本實用新型涉及水處理領(lǐng)域，特別涉及一種基于臭氧催化反應(yīng)的廢水處理裝置及成套系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國水資源短缺，而隨著工業(yè)的快速發(fā)展，廢水的種類和數(shù)量迅速增加，對水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，水環(huán)境面臨異常嚴(yán)峻的形勢，威脅人類的建康和安全。在此情況下，國家近年來陸續(xù)出臺了一系列政策措施，如《水污染防治行動計劃》，大力開展水環(huán)境整治。水環(huán)境治理和保護的關(guān)鍵在于工業(yè)領(lǐng)域的廢水治理，而工業(yè)廢水治理的關(guān)鍵在于：1)源頭控制，從優(yōu)化工業(yè)過程、提高生產(chǎn)技術(shù)水平著手節(jié)水、減排；2)不斷研究和發(fā)展廢水凈化循環(huán)利用或達標(biāo)排放技術(shù)。

化學(xué)需氧量(COD_cr)是我國廢水排放總量控制的主要指標(biāo)之一，而傳統(tǒng)的物化、生化、氧化等工藝對工業(yè)廢水中難降解有機物的去除率都不高，通常僅有20％-30％的去除率，因此提高工業(yè)廢水中難降解有機物的去除率，成為亟待解決的難題。

臭氧由于其強氧化性，且反應(yīng)產(chǎn)物為氧氣，擴散進入空氣中，不會造成二次污染，是一種綠色環(huán)保的氧化劑。臭氧在污水處理領(lǐng)域，尤其是針對廢水中高穩(wěn)定性、難降解有機污染物的處理，得到了廣泛應(yīng)用。

臭氧與污染物反應(yīng)的方式有直接和間接兩種方式。直接反應(yīng)是臭氧直接氧化污染物，其作用機理主要是基于臭氧的強氧化性，屬于選擇性反應(yīng)，且反應(yīng)緩慢，速率常數(shù)很低；間接反應(yīng)是臭氧在處理過程中產(chǎn)生大量的、活性和氧化性能均更強的羥基自由基(·OH)，從而具備更高的污染物降解去除能力和更快的反應(yīng)速率，屬于非選擇性反應(yīng)。從在水中臭氧與有機物反應(yīng)的這兩種方式特點來看，臭氧的間接反應(yīng)具有更重要的意義，特別是在針對難氧化降解的廢水處理時，有望成為一種高效去除COD_cr的技術(shù)。

盡管臭氧氧化技術(shù)發(fā)展多年，但其在實際的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中應(yīng)用較少或效果不佳，歸納其主要問題及原因如下：

(1)目前，常見的制備臭氧技術(shù)都是以空氣或純氧為原料，采用電暈放電方法，該過程能耗高、產(chǎn)率較低、臭氧品質(zhì)波動較大，從而導(dǎo)致臭氧氧化技術(shù)的成本居高不下。

(2)臭氧在水中溶解度較低，傳統(tǒng)接觸設(shè)備或方式(曝氣)的傳質(zhì)效果不理想，造成氣液接觸的吸收效率低，限制了參與反應(yīng)的臭氧濃度，進而限制了污染物處理效果，偏低的臭氧利用率加劇了臭氧氧化技術(shù)的成本劣勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型的目的是提供一種提高臭氧利用效率，降低難降解工業(yè)廢水中COD_cr的基于臭氧催化反應(yīng)的廢水處理裝置及成套系統(tǒng)。

一種基于臭氧催化反應(yīng)的廢水處理裝置，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體由內(nèi)筒和外筒構(gòu)成，內(nèi)筒與外筒之間的腔體內(nèi)設(shè)有廢水霧化裝置，所述的廢水霧化裝置包括一個以上的霧化器，廢水霧化裝置上方的外筒壁上設(shè)有廢水進口；

所述的內(nèi)筒壁上設(shè)有若干個微孔，內(nèi)筒底部設(shè)有臭氧進口，臭氧進口上方設(shè)有臭氧催化裝置，所述的臭氧催化裝置包括布置在內(nèi)筒腔體內(nèi)的塔板，塔板上設(shè)有若干氣孔，塔板上放置有臭氧氧化催化劑，內(nèi)筒頂部設(shè)有霧化廢水出口。

