一种双级催化氧化废水处理系统的制作方法

　　【专利摘要】本发明公开一种双级催化氧化废水处理系统，属于废水处理领域，通过进水管道连接PH调节池，氧化反应器，中和池，絮凝沉淀池，氧化反应器包括一级氧化反应器和二级氧化反应器，一级氧化反应器的出水口通过管道连接二级氧化反应器的进水口，一级氧化反应器是均相氧化反应器，二级氧化反应器是固定床形式氧化反应器；本发明与传统均相反应和流化床类技术比较，提高了反应效率，显著降低了药剂投加量，可显著改善出水水质，降低出水有机物浓度，适合废水深度处理应用，具有广阔的实际应用前景。

　　[0001]本发明公开一种废水处理系统，属于废水处理领域，具体地说是一种双级催化氧化废水处理系统。

　　[0002]化学工业、印染、制药工业等高污染行业的发展，对环境保护带来严峻的挑战，尤其是生物难降解废水的排放，是废水处理目前面临的技术难点，传统的二级废水处理系统很难达到净化目的，导致难降解物质进入自然水体和生物圈，严重影响到人类的生存环境，传统高级氧化一般采用单级均相或异相反应器，通过曝气或搅拌实现完全混合反应。在均相反应体系中，传质速率高，反应速率较快，但铁盐耗量比较大，副反应较多不易控制，药耗大产泥量也大，因此在工程中采用异相反应器较多，在异相反应体系中，多采用流化床，其铁盐投加量低，但存在流化动力能耗高，进水污染物容易穿透床层，导致出水时污染物浓度不达标等问题。

　　[0003]针对上述问题，本发明提供一种双级催化氧化废水处理系统，针对难降解废水，在传统高级氧化技术基础上进行改进，设置了双级氧化反应器，并着重改进了氧化反应器，采用了一级均相氧化反应器串联二级固定床氧化反应器结合的方式，二级氧化反应器利用的固定床异相催化氧化技术，在固定床上设置区域分层，利用填料层的填料上吸附生成的氧化铁复合晶体与过氧化氢进行催化反应产生自由基，进而矿化有机物，显著较低铁盐投加量，降低了铁泥产量，填料中设置过渡金属的作用是进一步提高催化效果，弥补一级反应铁盐的不足；本发明将传统均相高级氧化技术，异相催化氧化技术，异相催化氧化还原技术和分级反应器工艺进行优化组合，充分发挥各自反应特征优势，提高了反应效率，显著降低了药剂投加量，实践证明双级催化氧化与传统均相反应和流化床类技术比较，可显著改善出水水质，降低出水有机物浓度，适合废水处理应用，具有广阔的实际应用前景。

　　[0004]本发明针对现有技术存在的不足和问题，提供一种双级催化氧化废水处理系统，通过该系统可以降低铁盐投加量，处理废水时与均相催化相比动力能耗也降低，进水污染物反应属于推流式氧化反应，不容易穿透床层，出水时达标率显著增高，本系统适合净化废水时使用，尤其适合满足工业废水净化的需要，本发明提出的具体方案是:

　　一种双级催化氧化废水处理系统，通过给水管道连接PH调节池,氧化反应器，中和池，絮凝沉淀池，所述的氧化反应器包括一级氧化反应器和二级氧化反应器，一级氧化反应器的出水口通过管道连接二级氧化反应器的进水口，一级氧化反应器是均相氧化反应器，二级氧化反应器是固定床形式氧化反应器。一级氧化反应器和二级氧化反应器根据污水水质和处理要求可以调整先后次序，或者制作成反应池的形式。

　　[0005]所述的一级氧化反应器底部设有进气口，内部设置空气曝气搅拌系统，下部设有进水口，进水口相对的下部侧壁上设有回流水入口，上部设有出水口。

　　[0007]所述的二级氧化反应器上部设有进水口，与进水口相对的上部侧壁上设有反洗水出口，下部设有进气口，进气口下方设有反洗水、反洗气入口，与反洗水、反洗气入口相对的下部侧壁上设有出水口，出水口通过管道和水泵与一级氧化反应器的回流水入口连接。可以根据填料层的水头损失定期反洗，反洗采用气水同时反洗形式。

　　[0008]所述的二级氧化反应器内设填料层，填料层下方，进气口上方设承托层；进气口下方，反洗水、反洗气入口与出水口上方设置滤板。承托层采用粗砂或砾石，还可以是上铺尼龙网的多孔板或者孔径由接触填料层面到承托层底面逐渐变宽的多孔板。

