一種污水復合催化氧化處理方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及廢水處理領域，尤其涉及一種污水復合催化氧化處理方法。
【背景技術】
[0002]隨著生產技術的變化和應用要求的復雜化，各種行業所產生的廢水中，污染物的組分、濃度、色度、氣味和毒性會發生非常大程度的變化，水質的復雜程度非常高。在這種大環境下，任何一種單一的污廢水處理方式要得到具有普遍性的推廣，其難度是可想而知的。從現代水處理技術的發展來看，復合型處理方法是必然的發展趨勢，差別在于面向不同水質污廢水所采用組合工藝及其特性參數各不相同。對于不同種類的廢水，為了盡量避免對環境的二次污染，生物降解技術以及膜生物反應器是近年來污廢水處理主要的發展方向。但是由于所面向污廢水水質的復雜性，以及由于市場需求和主體生產工藝的周期或者擬周期性特征，由于這種周期或者擬周期本身的強烈變化，一般污廢水的負荷都表現出較強的波動性，從而對微生物的降解能力和抗沖擊負荷能力提出了較高的要求。
[0003]正是由于水質濃度、組分及波動性的特征，整體上來說如何提高對污染物質的降解效率，在低能耗、低污染和占地面積小的前提下，達成對污廢水的高強度處理是水質處理技術必須具備的基本特征。鑒于生物處理技術/膜生物處理技術已成為污廢水處理的發展主流，那么對于特性復雜的污廢水，如何快速提升生物可降解性，必然是需要著力解決的問題。催化氧化方法是一種相對有效且穩定的方法，發展也相對成熟。從單一的催化氧化到復合型催化氧化技術，對不同種類污廢水中污染物特性影響的研究文獻已經非常豐富。
[0004]臭氧氧化方法以臭氧2.7V的氧化電勢、與有機物反應速度快、原料易得、可就地產生、使用方便和不產生二次污染的特征，在污廢水的處理中，得到較為廣泛的應用。但是臭氧氧化方法的一個主要問題是臭氧本身的不穩定性，會導致臭氧氧化段運行時間長，處理效率低的問題。
[0005]光催化是氧化降解水中有機污染物的一種新方法，具有能耗低、操作簡便、反應條件溫和、反應范圍廣、可減少二次污染等優點。光催化方法存在的一個直觀的問題是針對不同透光度的污廢水，其光源有效輻射范圍會發生較大的變化，或者說如何提升光源的輻射效率，是光催化方法的核心問題。另外對于光催化方法而言，其單獨應用時，在處理高濃度工業廢水方面存在適用性的問題，必須配合對應的氧化方法來建立相應的復合處理機制，以提升整個催化氧化的效率。
[0006]金屬催化是氧化降解水中有機物的另一種主要的催化方法，金屬催化劑能夠促使水中臭氧分解，產生具有極強氧化性的自由基。但是該方法對應的問題在于存在二次污染的問題，按照總量守恒的原則，加入的金屬催化劑都會產生對應的金屬離子污染的問題。
[0007]因此，亟需一種降解效率高、能耗低、二次污染小、能夠適應水質、濃度、組分大幅度波動的催化氧化處理方法。

【發明內容】

[0008]本發明針對現有技術中污水催化氧化處理存在降解效率低，能耗高、二次污染大，不能應對污水指標大幅度波動等一系列問題，提供了一種污水復合催化氧化處理方法。
[0009 ]為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決:
[0010]—種污水復合催化氧化處理方法，包括同時進行的催化劑催化氧化步驟、光催化氧化步驟和臭氧氧化步驟:
[0011]催化劑催化氧化步驟:將污水引入到填充有催化劑的催化氧化裝置中，催化劑為鈦、銅、鋅、鐵、鎳或錳金屬的單質或氧化物或上述物質的混合物；
[0012]光催化氧化步驟:同時利用可見光和紫外光照射待處理污水；
[0013]臭氧氧化步驟:向催化氧化裝置中通入臭氧，臭氧通入量與污水流量之比為I?5:1o
[0014]臭氧氧化具有氧化電勢高、與有機物反應速度快、原料易得、可就地產生、使用方便和不產生二次污染的特點；金屬催化劑一方面能夠催化污水中有機物分解，另一方面，能夠促使水中臭氧分解，產生具有極強氧化性的自由基;光催化氧化具有能耗低、操作簡便、反應條件溫和、反應范圍廣、二次污染小等特點。本發明的復合催化氧化包括同時進行的催化劑催化氧化、光催化氧化和臭氧氧化，充分發揮催化劑氧化、光催化氧化和臭氧催化氧化的協同效應，產生氧化電勢極高的自由基，能夠促進污水中有機物的分解，同時具有操作簡便、二次污染小、適應范圍廣等優點，能夠作為生物降解的預處理段或單獨作為反應段。
[0015]作為優選，催化劑催化氧化步驟中，催化劑吸附或鑲嵌或電鍍或填充在板狀填料表面，構成催化劑板，催化劑板與污水流動方向呈40°?65°角。催化劑板與污水呈一定角度，延長污水在催化氧化裝置內的停留時間，且使得污水與催化劑充分接觸，且對臭氧流動起到一定的擾流作用，使得催化劑和臭氧也能充分反應，生成高氧化電勢的自由基，促使污水中有機物分解。
[0016]作為優選，光催化氧化步驟中，光源固定在板狀填料表面，構成光源板，光源板與污水流動方向呈40°?65°角。光源固定在污水流動區域內，保證各個區域內污水的光照強度，保障催化效率。
[0017]作為優選，催化劑板和光源板平行且間隔排列。光源板和催化劑板間隔排列，光源的輻射效率高，針對不同透光度的污水起到很好的催化作用。
[0018]作為優選，臭氧氧化步驟中，臭氧的水力停留時間與污水的水力停留時間之比為
0.5?3:1。臭氧在污水中的水力停留時間長，與污水接觸充分，保證激發態的自由基能與污水中有機物充分反應，催化有機物降解。
[0019]作為優選，催化氧化裝置帶壓運行，催化氧化裝置內氣壓0.1?0.5Mpa。裝置內保有一定壓力，一方面，起到延長臭氧停留時間的作用，另一方面，降低催化氧化反應自由能，提尚反應效率。
[0020]本發明由于采用了以上技術方案，具有顯著的技術效果:
[0021]I)由于同時采用催化劑催化氧化、光催化氧化和臭氧催化氧化，發揮催化劑、光和臭氧的協同效應，對污水負荷的變化具有很高的適應性、抗沖擊性，同時具有能耗低、操作簡單、反應條件溫和、二次污染小等優點；
[0022]2)由于待處理的污廢水通常具有一定的濁度，這種濁度直接影響紫外光源的有效照射范圍，從而影響光催化氧化效果，采用光源板，充分保障光源的有效照射范圍，確保光催化反應區段內，有充足的光照和催化強度，另一方面起到擾流作用，對流體流動軌跡起到一定限定，延長廢水在裝置內的停留時間，確保反應催化氧化充分進行。
[0023]3)光源板和催化劑板與污水流動方向呈一定角度，對污水和臭氧都起到擾流作用，延長停留時間，保證催化氧化充分進行；同時，催化劑板和光源板按照一定的