權(quán)利要求

1.高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：包括預(yù)處理水池(1)、混合啟動區(qū)(2)、光催化反應(yīng)區(qū)(3)、電化學(xué)促進(jìn)區(qū)(4)、沉淀分離區(qū)(5)、觸媒截流區(qū)(6)；所述預(yù)處理水池(1)用于絮凝沉淀分離廢水中的大顆粒物及控制廢水均勻流動；所述混合啟動區(qū)(2)用于控制觸媒載體的釋放，充分混合催化劑和廢水，啟動催化反應(yīng)的進(jìn)行；所述光催化反應(yīng)區(qū)(3)用于通過紫外光輻射使廢水發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，并強(qiáng)化催化反應(yīng)的協(xié)同進(jìn)行；所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)(4)用于使廢水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化對光催化氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)優(yōu)化，同時平衡光催化氧化的中間鏈，延長反應(yīng)時間和回合數(shù)，提高降解污染物質(zhì)的能效；所述沉淀分離區(qū)(5)用于對光電聯(lián)合催化氧化污水進(jìn)行沉淀固液分離，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將沉淀污泥送至觸媒再生系統(tǒng)(7)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用；所述觸媒截流區(qū)(6)用于對沉淀分離的上清液中含有的觸媒物質(zhì)進(jìn)一步截流過濾，充分回收觸媒物質(zhì)，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將反洗沉泥送至觸媒再生系統(tǒng)(7)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述預(yù)處理水池(1)包括一級絮凝沉淀池和調(diào)節(jié)池；所述預(yù)處理水池(1)與所述混合啟動區(qū)(2)之間通過定量提升泵(81)連接，所述混合啟動區(qū)(2)的入水口、所述觸媒截流區(qū)(6)的出水口分別設(shè)有第一COD在線監(jiān)測裝置(11)、第二COD在線監(jiān)測裝置(69)。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述混合啟動區(qū)(2)包括至少一個觸媒載體釋放器(21)、攪動電機(jī)(24)、至少一個轉(zhuǎn)動主桿(26)，所述觸媒載體釋放器(21)呈圓筒狀，所述觸媒載體釋放器(21)的內(nèi)膽填充作為催化劑的觸媒(22)、外膽填充載體(23)，通過所述載體(23)與廢水的濃度差以及透過性指標(biāo)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)觸媒(22)向廢水的釋放速率，所述攪動電機(jī)(24)通過傳動鏈條及轉(zhuǎn)輪(25)帶動所述轉(zhuǎn)動主桿(26)轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)動主桿(26)上設(shè)有攪拌葉(27)，用于在所述觸媒載體釋放器(21)周邊形成上下循環(huán)水流，促進(jìn)觸媒與廢水的充分混合，同時穩(wěn)定混合液濃度，確保觸媒均勻釋放；同一個所述轉(zhuǎn)動主桿(26)上的攪拌葉(27)的旋向相同，不同的所述轉(zhuǎn)動主桿(26)上的攪拌葉(27)的旋向相同或不同；每個所述觸媒載體釋放器(21)均連接靜息電位儀(210)、濃度差傳感器(28)；所述混合啟動區(qū)(2)還設(shè)有第一pH及ORP在線監(jiān)測裝置(29)。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述光催化反應(yīng)區(qū)(3)包括往復(fù)電機(jī)(31)、動力架(32)、往復(fù)式移動組件(34)，所述往復(fù)電機(jī)(31)帶動所述動力架(32)、所述往復(fù)式移動組件(34)通過滾輪(33)往復(fù)運動，所述往復(fù)式移動組件(34)上設(shè)有紫外燈(35)。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)(4)包括電催化供電裝置(41)、至少一組電化學(xué)極板(42)、曝氣裝置(43)、用于為所述曝氣裝置(43)提供空氣、氧氣、氮氣的第一鼓風(fēng)機(jī)(44)，所述電催化供電裝置(41)用于為所述電化學(xué)極板(42)供電，所述曝氣裝置(43)用于供氧和攪拌，強(qiáng)化混合液水體流動，增加反應(yīng)效率。 6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)(4)還包括循環(huán)混合泵(82)，所述循環(huán)混合泵(82)及其循環(huán)管路通入到所述光催化反應(yīng)區(qū)(3)內(nèi)，將電化學(xué)催化反應(yīng)的中間體回流到所述光催化反應(yīng)區(qū)(3)內(nèi)，經(jīng)過紫外光催化的循環(huán)處理，加強(qiáng)對小分子物質(zhì)的催化效率和反應(yīng)的徹底性；所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)(4)設(shè)有pH、溫度及ORP在線監(jiān)測裝置(45)。