　　[0009]所述的填料层的填料包括惰性载体、过渡金属，或者惰性载体、过渡金属及其氧化物；填料混合堆积组成填料层。

　　[0010]一种双级催化氧化处理废水的方法，利用权利要求6所述的一种双级催化氧化废水处理系统，废水由给水管道进入pH调节池，加酸溶液控制pH值在3-6之间后进入一级氧化反应器；一级氧化反应器中投加铁盐和过氧化氢，投加过氧化氢与铁盐的摩尔比1-6:1，待反应0.5-2小时后进入二级氧化反应器；二级氧化反应器中继续投加过氧化氢,使进水在填料层中进一步净化，投加的过氧化氢与初始投加的铁盐摩尔比1-4:1，待反应0.5-2小时后进入中和池，加碱调节PH在7-8 ;然后处理过的水由中和池进入絮凝沉淀池进行絮凝沉淀，检测合格后出水。

　　[0011 ] 所述的二级氧化反应器的填料中惰性载体采用陶粒、颗粒活性碳、石英砂中一种或几种组合；过渡金属为铁、锰、铜金属单质中一种或几种组合；或者填料中惰性载体采用陶粒、颗粒活性碳、石英砂中一种或几种组合；过渡金属为铁、锰、铜金属单质中一种或几种及与其氧化物的一种或几种组合。

　　[0012]所述的二级氧化反应器的填料中惰性载体与金属质量比为1-10:1。其中的金属质量由其上【发明内容】可知是金属单质或者金属单质与氧化物中的金属元素质量之和。

　　[0013]所述的二级氧化反应器的出水由管道经水泵加压送回至一级氧化反应器继续进行循环净化。

　　[0014]滤板可以采用普通小阻力滤板或大阻力穿孔管系统，曝气也可采用穿孔管或单孔膜曝气器，所有反应器可以采用钢制、高分子材料或钢筋混凝土建造。药剂投加装置、电气与仪表等均为常规设备。

　　[0015]本发明的有益之处是:本发明提供一种双级催化氧化废水处理系统，针对难降解废水，在传统高级氧化技术基础上进行改进，设置了双级氧化反应器，并着重改进了氧化反应器；

　　采用了一级均相氧化反应器串联二级固定床氧化反应器结合的方式，一级氧化反应器为均相催化氧化形式，内设粗糙多折板，不仅可以增加反应接触面积，还起到导流的作用，提闻传质效率和反应效率；

　　二级氧化反应器为固定床形式，利用固定床异相催化氧化技术，在填料层的填料上吸附生成的氧化铁复合晶体与过氧化氢进行催化反应产生自由基，进而矿化有机物，显著较低铁盐投加量，降低了铁泥产量，填料层中填料设置过渡金属的作用是进一步提高催化效果，弥补一级反应铁盐的不足，填料层下设置的承托层，防止惰性载体流失的同时，有利于均布冲洗水；本发明将传统均相高级氧化技术，异相催化氧化技术，异相催化氧化还原技术和分级反应工艺进行优化组合，充分发挥各自反应特征优势，提高了反应效率，显著降低了药剂投加量，实践证明双级催化氧化与传统均相反应和流化床类技术比较，可显著改善出水水质，降低出水有机物浓度，适合废水处理应用，具有广阔的实际应用前景。

　　[0017]附图标记:1 一级氧化反应器进水口，2多折板，3 一级氧化反应器出水口，4 一级氧化反应器进气口，5回流水入口，6 二级氧化反应器进水口，7反洗水出口，8 二级氧化反应器进气口，9填料层，10承托层，11反洗水、反洗气入口，12滤板，13 二级氧化反应器出水口。

　　一种双级催化氧化废水处理系统，通过给水管道连接PH调节池,氧化反应器，中和池，絮凝沉淀池，氧化反应器包括一级氧化反应器和二级氧化反应器，一级氧化反应器的出水口 I通过管道连接二级氧化反应器的进水口 6，一级氧化反应器是均相氧化反应器，二级氧化反应器是固定床形式氧化反应器；

　　一级氧化反应器底部设有进气口 4，下部设有进水口 1，上部设有出水口 3，出水口 3通过管道连接回一级氧化反应器的下部，设为回流水入口 5 ;二级氧化反应器上部设有进水口 6，与进水口 6相对的上部侧壁上设有反洗水出口 7，下部设有进气口 8，进气口 8下方设有反洗水、反洗气入口 11，与反洗水、反洗气入口 11相对的下部侧壁上设有出水口 13，出水口 13通过管道与反洗水、反洗气入口 11连接。

