一种基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法及装置与流程

本发明属于水处理，具体涉及一种基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法及装置。

背景技术：

1、臭氧在常温常压下是一种不稳定、具有特殊刺激性气味的浅蓝色气体。臭氧具有极强的氧化性能，在碱性溶液中拥有2.07v的氧化电位，其氧化能力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾。基于臭氧的强氧化性，且在水中可短时间内自行分解，没有二次污染，是理想的绿色氧化药剂。因此，臭氧氧化方法已逐渐发展成为一种高级氧化技术，在水处理领域中臭氧技术已在许多方面得到了应用，例如应用于水处理过程中其作用主要是除臭、脱色、杀菌和去除有机物。

2、目前常见臭氧氧化工艺主要依赖臭氧的强氧化性，与废水中的污染物直接或间接反应，分解成二氧化碳和水。这受制于臭氧的氧化能力、污染物种类，污染物浓度等因素；由于臭氧氧化具有选择性，且制作运输成本较高，制约其在高浓废水中的应用。

3、为了解决上述的问题，经检索，专利文献cn110026242a公开了一种co/ce双金属mof基臭氧催化剂的制备方法及其产品和应用，通过钴和铈两种金属中心和有机配体进行自组装形成三维孔道结构的co/ce双金属mof基臭氧催化剂，可以有效调节活性位点从而促进mofs的催化活性，提高co/ce基复合材料对臭氧的分解速率，产生更多的活性羟基自由基，有利于催化臭氧化水中有机污染物，大大提高了有机物的矿化率。

4、进一步的，专利文献cn110052269a公开了一种深度水处理臭氧催化氧化催化剂的制备方法，主要包括载体、蒸馏水、活化因子、金属盐溶液和氧气等，所述氧气通过臭氧发生器形成所需臭氧，所述载体、蒸馏水、活化因子、金属盐溶液和所述臭氧形成了臭氧氧化催化剂，所述臭氧氧化催化剂的在一定水质ph值条件下，在一定停留时间内处理效率高出81％，该专利具有高效和普适性等特征。

5、然而，针对上述的两件专利公开的内容，经过分析发现，其中臭氧需要结合催化剂配合使用，导致臭氧工艺中处理效率低，以及处理的废水范围有效，应用范围窄，不利于技术的扩大使用。

技术实现思路

1、1.要解决的问题

2、针对现有技术中臭氧工艺中存在的处理效率低、应用范围窄的技术问题，本发明的目的在于提出一种基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，扩展应用范围，同时提升反应速率和臭氧的处理效率。

3、本发明的另一目的是提供一种基于聚合路径的臭氧氧化废水处理装置。

4、2.技术方案

5、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

6、本发明第一方面提供一种基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，该方法包括步骤：经微米和/或纳米纳米臭氧链引发剂作用下，微米和/或纳米臭氧与废水中污染物反应，产生自由基·oh；改性填料与携带自由基·oh的污染物进行配位反应，形成络合物；控制停留时间，聚合成高密度大分子有机物，再经过旋流后分离。

7、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述链引发剂为h2o2、h2so4、hmno4中的一种或几种。

8、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，向废水中加入质量分数0.1-3％链引发剂，需要说明的是，链引发剂的加入量是根据废水中的cod总质量计算得到的。

9、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述链引发剂为h2o2、h2so4、hmno4按照3：1：3的比例配制(质量比例)。通过三者的协同发挥作用，最大程度的提高引发效果，降低链引发剂的使用量。

10、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述改性填料为ticl4-al(c2h5)3、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二叔丁基、过硫酸钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、n，n-二甲基苯胺、过氧化苯甲酰中的一种或几种。

11、需要强调的是，通过大量的试验分析得知，改性填料可以失去电子给臭氧，从而形成活性点位，再从水中得到电子形成羟基自由基，羟基自由基可以引发链聚合，可以在聚合完成后处理水中剩余cod，降低出水cod含量。

12、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，所述改性填料的加入量为0.01-0.2％(质量分数)，需要说明的是，改性填料的加入量是根据废水中的cod总质量计算得到的。