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述沉淀分離區(qū)(5)內(nèi)上部對應(yīng)于從所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)(4)流入的入水口處設(shè)有折流布水板(51)、對應(yīng)于流向所述觸媒截流區(qū)(6)的出水口處設(shè)有浮渣擋板(53)，所述沉淀分離區(qū)(5)的下部設(shè)有沉降泥斗(52)，所述沉降泥斗(52)的出泥口通過污泥管路(71)接入所述觸媒再生系統(tǒng)。 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述觸媒截流區(qū)(6)包括叉繩吸附填料(61)、柔性濾料填料(62)、折流擋板(67)、第二鼓風(fēng)機(jī)(9)，所述折流擋板(67)將所述觸媒截流區(qū)(6)是上部及中部分隔成反應(yīng)區(qū)及出水區(qū)，所述叉繩吸附填料(61)、所述柔性濾料填料(62)分別位于反應(yīng)區(qū)的上下方，所述叉繩吸附填料(61)通過填料掛設(shè)層(63)固定，所述叉繩吸附填料(61)的上方空間內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)布水器(64)，所述沉淀分離區(qū)(5)的出水口通到所述旋轉(zhuǎn)布水器(64)的上方；所述叉繩吸附填料(61)、所述柔性濾料填料(62)的下方分別設(shè)有第一反沖洗供氣層(65)、第二反沖洗供氣層(66)；所述第二鼓風(fēng)機(jī)(9)用于為所述第一反沖洗供氣層(65)、所述第二反沖洗供氣層(66)提供空氣；所述觸媒截流區(qū)(6)產(chǎn)生的反洗沉泥通過底部出口接入污泥管路(71)后接入觸媒再生系統(tǒng)；所述觸媒截流區(qū)(6)設(shè)有第二pH及ORP在線監(jiān)測裝置(68)。 9.高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法，其特征在于：包括以下步驟： (S1)對高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理，通過絮凝沉淀分離廢水中的大顆粒物，避免對催化反應(yīng)的阻斷作用，減少催化劑浪費；通過調(diào)節(jié)池控制均勻流入水，減少對系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊； (S2)依據(jù)進(jìn)水條件控制觸媒載體的釋放，充分混合催化劑和廢水，啟動催化反應(yīng)的進(jìn)行； (S3)通過紫外光輻射使廢水發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，并強(qiáng)化催化反應(yīng)的協(xié)同進(jìn)行； (S4)使廢水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化對光催化氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)優(yōu)化，同時平衡光催化氧化的中間鏈，延長反應(yīng)時間和回合數(shù)，提高降解污染物質(zhì)的能效； (S5)對光電聯(lián)合催化氧化污水進(jìn)行沉淀固液分離，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將沉淀污泥送至觸媒再生系統(tǒng)(7)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用； (S6)對沉淀分離的上清液中含有的觸媒物質(zhì)進(jìn)一步截流過濾，充分回收觸媒物質(zhì)，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將反洗沉泥送至觸媒再生系統(tǒng)(7)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用。 10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法，其特征在于：所述步驟(S4)還包括： (S41)通過循環(huán)混合泵(82)及其循環(huán)管路將電化學(xué)催化反應(yīng)的中間體回流到所述步驟(S3)，循環(huán)光催化和電化學(xué)的反應(yīng)混合液，促進(jìn)各催化氧化環(huán)節(jié)的協(xié)同開展，提升凈化效率，以經(jīng)過紫外光催化的循環(huán)處理，加強(qiáng)對小分子物質(zhì)的催化效率和反應(yīng)的徹底性。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)；另外，本發(fā)明還涉及一種高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污水的種類以及排放量越來越多，成分更加復(fù)雜多變，含有多種難降解的有機(jī)物，對環(huán)境和人類健康具有巨大的危害。高濃度有機(jī)廢水如何有效處理已經(jīng)是化工行業(yè)普遍面臨的一個難題。

