CN108585164A - 一种芬顿催化氧化反应器及其高难度工业废水的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种芬顿催化氧化反应器及其高难度工业废水的处理方法，所述芬顿催化氧化反应器，包括反应器主体，反应器主体的内部从下至上依次设置有进水布水管、氧化剂加药管、固相催化剂层和喷淋装置，所述的进水布水管通过废水进水管依次连接在线pH计、管道混合器和进水提升泵，所述的氧化剂加药管连接氧化药剂加药泵，喷淋装置连接冲洗水进水管道，所述的固相催化剂层与喷淋装置之间的从上至下设置有反应器出水管和回流管道，所述的回流管通过回流泵与废水进水管连通。本发明的反应器在同样进水条件下，相同加药条件下，对废水的污染物去除率比芬顿流化床去除率高30％以上；同样去除率情况下，比常规芬顿反应器加药量省25％‑40％，化学污泥产量少18％以上。

Description

一种芬顿催化氧化反应器及其高难度工业废水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种芬顿催化氧化反应器及其高难度工业废水的处理方法，属于工业废水处理设备领域。

背景技术

精细化工行业、印染行业、制药行业、电镀行业、制革行业、冶金行业、焦化行业、农药行业等行业产生的废水因其可生化性差，废水中难降解物质多，含有生物毒性物质多，高色度、高盐、高硫酸根等诸多特点，成为工业废水处理的难点。此类工业废水可以统称为高难度工业废水，其往往依靠常规的微生物处理方法难以降解，而是需要依靠化学、物理方法与生物方法相结合，才能使其污染物浓度得以降低。

芬顿氧化法是常见的处理高难度废水的方法之一，其原理是在酸性条件下利用Fe²⁺与H₂O₂反应产生羟基自由基(·OH)降解污染物，其生成的Fe³⁺发生混凝沉淀去除有机物。但是通常以此为原理的芬顿反应器多采用流化床形式，其药剂使用量大，产生的污泥量多，因而也造成运行成本较高等。

发明内容

本发明提供了一种芬顿催化氧化反应器及其高难度工业废水的处理方法，解决了现有芬顿氧化法处理废水过程中药剂使用量大，产生的污泥量多，运行成本较高等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种芬顿催化氧化反应器，包括反应器主体，所述的反应器主体的内部从下至上依次设置有进水布水管、氧化剂加药管、固相催化剂层和喷淋装置，所述的进水布水管通过废水进水管依次连接在线pH计、管道混合器和进水提升泵，所述的管道混合器上设置有硫酸进药口和硫酸亚铁进药口，所述的氧化剂加药管连接氧化药剂加药泵，所述的喷淋装置连接冲洗水进水管道，所述的固相催化剂层与喷淋装置之间的反应器主体上从上至下设置有反应器出水管和回流管道，所述的回流管通过回流泵与废水进水管连通。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的反应器主体为圆柱体结构，顶部为凸起封头。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的反应器主体的高径比为4-5。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的固相催化剂层高度是反应器主体直径的2.5-3倍。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的固相催化剂层中的采用固相催化剂以直径在10-20mm的粒状陶瓷为载体，其通过烧结附着少量重金属离子，其中陶瓷含量为95％，锰、镍、铜、铁摩尔比例为0.02：0.03：5：10。

本发明也提供了一种高难度工业废水的处理方法，包括以下步骤：

(1)高难度工业废水在进水提升泵的作用下通过废水进水管道进入反应器主体底部的进水布水管，硫酸和硫酸亚铁进入管道混合器与高难度工业废水混合，并通过进水布水管上的布水孔出来在反应器内向上流动，通过在线pH计控制废水进水pH在2.5-4之间，温度设置在20-35℃；

(2)氧化剂通过氧化剂加药泵泵入氧化剂加药管，氧化剂从氧化剂加药管孔口中流出，与向上流动的废水混合，氧化剂和废水混合后在水流作用下向上流动，进入固相催化剂层；

(3)废水中的氧化剂、硫酸亚铁反应在催化剂的作用下强化羟基自由基及其他自由基的产生，引发多种反应，使得废水中的大分子有机污染物基团被破坏，从而形成小分子物质或者直接被矿化成无机盐，废水中的污染物不断被降解；

