CN105084515A - 一种新型Fenton反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型Fenton反应装置，由全混流反应器（1）和平推流反应器（10）组成，它们之间由上部的连通管（8）连通，其中，全混流反应器的中心由上向下内置有导流混合管（3），平推流反应器下部有排水口（12），在平推流反应器里对应连通管连通处和排水口之间由上向下设置有折流板（11），设置有两个加剂口，其中第一加剂口（5）置于全混流反应器的下端入口段（4）下面，第二加剂口（7）置于连通管中部位置，并在连通管里、第二加剂口两侧设置有混合挡板（9）。通过设置两段添加Fenton反应试剂，使本发明更能符合难降解有机物Fenton反应特性的要求。本发明具有效率高、装置简单、占地少、加工容易、操作简便等特点，易于推广应用。

Description

一种新型Fenton反应装置

技术领域

本发明涉及一种污水处理装置，具体说是一种基于Fenton反应的高效废水处理装置。

背景技术

难降解有机废水具有成分复杂、毒性大、可生化性差、对生态环境影响大，用常规方法处理难以净化或难以满足技术经济性要求。

目前，研究处理难降解有机物的技术主要分为三类：一类是以投加有效降解的微生物或工程菌、酶以及投加营养物和基质类似物的生物强化技术；其次是包括吸附、萃取和各种膜技术的物化法；第三类是以O₃、H₂O₂、KMnO₄为氧化剂的化学氧化法。生物强化技术主要还处于研究阶段，物化法往往效率不高且成本较高。而随着化学氧化法研究的深入，通过光辐射、电、声、催化剂等方法产生活性极强的自由基（如·OH），相对于早期的常规氧化反应，把这类反应称为高级氧化技术，具有反应能力强、效率高、适应性广等特点。

以Fe²⁺为催化剂与H₂O₂组成Fenton试剂对有机物良好氧化特性发现于1894年，1964年，首次被用于处理污水。进一步研究和实践证明：Fenton氧化技术具有高效、廉价、选择性小、应用范围较大等特点。

目前，研究和应用的Fenton氧化技术中，要么是一次性投加大量的过氧化氢(H2O2)和亚铁盐(Fe2+)；要么未充分考虑Fenton氧化机理及氧化过程的特性而采用单一的反应器型式或者反应系统过于复杂，很容易造成一次性投加量过大，使Fe²⁺氧化成Fe³⁺，造成试剂浪费且使反应效率降低；采用单一反应器型式，也会导致反应停留时间偏长，反应器总体积偏，占地面积大。

针对现有技术存在的上述不足，提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种Fenton试剂用量少、反应效率高、适用范围广、废水处理效果好、运行成本低的新型Fenton反应装置。

本发明通过如下技术方案实现：

一种新型Fenton-反应装置，由全混流反应器和平推流反应器组成，全混流反应器为圆筒体结构，平推流反应器为圆筒体结构或正四方体结构，它们之间由上部的连通管连通，其中，全混流反应器的中心由上向下内置有导流混合管，导流混合管通过固定件固定在全混流反应器的内壁上，导流混合管的下端有入口段，上端有出口段，进水喷射口由全混流反应器的底部向上伸入导流混合管的下端入口段里，平推流反应器下部有排水口，在平推流反应器里对应连通管连通处和排水口之间由上向下设置有折流板，设置有两个加剂口，其中第一加剂口置于全混流反应器的下端入口段下面，第二加剂口置于连通管中部位置，并在连通管里、第二加剂口两侧设置有混合挡板。

导流混合管的直径为全混流反应器直径的1/4～1/3倍，高度为全混流反应器高度的1/2～3/4倍，全混流反应器的高度为其直径的1～2倍；导流混合管的下端入口段和上端出口段分别为向外扩大的喇叭型；导流混合管的下端入口段和上端出口段外端的内径为导流混合管内径的1.2～1.8倍，高为导流混合管直径的0.6～1.2倍；平推流反应器内的折流板，最上端一块由液体进入平推流反应器的水平方向向下倾斜，倾斜角为10^o～30^o，其余与最上端一块平行布设，每块折流板的面积为平推流反应器径向截面积的1/2～3/4倍，板与板之间的距离为平推流反应器直径的0.6～1.2倍；连通管为等口径管，水平设置。

本发明从反应工程原理以及因为Fenton试剂强氧化性而赋予Fenton反应可以几乎无选择地进行废水中有机物的C-C键断裂反应的特性（也可以由此认为有机物的氧化分解为复杂的平行-连串反应）。首先利用全混流形式，添加约50%总量Fe²⁺溶液和50-70%H₂O₂总量，使反应在较高H₂O₂浓度下进行初步反应（通过选择反应器型式，确保反应物H₂O₂的高浓度）；随后，采用近似平推流反应，添加入剩余的Fe²⁺溶液和H₂O₂试剂，使有机物继续进行氧化反应。平推流反应器更有利平行反应中的主反应，此时采用平推流型式，更有助于反应向纵深方向进行，有助于促进有机物的深度降解或有助于提高其可生化性。

