CN103755106B - 一种流化床氧化塔及其处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种流化床氧化塔及其处理工艺。流化床氧化塔包括塔体、中心反应筒、出水槽、布水滤头、滤板、排空阀、硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管，塔体及中心反应筒均为筒形，塔体的上方开有出水堰，塔体的外侧固定有出水槽，滤料置放于布水滤头及滤板上，氧化塔出水口位于塔体的上方，内循环出水口位于氧化塔出水口的下方，内循环进水口位于塔体的底部，在其连接管道上设有排空阀，滤板的上方设有滤料的卸料口及入孔，硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管均安装于塔体上方的中心反应筒的入口处。本发明降低运行成本、降低污泥产量、提高有机物去除效率。本发明处理工艺操作简单方便。

Description

一种流化床氧化塔及其处理工艺

技术领域

本发明是一种流化床氧化塔及其处理工艺，特别是一种用于高浓度工业有机废水处理及有毒难降解工业废水处理的Fenton流化床氧化塔及其处理工艺，属于流化床氧化塔及其处理工艺的创新技术。

背景技术

高浓度难降解有机废水的特点是有机污染物浓度高、可生化性差。可以通过预处理，改变难降解有机物的化学结构，降低其分子量，提高废水的可生化性，使有机污染物在后续的生物处理过程中得到有效的降解。

Fenton氧化法是高浓度难降解有机废水多种催化氧化预处理方法中的一种，具有投资成本低，对水质变异的忍受程度大，操作维护容易，操作成本低等优点。

1894年,英国人H.J.H.Fenton发现采用Fe²⁺、H₂O₂体系能氧化多种有机物。后人为纪念他将亚铁盐和过氧化氢的组合称为Fenton试剂,它能有效氧化去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物,其实质是H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基(·OH),·OH可与大多数有机物作用使其降解。随着研究的深入,又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton试剂中,使其氧化能力大大增强。从广义上说,Fenton法是利用催化剂、或光辐射、或电化学作用,通过H₂O₂产生羟基自由基(·OH)处理有机物的技术。从发展历程来看,Fenton法基本上是沿着光化学和电化学两条路线向前发展的。

目前应用较为成熟的传统Fenton氧化法技术，属于均相Fenton氧化法技术,其原理是在酸性条件下，H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下分解产生·OH，其氧化电位达到2.8V，它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺产生混凝沉淀，去除大量有机物。可见，Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用。由于Fe²⁺催化剂在后续混凝沉淀中直接排放，得不到重复利用，导致该工艺药剂消耗量大、运行成本高、污泥产量大，同时均相反应体系还存在需外力搅拌、传质效率低、反应器容积大、有机物去除效率低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种流化床氧化塔。本发明提供一种改良型的Fenton流化床氧化塔，改良Fenton试剂的反应环境，以降低Fenton试剂的消耗量及运行成本、降低污泥产量、提高有机物去除效率。

本发明的另一目的在于提供一种操作方便的流化床氧化塔的处理工艺。

本发明的技术方案是：本发明的流化床氧化塔，包括有氧化塔的塔体、中心反应筒、滤料、出水堰、出水槽、布水滤头、滤板、氧化塔出水口、内循环出水口、内循环进水口、排空阀、卸料口、入孔、硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管，塔体及中心反应筒均为筒形，塔体的上方开有出水堰，塔体的外侧固定有出水槽，滤料置放于布水滤头及滤板上，氧化塔出水口位于塔体的上方，内循环出水口位于氧化塔出水口的下方，内循环进水口位于塔体的底部，在其连接管道上设有排空阀，滤板的上方设有滤料的卸料口及入孔，硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管均安装于塔体上方的中心反应筒的入口处。

本发明流化床氧化塔的处理工艺，所述流化床氧化塔包括有氧化塔的塔体、中心反应筒、滤料、出水堰、出水槽、布水滤头、滤板、氧化塔出水口、内循环出水口、内循环进水口、排空阀、卸料口、入孔、硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管，塔体及中心反应筒均为筒形，塔体的上方开有出水堰，塔体的外侧固定有出水槽，滤料置放于布水滤头及滤板上，氧化塔出水口位于塔体的上方，内循环出水口位于氧化塔出水口的下方，内循环进水口位于塔体的底部，在其连接管道上设有排空阀，滤板的上方设有滤料的卸料口及入孔，硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管均安装于塔体上方的中心反应筒的入口处，流化床氧化塔的处理工艺包括如下步骤：