(4)经过处理后的废水通过回流管道和回流泵与反应器进水混合，使废水在反应器主体内停留时间为2-5h，完成废水的处理，处理完毕的废水可通过反应器出水管排出；

(5)废水排出芬顿催化氧化反应器后调节pH值至6-7，并投加聚丙烯酰胺絮凝剂后在后续沉淀池沉淀后，上清液达到处理效果。

进一步，本发明的一种优选方案为：所述的氧化剂采用30％的过氧化氢。

本发明的有益效果：

本发明的反应器在中试反应器运行中，已经验证同样进水条件下，相同加药条件下，对废水的污染物去除率比芬顿流化床去除率高30％以上；同样去除率情况下，比芬顿流化床加药量省25％-40％，化学污泥产量少18％以上。

本发明采用的所述的固相催化剂层中的采用固相催化剂以直径在10-20mm 的粒状陶瓷为载体，其通过烧结附着少量重金属离子，其中陶瓷含量为95％，锰、镍、铜、铁摩尔比例为0.02：0.03：5：10，废水中的氧化剂、硫酸亚铁反应在催化剂的作用下强化羟基自由基及其他自由基的产生，引发多种反应，使得废水中的大分子有机污染物基团被破坏，从而形成小分子物质或者直接被矿化成无机盐，转化快，消耗药剂少。

由于此反应器需要一定的上升流速，为了防止水量不均匀带来的混合减弱，增加回流管道。经过处理后的废水通过回流管道和回流泵与反应器进水混合，以增加上升流速。同时反应后废水中的部分未反应完全的芬顿试剂可以继续参与反应，减少了硫酸亚铁和硫酸的投加量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个实施例的结构示意图；

图中，1、进水提升泵；2、管道混合器；3、在线pH计；4、回流管道；5、回流泵；6、喷淋装置；7、冲洗水进水管道；8、固相催化剂层；9、氧化剂加药管；10、进水布水管；11、氧化药剂加药泵；12、系统排空管；13、反应器出水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种芬顿催化氧化反应器，包括反应器主体，所述的反应器主体的内部从下至上依次设置有进水布水管10、氧化剂加药管9、固相催化剂层8和喷淋装置6，所述的进水布水管10通过废水进水管依次连接在线pH计3、管道混合器2和进水提升泵1，所述的管道混合器2上设置有硫酸进药口和硫酸盐铁进药口，所述的氧化剂加药管9连接氧化药剂加药泵11，所述的喷淋装置 6连接冲洗水进水管道7，所述的固相催化剂层8与喷淋装置6之间的反应器主体上从上至下设置有反应器出水管13和回流管道4，所述的回流管通过回流泵 5与废水进水管连通。

反应器主体为圆柱体结构，顶部为凸起封头。

反应器主体的高径比为4-5。

固相催化剂层8高度是反应器主体直径的2.5-3倍。

所述的固相催化剂层8中的采用固相催化剂以直径在10-20mm的粒状陶瓷为载体，其通过烧结附着少量重金属离子，其中陶瓷含量为95％，锰、镍、铜、铁摩尔比例为0.02：0.03：5：10。

实施例2

一种高难度工业废水的处理方法，包括以下步骤：

(1)高难度工业废水在进水提升泵1的作用下通过废水进水管道进入反应器主体底部的进水布水管10，硫酸和硫酸亚铁进入管道混合器2与高难度工业废水混合，并通过进水布水管10上的布水孔出来在反应器内向上流动，通过在线pH计3监测废水进水pH在2.5-4之间，温度设置在20-35℃；

(2)氧化剂通过氧化剂加药泵泵入氧化剂加药管9，氧化剂从氧化剂加药管9孔口中流出，与向上流动的废水混合，氧化剂和废水混合后在水流作用下向上流动，进入固相催化剂层8，氧化剂采用30％的过氧化氢；

(3)废水中的氧化剂、硫酸亚铁反应在催化剂的作用下强化羟基自由基及其他自由基的产生，引发多种反应，使得废水中的大分子有机污染物基团被破坏，从而形成小分子物质或者直接被矿化成无机盐，废水中的污染物不断被降解；

(4)经过处理后的废水通过回流管道4和回流泵5与反应器进水混合，使废水在反应器主体内停留时间为2-5h，完成废水的处理，处理完毕的废水可通过反应器出水管13排出；

