CN107098457B - 一种芬顿流化床反应器及其运行方法 - Google Patents

一种芬顿流化床反应器及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种芬顿流化床反应器及其运行方法，所述反应器包括反应器壳体、进水流态分布器、回流流态分布器、双氧水流态分布器、隔板、三维过滤器、回流泵、进水泵、管道混合器、加酸泵、亚铁加药泵和双氧水加药泵。本发明所述反应器布水均匀，不需要外加动力进行搅拌，节约运行电费，减少双氧水因剧烈搅动造成的无效分解，降低双氧水用量，双氧水和硫酸亚铁分开添加，减少药剂无效消耗，形成活性催化晶体，减少含铁污泥产率。

Description

一种芬顿流化床反应器及其运行方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种芬顿流化床反应器及其运行方法。
背景技术
作为高效的废水高级氧化处理技术，芬顿(Fenton)法逐渐成为处理难降解有机物的首选方法。但是传统的芬顿体系存在双氧水利用率不高、耐冲击负荷能力弱、含铁污泥产率大、易造成二次污染等问题。
芬顿流化床将传统芬顿氧化法做了大幅度的改良，在一定程度上解决了上述问题。该项技术利用了芬顿试剂产生的羟基自由基的强氧化功能，同时填料表面形成的具有异相催化的效果的催化体FeOOH，其催化性能比二价铁离子要强，且流化床的方式亦促进了化学反应及传质效率。结合同相化学氧化(芬顿法)、异相化学氧化(双氧水/FeOOH)、流体化床结晶及FeOOH的还原溶解功能，从而降低药品的用量、污泥产生量和运行费用。
然而流化床反应器的塔体高径比、流态分布器、循环回流、药剂投加、排水、排渣等的设计均严重影响芬顿流化床的实际运行效果。因设计不合理，现有芬顿流化床技术中普遍存在布水不均、停留时间长、药剂利用率低等问题，本发明提供了一种芬顿流化床反应器及其运行方法，它可以提高药剂利用率，维持稳定的处理效果。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种芬顿流化床反应器及其运行方法。本发明采用的技术手段如下：
一种芬顿流化床反应器，包括反应器壳体、进水流态分布器、回流流态分布器、双氧水流态分布器、隔板、三维过滤器、回流泵、进水泵、管道混合器、加酸泵、亚铁加药泵和双氧水加药泵；
所述反应器壳体包括由下至上依次排列的布水区、填料区和排水区，所述反应器壳体上设有进水口、排渣口、回流入口、回流出口和排水口；
所述进水流态分布器和所述回流流态分布器位于所述布水区内，所述进水流态分布器与所述进水口连通，所述进水口位于所述布水区的侧壁上，所述回流流态分布器与所述回流入口连通，所述回流入口位于所述布水区的侧壁上；
所述隔板为穿孔板，且位于所述布水区与所述填料区之间；
所述双氧水流态分布器位于所述填料区的中上部；
所述回流出口位于所述填料区的侧壁上，且位于所述双氧水流态分布器的上方，所述回流出口通过所述回流泵与所述回流入口连通；
所述三维过滤器位于所述填料区与所述排水区之间；
所述排水口位于所述排水区的中部；
所述进水泵、所述加酸泵和所述亚铁加药泵的出口均与所述管道混合器连通；
所述管道混合器的出口与所述进水口连通；
所述双氧水加药泵的出口与所述双氧水流态分布器连通；
所述布水区的下端侧壁设有所述排渣口。
所述回流流态分布器位于所述进水流态分布器的上方，所述回流流态分布器的出水方向朝下，所述进水流态分布器的出水方向朝上。
所述填料区的催化填料颗粒为：树脂、活性炭颗粒、建筑砂、石英砂、沸石、陶粒、三氧化二铝球、砖块碎屑中的一种或一种以上，所述催化填料颗粒的平均粒径为1.0～6.0mm。
所述双氧水流态分布器距离所述填料区的底部1/2～4/5L处，其中，L为所述填料区的高度；
工作状态时，硫酸、硫酸亚铁以及双氧水分别通过所述加酸泵、所述亚铁加药泵和所述双氧水加药泵添加，硫酸亚铁和硫酸通过所述管道混合器与通过所述进水泵进入的进水混合，经所述进水流态分布器由所述反应器壳体的底部进入。
