CN110746011A - 一种错流多相催化废水处理系统及方法 - Google Patents

一种错流多相催化废水处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于废水处理技术领域，公开了一种错流多相催化废水处理系统及方法，箱箱体内部开设有五个空腔，第一空腔底端连通有进水口，第一空腔内的水通过隔板顶部的过流孔进入第二空腔，第二空腔内的水通过隔板底部进入第三空腔，第三空腔底部设置有穿孔曝气管，压缩空气进口接入压缩空气，第三空腔的出水端连通有循环出水口，循环出水口连通有循环泵，循环泵的出口与循环进水/气口连通，在泵出口管路上接入压缩空气，水、气混合后进入装置内的填料柱。第三空腔出水由隔板顶部过流孔进入第四空腔。通过将Fenton反应与微电解在同一反应器中发生，药剂投加量少，降解有机物效率高；填料处于流化状态，废水与填料充分接触，提高反应效率。

Description

一种错流多相催化废水处理系统及方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种错流多相催化废水处理系统及方法。
背景技术
目前，业内最接近的现有技术是：Fenton法在处理难降解有机污染物时具有独特的优势，是一种很有应用前景的废水处理技术。但是传统Fenton废水处理方法药剂投加量大，污泥量大；微电解柱采用固定床，处理效率低，反应速度慢；经过一段时间的运行后，填料表面会形成钝化膜，废水中的悬浮颗粒也会部分沉积在填料表面上，这样就阻隔了填料与废水的有效接触，导致铁床处理效果降低；底部的填料压实作用过大，床体易板结，出现沟流等现象。
综上所述，现有技术存在的问题是：
(1)传统Fenton废水处理方法药剂投加量大，污泥量大。
(2)微电解柱采用固定床，处理效率低，反应速度慢。
(3)经过一段时间的运行后，填料表面会形成钝化膜，容易阻隔填料与废水的有效接触，降低铁床处理效果。
(4)底部的填料压实作用过大，床体易板结，出现沟流等现象。
解决上述技术问题的难度：
传统Fenton废水处理方法，是靠投加FeSO4和H2O2进行氧化反应，这两种药剂的投加量跟废水中的有机物种类和浓度有直接关系。随着有机物浓度高，药剂投加量也随之增大，进一步导致污泥量大，但减少药剂投加量又无法达到想要处理的效果。
目前，采用流化床装置也能较好地解决铁床填料的板结问题。但高的投资费用、运行费用及操作管理要求使此种装置的应用受到一定限制。
解决上述技术问题的意义：
(1)传统Fenton药剂投加量大，污泥量大，运行成本高。
(2)电解柱反应速率慢，填料易钝化、板结，使用寿命短，更换频繁。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种错流多相催化废水处理系统及方法。
本发明是这样实现的，一种错流多相催化废水处理系统，所述错流多相催化废水处理系统设置有：
箱体；
所述箱体内部开设有第一空腔、第二空腔、第三空腔、第四空腔和第五空腔，第一空腔底端连通有进水口，第一空腔、第二空腔、第四空腔和第五空腔内均通过螺栓固定有搅拌机；
所述第三空腔内放有填料柱，侧底部设置有穿孔曝气管，在压缩空气进口接入压缩空气，第三空腔的出水端连通有循环出水口，循环出水口通过管道连通有循环泵，循环泵的出口通过管道与循环进水/气口连通，同时在泵出口管路上接入压缩空气，水、气混合后进入装置内的填料柱；
所述填料柱中间穿设有中心管，中心管上端的进水/气口通过活节与循环泵的出口管路连通，填料柱外侧上端开设有多排出水孔，填料柱底部设置有布水板，布水板表面均布有布水孔。
进一步，所述填料柱上端套设有封盖，封盖上端外插清扫口。
进一步，所述填料柱下端套设有端盖，端盖与填料柱底部预留有空隙。
进一步，所述填料柱下端外侧开设有通孔，通孔内通过螺纹固定有外丝堵头。
本发明的另一目的在于提供一种所述错流多相催化废水处理系统的错流多相催化废水处理方法，所述错流多相催化废水处理方法废水由进水口进入第一空腔，在第一空腔内投加硫酸或盐酸，将pH调至3左右，同时投加FeSO4，第一空腔内设搅拌机，混合均匀后，水自流入第二空腔，在第二空腔内投加H2O2；进入第三空腔，进行反应；第三空腔的出水进入第四空腔，投加NaOH，将pH回调至7～8，进入第五空腔，投加PAM，进行絮凝，出水进入后续泥水分离装置。
进一步，第一空腔、第二空腔、第四空腔、第五空腔内设有搅拌机，将药剂与水充分混合；
