CN102583658B - 多级流化床铁炭微电解反应系统 - Google Patents

多级流化床铁炭微电解反应系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多级流化床铁炭微电解反应系统，包括反应器，反应器下部设有具有下循环水口的布水室，反应器上部设有上循环水口，所述下循环水口、上循环水口之间通过管道连通，该管道上设有内循环泵，反应器内的上方空间通过若干筛网隔板分隔成由下至上层叠的多个反应室，所述反应室位于布水室之上。本发明通过筛网隔板将反应器分隔为多级反应室，这样铁炭填料就可以分级放置在这些反应室中，改善了填料的反应环境，避免了因为多层堆压而导致的板结状况，优化了微电解效果。本发明可用于废水处理业中作为铁炭微电解反应装置使用。

Description

多级流化床铁炭微电解反应系统
技术领域
本发明涉及一种环保工程中应用的铁炭微电解反应器。
背景技术
铁炭微电解法是利用Fe/C原电池反应原理对废水进行处理的良好方法，又称内电解法、铁屑过滤法等，该法集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合、电沉积以及共沉淀等作用于一体。作为一种生化处理前预处理技术，铁炭微电解技术不仅能大量的降解废水中有机物，同时能减低其毒性，提高废水的可生化性。此法具有适用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉及操作维护方便等诸多优点，作为使用废铁屑为原料的处理方法，具有“以废治废”的意义。由于其种种优点，铁炭微电解技术发展非常迅速，目前已经应用于印染、制药、石油化工等行业的废水处理，取得了良好的效果。
微电解反应器的本体多采用流化床反应器，实际工程应用中，一些常见问题仍对此技术继续推广及应用产生严重制约：
（1）填料床板结、沟流：传统反应器在酸性条件下长时间运行后，铁、炭填料容易板结为块状，废水从板块间隙通过填料，即发生沟流现象。此现象严重减少填料与废水的接触面积，令电极反应难以进行，严重影响反应器的使用寿命，特别地，由于多层堆压，下层受到上层的压力过大，更加剧了板结的情况；
（2）填料效用低：常规反应器采用铁炭烧结组合体作为填料，反应过程中铁不断被置换消耗，炭却只有极少量流失，长时间反应后，铁、炭比例严重失衡，严重影响填料使用效能。同时烧结填料比表面积远较铁屑、炭粉组合填料低，一定程度上影响填料利用率；
（3）填料更换困难：采用固定铁炭混合比例填料，长时间运行后需对填料床整体更换以保持稳定的铁炭比例，此过程须将反应器内剩余填料清掏后重新装填新填料，大幅度增加反应器维护难度的同时亦增加处理费用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效解决填料长时间使用后产生的板结、沟流问题，提高填料利用率的多级流化床铁炭微电解反应系统。
本发明针对其技术问题的解决方案是：
多级流化床铁炭微电解反应系统，包括反应器，反应器下部设有具有下循环水口的布水室，反应器上部设有上循环水口，所述下循环水口、上循环水口之间通过管道连通，该管道上设有内循环泵，反应器内的上方空间通过若干筛网隔板分隔成由下至上层叠的多个反应室，所述反应室位于布水室之上。
作为上述技术方案的进一步改进，内循环泵与下循环水口的连通管道上，设有射流曝气器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述布水室设有进水口以及放空管，最上层的反应室设有出水口。
作为上述技术方案的进一步改进，所述反应室均设有独立的填料检查口。
作为上述技术方案的进一步改进，所述布水室的上顶为钢板，钢板上均匀开孔插装多个短柄滤头作为布水器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述反应室内装有ORP监测计。
本发明的有益效果是：本发明通过筛网隔板将反应器分隔为多级反应室，这样铁炭填料就可以分级放置在这些反应室中，改善了填料的反应环境，避免了因为多层堆压而导致的板结状况，优化了微电解效果。
另外，本发明设置了射流曝气器，使空气混合高速水流以紊流状态进入反应器，令系统中形成气、水、填料三态流化床，保证反应过程中废水与铁炭混合填料的充分接触，解决了传统铁炭微电解反应器易板结、易沟流、填料寿命短的难题。
本发明可用于废水处理业中作为铁炭微电解反应装置使用。
附图说明
下面结合附图及实例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的结构原理图。