所述三维过滤器为微孔陶瓷过滤器，其外层孔径为6mm，内层孔径为2mm。
进水与硫酸和硫酸亚铁在管道混合器中充分混合，调节进水的pH值。在布水区与回流布水形成对流，充分调节进水水质，减少进水带来的负荷冲击。之后混合液上升，在水力作用下，使填料形成流化状态，在填料表面，Fe3+形成催化性能更强的FeOOH，提高Fenton处理效果，同时减少含铁污泥产率。与传统的芬顿流化床系统不同，本发明的双氧水添加位置位于填料区的中上部，跟硫酸亚铁不同时添加，减少了双氧水的无效分解，同时此处的搅动效果适中，减少了因剧烈搅动引起的双氧水分解，提高了药剂利用率。出水区的三维过滤器可减少填料的排水夹带，采用三维过滤器是因其具有较大膜通量，同时不易堵塞，易再生。
一种如上述所述的一种芬顿流化床反应器的运行方法，具有如下步骤，
S1、在所述填料区中加入催化填料颗粒；
S2、开启所述进水泵、所述加酸泵、所述亚铁加药泵，控制所述反应器内的pH值为2～7；
S3、开启所述双氧水加药泵和所述回流泵，调节回流比，控制所述反应器内上升流速为100～500m/h，确保所述填料区处于流化状态；
S4、根据水质特点，采用正交实验，优化调节双氧水和硫酸亚铁加药量。
所述步骤S2中，控制所述反应器内的pH值为3～4。
所述步骤S3中，控制所述反应器内上升流速为50～150m/h。
本发明具有以下优点：
1、布水均匀，不需要外加动力进行搅拌，节约运行电费；
2、减少双氧水因剧烈搅动造成的无效分解，降低双氧水用量；
3、双氧水和硫酸亚铁分开添加，减少药剂无效消耗；
4、形成活性催化晶体，减少含铁污泥产率。
基于上述理由本发明可在废水处理领域等领域广泛推广。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的具体实施方式中一种芬顿流化床反应器的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种芬顿流化床反应器，包括反应器壳体1、进水流态分布器 2、回流流态分布器3、双氧水流态分布器4、隔板5、三维过滤器6、回流泵7、进水泵8、管道混合器9、加酸泵10、亚铁加药泵11和双氧水加药泵12；
所述反应器壳体1包括由下至上依次排列的布水区13、填料区14和排水区 15，所述反应器壳体1上设有进水口16、排渣口17、回流入口18、回流出口 19和排水口20；
所述进水流态分布器2和所述回流流态分布器3位于所述布水区13内，所述进水流态分布器2与所述进水口16连通，所述进水口16位于所述布水区13 的侧壁上，所述回流流态分布器3与所述回流入口18连通，所述回流入口18 位于所述布水区13的侧壁上；
所述隔板5为穿孔板，且位于所述布水区13与所述填料区14之间；
所述双氧水流态分布器4位于所述填料区14的中上部；
所述回流出口19位于所述填料区14的侧壁上，且位于所述双氧水流态分布器4的上方，所述回流出口19通过所述回流泵7与所述回流入口18连通；
所述三维过滤器6位于所述填料区14与所述排水区15之间；
所述排水口20位于所述排水区15的中部；
所述进水泵8、所述加酸泵10和所述亚铁加药泵11的出口均与所述管道混合器9连通；
所述管道混合器9的出口与所述进水口16连通；
所述双氧水加药泵12的出口与所述双氧水流态分布器4连通；
所述布水区13的下端侧壁设有所述排渣口17。
所述回流流态分布器3位于所述进水流态分布器2的上方，所述回流流态分布器3的出水方向朝下，所述进水流态分布器2的出水方向朝上。
所述填料区14的催化填料颗粒为：树脂、活性炭颗粒、建筑砂、石英砂、沸石、陶粒、三氧化二铝球、砖块碎屑中的一种或一种以上，所述催化填料颗粒的平均粒径为1.0～6.0mm。
所述双氧水流态分布器4距离所述填料区14的底部1/2～4/5L处，其中，L 为所述填料区14的高度；
所述三维过滤器6为微孔陶瓷过滤器，其外层孔径为6mm，内层孔径为 2mm。
