CN107758793A - 一种应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器 - Google Patents

一种应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，包括污水入口段、污水处理段、污水出口段、前盖板和后盖板，污水处理段通过污水出口段固液分离多孔板与污水出口段相连，通过污水入口段多孔板与污水入口段相连。将流化床外形改变成扇型，在保证充分利用微波发生器腔体空间的前提下，减小了流化床入口截面积，促使催化剂在较小污水流量下较易流化；在出口段安装固液分离多孔板，实现了在较大污水流量时催化剂在污水处理反应器中的循环；该扇形流化床与现有常用流化床相比厚度较小，使微波能够穿透流化床反应器，有利于提高污水处理效果和微波能量利用率。

Description

一种应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器
技术领域
本发明涉及一种污水处理设备，尤其涉及一种应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器。
背景技术
催化氧化技术是污水处理领域常用的技术之一，催化剂与污水的充分接触对发挥催化剂的性能至关重要。流化床作为一种常用的污水处理设备，已得到一定的研究与应用。在流化床污水处理反应器工作时，流体在其中的流动速度需保持在临界流速和最大流速之间，从而确保其中的催化剂能够被流化同时不被水流“喷出”床外，因此，在设计流化床流化区的横截面积和高度时，应充分考虑污水流量和流速的影响。特殊情况下，当流化床需要在微波发生器腔体中运行时，为了适应运行空间的限制和满足充分利用运行空间的原则，流化床流化区的横截面积和高度的设计会被严格限制，这就导致较大的污水流量会使催化剂容易被“喷出”床外，较小污水流量又使催化剂不易被流化。
微波辅助污水处理技术现已得到环保工作者的普遍关注，但能够与微波发生器良好匹配的污水处理反应器仍在研发中。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其较佳的具体实施方式是：
包括污水入口段、污水处理段、污水出口段、前盖板和后盖板，所述污水处理段通过污水出口段固液分离多孔板与所述污水出口段相连，通过污水入口段多孔板与所述污水入口段相连。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，将流化床外形改变成扇型，在保证充分利用微波发生器腔体空间的前提下，减小了流化床入口截面积，促使催化剂在较小污水流量下较易流化；在出口段安装固液分离多孔板，实现了在较大污水流量时催化剂在污水处理反应器中的循环；该扇形流化床与现有常用流化床相比厚度较小，使微波能够穿透流化床反应器，有利于提高污水处理效果和微波能量利用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器的主视结构示意图。
图2为图1的1-1剖面图；
图3为图1的2-2剖面图；
图4为图1的3-3剖面图；
图5为本发明实施例中污水入口段多孔板6的开孔示意图；
图6为本发明实施例中污水出口固液分离多孔板12的开孔示意图；
图7为本发明实施例的应用于微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器中各参数位置示意图；
图8为图7的4-4剖面图。
附图标记说明：
(1)污水入口段；(2)污水处理段；
(3)污水出口段；(4)污水入口；
(5)污水入口段导流板；(6)污水入口段多孔板；
(7)斜板；(8)污水处理区；
(9)催化剂回流区；(10)隔板；
(11)污水处理段导流板；(12)污水出口段固液分离板；
(13)污水出口；(14)污水处理反应器弧形顶板；
(15)污水处理段侧壁；(16)污水入口段侧壁。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其较佳的具体实施方式是：
包括污水入口段、污水处理段、污水出口段、前盖板和后盖板，所述污水处理段通过污水出口段固液分离多孔板与所述污水出口段相连，通过污水入口段多孔板与所述污水入口段相连。
