一种紫外光双氧水催化氧化装置及其工艺的制作方法

本发明涉及污水处理技术领域，具体是一种紫外光双氧水催化氧化装置及其工艺。

背景技术：

废水经过生化处理后，残余的cod大部分都是难降解有机物，这给cod降解带来很大难度，常规的方法很难分解。

目前常用的高级氧化工艺主要有fenton氧化法、电催化氧化法、铁碳微电解氧化法，以及uv-aop在内光催化氧化法，先对这几种技术进行对比。

光催化氧化：优点是1)反应条件温和，氧化能力强，适用范围广；2)处理过程非常清洁，不会引入其他物质，不会造成二次污染；3)能彻底皮怀有机物使之转化为co2，处理深度高。

但缺点是1)紫外光的吸收范围较窄，光能利用率较低；2)不适用于悬浮物质多、色度较深的废水处理。

fenton氧化，优点是：1)可破坏多种有毒有害有机物，适用范围广；2)设备简单，投资费用低。缺点是：1)药剂使用量大，运行费用高；2)反应产生的污泥量大，增加污泥脱水负荷；3)反应时间长；4)氧化能力不太强，对于某些难降解有机物无法处理。

电催化氧化，优点是：1)设备简单，操作容易，控制方便，投资成本低；2)改变阳极材料可以破坏不同类型的有机物；3)可以回收重金属；

缺点是：1)电极消耗过大，电流效率偏低，反应器效率不高；2)能耗大，设备投资及运行费用高。

铁碳微电解氧化，优点是：1)结构简单，操作方便；2)作用有机物范围广；3)具有良好的混凝效果，对cod去除率高；4)可达到化学沉淀除磷效果，通过还原反应去除重金属。

缺点是：1)反应速率慢；2)运行一段时间后调料表面会形成钝化膜，降低处理效率；3)床体易板结，造成短路和死区；4)铁碳使用补充量大；5)酸性条件下，溶出铁屑量大，加减中和时产生的沉淀物多，增加脱水处理负担。

目前，紫外光催化氧化技术得到重视，其基本原理是，当污水中的r分子吸收到富含足够能量的光线(紫外光线)时，将转化为更高能量级别的激发态r*分子，它所增加的能量和输入的光子能量相当，变为激发态后的分子，更容易产生断链。过氧化氢(h2o2)在适当波长的照射下会被光解为强氧化性的羟基自由基，他们可以与水中的有机和无机物质快速反应并生成无机产物，如水，硫酸盐等。羟基自由基(oh*)的存在可以大大加速污染物分解的进程。因此，不需要使用大量的化学药品。但紫外光波长范围过大，目前技术并没有对紫外光波长的影响进行研究，且目前紫外光催化氧化技术一般采用静态处理方法，工作效率不高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种紫外光双氧水催化氧化装置及其工艺，以解决现有技术中存在的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种紫外光双氧水催化氧化装置，包括与mbr出水口联通的混药罐，所述混药罐内设置有搅拌装置，所述混药罐的上部一侧开设有供加入双氧水的注液口；所述混药罐的下方设置有管道联通紫外氧化反应器，所述紫外氧化反应器下方设置有废水注入口，所述紫外氧化反应器相对废水注入口的一侧面上方设置有产水出口；所述紫外氧化反应器内部自废水注入口至排水出口方向依次设置第一竖板、第二竖板，将内部分为第一腔体、第二腔体和第三腔体，其中，所述第一竖板与紫外氧化反应器底部连接，第一竖板上方设置有出口联通第二腔体，所述第二竖板与紫外氧化反应器顶部连接，第二竖板下方设置有出口联通第三腔体，所述第一腔体、第二腔体和第三腔体内部各竖向设置有三个紫外灯，每个所述紫外灯与外部控制器连接进行控制开关；