1）有机废水进入流化床氧化塔，难降解有机物经Fenton反应的氧化作用降解为小分子有机物，部分有机物进一步氧化为二氧化碳和水；

2）流化床氧化塔出水再进入后续混凝沉淀池进行一级沉淀，以去除大部分有机物。一沉池出水pH调至中性后进入曝气生化池，再进入二沉池，在生化作用和混凝沉淀作用下进一步去除剩余的COD，二沉池出水进入砂滤池，保证浊度达标后排放；

3）一沉池部分污泥回流至流化床氧化塔，达到循环利用催化剂的效果。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明的圆柱形氧化塔塔体及中心反应筒结构，延长了水流流程，提高了混合效率，避免H₂O₂因塔身高度不够，在混合均匀前就进入大气而分解，提高H₂O₂的利用率，节省用药量，提高反应效率；

2）本发明采用内循环系统+滤料，大水量内循环水力搅动滤料的方式，增大药剂与废水的接触面积，提高传质效率；

3）本发明采用污泥回流，循环利用氧化塔产生的三价铁(Fe³⁺)在担体表面产生FeOOH的结晶，大大减少了Fenton药剂中Fe²⁺催化剂的投加量。

4）本发明采用滤头布水，防止砂料进入滤板下层空间，确保内循环系统不出现堵塞现象。

本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的流化床氧化塔。

附图说明

图1为本发明的的结构示意图；

图2为本发明的处理流程图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1所示，本发明的流化床氧化塔，包括有氧化塔的塔体1、中心反应筒2、滤料3、出水堰4、出水槽5、布水滤头6、滤板7、氧化塔出水口8、内循环出水口9、内循环进水口10、排空阀11、卸料口12、入孔13、硫酸进药管14、双氧水进药管15、硫酸亚铁进药管16、原水进水管17、污泥回流管18，塔体1及中心反应筒2均为筒形，塔体1的上方开有出水堰4，塔体1的外侧固定有出水槽5，滤料3置放于布水滤头6及滤板7上，氧化塔出水口8位于塔体1的上方，内循环出水口9位于氧化塔出水口8的下方，内循环进水口10位于塔体1的底部，在其连接管道上设有排空阀11，滤板的上方设有滤料的卸料口12及入孔13，硫酸进药管14、双氧水进药管15、硫酸亚铁进药管16、原水进水管17、污泥回流管18均安装于塔体1上方的中心反应筒2的入口处。

本实施例中，上述塔体1及中心反应筒2均为圆柱状筒形。

本实施例中，上述硫酸进药管14、双氧水进药管15、硫酸亚铁进药管16、原水进水管17、污泥回流管18均安装有调节流量的调节阀。

本实施例中，上述塔体1的外侧焊接出水槽5。

本实施例中，上述中心反应筒2由支架19、20固定在塔体1上。

Fenton流化床原理：

Fenton流化床是利用流化床的方式使Fenton法所产生之三价铁大部分得以结晶或沉淀附着在流化床的填料上，是一项结合了化学氧化（Fenton法）、异相化学氧化（H₂O₂/Fenton）、流化床结晶及Fenton的还原溶解等功能的新技术。这项技术将传统的Fenton氧化法作了大幅度的改良，将铁离子固定化，又不会使其失去活性，实现了催化剂的循环利用，如此可减少均相Fenton法大量的化学污泥量。而流化床的方式能够使负载催化剂与反应液重复接触，使催化剂有效比表面积大大增加，提高了传质效率，促进了化学反应进行，提高COD去除率。

由于填料处于流化状态，流化床Fenton反应器内不需要外加动力进行搅拌，可以减少传统Fenton反应中双氧水因剧烈搅而动造成的无效分解，降低双氧水用量；不需要外加动力搅拌也可以降低空气中氧气对废水的复氧，减少亚铁的无效氧化；无动力搅拌，可以降低系统电耗，降低运行费用。流化床Fenton反应器采用特殊结构制作，可以增加各物质之间的传质效率，缩短反应时间，从而降低反应器容积；相对于传统Fenton反应的间歇操作，流化床实行连续进水、连续出水，操作维护简单。