高濃度有機(jī)廢水，有機(jī)物含量大，幾種典型的高濃度有機(jī)廢水，如焦化廢水、制藥廢水、紡織、印染廢水、石油/化工廢水等，其主要生產(chǎn)工段的出水COD濃度一般達(dá)3000mg/L以上，有的工藝段出水可達(dá)上萬mg/L，甚至更高。

高濃度有機(jī)廢水，往往含有較高濃度的生物難降解物，部分工業(yè)廢水中有毒有害物質(zhì)含量大，種類復(fù)雜，處理難度更大，如在典型的焦化廢水中，除含有較高濃度的氨氮外，還有苯酚、酚的同系物以及萘、蒽、苯并芘等多環(huán)類化合物，及氰化物、硫化物、硫氰化物等。

高濃度有機(jī)廢水，從車間排水狀況來看，流量、濃度、成分等水質(zhì)都會隨著車間生產(chǎn)情況(生產(chǎn)時間、工藝、產(chǎn)量等)的變化而變化波動，有的工業(yè)生產(chǎn)過程中采取間接性作業(yè)，階段式生產(chǎn)，因此所排放的廢水水質(zhì)變化極其不穩(wěn)定，為后續(xù)處理工藝增加了不少難度。

對于高濃度有機(jī)廢水的處理，其處理價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生活污水的處理價格，偷排漏排現(xiàn)象嚴(yán)重，成為廢水處理的一大難點。

隨著廢水處理技術(shù)的逐漸積累和進(jìn)步，采用高級氧化技術(shù)處理高濃度難降解有機(jī)廢水技術(shù)已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，如濕式氧化、光化學(xué)氧化和電催化氧化等能產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑羥基自由基快速徹底降解有機(jī)污染物；吸附法和膜分離法可以對有機(jī)物的吸附、分離脫色及滲透性有一定效果，可以有效強(qiáng)化有機(jī)物的去除，但是這些技術(shù)均存在一定的局限性和技術(shù)硬傷。能否基于高有機(jī)廢水本身的特性，采用多種廢水處理技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用并形成協(xié)同效應(yīng)，強(qiáng)化廢水的處理效果，目前還處于探索研究階段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，特別適用于焦化行業(yè)含酚類、PAHS、喹啉類和有機(jī)腈類的高有機(jī)物廢水的物化環(huán)節(jié)處理與應(yīng)急性處理。

另外，本發(fā)明還提供一種高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法。

本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)包括預(yù)處理水池、混合啟動區(qū)、光催化反應(yīng)區(qū)、電化學(xué)促進(jìn)區(qū)、沉淀分離區(qū)、觸媒截流區(qū)；所述預(yù)處理水池用于絮凝沉淀分離廢水中的大顆粒物及控制廢水均勻流動；所述混合啟動區(qū)用于控制觸媒載體的釋放，充分混合催化劑和廢水，啟動催化反應(yīng)的進(jìn)行；所述光催化反應(yīng)區(qū)用于通過紫外光輻射使廢水發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，并強(qiáng)化催化反應(yīng)的協(xié)同進(jìn)行；所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)用于使廢水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化對光催化氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)優(yōu)化，同時平衡光催化氧化的中間鏈，延長反應(yīng)時間和回合數(shù)，提高降解污染物質(zhì)的能效；所述沉淀分離區(qū)用于對光電聯(lián)合催化氧化污水進(jìn)行沉淀固液分離，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將沉淀污泥送至觸媒再生系統(tǒng)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用；所述觸媒截流區(qū)用于對沉淀分離的上清液中含有的觸媒物質(zhì)進(jìn)一步截流過濾，充分回收觸媒物質(zhì)，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將反洗沉泥送至觸媒再生系統(tǒng)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用。

可選的，所述預(yù)處理水池包括一級絮凝沉淀池和調(diào)節(jié)池。

可選的，所述預(yù)處理水池與所述混合啟動區(qū)之間通過定量提升泵連接；所述混合啟動區(qū)的入水口、所述觸媒截流區(qū)的出水口分別設(shè)有第一COD在線監(jiān)測裝置、第二COD在線監(jiān)測裝置。

可選的，所述混合啟動區(qū)包括至少一個觸媒載體釋放器、攪動電機(jī)、至少一個轉(zhuǎn)動主桿，所述觸媒載體釋放器呈圓筒狀，所述觸媒載體釋放器的內(nèi)膽填充作為催化劑的觸媒、外膽填充載體，通過所述載體與廢水的濃度差以及透過性指標(biāo)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)觸媒向廢水的釋放速率，所述攪動電機(jī)通過傳動鏈條及轉(zhuǎn)輪帶動所述轉(zhuǎn)動主桿轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)動主桿上設(shè)有攪拌葉，用于在所述觸媒載體釋放器周邊形成上下循環(huán)水流，促進(jìn)觸媒與廢水的充分混合，同時穩(wěn)定混合液濃度，確保觸媒均勻釋放。