優(yōu)選地，所述的霧化廢水出口處設(shè)有引風(fēng)機。引風(fēng)機可以使內(nèi)筒的腔體形成負(fù)壓，使霧化廢水由內(nèi)筒壁的微孔進入反應(yīng)區(qū)。

優(yōu)選地，所述的廢水霧化裝置包括在高度方向上設(shè)置的若干個霧化器。

優(yōu)選地，所有霧化器的高度均高于臭氧催化裝置的高度。這樣是為了使霧化廢水與催化過的臭氧進行反應(yīng)。

一種廢水處理成套系統(tǒng)，其包括調(diào)節(jié)池、廢水處理裝置、臭氧發(fā)生器、生化池和沉淀池；所述的廢水處理裝置包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體由內(nèi)筒和外筒構(gòu)成，內(nèi)筒與外筒之間的腔體內(nèi)設(shè)有廢水霧化裝置，所述的廢水霧化裝置包括在高度方向上設(shè)置的若干個霧化器，所有霧化器的高度均高于臭氧催化裝置的高度，廢水霧化裝置上方的外筒壁上設(shè)有廢水進口；

所述的內(nèi)筒壁上設(shè)有若干個微孔，內(nèi)筒底部設(shè)有臭氧進口，臭氧進口上方設(shè)有臭氧催化裝置，所述的臭氧催化裝置包括布置在內(nèi)筒腔體內(nèi)的塔板，塔板上設(shè)有若干氣孔，塔板上放置有臭氧氧化催化劑，內(nèi)筒頂部設(shè)有霧化廢水出口。所述的霧化廢水出口處設(shè)有引風(fēng)機；

調(diào)節(jié)池經(jīng)提升泵連通廢水進口，臭氧發(fā)生器連通臭氧進口，生化池的進口與霧化廢水出口連通，生化池的出口連通沉淀池。

本實用新型的廢水處理裝置原理是利用超聲或高壓的方式將廢水霧化，液滴大小可達微米級，從而增加霧化廢水與臭氧的接觸面積，提高臭氧的有效利用率。臭氧在氧化催化劑的作用下生成氧化性和活性都更強的羥基自由基，從而提高臭氧的氧化效率，改善處理效果。

本實用新型的廢水處理裝置可應(yīng)用于高濃度COD_cr廢水的預(yù)處理，利用臭氧及臭氧生成的羥基自由基的強氧化性將廢水中有機物部分或完全氧化，提高廢水的可生化性，然后與生化池或生物濾池聯(lián)合進行處理。充分利用臭氧分解產(chǎn)生氧氣的條件，可節(jié)省曝氣充氧裝置的投資建設(shè)費用，達到滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

本實用新型的廢水處理裝置也可應(yīng)用于低濃度COD_cr廢水(即COD_cr<200mg/L)的深度處理，針對廢水中難生物降解或降解不完全的有機物，利用臭氧及臭氧生成的羥基自由基的強氧化性將其完全氧化，降低廢水中COD_cr含量，后續(xù)無需再進行其他處理，即可使處理后廢水滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

本實用新型的廢水處理裝置具有以下優(yōu)點：(1)明顯提高臭氧的反應(yīng)速率和利用效率，節(jié)省反應(yīng)時間和成本；(2)能夠徹底礦化廢水中有機物，降低廢水中COD_cr的同時不造成二次污染；(3)能夠降低廢水中的總磷含量。

附圖說明

圖1為本實用新型所述廢水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型所述廢水處理裝置的工作流程圖；

圖3為本實用新型所述廢水處理成套系統(tǒng)的工作流程圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的優(yōu)選實施例，但是，本實用新型可以以許多不同形式來實現(xiàn)，并不僅限于下列所描述的實施例。相反的，提供這些實施例的目的是為了使更加透徹理解本實用新型的公開內(nèi)容。