进一步地，前盖板和后盖板的距离H为5cm～20cm。
进一步地，污水入口段包括污水入口、污水入口段导流板、污水入口段多孔板和污水入口段侧壁。
进一步地，污水入口段多孔板开孔率为60％～90％，孔直径D1为0.2cm～0.5cm，污水入口段导流板总数为偶数时，污水入口段导流板和所述污水入口段侧壁呈面对称形式安装，总数为奇数m时，m-1块污水入口段导流板和污水入口段侧壁呈面对称形式安装，另外1块导流板安装在所述污水处理反应器的扇形对称面上，对称面与扇形所在面垂直，污水入口段导流板和污水入口段侧壁与垂直方向安装夹角α1为0°～±50°，所有污水入口段导流板和污水入口段侧壁的下边缘在扇形所在面的平面上的投影在半径R1为4cm～8cm的圆的圆周上。
进一步地，污水出口段由污水出口段固液分离多孔板，污水出口和污水处理反应器弧形顶板组成。
进一步地，污水出口固液分离多孔板开孔率为80％～90％，孔直径D2为0.2cm～0.5cm，与垂直方向安装夹角α3为0°～±30°，污水处理反应器弧形顶板的半径R3为80-110cm。
进一步地，污水处理段包括斜板、污水处理区、催化剂回流区、隔板、污水处理段导流板和污水处理段侧壁。
进一步地，隔板与污水处理段侧壁平行，催化剂回流区宽度L为4cm～7cm，隔板的下边缘与所述斜板的上边缘在一个平面上，隔板向下的延长线与所述斜板的交点恰好为所述污水入口段多孔板的两个端点。
进一步地，污水处理段导流板的下边缘和所述斜板的上边缘在扇形所在面的平面上的投影在半径R2为20cm～30cm的圆的圆周上，污水处理段导流板在其向上的延伸方向与污水处理反应器弧形顶板距离相等，距离为5cm～10cm。
进一步地，污水处理段导流板总数为奇数n，其中n-1块导流板呈面对称的形式安装，另外1块导流板安装在所述污水处理反应器的扇形对称面上，对称面与扇形所在面垂直，污水处理段导流板与垂直方向安装夹角α2为0°～±45°，任意两块邻近污水处理段导流板之间的夹角均相等，所述隔板与其邻近污水处理段导流板之间的夹角等于两块邻近污水处理段导流板之间的夹角。
本发明的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器可用于各种有机废水的处理。
微波对污水具有一定的穿透深度，因此污水处理反应器的三维尺寸应至少在一个维度上不超过微波对污水穿透深度的2倍，这样才会使反应器中的污水和催化剂能够充分地接受到微波辐射。
本发明的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，通过改变流化床的外形和结构尺寸来解决流化床污水处理反应器在微波发生器腔体中运行时对污水流量变化的适应能力不强以及不易被微波穿透的不足。能够在较大污水流量下可防止催化剂被“喷出”，在较小污水流量下又能够充分流化催化剂，且使污水和催化剂能够充分接受到微波辐射。
本发明将流化床外形改变成扇型，在保证充分利用微波发生器腔体空间的前提下，减小了流化床入口截面积，促使催化剂在较小污水流量下较易流化；在出口段安装固液分离多孔板，实现了在较大污水流量时催化剂在污水处理反应器中的循环；该扇形流化床与现有常用流化床相比厚度较小，使微波能够穿透流化床反应器，有利于提高污水处理效果和微波能量利用率。
具体实施例：
如图1～图8所示，污水处理反应器包括污水入口段1，污水处理段2，污水出口段3，前盖板M和后盖板N，所述污水处理段2通过污水出口段固液分离多孔板12与所述污水出口段3相连，通过污水入口段多孔板6与所述污水入口段1相连。具体地，所述前盖板M和所述后盖板N的距离H为5cm～20cm。整个污水处理反应器呈扇形，下窄上宽，保证了污水流量较少时，污水入口处污水流速亦能较大，使催化剂容易流化，整个扇型流化床污水处理反应器的厚度在5cm～20cm，保证了微波能够穿透整个污水处理反应器，使污水处理反应器中的污水和催化剂可充分接受到微波辐射。优选地，H＝15cm。
在上述流化床反应器中，具体地，污水入口段1由污水入口4，污水入口段导流板5，污水入口段多孔板6和污水入口段侧壁16组成。通过采取这样的结构，污水入口段多孔板6和污水入口段导流板5共同起到均匀布水的作用，同时多孔板6又具有承托催化剂的作用。