可選的，同一個所述轉(zhuǎn)動主桿上的攪拌葉的旋向相同，不同的所述轉(zhuǎn)動主桿上的攪拌葉的旋向相同或不同。

可選的，每個所述觸媒載體釋放器均連接靜息電位儀、濃度差傳感器。

可選的，所述混合啟動區(qū)還設(shè)有第一pH及ORP在線監(jiān)測裝置。

可選的，所述光催化反應(yīng)區(qū)包括往復(fù)電機(jī)、動力架、往復(fù)式移動組件，所述往復(fù)電機(jī)帶動所述動力架、所述往復(fù)式移動組件通過滾輪往復(fù)運動，所述往復(fù)式移動組件上設(shè)有紫外燈。

可選的，所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)包括電催化供電裝置、至少一組電化學(xué)極板、曝氣裝置、用于為所述曝氣裝置提供空氣、氧氣、氮氣的第一鼓風(fēng)機(jī)，所述電催化供電裝置用于為所述電化學(xué)極板供電，所述曝氣裝置用于供氧和攪拌，強(qiáng)化混合液水體流動，增加反應(yīng)效率。

可選的，所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)還包括循環(huán)混合泵，所述循環(huán)混合泵及其循環(huán)管路通入到所述光催化反應(yīng)區(qū)內(nèi)，將電化學(xué)催化反應(yīng)的中間體回流到所述光催化反應(yīng)區(qū)內(nèi)，經(jīng)過紫外光催化的循環(huán)處理，加強(qiáng)對小分子物質(zhì)的催化效率和反應(yīng)的徹底性。

可選的，所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)設(shè)有pH、溫度及ORP在線監(jiān)測裝置。

可選的，所述沉淀分離區(qū)內(nèi)上部對應(yīng)于從所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)流入的入水口處設(shè)有折流布水板、對應(yīng)于流向所述觸媒截流區(qū)的出水口處設(shè)有浮渣擋板，所述沉淀分離區(qū)的下部設(shè)有沉降泥斗，所述沉降泥斗的出泥口通過污泥管路接入所述觸媒再生系統(tǒng)。

可選的，所述觸媒截流區(qū)包括叉繩吸附填料、柔性濾料填料、折流擋板、第二鼓風(fēng)機(jī)，所述折流擋板將所述觸媒截流區(qū)是上部及中部分隔成反應(yīng)區(qū)及出水區(qū)，所述叉繩吸附填料、所述柔性濾料填料分別位于反應(yīng)區(qū)的上下方，所述叉繩吸附填料通過填料掛設(shè)層固定，所述叉繩吸附填料的上方空間內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)布水器，所述沉淀分離區(qū)的出水口通到所述旋轉(zhuǎn)布水器的上方；所述叉繩吸附填料、所述柔性濾料填料的下方分別設(shè)有第一反沖洗供氣層、第二反沖洗供氣層；所述第二鼓風(fēng)機(jī)用于為所述第一反沖洗供氣層、所述第二反沖洗供氣層提供空氣；所述觸媒截流區(qū)產(chǎn)生的反洗沉泥通過底部出口接入污泥管路后接入觸媒再生系統(tǒng)；所述觸媒截流區(qū)設(shè)有第二pH及ORP在線監(jiān)測裝置。

本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法包括以下步驟：

(S1)對高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理，通過絮凝沉淀分離廢水中的大顆粒物，避免對催化反應(yīng)的阻斷作用，減少催化劑浪費；通過調(diào)節(jié)池控制均勻流入水，減少對系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊；

(S2)依據(jù)進(jìn)水條件控制觸媒載體的釋放，充分混合催化劑和廢水，啟動催化反應(yīng)的進(jìn)行；

(S3)通過紫外光輻射使廢水發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，并強(qiáng)化催化反應(yīng)的協(xié)同進(jìn)行；

(S4)使廢水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化對光催化氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)優(yōu)化，同時平衡光催化氧化的中間鏈，延長反應(yīng)時間和回合數(shù)，提高降解污染物質(zhì)的能效；

(S5)對光電聯(lián)合催化氧化污水進(jìn)行沉淀固液分離，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將沉淀污泥送至觸媒再生系統(tǒng)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用；

(S6)對沉淀分離的上清液中含有的觸媒物質(zhì)進(jìn)一步截流過濾，充分回收觸媒物質(zhì)，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將反洗沉泥送至觸媒再生系統(tǒng)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用。

可選的，所述步驟(S4)還包括：

(S41)通過循環(huán)混合泵及其循環(huán)管路將電化學(xué)催化反應(yīng)的中間體回流到所述步驟(S3)，循環(huán)光催化和電化學(xué)的反應(yīng)混合液，促進(jìn)各催化氧化環(huán)節(jié)的協(xié)同開展，提升凈化效率，以經(jīng)過紫外光催化的循環(huán)處理，加強(qiáng)對小分子物質(zhì)的催化效率和反應(yīng)的徹底性。