工作状态时，硫酸、硫酸亚铁以及双氧水分别通过所述加酸泵10、所述亚铁加药泵11和所述双氧水加药泵12添加，硫酸亚铁和硫酸通过所述管道混合器9与通过所述进水泵8进入的进水混合，经所述进水流态分布器2由所述反应器壳体1的底部进入。
实施例2
一种如实施例1所述的一种芬顿流化床反应器的运行方法，具有如下步骤，
S1、在所述填料区14中加入催化填料颗粒；
S2、开启所述进水泵8、所述加酸泵10、所述亚铁加药泵11，控制所述反应器内的pH值为2～7；
S3、开启所述双氧水加药泵12和所述回流泵7，调节回流比，控制所述反应器内上升流速为100～500m/h，确保所述填料区14处于流化状态；
S4、根据水质特点，采用正交实验，优化调节双氧水和硫酸亚铁加药量为进水总量的0.035％和0.1％(质量比)。
采用本发明技术，针对花园厂的印染废水，处理前后COD分别200和30。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种芬顿流化床反应器，其特征在于，包括反应器壳体、进水流态分布器、回流流态分布器、双氧水流态分布器、隔板、三维过滤器、回流泵、进水泵、管道混合器、加酸泵、亚铁加药泵和双氧水加药泵；
所述反应器壳体包括由下至上依次排列的布水区、填料区和排水区，所述反应器壳体上设有进水口、排渣口、回流入口、回流出口和排水口；
所述进水流态分布器和所述回流流态分布器位于所述布水区内，所述进水流态分布器与所述进水口连通，所述进水口位于所述布水区的侧壁上，所述回流流态分布器与所述回流入口连通，所述回流入口位于所述布水区的侧壁上；
所述隔板为穿孔板，且位于所述布水区与所述填料区之间；
所述双氧水流态分布器位于所述填料区的中上部；
所述回流出口位于所述填料区的侧壁上，且位于所述双氧水流态分布器的上方，所述回流出口通过所述回流泵与所述回流入口连通；
所述三维过滤器位于所述填料区与所述排水区之间；
所述排水口位于所述排水区的中部；
所述进水泵、所述加酸泵和所述亚铁加药泵的出口均与所述管道混合器连通；
所述管道混合器的出口与所述进水口连通；
所述双氧水加药泵的出口与所述双氧水流态分布器连通；
所述布水区的下端侧壁设有所述排渣口；
所述回流流态分布器位于所述进水流态分布器的上方，所述回流流态分布器的出水方向朝下，所述进水流态分布器的出水方向朝上；
所述填料区的催化填料颗粒为：树脂、活性炭颗粒、建筑砂、石英砂、沸石、陶粒、三氧化二铝球、砖块碎屑中的一种或一种以上，所述催化填料颗粒的平均粒径为1.0～6.0mm。
2.根据权利要求1所述的一种芬顿流化床反应器，其特征在于，所述双氧水流态分布器距离所述填料区的底部1/2～4/5L处，其中，L为所述填料区的高度；
工作状态时，硫酸、硫酸亚铁以及双氧水分别通过所述加酸泵、所述亚铁加药泵和所述双氧水加药泵添加，硫酸亚铁和硫酸通过所述管道混合器与通过所述进水泵进入的进水混合，经所述进水流态分布器由所述反应器壳体的底部进入。
3.根据权利要求1所述的一种芬顿流化床反应器，其特征在于，所述三维过滤器为微孔陶瓷过滤器，其外层孔径为6mm，内层孔径为2mm。
4.一种如权利要求1所述的一种芬顿流化床反应器的运行方法，其特征在于具有如下步骤，
S1、在所述填料区中加入催化填料颗粒；
S2、开启所述进水泵、所述加酸泵、所述亚铁加药泵，控制所述反应器内的pH值为2～7；
S3、开启所述双氧水加药泵和所述回流泵，调节回流比，控制所述反应器内上升流速为100～500m/h，确保所述填料区处于流化状态；
S4、根据水质特点，采用正交实验，优化调节双氧水和硫酸亚铁加药量。
5.根据权利要求4所述的运行方法，其特征在于，所述步骤S2中，控制所述反应器内的pH值为3～4。
6.根据权利要求4所述的运行方法，其特征在于，所述步骤S3中，控制所述反应器内上升流速为50～150m/h。
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