在上述流化床反应器中，具体地，所述污水入口段多孔板6开孔率为60％～90％，孔直径D1为0.2cm～0.5cm，所述污水入口段导流板5总数为偶数时，所述污水入口段导流板5和所述污水入口段侧壁16呈面对称形式安装，总数为奇数m时，m-1块所述污水入口段导流板5和所述污水入口段侧壁16呈面对称形式安装，另外1块导流板安装在所述污水处理反应器的扇形对称面上，所述对称面与扇形所在面垂直，两个面相交的直线如图7中红色虚线所示，所述污水入口段导流板5和所述污水入口段侧壁16与垂直方向安装夹角α1为0°～±50°，所有所述污水入口段导流板5和所述污水入口段侧壁16的下边缘在扇形所在面的平面上的投影在半径R1为4cm～8cm的圆的圆周上。以活性Al2O3为例，其直径在0.5cm左右，优选地，污水入口段多孔板6开孔率为90％，孔直径尺寸D1为0.3cm，污水入口段导流板5的数量为2，污水入口段导流板5和污水入口段侧壁16与垂直方向安装夹角分别为±10°，±25°，污水入口段导流板5和污水入口段侧壁16的下边缘在扇形所在面的平面上的投影在半径R1为5.3cm的圆的圆周上。
在上述流化床反应器中，具体地，所述污水出口段3由污水出口段固液分离多孔板12，污水出口13和污水处理反应器弧形顶板14组成。更具体地，所述污水出口固液分离多孔板12开孔率为80％～90％，孔直径D2为0.2cm～0.5cm，与垂直方向安装夹角α3为0°～±30°，所述污水处理反应器弧形顶板14的半径R3为80-110cm。通过采取该结构，可保证处理后污水顺畅流出反应器，同时催化剂被污水出口固液分离多孔板12截留在污水处理反应器内部。由于污水出口固液分离多孔板12具有一定的倾斜角度，使催化剂更容易滑落到催化剂回流区9中。优选地，污水出口固液分离多孔板12开孔率为90％，孔直径D2＝0.3cm，与垂直方向安装夹角α3为±20°，污水处理反应器弧形顶板14的半径R3为93cm。
在上述流化床反应器中，具体地，所述污水处理段2由斜板7，污水处理区8，催化剂回流区9，隔板10，污水处理段导流板11和污水处理段侧壁15组成。更具体地，所述隔板10与污水处理段侧壁15平行，所述催化剂回流区9宽度L为4cm～7cm，所述隔板10的下边缘与所述斜板7的上边缘在一个平面上，所述隔板10向下的延长线与所述斜板7的交点恰好为所述污水入口段多孔板6的两个端点。通过采取这样的结构，污水通过污水入口段多孔板6，进入污水处理段2后，大部分污水可直接进入污水处理区8，同时在污水处理段导流板11的作用下，污水和催化剂可均匀分布在整个污水处理区8中，此时会有少量污水进入催化剂回流区9，但其不足以达到流化催化剂的流速。当污水流量较大，催化剂床层上边缘的高度已经与污水处理反应器弧形顶板14相接触时，此时催化剂可以在水流的推动下，向两边的污水出口13移动，并由于催化剂回流区9中的水流流速较小以及污水流速较均匀，催化剂可从催化剂回流区9较匀速地返回到污水处理段2的底部，实现催化剂的循环，避免了由于水流流速过大，催化剂被“喷出”反应器的现象，同时催化剂回流区9中的催化剂可催化氧化处理催化剂回流区9中少量的污水，使其达标排放。优选地，宽度L为5.5cm。
在上述流化床反应器中，具体地，所述污水处理段导流板11的下边缘和所述斜板7的上边缘在扇形所在面的平面上的投影在半径R2为20cm～30cm的圆的圆周上，所述污水处理段导流板11在其向上的延伸方向与所述污水处理反应器弧形顶板14距离相等，所述距离为5cm～10cm。优选地，污水处理段导流板11的下边缘和所述斜板7的上边缘在扇形所在面的平面上的投影在半径R2为24cm的圆的圆周上，上边缘在其延伸方向上与所述污水处理反应器顶部距离为7cm。
在上述流化床反应器中，具体地，所述污水处理段导流板11总数为奇数n，其中n-1块导流板呈面对称的形式安装，另外1块导流板安装在所述污水处理反应器的扇形对称面上，所述对称面与扇形所在面垂直，两个面相交的直线如图7中红色虚线所示，所述污水处理段导流板11与垂直方向安装夹角α2为0°～±45°，任意两块邻近污水处理段导流板11之间的夹角均相等，所述隔板10与其邻近污水处理段导流板11之间的夹角等于两块邻近污水处理段导流板11之间的夹角。优选地，污水处理段导流板11总数为5，与垂直方向安装夹角分别α2＝0°，±7°和±14°。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器各个部分的具体结构和尺寸均可以根据需要设置，另外，还可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，包括污水入口段(1)、污水处理段(2)、污水出口段(3)、前盖板(M)和后盖板(N)，所述污水处理段(2)通过污水出口段固液分离多孔板(12)与所述污水出口段(3)相连，通过污水入口段多孔板(6)与所述污水入口段(1)相连。