本發(fā)明的有益效果是：由于本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)包括預(yù)處理水池、混合啟動區(qū)、光催化反應(yīng)區(qū)、電化學(xué)促進(jìn)區(qū)、沉淀分離區(qū)、觸媒截流區(qū)；所述預(yù)處理水池用于絮凝沉淀分離廢水中的大顆粒物及控制廢水均勻流動；所述混合啟動區(qū)用于控制觸媒載體的釋放，充分混合催化劑和廢水，啟動催化反應(yīng)的進(jìn)行；所述光催化反應(yīng)區(qū)用于通過紫外光輻射使廢水發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，并強(qiáng)化催化反應(yīng)的協(xié)同進(jìn)行；所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)用于使廢水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化對光催化氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)優(yōu)化，同時平衡光催化氧化的中間鏈，延長反應(yīng)時間和回合數(shù)，提高降解污染物質(zhì)的能效；所述沉淀分離區(qū)用于對光電聯(lián)合催化氧化污水進(jìn)行沉淀固液分離，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將沉淀污泥送至觸媒再生系統(tǒng)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用；所述觸媒截流區(qū)用于對沉淀分離的上清液中含有的觸媒物質(zhì)進(jìn)一步截流過濾，充分回收觸媒物質(zhì)，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將反洗沉泥送至觸媒再生系統(tǒng)，以回收觸媒物質(zhì)再生回用；本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，適用于高有機(jī)污染的難降解廢水處理，特別是焦化行業(yè)含酚類、PAHS、喹啉類和有機(jī)腈類的高有機(jī)物廢水的物化環(huán)節(jié)處理與應(yīng)急性處理，具有以下明顯優(yōu)勢：(1)聯(lián)合集成光催化氧化和電化學(xué)氧化處理技術(shù)，同時回流系統(tǒng)的加設(shè)，形成光電聯(lián)合催化反應(yīng)系統(tǒng)，便于工程安裝實施和快速應(yīng)急啟動；(2)通過觸媒載體釋放器控制光觸媒與廢水的融合速率，并通過循環(huán)攪拌系統(tǒng)的設(shè)置，強(qiáng)化融合效率，進(jìn)一步加強(qiáng)廢水的光催化反應(yīng)；(3)通過緩沖沉淀和觸媒截流，合理回收光觸媒材料，減少光觸媒損耗，節(jié)省工程運行費用。

同理，采用本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法對高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理也具有上述有益效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的光催化反應(yīng)區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法的流程示意圖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，本實施例的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)包括預(yù)處理水池1、混合啟動區(qū)2、光催化反應(yīng)區(qū)3、電化學(xué)促進(jìn)區(qū)4、沉淀分離區(qū)5、觸媒截流區(qū)6；所述預(yù)處理水池1用于絮凝沉淀分離廢水中的大顆粒物及控制廢水均勻流動；所述混合啟動區(qū)2用于控制觸媒載體的釋放，充分混合催化劑和廢水，啟動催化反應(yīng)的進(jìn)行；所述光催化反應(yīng)區(qū)3用于通過紫外光輻射使廢水發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，并強(qiáng)化催化反應(yīng)的協(xié)同進(jìn)行；所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)4用于使廢水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化對光催化氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)優(yōu)化，同時平衡光催化氧化的中間鏈，延長反應(yīng)時間和回合數(shù)，提高降解污染物質(zhì)的能效；所述沉淀分離區(qū)5用于對光電聯(lián)合催化氧化污水進(jìn)行沉淀固液分離，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將沉淀污泥送至觸媒再生系統(tǒng)7，以回收觸媒物質(zhì)再生回用；所述觸媒截流區(qū)6用于對沉淀分離的上清液中含有的觸媒物質(zhì)進(jìn)一步截流過濾，充分回收觸媒物質(zhì)，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將反洗沉泥送至觸媒再生系統(tǒng)7，以回收觸媒物質(zhì)再生回用。