　　一种双级催化氧化废水处理系统，通过给水管道连接PH调节池,氧化反应器，中和池，絮凝沉淀池，氧化反应器包括一级氧化反应器和二级氧化反应器，一级氧化反应器的出水口 I通过管道连接二级氧化反应器的进水口 6，一级氧化反应器是均相氧化反应器，二级氧化反应器是固定床形式氧化反应器；

　　一级氧化反应器底部设有进气口 4，下部设有进水口 1，上部设有出水口 3，出水口 3通过管道连接回一级氧化反应器的下部，设为回流水入口 5 ;二级氧化反应器上部设有进水口 6，与进水口 6相对的上部侧壁上设有反洗水出口 7，下部设有进气口 8，进气口 8下方设有反洗水、反洗气入口 11，与反洗水、反洗气入口 11相对的下部侧壁上设有出水口 13，出水口 13通过管道和水泵与一级氧化反应器的回流水入口 5连接，二级氧化反应器内设填料层9，填料层9下方，进气口 8上方设承托层10，承托层10包括上铺尼龙网的多孔板。

　　[0020]采用实施例2的双级催化氧化废水处理系统处理某草浆制浆造纸废水，水量2000M3/h,经过生化处理后COD浓度在250-300mg/L，进水首先进入pH调节池，加入稀硫酸调节PH为3-4，进入一级氧化反应器，以进水量计算加入硫酸亚铁560mg/L，过氧化氢100mg/L, 一级氧化反应器中空气由底部进入，进水因给水压力向上喷射，进水中有机物与过氧化氢和铁盐反应后，曝气反应1.5小时，再由出水口 3进入二级氧化反应器，由一级氧化反应器流入二级氧化反应器的进水向下经过填料层9，二级反应器投加过氧化氢70 mg/L,曝气反应I小时，经承托层10向下由出水口 13流出；进入中和池加入氢氧化钠调节pH=7-8，最后进入絮凝沉淀池沉淀分离，出水时COD降至40 mg/L以下。

　　[0021]二级氧化反应器中填料层9由惰性载体和过渡金属及其低价氧化物混合堆积组成，惰性载体采用陶粒、石英砂，过渡金属采用铁、锰及氧化亚铁，其中惰性载体与金属质量比为1-3:1。

　　一种双级催化氧化废水处理系统，通过给水管道连接PH调节池,氧化反应器，中和池，絮凝沉淀池，氧化反应器包括一级氧化反应器和二级氧化反应器，一级氧化反应器的出水口 I通过管道连接二级氧化反应器的进水口 6，一级氧化反应器是均相氧化反应器，二级氧化反应器是固定床形式氧化反应器；

　　一级氧化反应器底部设有进气口 4，下部设有进水口 1，上部设有出水口 3，出水口 3通过管道连接回一级氧化反应器的下部，设为回流水入口 5 ;二级氧化反应器上部设有进水口 6，与进水口 6相对的上部侧壁上设有反洗水出口 7，下部设有进气口 8，进气口 8下方设有反洗水、反洗气入口 11，与反洗水、反洗气入口 11相对的下部侧壁上设有出水口 13，出水口 13通过管道和水泵与一级氧化反应器的回流水入口 5连接，二级氧化反应器内设填料层9，填料层9下方，进气口 8上方设承托层10，承托层10包括孔径由接触填料层面到承托层底面逐渐变宽的多孔板，二级氧化反应器内进气口 8下方，反洗水、反洗气入口 11与出水口13上方设置滤板12。

　　[0023]采用实施例3的双级催化氧化废水处理系统处理某工业园化工废水，水量1000M3/h，经过生化处理后COD浓度在150mg/L，进水首先进入pH调节池，加入稀硫酸调节pH为4-5,进入一级氧化反应器，以进水量计算加入硫酸亚铁250 mg/L,过氧化氢100 mg/L,—级氧化反应器中空气由底部进入，进水因给水压力向上喷射，进水中有机物与过氧化氢和铁盐反应后，曝气反应I小时，再由出水口 3进入二级氧化反应器，由一级氧化反应器流入二级氧化反应器的进水向下喷洒过填料层9，二级氧化反应器投加过氧化氢70 mg/L,曝气反应半小时，经承托层10向下由出水口 13流出再回流进一级氧化反应器，继续进行净化处理I小时,再经二级氧化反应器出水口进入中和池；中和池中加入氢氧化钠调节pH=7-8，最后进入絮凝沉淀池沉淀分离，出水时COD降至50 mg/L以下。

　　[0024]二级氧化反应器中填料层9由惰性载体和过渡金属混合堆积组成，惰性载体采用陶粒、颗粒活性碳、石英砂，过渡金属采用铁、铜；其中惰性载体与金属质量比为3-5:1。