2.根据权利要求1所述的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，所述前盖板(M)和所述后盖板(N)的距离H为5cm～20cm。
3.根据权利要求1所述的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，所述污水入口段(1)包括污水入口(4)、污水入口段导流板(5)、污水入口段多孔板(6)和污水入口段侧壁(16)。
4.根据权利要求3所述的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，所述污水入口段多孔板(6)开孔率为60％～90％，孔直径D1为0.2cm～0.5cm；
所述污水入口段导流板(5)总数为偶数时，所述污水入口段导流板(5)和所述污水入口段侧壁(16)呈面对称形式安装；
所述污水入口段导流板(5)总数为奇数m时，m-1块所述污水入口段导流板(5)和所述污水入口段侧壁(16)呈面对称形式安装，另外1块导流板安装在所述污水处理反应器的扇形对称面上，所述对称面与扇形所在面垂直；
所述污水入口段导流板(5)和所述污水入口段侧壁(16)与垂直方向安装夹角α1为0°～±50°，所有所述污水入口段导流板(5)和所述污水入口段侧壁(16)的下边缘在扇形所在面的平面上的投影在半径R1为4cm～8cm的圆的圆周上。
5.根据权利要求1所述的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，所述污水出口段(3)包括污水出口段固液分离多孔板(12)、污水出口(13)和污水处理反应器弧形顶板(14)。
6.根据权利要求5所述的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，所述污水出口固液分离多孔板(12)开孔率为80％～90％，孔直径D2为0.2cm～0.5cm，与垂直方向安装夹角α3为0°～±30°，所述污水处理反应器弧形顶板(14)的半径R3为80-110cm。
7.根据权利要求1所述的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，所述污水处理段(2)包括斜板(7)、污水处理区(8)、催化剂回流区(9)、隔板(10)、污水处理段导流板(11)和污水处理段侧壁(15)。
8.根据权利要求7所述的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，所述隔板(10)与污水处理段侧壁(15)平行，所述催化剂回流区(9)宽度L为4cm～7cm，所述隔板(10)的下边缘与所述斜板(7)的上边缘在一个平面上，所述隔板(10)向下的延长线与所述斜板(7)的交点恰好为所述污水入口段多孔板(6)的两个端点。
9.根据权利要求7所述的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，所述污水处理段导流板(11)的下边缘和所述斜板(7)的上边缘在扇形所在面的平面上的投影在半径R2为20cm～30cm的圆的圆周上，所述污水处理段导流板(11)在其向上的延伸方向与所述污水处理反应器弧形顶板(14)距离相等，该距离为5cm～10cm。
10.根据权利要求9所述的应用在微波发生器中的扇型流化床污水处理反应器，其特征在于，所述污水处理段导流板(11)总数为奇数n，其中n-1块导流板呈面对称的形式安装，另外1块导流板安装在所述污水处理反应器的扇形对称面上，所述对称面与扇形所在面垂直，所述污水处理段导流板(11)与垂直方向安装夹角α2为0°～±45°，任意两块邻近污水处理段导流板(11)之间的夹角均相等，所述隔板(10)与其邻近污水处理段导流板(11)之间的夹角等于两块邻近污水处理段导流板(11)之间的夹角。
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