具體的，所述預(yù)處理水池1包括一級絮凝沉淀池和調(diào)節(jié)池，為了確保系統(tǒng)進(jìn)水滿足反應(yīng)的基本要求，通過一級絮凝沉淀池絮凝沉淀分離廢水中的大顆粒物，避免對催化反應(yīng)的阻斷作用，減少催化劑浪費；通過調(diào)節(jié)池控制均勻流入水，利于整個系統(tǒng)的運行工況穩(wěn)定，減少對系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊；所述預(yù)處理水池1還可以保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備壽命。所述預(yù)處理水池1與所述混合啟動區(qū)2之間通過定量提升泵81連接，以便輸送廢水到所述混合啟動區(qū)2；所述混合啟動區(qū)2的入水口、所述觸媒截流區(qū)6的出水口分別設(shè)有第一COD在線監(jiān)測裝置11、第二COD在線監(jiān)測裝置69，分別用于監(jiān)測進(jìn)水COD值和出水端COD值，定期評估一體化設(shè)備系統(tǒng)的凈化能效和工作效率，根據(jù)COD的有效去除率評判系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)。

所述混合啟動區(qū)2通過對區(qū)域反應(yīng)條件的調(diào)整，依據(jù)進(jìn)水條件控制觸媒載體的釋放，充分混合催化劑和廢水的均勻性，啟動催化反應(yīng)的進(jìn)行，包括兩個觸媒載體釋放器21、攪動電機(jī)24、三個轉(zhuǎn)動主桿26，所述觸媒載體釋放器21呈圓筒狀，所述觸媒載體釋放器21的內(nèi)膽填充作為催化劑的觸媒22、外膽填充載體23，通過所述載體23與廢水的濃度差以及透過性指標(biāo)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)觸媒22向廢水的釋放速率，確保催化劑的合理投加量，所述攪動電機(jī)24通過傳動鏈條及轉(zhuǎn)輪25帶動所述轉(zhuǎn)動主桿26轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)動主桿26上設(shè)有攪拌葉27，用于在所述觸媒載體釋放器21周邊形成上下循環(huán)水流，促進(jìn)觸媒與廢水的充分混合，同時穩(wěn)定混合液濃度，確保觸媒均勻釋放，同一個所述轉(zhuǎn)動主桿26上的攪拌葉27的旋向相同，不同的所述轉(zhuǎn)動主桿26上的攪拌葉27的旋向相同或不同，具體的，位于兩側(cè)的兩個轉(zhuǎn)動主桿26上的攪拌葉27的旋向均向下，位于中間的一個轉(zhuǎn)動主桿26上的攪拌葉27的旋向向上，利于在所述觸媒載體釋放器21的邊形成較強(qiáng)的上下循環(huán)流；每個所述觸媒載體釋放器21均連接靜息電位儀210、濃度差傳感器28，所述濃度差傳感器28監(jiān)測所述觸媒載體釋放器21內(nèi)部和所述混合啟動區(qū)2內(nèi)混合液中催化劑濃度差和透過性指標(biāo)，將濃度差和透過性指標(biāo)的信號反饋到所述靜息電位儀210，通過所述靜息電位儀210控制所述觸媒載體釋放器21的工作電位，進(jìn)而控制所述觸媒載體釋放器21的通過性，最終控制觸媒的釋放速率；所述混合啟動區(qū)2還設(shè)有監(jiān)測電化學(xué)反應(yīng)條件的第一pH及ORP在線監(jiān)測裝置29。

所述光催化反應(yīng)區(qū)3包括往復(fù)電機(jī)31、動力架32、往復(fù)式移動組件34，所述往復(fù)電機(jī)31帶動所述動力架32、所述往復(fù)式移動組件34通過滾輪33往復(fù)運動，所述往復(fù)式移動組件34上設(shè)有紫外燈35，通過所述燈35的光輻射，強(qiáng)化催化反應(yīng)的協(xié)同進(jìn)行，設(shè)置往復(fù)式可移動組件，整體輻射單元可整體移動，加強(qiáng)廢水的流動和光水接觸；通過往復(fù)運動可以形成一定的沖刷作用，適當(dāng)完成所述紫外燈35的表面沖刷，減少所述紫外燈35表面的附著，減少燈管清洗頻次及洗刷維護(hù)。

所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)4包括電催化供電裝置41、若干組電化學(xué)極板42、曝氣裝置43、用于為所述曝氣裝置43提供空氣、氧氣、氮氣的第一鼓風(fēng)機(jī)44，所述電催化供電裝置41用于為所述電化學(xué)極板42供電，所述曝氣裝置43用于供氧和攪拌，強(qiáng)化混合液水體流動，增加反應(yīng)效率，若干組電化學(xué)極板42用于加強(qiáng)廢水在本單元的電化學(xué)反應(yīng)，增加混合液溶解氧，可以強(qiáng)化空穴和光電子的轉(zhuǎn)化作用，強(qiáng)化電化學(xué)與光催化的綜合反應(yīng)性能，輔助曝氣供氧和氣攪拌沖刷，強(qiáng)化對光催化氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)優(yōu)化，通過電化學(xué)邏輯展開新的化學(xué)反應(yīng)，同時平衡光催化氧化的中間鏈，延長反應(yīng)時間和回合數(shù)，系統(tǒng)提高降解污染物質(zhì)的能效。

