CN101708876B - 水力射流磁性树脂吸附反应器 - Google Patents

水力射流磁性树脂吸附反应器 Download PDF

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Abstract

水力射流磁性树脂吸附反应器，用于直径60～150μm微粒磁性树脂吸附反应，反应器主体上部2/3为敞口圆柱体，底部1/3为锥体，锥体坡度60±5°；反应器主体内部设有气水固三相分离器，反应器内设有搅拌器，搅拌器直径为反应器主体同横截面处直径的1/4～1/3；反应器顶部下方0.5±0.1m处设辐流式集水堰；反应器设有进水口、出水口、出气口、检修口；进水口设在反应器的底侧面，进水口处设有具有空气进气装置的水力射流器，出水口设在集水堰出水处。进水采用可射流管射流进水，射流产生的气水混合物促进树脂与水的充分接触；设置三相分离器提高树脂与水的分离效率和降低树脂的流失率。

Description

水力射流磁性树脂吸附反应器
技术领域
本发明为一种树脂吸附反应设备，特别涉及水力射流式磁性树脂吸附反应设备，尤其是直径介于60～150um的实心球体微粒磁性树脂吸附反应设备。
背景技术
在给水、特殊化工废水处理中，经常需要利用离子交换树脂来处理工业溶液，以达到脱色、软化、澄清、去污等目的，但当用普通离子交换树脂处理含有一定悬浮物或本身粘稠的溶液时，不但存在着作用速度慢、预处理工序复杂等问题，而且树脂与这类溶液的分离相当困难，再生效率低，微粒实心磁性树脂则克服了以上树脂的缺点，具有比表面积大，抗污能力强，吸附后易于分离，不存在内部孔道堵塞问题，再生后活性恢复程度高，使用寿命长等诸多优点，但当磁性树脂采用传统的固定床或悬浮床作为树脂吸附反应器时存在床层压力大磁性树脂因相互吸引易压实、破碎，床层局部易沟流，整体接触面积小；反洗时树脂因颗粒细小易流失；吸附与再生间断运行，无法实现连续运行等等缺点，严重影响微粒实心磁性树脂吸附性能的正常发挥，有必要针对性的开发适用于微粒磁性树脂的吸附反应器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于微粒实心磁性树脂吸附反应的装置或设备，充分发挥该树脂的优点，并实现树脂吸附及再生的连续进行。该装置即反应器既适用于微粒磁性树脂给水处理也同时适用于微粒磁性树脂废水及中水处理。
本发明的技术解决方案如下：水力射流磁性树脂吸附反应器，用于直径60～150μm的实心球体微粒磁性树脂吸附反应，具有以下结构特征：
反应器主体上部2/3为敞口圆柱体，底部1/3为锥体，锥体坡度60±5°；
a)反应器主体内部设有气水固三相分离器，
b)反应器内设有搅拌器，搅拌器直径为反应器主体同横截面处直径的1/4～1/3，搅拌器转速2～55r/min可调；
c)反应器顶部下方0.5±0.1m处设辐流式集水堰；
反应器设有进水口、再生树脂回流口、再生树脂抽出口及出水口、出气口、检修口；进水口设在反应器的底侧面，进水口处设有具有空气进气装置的水力射流器，出水口设在集水堰出水处；再生树脂抽出口均设在反应器的底侧面。
本发明尤其是反应器主体内部高4/5处设置三相分离器，采用三角型折板式三相分离器。顶部可设置操作平台。
本发明的有益效果是：
1.特别适合于微粒磁性树脂的吸附反应。
2.磁性树脂与水接触程度可通过射流入水流速及气体控制阀开度动态控制，吸附充分，吸附反应速度快，水力负荷最大可提高到30m/h，比传统固定床工艺提高2倍以上，占地面积小；
3.反应器为敞口常压容器，并可采用混凝土制造成本低。
4.磁性树脂与水易于分离，流失率低，运行成本低；
5.磁性树脂吸附反应和失活树脂再生反应的连续进行，失活树脂连续抽出，再生树脂连续回流，设备利用率高；
6.工艺简单，不需要设置复杂的进出水管路和气洗、水洗设备，操作简便可实现自动化运行；
附图说明
图1是本发明水力射流磁性树脂吸附反应器设备图
反应器1、圆柱体2、锥体3、三相分离器4、出气孔5、清水区6、集水堰7、分离区8、磁性树脂反应区9、磁性树脂再生反应器10、磁性树脂再生反应器出口11、磁性树脂再生反应器入口12、水力射流器13、进气14、进水15、放空16、出水口17，树脂再生18。
具体实施方式
圆柱体反应器内部填充5～20％体积百分比的磁性微粒树脂形成树脂层，实心球体微粒磁性树脂直径介于60～150μm。来水通过水力射流器进入反应器内部并向上流经树脂层相接触，射流带入的气泡与污水及树脂充分接触，促进树脂表面吸附基团与水中污染物质的充分接触，同时避免磁性树脂的静态吸引粘连；
反应器为钢制结构，上升流速控制在9～15m/h，水力停留时间1～6h均可以达到本发明的目的。水力射流器由喷嘴、吸入室、扩压管三部分组成，利用射流负压原理，强劲的水流与空气混合喷射，使搅拌均匀、完全，产生的气泡多而细腻，材质为PVDF(氟塑料)，在吸气口增加可调阀门，调整吸入气量，控制混合的剧烈程度。
树脂层上部磁性树脂在搅动状态部分受上升水流推动上浮，为防止树脂流失，设置气液固三相分离器。
三相分离器采用三角型折板式三相分离器，主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器。随着水流的上升流动，气、水、树脂颗粒三相混合液上升至三相分离器中，气体遇到挡板后折向集气室而被有效地分离排出；污泥和水进入上部沉淀区，在重力的作用下泥水发生分离。
出水经反应器顶部辐流式集水堰收集排放，部分树脂经反应器底部穿孔管或树脂收集斗收集泵入树脂再生反应器进行再生，再生后的树脂由反应器上部的树脂回流管路经导流筒流回反应器。
集水堰可采用锯齿集水堰和孔口集水堰，以孔口集水堰为佳；集水堰中水流速度不大于0.6m/s；再生树脂的量和回流再生后树脂的量可通过不同的水质处理要求及实际运行情况进行调整，一般控制在5％～20％之间。
采用该设备做为某喹硫磷农药厂废水生化后深度处理装置，磁性树脂吸处理前水质指标及处理量如下：
进水废水的水质水量
  CODcr(mg/l)   BOD5(mg/l)   NH3-N(mg/l)   水量
  生化后废水   180～200   15～30   8～15   45m3/h
该废水与再生回流树脂混合后流入上流式悬浮床磁性树脂接触反应器，废水在反应器其中停留时间60min，采用动态搅拌实现磁性吸附树脂与废水的充分接触，经反应器上层分离器分离实现树脂与废水的接触后分离。
从反应器中进行部分磁性树脂持续抽出动态再生，同时持续补充再生后的磁性树脂；补充的再生树脂量与抽出的失活树脂数量一致，控制比例为反应器中树脂总量的6％。
吸附后磁性树脂采用饱和食盐水于再生反应器中进行接触再生；再生后树脂经洗涤重新返回吸附反应器，再生液排出进行后处理；
出水水质CODcr小于50mg/l BOD53～5mg/l NH3-N2～5～mg/l。