13、根据本发明目的的第一方面的任一实施方案，控制停留时间为0.1-2h。充分考虑反应聚合的时间，保证聚合的效果。

14、本发明第二方面提供一种基于聚合路径的臭氧氧化转移装置，包括：

15、装置本体，其外形轮廓形状呈锥形，上设置有进水口和出水口，在装置本体的内部设置有容纳腔，所述容纳腔的底部伸入装置本体的锥形部；

16、衔接与所述装置本体锥形底部、能够产生产生微米和/或纳米臭氧的臭氧反应器，微米和/或纳米臭氧与废水中污染物反应，产生自由基·oh；

17、置于所述容纳腔中的改性填料，其能够与携带自由基·oh的污染物进行配位反应，形成络合物。

18、根据本发明目的的第二方面的任一实施方案，所述容纳腔包括直筒部以及扩口部，所述扩口部伸入装置本体的锥形部，沿着所述容纳腔的内侧分段式设置改性填料。

19、根据本发明目的的第二方面的任一实施方案，所述直筒部的截面呈圆形，所述改性填料分为两段分布在所述容纳腔中。

20、3.有益效果

21、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

22、(1)本发明的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，废水经过微米和/或纳米臭氧链引发剂作用下，协同改性填料进行物质反应，控制废水中物质反应路径，聚合成高密度大分子有机物，再经过旋流后分离，该方法能够应用于多种废水的处理，扩展了应用范围，同时采用改性填料提升反应速率，有效提高了臭氧的处理效率；

23、(2)本发明的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，采用臭氧作为有机污染物反应的链引发剂，相对于去除污染物，其投加量占质量分数0.1-3％，有效节约了使用成本；

24、(3)本发明的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，其中链引发剂(h2o2、h2so4、hmno4)按照3:1:3的比例进行使用，最大程度的提高引发效果，降低链引发剂的使用量；

25、(4)本发明的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，其中改性填料采用(ticl4-al(c2h5)3)，该物质能够控制分子活性中心的浓度增加，提升反应速率，增加聚合效果和聚合分子量大小，从而提高处理效果。

技术特征：

1.一种基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，其特征在于，该方法包括步骤：经微米和/或纳米纳米臭氧链引发剂作用下，微米和/或纳米臭氧与废水中污染物反应，产生自由基·oh；改性填料与携带自由基·oh的污染物进行配位反应，形成络合物；控制停留时间，聚合成高密度大分子有机物，再经过旋流后分离。

2.根据权利要求1所述的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，其特征在于，所述链引发剂为h2o2、h2so4、hmno4中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，其特征在于，向废水中加入0.1％-3％链引发剂。

4.根据权利要求2所述的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，其特征在于，所述链引发剂为h2o2、h2so4、hmno4按照3：1：3的比例配制。

5.根据权利要求1所述的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，其特征在于，所述改性填料为ticl4-al(c2h5)3、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二叔丁基、过硫酸钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、n，n-二甲基苯胺、过氧化苯甲酰中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，其特征在于，所述改性填料的加入量为0.01-0.2％。

7.根据权利要求1所述的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法，其特征在于，控制停留时间为0.1-2h。

8.一种基于聚合路径的臭氧氧化废水处理装置，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理装置，其特征在于，所述容纳腔(13)包括直筒部(131)以及扩口部(132)，所述扩口部(132)伸入装置本体(1)的锥形部(14)，沿着所述容纳腔(13)的内侧分段式设置改性填料(3)。

10.根据权利要求8所述的基于聚合路径的臭氧氧化废水处理装置，其特征在于，所述直筒部(131)的截面呈圆形，所述改性填料(3)分为两段分布在所述容纳腔(13)中。

技术总结
本发明公开了一种基于聚合路径的臭氧氧化废水处理方法及装置，属于水处理技术领域。该方法包括步骤：经微米和/或纳米纳米臭氧链引发剂作用下，微米和/或纳米臭氧与废水中污染物反应，产生自由基·OH；改性填料与携带自由基·OH的污染物进行配位反应，形成络合物；控制停留时间，聚合成高密度大分子有机物，再经过旋流后分离。本发明的方法废水经过微米和/或纳米臭氧链引发剂作用下，协同改性填料进行物质反应，控制废水中物质反应路径，聚合成高密度大分子有机物，再经过旋流后分离，该方法能够应用于多种废水的处理，扩展了应用范围，同时采用改性填料提升反应速率，有效提高了臭氧的处理效率。

技术研发人员：姜笔存,刘浩亮,邱玉,于伟华,屈晋云
受保护的技术使用者：南京环保产业创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/9