進(jìn)一步的，所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)4還包括循環(huán)混合泵82，所述循環(huán)混合泵82及其循環(huán)管路通入到所述光催化反應(yīng)區(qū)3內(nèi)，將電化學(xué)催化反應(yīng)的中間體回流到所述光催化反應(yīng)區(qū)3內(nèi)，經(jīng)過紫外光催化的循環(huán)處理，加強(qiáng)對小分子物質(zhì)的催化效率和反應(yīng)的徹底性，循環(huán)光催化和電化學(xué)的反應(yīng)混合液，促進(jìn)各催化氧化環(huán)節(jié)的協(xié)同開展，使得凈化效率呈數(shù)量級提升；另外，所述循環(huán)混合泵82還能夠通過水流的動力作用，對混合液體形成一定的攪拌和推流作用，同時強(qiáng)化所述紫外燈35表面的水力作用，減少燈光表面的附著就污染；所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)4設(shè)有pH、溫度及ORP在線監(jiān)測裝置45，監(jiān)測電化學(xué)反應(yīng)條件。

所述沉淀分離區(qū)5內(nèi)上部對應(yīng)于從所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)4流入的入水口處設(shè)有折流布水板51、對應(yīng)于流向所述觸媒截流區(qū)6的出水口處設(shè)有浮渣擋板53，所述沉淀分離區(qū)5的下部設(shè)有沉降泥斗52，所述沉降泥斗52的出泥口通過污泥管路71接入所述觸媒再生系統(tǒng)7，采用常規(guī)平流式沉淀裝置，對光電聯(lián)合催化氧化反應(yīng)的泥水混合液體進(jìn)行初步固液分離，對沉積污泥中的觸媒物質(zhì)綜合回收，提高出水水質(zhì)效果，減少對后續(xù)深度處理的影響。

所述觸媒截流區(qū)6包括叉繩吸附填料61、柔性濾料填料62、折流擋板67、第二鼓風(fēng)機(jī)9，所述折流擋板67將所述觸媒截流區(qū)6是上部及中部分隔成反應(yīng)區(qū)及出水區(qū)，所述叉繩吸附填料61、所述柔性濾料填料62分別位于反應(yīng)區(qū)的上下方，所述叉繩吸附填料61、所述柔性濾料填料62均采用框架式結(jié)構(gòu)，便于放置，也便于通過機(jī)械提升出來進(jìn)行再生清洗，所述叉繩吸附填料61通過填料掛設(shè)層63固定，所述叉繩吸附填料61的上方空間內(nèi)設(shè)有旋轉(zhuǎn)布水器64，所述沉淀分離區(qū)5的出水口通到所述旋轉(zhuǎn)布水器64的上方，對沉淀出水進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式均勻布水至填料截流層，通過所述叉繩吸附填料61對混合液中剩余大顆粒觸媒物質(zhì)進(jìn)行吸附和攔截處理，同時緩沖水力推流；通過所述柔性濾料填料62對混合液中剩余的小顆粒觸媒物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的攔截濾過作用，強(qiáng)化觸媒的回收利用；所述叉繩吸附填料61、所述柔性濾料填料62的下方分別設(shè)有第一反沖洗供氣層65、第二反沖洗供氣層66，分別用于對所述叉繩吸附填料61、所述柔性濾料填料62進(jìn)行定期的反沖洗和攪動沖刷的在線清洗；所述第二鼓風(fēng)機(jī)9用于為所述第一反沖洗供氣層65、所述第二反沖洗供氣層66提供空氣，用于所述電化學(xué)促進(jìn)區(qū)4的曝氣功能和所述觸媒截流區(qū)6的反沖洗以及再生清洗功能；所述觸媒截流區(qū)6產(chǎn)生的反洗沉泥通過底部出口接入污泥管路71后接入觸媒再生系統(tǒng)7；所述觸媒截流區(qū)6設(shè)有第二pH及ORP在線監(jiān)測裝置68；所述觸媒截流區(qū)6對沉淀分離的上清液中含有的觸媒物質(zhì)進(jìn)一步截流過濾，充分回收高昂的觸媒物質(zhì)，節(jié)省運行費用，同時提高出水水質(zhì)效果，減少對后續(xù)深度處理的影響。