具体实施方式
参照图1，多级流化床铁炭微电解反应系统，包括反应器，反应器下部设有具有下循环水口的布水室6，反应器上部设有上循环水口，所述下循环水口、上循环水口之间通过管道连通，该管道上设有内循环泵7，反应器内的上方空间通过若干筛网隔板4分隔成由下至上层叠的多个反应室5，所述反应室5位于布水室6之上。具体地，所述筛网隔板4的筛孔直径为0.5mm～1mm，该孔径将有效地保证隔板能承托住填料，同时允许上升流通过。
作为进一步优选的实施方式，内循环泵7与下循环水口的连通管道上，设有射流曝气器9。射流曝气器9是业内利用文丘里管原理制作的一种高压射流装置，能够有效地对水进行充氧，提高氧利用率，使水力内循环系统中反应体系的紊流系数得到提高，形成气、水、填料三相流化床，令填料与废水充分混合、反应均匀，有效解决填料长时间使用后产生的板结、沟流问题，提高填料利用率。同时，射流曝气方式降低了空压机等设备的一次性投资，同时减低处理过程能耗，节约处理费用。
进一步作为优选的实施方式，所述布水室6设有进水口1以及放空管11，最上层的反应室设有出水口10。进水口1是外接废水处理源，引入废水；放空管11用于排空；出水口10外接储水池，盛载经过反应处理的水。
进一步作为优选的实施方式，所述反应室5均设有独立的填料检查口3。各自独立的填料检查口3，有利于各层独立操作，针对不同的填料消耗情况进行检查及补充。
进一步作为优选的实施方式，所述布水室6的上顶为钢板，钢板上均匀开孔插装多个短柄滤头作为布水器2。布水器2能使水流有序地向上喷升，优化流化床的效应。
进一步作为优选的实施方式，所述反应室5内装有ORP监测计。一般情况下，只需选择在其中一个反应室5，安装一个ORP监测计即可，该监测计外接计算机，自动化监控微电解反应过程，确定填料补充周期，运行稳定，管理简单。
此外，本系统所使用填料为普通活性炭及铁屑（粒径1~2mm）混合体，体积比1:1，无需对填料原料进行烧结等加工，能有效降低填料价格，减低废水处理费用；补充填料时只需往反应室5中填充铁屑，无需置换反应器内原有填料，大大降低了微电解系统的管理难度。
本发明的一般操作流程是：设置3层反应层，以分级装填方式往反应室5内装填填料，铁炭体积比为1:1，单级装填填料高度不高于600mm。开动水泵，废水从进水口1首先进入反应器配水室（即最下层的反应室5）与由射流曝气器9所提供的内循环系统回流液混合，通过布水器2配水后进入上面的各层反应室5，在射流曝气器9内部高速水流带动下，空气以紊流状态进入反应器，填料层在强度为25L/㎡·s的上升流及射流曝气的作用下处于流化状态，充分与废水接触的同时亦避免填料发生板结现象，保证反应器稳定运行；反应完成后，废水从反应器上端出水口10离开反应器。通过填料检查口3，定期补充消耗填料。
以该反应系统处理某药厂产生的高浓度废水为例，其CODcr平均值为80000mg/L，B/C为0.21，属于高浓度难降解有机废水。废水经过本发明处理，水力停留时间为1h，处理后CODcr为54000mg/L，B/C为0.33。证明该系统能降低废水的有机物浓度，同时有效提高废水的可生化性。在共58天的运行时间内，反应器并无出现板结、沟流等情况，直接运行费用为0.08元/m3废水，在处理效果稳定性方面明显优于传统微电解装置，直接运行费用亦较大多数使用改良填料微电解反应器低。
以上是对本发明的较佳实施方式的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.多级流化床铁炭微电解反应系统，其特征在于：包括反应器，反应器下部设有具有下循环水口的布水室（6），反应器上部设有上循环水口，所述下循环水口、上循环水口之间通过管道连通，该管道上设有内循环泵（7），反应器内的上方空间通过若干筛网隔板（4）分隔成由下至上层叠的多个反应室（5），所述反应室（5）位于布水室（6）之上；内循环泵（7）与下循环水口的连通管道上，设有射流曝气器（9）；所述布水室（6）设有进水口（1）以及放空管（11），最上层的反应室设有出水口（10）。
2.根据权利要求1所述的多级流化床铁炭微电解反应系统，其特征在于：所述反应室（5）均设有独立的填料检查口（3）。
3.根据权利要求1所述的多级流化床铁炭微电解反应系统，其特征在于：所述布水室（6）的上顶为钢板，钢板上均匀开孔插装多个短柄滤头作为布水器（2）。
4.根据权利要求1所述的多级流化床铁炭微电解反应系统，其特征在于：所述反应室（5）内装有ORP监测计。
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