本发明的工作原理如下：原水从原水进水管17进入到中心反应筒2，同时从硫酸、双氧水、硫酸亚铁进药管14、15、16向中心反应筒中加入相应药剂，原水和药剂在中心反应筒中快速混合，进入氧化塔塔体1内。混合液与流化态的填料3充分接触，发生非均相Fenton反应，出水从出水堰4中溢出，进入出水槽5后，大部分出水进入内循环出水口9，经循环泵后从内循环进水口10进入到滤板7下，循环水经滤头6布水均匀后进入氧化塔塔体内，强大的水流冲击使滤料呈流化状态。出水槽剩余部分出水从出水管8流出，进入到后续的处理单元。后续的沉淀污泥经污泥回流管18进入中心反应筒，达到循环利用催化剂的效果。

本发明的主要用途：

Fenton流化床可用于对高浓度难降解有机废水的预处理，改变难降解有机物的化学结构，降低其分子量，提高废水的可生化性，使有机污染物在后续的生物处理过程中得到有效的降解。也可用于有机废水的深度处理，保证出水COD达标。

Fenton流化床预处理高浓度难降解有机废水的典型工艺流程如图2所示：

有机废水进入Fenton流化床，难降解有机物经Fenton反应的氧化作用降解为小分子有机物，部分有机物进一步氧化为二氧化碳和水。流化床出水再进入后续混凝沉淀池进行一级沉淀，以去除大部分有机物。一沉池出水pH调至中性后进入曝气生化池、二沉池，进一步去除剩余的COD，二沉池出水进入砂滤池，保证浊度达标后排放。一沉池部分污泥回流至Fenton流化床，达到循环利用催化剂的效果。

本发明的处理效果：

Fenton流化床氧化塔用于合成树脂废水的预处理，原水COD达20000mg/l，本项目Fenton流化床氧化塔结合后续混凝沉淀单元，出水COD可降至1000mg/l以下，与传统Fenton氧化技术相比，耗药量及污泥产量均可减少50%以上，大大改善了出水的可生化性，保证了后续生化工艺的高效运行。

Claims (6)

1.一种流化床氧化塔，其特征在于包括有氧化塔的塔体、中心反应筒、滤料、出水堰、出水槽、布水滤头、滤板、氧化塔出水口、内循环出水口、内循环进水口、排空阀、卸料口、入孔、硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管，塔体及中心反应筒均为筒形，塔体的上方开有出水堰，塔体的外侧固定有出水槽，滤料置放于布水滤头及滤板上，氧化塔出水口位于塔体的上方，内循环出水口位于氧化塔出水口的下方，内循环进水口位于塔体的底部，在其连接管道上设有排空阀，滤板的上方设有滤料的卸料口及入孔，硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管均安装于塔体上方的中心反应筒的入口处。

2.根据权利要求1所述的流化床氧化塔，其特征在于上述塔体及中心反应筒均为圆柱状筒形。

3.根据权利要求1所述的流化床氧化塔，其特征在于上述硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管均安装有调节流量的调节阀。

4.根据权利要求1所述的流化床氧化塔，其特征在于上述塔体的外侧焊接出水槽。

5.根据权利要求1所述的流化床氧化塔，其特征在于上述中心反应筒由支架固定在塔体上。

6.一种流化床氧化塔的处理工艺，所述流化床氧化塔包括有氧化塔的塔体、中心反应筒、滤料、出水堰、出水槽、布水滤头、滤板、氧化塔出水口、内循环出水口、内循环进水口、排空阀、卸料口、入孔、硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管，塔体及中心反应筒均为筒形，塔体的上方开有出水堰，塔体的外侧固定有出水槽，滤料置放于布水滤头及滤板上，氧化塔出水口位于塔体的上方，内循环出水口位于氧化塔出水口的下方，内循环进水口位于塔体的底部，在其连接管道上设有排空阀，滤板的上方设有滤料的卸料口及入孔，硫酸进药管、双氧水进药管、硫酸亚铁进药管、原水进水管、污泥回流管均安装于塔体上方的中心反应筒的入口处，其特征在于流化床氧化塔的处理工艺包括如下步骤：

1）有机废水进入流化床氧化塔，难降解有机物经Fenton反应的氧化作用降解为小分子有机物，部分有机物进一步氧化为二氧化碳和水；

2）流化床氧化塔出水再进入后续混凝沉淀池进行一级沉淀，以去除大部分有机物，一沉池出水pH调至中性后进入曝气生化池，再进入二沉池，在生化作用和混凝沉淀作用下进一步去除剩余的COD，二沉池出水进入砂滤池，保证浊度达标后排放；

3）一沉池污泥回流至流化床氧化塔，达到循环利用催化剂的效果。