所述沉淀分離區(qū)5及所述觸媒截流區(qū)6的反洗以及再生清洗產(chǎn)生的泥漿水，統(tǒng)一匯集至觸媒再生系統(tǒng)7，強(qiáng)化觸媒的再生資源化利用。

本實施例處理四種染料廢水4h的降解率的對比實驗室試驗參數(shù)如下：

由以上試驗數(shù)據(jù)可見，采用本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)顯著提高了降解效率。

具體的工程應(yīng)用案例：山西某焦化廠焦化廢水回用工程在前端應(yīng)用本實施例的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)，為生化系統(tǒng)有效運行做預(yù)處理，系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)與采用本實施例前的高級催化氧化方式進(jìn)行對比的參數(shù)如下：

由以上具體案例可見，采用本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)顯著提高了出水水質(zhì)和去除率。

需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際需要，可以對上述各模塊、裝置、組件、單元、零部件等之間的連接設(shè)置必要的連接部件，也可以對各部件的數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在此不再贅述，如本實施例中，所述觸媒載體釋放器21、所述轉(zhuǎn)動主桿26、所述攪拌葉27、所述電化學(xué)極板42的數(shù)量均可以根據(jù)實際具體需要進(jìn)行調(diào)整。

如圖3所示，本實施例的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法包括以下步驟：

(S1)對高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)處理，通過絮凝沉淀分離廢水中的大顆粒物，避免對催化反應(yīng)的阻斷作用，減少催化劑浪費；通過調(diào)節(jié)池控制均勻流入水，減少對系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊；

(S2)依據(jù)進(jìn)水條件控制觸媒載體的釋放，充分混合催化劑和廢水，啟動催化反應(yīng)的進(jìn)行；

(S3)通過紫外光輻射使廢水發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，并強(qiáng)化催化反應(yīng)的協(xié)同進(jìn)行；

(S4)使廢水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化對光催化氧化產(chǎn)生的中間產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)優(yōu)化，同時平衡光催化氧化的中間鏈，延長反應(yīng)時間和回合數(shù)，提高降解污染物質(zhì)的能效；

(S5)對光電聯(lián)合催化氧化污水進(jìn)行沉淀固液分離，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將沉淀污泥送至觸媒再生系統(tǒng)7，以回收觸媒物質(zhì)再生回用；

(S6)對沉淀分離的上清液中含有的觸媒物質(zhì)進(jìn)一步截流過濾，充分回收觸媒物質(zhì)，提高出水水質(zhì)，減少對后續(xù)深度處理的影響，并將反洗沉泥送至觸媒再生系統(tǒng)7，以回收觸媒物質(zhì)再生回用。

進(jìn)一步的，所述步驟(S4)還包括：

(S41)通過循環(huán)混合泵82及其循環(huán)管路將電化學(xué)催化反應(yīng)的中間體回流到所述步驟(S3)，循環(huán)光催化和電化學(xué)的反應(yīng)混合液，促進(jìn)各催化氧化環(huán)節(jié)的協(xié)同開展，提升凈化效率，以經(jīng)過紫外光催化的循環(huán)處理，加強(qiáng)對小分子物質(zhì)的催化效率和反應(yīng)的徹底性。

以上實施例僅是對本發(fā)明的舉例性說明，并非是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，適用于高有機(jī)污染的難降解廢水處理，特別是焦化行業(yè)含酚類、PAHS、喹啉類和有機(jī)腈類的高有機(jī)物廢水的物化環(huán)節(jié)處理與應(yīng)急性處理，具有以下明顯優(yōu)勢：

(1)聯(lián)合集成光催化氧化和電化學(xué)氧化處理技術(shù)，同時回流系統(tǒng)的加設(shè)，形成光電聯(lián)合催化反應(yīng)系統(tǒng)，便于工程安裝實施和快速應(yīng)急啟動；

(2)通過觸媒載體釋放器控制光觸媒與廢水的融合速率，并通過循環(huán)攪拌系統(tǒng)的設(shè)置，強(qiáng)化融合效率，進(jìn)一步加強(qiáng)廢水的光催化反應(yīng)；

(3)通過緩沖沉淀和觸媒截流，合理回收光觸媒材料，減少光觸媒損耗，節(jié)省工程運行費用。

同理，采用本發(fā)明的高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理方法對高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理也具有上述有益效果。

本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于有機(jī)廢水處理領(lǐng)域。

高濃度有機(jī)廢水的光電協(xié)同催化氧化處理系統(tǒng)及方法.pdf