本发明通过设置两段添加Fenton反应试剂，使本发明更能符合难降解有机物Fenton反应特性的要求，具有效率高、装置简单、占地少、加工容易、操作简便等特点，易于推广应用。

附图说明

图1是本发明的结构图。

具体实施方式

参照图1，本发明提供的一种新型Fenton-反应装置，由全混流反应器1和平推流反应器10组成，全混流反应器1和平推流反应器10均为圆筒体结构，它们之间由上部的连通管8连通，其中，全混流反应器1的中心由上向下内置有导流混合管3，导流混合管3通过固定件固定在全混流反应器1的内壁上，导流混合管3的下端有入口段4，上端有出口段2，进水喷射口6由全混流反应器1的底部向上伸入导流混合管的下端入口段4里，平推流反应器10下部有排水口12，在平推流反应器10里对应连通管8连通处和排水口12之间由上向下设置有折流板11，设置有两个加剂口，其中第一加剂口5置于全混流反应器1的下端入口段4下面，第二加剂口7置于连通管8中部位置，并在连通管8里、第二加剂口7两侧设置有混合挡板9。

导流混合管3的直径为全混流反应器1直径的0.3倍，高度为全混流反应器1高度的0.6倍，全混流反应器1的高度为其直径的1.5倍；导流混合管3的下端入口段4和上端出口段2分别为向外扩大的喇叭型，导流混合管的下端入口段4和上端出口段2外端的内径为导流混合管3内径的1.5倍，高为导流混合管直径的1.0倍；平推流反应器10内的折流板11，最上端一块由液体进入平推流反应器10的水平方向向下倾斜，倾斜角为15^o，其余与最上端一块平行布设，每块折流板11的面积为平推流反应器径向截面积的0.6倍，板与板之间的距离为平推流反应器直径的0.8倍；连通管8为等口径管，水平设置。

在本发明中，进水喷射口6和第一加剂口5，与全混流反应器圆筒体、导流混合管3一起构成内循环系统，促进废水和Fenton试剂的充分，使反应在全混状态下进行，连通管8内通过设置混合档板9促进Fenton反应试剂与污水间的混合。Fenton反应由两个加剂口加入，第一加剂口5加入约为Fe²⁺溶液总量的50%和H₂O₂总量的50～70%，第二加剂口7加入口约为Fe²⁺溶液总量的50%和H₂O₂总量的30～50%，全混流反应器1和平推流反应器10中废水水力停留时间分别5～8分钟和50～80分钟。

Claims (6)

1.一种新型Fenton反应装置，其特征在于，由全混流反应器（1）和平推流反应器（10）组成，全混流反应器（1）为圆筒体结构，平推流反应器（10）为圆筒体结构或正四方体结构，它们之间由上部的连通管（8）连通，其中，全混流反应器（1）的中心由上向下内置有导流混合管（3），导流混合管（3）通过固定件固定在全混流反应器（1）的内壁上，导流混合管（3）的下端有入口段（4），上端有出口段（2），进水喷射口（6）由全混流反应器（1）的底部向上伸入导流混合管的下端入口段（4）里，平推流反应器（10）下部有排水口（12），在平推流反应器（10）里对应连通管（8）连通处和排水口（12）之间由上向下设置有折流板（11），设置有两个加剂口，其中第一加剂口（5）置于全混流反应器（1）的下端入口段（4）下面，第二加剂口（7）置于连通管（8）中部位置，并在连通管（8）里、第二加剂口（7）两侧设置有混合挡板（9）。

2.根据权利要求1所述的一种新型Fenton反应装置，其特征在于，导流混合管（3）的直径为全混流反应器（1）直径的1/4～1/3倍，高度为全混流反应器（1）高度的1/2～3/4倍，全混流反应器（1）的高度为其直径的1～2倍。

3.根据权利要求1所述的一种新型Fenton反应装置，其特征在于，导流混合管（3）的下端入口段（4）和上端出口段（2）分别为向外扩大的喇叭型。

4.根据权利要求1或3所述的一种新型Fenton反应装置，其特征在于，导流混合管（3）的下端入口段（4）和上端出口段（2）外端的内径为导流混合管（3）内径的1.2～1.8倍，高为导流混合管（3）直径的0.6～1.2倍。

5.根据权利要求1所述的一种新型Fenton反应装置，其特征在于，平推流反应器（10）内的折流板（11），最上端一块由液体进入平推流反应器（10）的水平方向向下倾斜，倾斜角为10^o～30^o，其余与最上端一块平行布设，每块折流板（11）的面积为平推流反应器（10）径向截面积的1/2～3/4倍，板与板之间的距离为平推流反应器（10）直径或边长的0.6～1.2倍。

6.根据权利要求1所述的一种新型Fenton反应装置，其特征在于，连通管（8）为等口径管，水平设置。