(5)废水排出芬顿催化氧化反应器后调节pH值至6-7，并投加聚丙烯酰胺絮凝剂后在后续沉淀池沉淀后，上清液达到处理效果。

由于芬顿反应过程中会产生细小絮体，为防止细小悬浮物堵塞固相催化剂层8，反应器主体顶端设置喷淋装置6与冲洗水进水管道7相连。反应器运行过程中，定期需要将对反应器进行喷淋冲洗，冲洗水可通过系统排空管12排出。冲洗过程中系统进水泵和回流泵5均需要关闭。

实施案例一：

在某抗生素废水深度处理中，采用此芬顿催化氧化反应器，污水停留时间为4h。控制进水pH在2.5-3.0，温度在28℃，氧化剂投加量与硫酸亚铁投加量摩尔比为1：2.5。反应器高径比为4。固相催化剂层8高度是直径的2.5倍。

固相催化剂采用以直径在10mm的粒状陶瓷为载体。

采用此反应器后，废水中CODcr浓度从320mg/L降低到115mg/L以下。

实施案例二：

在某化工废水深度处理中，采用此芬顿催化氧化反应器，污水停留时间为 3h。制进水pH在3.0，温度在32℃，氧化剂投加量与硫酸亚铁投加量摩尔比为 1：2.5。反应器高径比为4.5。固相催化剂层8高度是直径的3倍。

固相催化剂采用以直径在20mm的粒状陶瓷为载体。同样CODcr从200mg/L 降低到50mg/L以下，此反应器硫酸亚铁投加量比原来降低了25％，每去除 1kgCOD，反应器产生的污泥量比原有反应器降低了15％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种芬顿催化氧化反应器，其特征在于：包括反应器主体，所述的反应器主体的内部从下至上依次设置有进水布水管、氧化剂加药管、固相催化剂层和喷淋装置，所述的进水布水管通过废水进水管依次连接在线pH计、管道混合器和进水提升泵，所述的管道混合器上设置有硫酸进药口和硫酸亚铁进药口，所述的氧化剂加药管连接氧化药剂加药泵，所述的喷淋装置连接冲洗水进水管道，所述的固相催化剂层与喷淋装置之间的反应器主体上从上至下设置有反应器出水管和回流管道，所述的回流管通过回流泵与废水进水管连通。

2.根据权利要求1所述的一种芬顿催化氧化反应器，其特征在于：所述的反应器主体为圆柱体结构，顶部为凸起封头。

3.根据权利要求2所述的一种芬顿催化氧化反应器，其特征在于：所述的反应器主体的高径比为4-5。

4.根据权利要求2所述的一种芬顿催化氧化反应器，其特征在于：所述的固相催化剂层高度是反应器主体直径的2.5-3倍。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种芬顿催化氧化反应器，其特征在于：固相催化剂层中的采用固相催化剂以直径在10-20mm的粒状陶瓷为载体，其通过烧结附着少量重金属离子，其中陶瓷含量为95％，锰、镍、铜、铁摩尔比例为0.02：0.03：5：10。

6.一种高难度工业废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)高难度工业废水在进水提升泵的作用下通过废水进水管道进入反应器主体底部的进水布水管，硫酸和硫酸亚铁进入管道混合器与高难度工业废水混合，并通过进水布水管上的布水孔出来在反应器内向上流动，通过在线pH计控制废水进水pH在2.5-4之间，温度设置在20-35℃；

(2)氧化剂通过氧化剂加药泵泵入氧化剂加药管，氧化剂从氧化剂加药管孔口中流出，与向上流动的废水混合，氧化剂和废水混合后在水流作用下向上流动，进入固相催化剂层；

(3)废水中的氧化剂、硫酸亚铁反应在催化剂的作用下强化羟基自由基及其他自由基的产生，引发多种反应，使得废水中的大分子有机污染物基团被破坏，从而形成小分子物质或者直接被矿化成无机盐，废水中的污染物不断被降解；

(4)经过处理后的废水通过回流管道和回流泵与反应器进水混合，使废水在反应器主体内停留时间为2-5h，完成废水的处理，处理完毕的废水可通过反应器出水管排出；

(5)废水排出芬顿催化氧化反应器后调节pH值至6-7，并投加聚丙烯酰胺絮凝剂后在后续沉淀池沉淀后，上清液达到处理效果。

7.根据权利要求6所述的一种高难度工业废水的处理方法，其特征在于：所述的氧化剂采用30％的过氧化氢。