)、催化臭氧化、吸附等物理化學(xué)手段將水中的微量難降解有機(jī)物污染物去除。整個(gè)處理過(guò)程中，臭氧采用串聯(lián)給氣方式，提高了臭氧的使用效率，降低了處理成本。該工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作管理、可同步實(shí)現(xiàn)有機(jī)物降解、殺菌和脫色。
文檔編號(hào)C02F9/04GK102107967SQ20111002102
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者徐武軍, 王凱軍, 閻中, 陳健 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 福建新大陸環(huán)?？萍加邢薰?br>