Claims (4)

1.水力射流磁性树脂吸附反应器，用于直径60～150μm的实心球体微粒磁性树脂吸附反应，其特征是：
1)反应器主体上部2/3为敞口圆柱体，底部1/3为锥体，锥体坡度60±5°；
2)反应器主体内部高的4/5处设置气水固三相分离器，三相分离器采用三角型折板式三相分离器；
3)反应器内设有搅拌器，搅拌器直径为反应器主体同横截面处直径的1/4～1/3，搅拌器转速2～55r/min可调；
4)反应器顶部下方0.5±0.1m处设辐流式集水堰；
反应器设有进水口、出水口、出气口、检修口；进水口设在反应器的底侧面，进水口处设有具有空气进气装置的水力射流器，来水通过水力射流器进入反应器内部并向上流经树脂层相接触，出水口设在集水堰出水处；反应器设有再生树脂回流口、再生树脂抽出口；再生树脂抽出口均设在反应器的底侧面。
2.根据权利要求1所述的水力射流磁性树脂吸附反应器，其特征是反应器顶部设置操作平台。
3.根据权利要求1所述的水力射流磁性树脂吸附反应器，其特征是反应器设有底部穿孔管或树脂收集斗。
4.根据权利要求1所述的水力射流磁性树脂吸附反应器，其特征是集水堰采用锯齿集水堰或孔口集水堰。
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