进一步的，所述第一腔体内，紫外灯的上方设有第一液位计，所述第三腔体内，最下方与中间的紫外灯之间设置有第二液位计，所述第一液位计和第二液位计分别与外部控制器连接；

进一步的，所述混药罐与紫外氧化反应器之间设置有两个并联计量泵，两个计量泵一个正常工作，一个备用，并与外部控制器连接控制开关；

进一步的，与所述废水注入口同侧的紫外氧化反应器的侧面上方开设有循环出水口，所述循环出水口通过管道并连至废水注入口相连的管道内；

进一步的，所述循环出水口与循环泵联通，再通过管道连接至废水注入口相连的管道；

进一步的，所述紫外氧化反应器的产水出口下方开设有排水出口，所述排水出口位于所述紫外氧化反应器的侧面底部；

进一步的，所述循环出水口通过管道与排水出口连接，所述循环出水口与排水出口之间设置有电磁阀控制开关；

本发明还提供一种紫外光双氧水催化氧化工艺，具体包括如下步骤：

1)mbr出水进入混药罐，按比例加入双氧水，双氧水比例为1‰-5‰之间，然后通过搅拌装置混合均匀；

2)采用计量泵将混药罐内液体连续泵入紫外氧化反应器，待液位达到所需刻度，开启紫外灯进行反应，废水设计停留时间约2h；当设备首次使用时，液位到达所需刻度后停止供水，开启紫外灯运行2h后，取样检测系统内废水cod达标后启动连续进水；

更具体的，上述紫外灯的波长范围为185-255nm之间；

更具体的，所述紫外氧化反应器为平推流反应器，可以以设定的进出水速度连续进行进出水，提高处理效率；

本发明的有益效果是：本发明所使用的水处理紫外灯采用光能量密度高、激发能较高的紫外光(波长185-254nm)，有利于在反应体系里产生更多的羟基自由基，从而能够起到很好的降解cod的作用。紫外氧化反应器为平推流反应器，可以以设定的进出水速度连续进行进出水，提高处理效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

附图标记说明如下：

1、混药罐，2、搅拌装置，3、注液口，4、紫外氧化反应器，41、产水出口，42、废水注入口，43、排水出口，44、第一竖板，45、第二竖版，46、紫外灯，47、第一液位计，48、第二液位计，49、循环水出口，5、计量泵，6、循环泵；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种紫外光双氧水催化氧化装置，包括与mbr出水口联通的混药罐1，所述混药罐内设置有搅拌装置2，所述混药罐的上部一侧开设有供加入双氧水的注液口3；所述混药罐的下方设置有管道联通紫外氧化反应器4，所述紫外氧化反应器4下方设置有废水注入口，所述紫外氧化反应器相对废水注入口的一侧面上方设置有产水出口41；所述紫外氧化反应器内部自废水注入口42至排水出口43方向依次设置第一竖板44、第二竖板45，将内部分为第一腔体、第二腔体和第三腔体，其中，所述第一竖板与紫外氧化反应器底部连接，第一竖板上方设置有出口联通第二腔体，所述第二竖板与紫外氧化反应器顶部连接，第二竖板下方设置有出口联通第三腔体，所述第一腔体、第二腔体和第三腔体内部各竖向设置有三个紫外灯46，每个所述紫外灯与外部控制器连接进行控制开关；

更具体的，所述第一腔体内，紫外灯的上方设有第一液位计47，所述第三腔体内，最下方与中间的紫外灯之间设置有第二液位计48，所述第一液位计和第二液位计分别与外部控制器连接；

具体实施时，mbr出水经泵计量打入混药罐，按比例加入双氧水(比例为1‰-5‰之间，具体添加量根据实际调试情况确定)混合均匀，采用计量泵(开一备一，500l/h)连续泵入紫外氧化设备，废水进入紫外氧化反应器，当第一液位计检测到液位时，说明废水已经充满反应器，控制器控制紫外灯开启，进行催化氧化反应；废水设计停留时间约1h；设备首次使用，液位到达所需刻度后停止供水，开启紫外灯运行1h后，取样检测系统内废水cod达标后启动计量泵连续进水。当装置停止运行时，通过排水出口经内部水排出，当液位降至第二液位计时，第二液位计检测不到水位信号，此时控制器控制紫外灯关闭。