實施例1

參照圖1，一種基于臭氧催化反應(yīng)的廢水處理裝置，包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體由內(nèi)筒1和外筒2構(gòu)成，內(nèi)筒1與外筒2之間的腔體內(nèi)設(shè)有廢水霧化裝置，所述的廢水霧化裝置包括在高度方向上設(shè)置的若干個霧化器3，所有霧化器的高度均高于臭氧催化裝置的高度，廢水霧化裝置上方的外筒壁上設(shè)有廢水進口4；

所述的內(nèi)筒1壁上設(shè)有若干個微孔，內(nèi)筒底部設(shè)有臭氧進口5，臭氧進口5上方設(shè)有臭氧催化裝置6，所述的臭氧催化裝置6包括布置在內(nèi)筒腔體內(nèi)的塔板，塔板上設(shè)有若干氣孔，塔板上放置有臭氧氧化催化劑，內(nèi)筒頂部設(shè)有霧化廢水出口。所述的霧化廢水出口處設(shè)有引風(fēng)機7。

參照圖2，本廢水處理裝置的工作原理是：廢水由廢水進口4進入內(nèi)筒1與外筒2之間的腔體內(nèi)，采用超聲霧化器或高壓霧化器將廢水霧化，由于引風(fēng)機形成的負(fù)壓，霧化廢水通過內(nèi)筒1壁上的微孔進入內(nèi)筒1的腔體內(nèi)(廢水液體不會通過微孔)；同時，臭氧由臭氧進口5通入，在塔板處與氧化催化劑發(fā)生作用，部分臭氧生成羥基自由基，然后向上與霧化廢水進行催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)完成后的霧化廢水通過引風(fēng)機7排出。

實施例2

參照圖1-3，一種廢水處理成套系統(tǒng)，其包括調(diào)節(jié)池、廢水處理裝置、臭氧發(fā)生器、生化池和沉淀池。所述的廢水處理裝置包括反應(yīng)器本體，反應(yīng)器本體由內(nèi)筒1和外筒2構(gòu)成，內(nèi)筒1與外筒2之間的腔體內(nèi)設(shè)有廢水霧化裝置，所述的廢水霧化裝置包括在高度方向上設(shè)置的若干個霧化器3，所有霧化器的高度均高于臭氧催化裝置的高度，廢水霧化裝置上方的外筒壁上設(shè)有廢水進口4；

所述的內(nèi)筒1壁上設(shè)有若干個微孔，內(nèi)筒底部設(shè)有臭氧進口5，臭氧進口5上方設(shè)有臭氧催化裝置6，所述的臭氧催化裝置6包括布置在內(nèi)筒腔體內(nèi)的塔板，塔板上設(shè)有若干氣孔，塔板上放置有臭氧氧化催化劑，內(nèi)筒頂部設(shè)有霧化廢水出口。所述的霧化廢水出口處設(shè)有引風(fēng)機7。

調(diào)節(jié)池經(jīng)提升泵連通廢水進口4，臭氧發(fā)生器連通臭氧進口5，生化池的進口與霧化廢水出口連通，生化池的出口連通沉淀池。

參照圖3，本廢水處理成套系統(tǒng)的工作原理是：

1)目標(biāo)廢水在調(diào)節(jié)池中進行pH調(diào)節(jié)處理。

2)用提升泵將目標(biāo)廢水由調(diào)節(jié)池通過廢水進口4打入廢水處理裝置中，采用超聲霧化器或高壓霧化器將廢水霧化，由于引風(fēng)機形成的負(fù)壓，霧化廢水通過內(nèi)筒1壁上的微孔進入內(nèi)筒1的腔體內(nèi)(廢水液體不會通過微孔)；同時，臭氧由臭氧進口5通入，在塔板處與氧化催化劑發(fā)生作用，部分臭氧生成羥基自由基，然后向上與霧化廢水進行催化氧化反應(yīng)，反應(yīng)完成后的霧化廢水通過引風(fēng)機7排出。

3)反應(yīng)出水進入生化池，生化反應(yīng)一定時間；然后再進入沉淀池進行沉淀，沉淀后出水即可達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。