　　[0025]采用实施例3的双级催化氧化废水处理系统处理某工业园化工废水，水量1000M3/h，经过生化处理后COD浓度在100mg/L，进水首先进入pH调节池，加入稀硫酸调节pH为3-5,进入一级氧化反应器，以进水量计算加入硫酸亚铁150 mg/L,过氧化氢35 mg/L,—级氧化反应器中空气由底部进入，进水因给水压力向上喷射，进水中有机物与过氧化氢和铁盐反应后，从出水口 3流出再回流到一级氧化反应器中，曝气反应2小时，再由出水口 3进入二级氧化反应器，由一级氧化反应器流入二级氧化反应器的进水向下喷洒过填料层9，二级反应器投加过氧化氢65mg/L，反应2小时，经承托层10向下由出水口 13流出再回流进一级氧化反应器，继续进行净化处理I小时，再经二级氧化反应器出水口进入中和池；中和池中加入氢氧化钠调节pH=7-8,最后进入絮凝沉淀池沉淀分离，出水时COD降至50 mg/L以下。

　　[0026]二级氧化反应器中填料层9由惰性载体和过渡金属及其低价氧化物混合堆积组成，惰性载体按照重量比采用颗粒活性碳、石英砂，过渡金属采用锰、铜及二氧化锰；其中惰性载体与金属质量比为6-10:1。

　　1.一种双级催化氧化废水处理系统，通过给水管道连接PH调节池,氧化反应器，中和池，絮凝沉淀池，其特征是所述的氧化反应器包括一级氧化反应器和二级氧化反应器，一级氧化反应器的出水口通过管道连接二级氧化反应器的进水口，一级氧化反应器是均相氧化反应器，二级氧化反应器是固定床形式氧化反应器。

　　2.根据权利要求1所述的一种双级催化氧化废水处理系统，其特征是所述的一级氧化反应器底部设有进气口，内部设置空气曝气搅拌系统，下部设有进水口，进水口相对的下部侧壁上设有回流水入口，上部设有出水口。

　　3.根据权利要求1或2所述的一种双级催化氧化废水处理系统，其特征是所述的一级氧化反应器内竖直设置表面粗糙不平的多折板。

　　4.根据权利要求3所述的一种双级催化氧化废水处理系统，其特征是二级氧化反应器上部设有进水口，与进水口相对的上部侧壁上设有反洗水出口，下部设有进气口，进气口下方设有反洗水、反洗气入口，与反洗水、反洗气入口相对的下部侧壁上设有出水口，出水口通过管道和水泵与一级氧化反应器的回流水入口连接。

　　5.根据权利要求4所述的一种双级催化氧化废水处理系统，其特征是所述的二级氧化反应器内设填料层，填料层下方，进气口上方设承托层；进气口下方，反洗水、反洗气入口与出水口上方设置滤板。

　　6.根据权利要求4或5所述的一种双级催化氧化废水处理系统，其特征是所述的填料层的填料包括惰性载体、过渡金属，或者惰性载体、过渡金属及其氧化物；填料混合堆积组成填料层。

　　7.一种双级催化氧化处理废水的方法，利用权利要求6所述的一种双级催化氧化废水处理系统，其特征是废水由给水管道进入PH调节池，加酸溶液控制pH值在3-6之间后进入一级氧化反应器；一级氧化反应器中投加铁盐和过氧化氢，投加过氧化氢与铁盐的摩尔比1-6:1，待反应0.5-2小时后进入二级氧化反应器；二级氧化反应器中继续投加过氧化氢，使进水在填料层中进一步净化，投加的过氧化氢与初始投加的铁盐摩尔比1-4:1，待反应0.5-2小时后进入中和池，加碱调节pH在7-8 ;然后经处理过的水由中和池进入絮凝沉淀池进行絮凝沉淀，检测合格后出水。

　　8.根据权利要求7所述的一种双级催化氧化处理废水的方法，其特征是所述的二级氧化反应器的填料中惰性载体采用陶粒、颗粒活性碳、石英砂中一种或几种组合；过渡金属为铁、锰、铜金属单质中一种或几种组合；或者填料中惰性载体采用陶粒、颗粒活性碳、石英砂中一种或几种组合；过渡金属为铁、锰、铜金属单质中一种或几种组合及其氧化物的一种或几种组合。

　　9.根据权利要求7或8所述的一种双级催化氧化处理废水的方法，其特征是所述的二级氧化反应器的填料中惰性载体与金属质量比为1-10:1。

　　10.根据权利要求9所述的一种双级催化氧化处理废水的方法，其特征是所述的二级氧化反应器的出水由管道经水泵加压送回至一级氧化反应器继续进行循环净化。

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