更具体的，所述混药罐与紫外氧化反应器之间设置有两个并联计量泵5，两个计量泵一个正常工作，一个备用，并与外部控制器连接控制开关；

更具体的，与所述废水注入口同侧的紫外氧化反应器的侧面上方开设有循环出水口49，所述循环出水口通过管道并连至废水注入口相连的管道内，用于对紫外氧化反应器内部的水进行再次催化氧化，提高分解效率；

更具体的，所述循环出水口与循环泵6联通，再通过管道连接至废水注入口相连的管道；

为了达到更好的清理效果，所述紫外氧化反应器的产水出口下方开设有排水出口，所述排水出口位于所述紫外氧化反应器的侧面底部；

更具体的，所述循环出水口通过管道与排水出口连接，所述循环出水口与排水出口之间设置有电磁阀控制开关；

这样，当装置停止运行需将紫外氧化反应器内部排空时，同时打开排水出口和循环出水口与排水出口之间的电磁阀，并启动循环泵，即可将内部水尽可能的排空，其中第一竖板内存储的剩余水量，在下次装置启动时，可通过循环泵再次注入进紫外氧化反应器，与混药罐输送的双氧水充分反应，进行催化氧化，以避免由于紫外氧化反应器排空不完全导致的残留废水分解不彻底的问题出现。

本发明还提供一种紫外光双氧水催化氧化工艺，具体包括如下步骤：

1)mbr出水进入混药罐，按比例加入双氧水，双氧水比例为1‰-5‰之间，然后通过搅拌装置混合均匀；

2)采用计量泵将混药罐内液体连续泵入紫外氧化反应器，待液位达到所需刻度，开启紫外灯进行反应，废水设计停留时间约2h；当设备首次使用时，液位到达所需刻度后停止供水，开启紫外灯运行2h后，取样检测系统内废水cod达标后启动连续进水；

更具体的，上述紫外灯的波长范围为185-255nm之间；

更具体的，所述紫外氧化反应器为平推流反应器，可以以设定的进出水速度连续进行进出水，提高处理效率；

紫外光催化氧化的核心技术构成，在于特定的紫外光源。紫外线是波长在100-380nm的电磁波，根据其波长及功能不同，又分为4个波段，即uv-a(长波315-380nm)，uv-b(中波，280-315nm)，uv-c(短波，200-280nm)和uv-v(真空紫外线，100-200nm)。

根据能量方程可知，波长较短的紫外光具有更强的激发能，能够更加有效的激发分子键解离释放自由基。因此在污染物处理领域低压紫外光uv-c(253.7nm)应用较为广泛；而波长更短的uv-v虽然具有更强的能量，但穿透力较差，只能在真空中传播，因而无法广泛应用。

本发明所使用的水处理紫外灯采用光能量密度高、激发能较高的紫外光(波长185-254nm)，有利于在反应体系里产生更多的羟基自由基，从而能够起到很好的降解cod的作用。

下面分别在同等浓度双氧水(5‰)的条件下测试不同波长紫外线所带来的不同分解效果；其中对四个波段的紫外光，从100nm波长到320nm波长，间隔5nm取不同紫外光波长进行试验，发现波长在185nm-255nm之间时，能够实现在最短的时间(2h)内达到排放达标的效果，下面选取部分结果介绍如下：

具体实施例1(紫外灯32w，波长185nm)：

具体实施例2(紫外灯32w，波长205nm)：

具体实施例3(紫外灯32w，波长255nm)：

可见，波长在185nm-255nm之间效果最高，实际上，根据能量方程可知，波长较短的紫外光具有更强的激发能，能够更加有效的激发分子键解离释放自由基；因此在污染物处理领域低压紫外光uv-c(253.7nm)应用较为广泛；而波长更短的uv-v虽然具有更强的能量，但穿透力较差，只能在真空中传播，因而无法广泛应用。

紫外灯波长在185nm-255nm之间时，能够在能量密度和穿透力之间达到一个最佳的配合效果，有利于在紫外氧化反应器里产生更多的羟基自由基，从而能够起到很好的降解cod的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。