第三空腔内放有填料柱，池底设穿孔曝气管，一是搅拌，二是充氧。投加的H2O2进入第三空腔后，在Fe2+的催化作用下可以产生羟基自由基·OH，从而引发一系列的链反应，·OH同其他氧化剂相比具有更强的氧化电极电位，其中产生的·OH可引发链反应产生如HO2等更多的自由基来降解有机物。
进一步，第三空腔出水端设有循环出水口，接循环泵的进口，泵出口接循环进水/气口，同时在泵出口管路上接入压缩空气，水、气混合后进入填料柱。填料柱内装有铁碳合金、碳、催化剂等填料，在废水中FeC和Fe之间存在明显的氧化还原电势差，形成无数多个微电池，Fe为阳极，FeC为阴极，通过加酸曝气，铁碳在酸性富氧的环境下，电位差越大，氧化效果越好。在填料中再加入宏观阴极材料，即惰性炭(石墨、焦炭、活性炭、煤)，与Fe接触形成宏观电池，微电池和宏观电池的综合作用加强了废水处理效能。
进一步，循环泵出水及压缩空气由进水口/进气口进入中心管，直到填料柱底部，通过布水板上的布水孔进入填料床，由填料底部往上流动，经过与填料充分接触反应后，由上部出水孔向四周水平方向排出，与池底的曝气形成一种错流。
进一步，第四空腔投加NaOH将pH调至7～8，由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果。
进一步，第五空腔投加PAM，进一步絮凝后，进入后续泥水分离设备。
第四空腔调PH后，Fe3+发生水解作用，并有吸附、凝聚作用。第五空腔加入PAM还有絮凝作用。
进一步，补充/更换填料时，先将填料柱顶部的活结打开，将填料柱提出水面，拧下下侧的外丝堵头，放出内部的水，打开封盖，进行填料补充或更换。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述错流多相催化废水处理系统的废水处理系统。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明通过将Fenton反应与微电解在同一反应器中发生，药剂投加量少，降解有机物的效率高；填料处于流化状态，废水与填料充分接触，提高反应效率；填料相互之间进行摩擦后，有利于去除填料表面沉积的钝化膜；填料内部通过曝气的搅拌作用，减小了填料板结的可能性。通过外插清扫口可以对填料柱内部进行清理，方便堵塞时清通使用。通过端盖对填料柱下端进行密封，通过预留空隙可以使得中心管排水的水流通过布水孔回流。本发明通过外丝堵头可以方便将填料柱内的水流排出，方便对填料进行补充或更换。
附图说明
图1是本发明实施例提供的错流多相催化废水处理装置主视图。
图2是本发明实施例提供的错流多相催化废水处理装置侧视图。
图3是本发明实施例提供的设备空腔示意图。
图4是本发明实施例提供的设备内部水流方向示意图。
图5是本发明实施例提供的内部结构示意图。
图6是本发明实施例提供的设备平面示意图。
图7是本发明实施例提供的填料柱和搅拌机的立面示意图。
图8是本发明实施例提供的填料柱和搅拌机的平面示意图。
图9是本发明实施例提供的曝气管立面示意图。
图10是本发明实施例提供的曝气管平面示意图。
图11是本发明实施例提供的填料柱结构示意图。
图12是本发明实施例提供的布水板结构示意图。
图中：1、进水口；2、循环出水口；3、循环进水/气口；4、压缩空气进口；5、出水口；6、第一空腔；7、第二空腔；8、第三空腔；9、第四空腔；10、第五空腔；11、进水/气口；12、中心管；13、封盖；14、出水孔；15、填料柱；16、外水堵头；17、布水孔；18、布水板；19、端盖。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种错流多相催化废水处理系统及方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1至图12所示，本发明实施例提供的错流多相催化废水处理系统包括：进水口1、循环出水口2、循环进水/气口3、压缩空气进口4、出水口5、第一空腔6、第二空腔7、第三空腔8、第四空腔9、第五空腔10、进水/气口11、中心管12、封盖13、出水孔14、填料柱15、外丝堵头16、布水孔17、布水板18、端盖19。
箱体内部开设有第一空腔6、第二空腔7、第三空腔8、第四空腔9和第五空腔10，第一空腔6底端连通有进水口1，第一空腔6、第二空腔7、第四空腔9和第五空腔10内均通过螺栓固定有搅拌机；第三空腔8内侧底部设置有穿孔曝气管，第三空腔8的出水端连通有循环出水口2，循环出水口2通过管道连通有循环泵，循环泵的出口通过管道与循环进水/气口3，同时在泵出口管路上接入压缩空气，水、气混合后进入装置内的填料柱15；填料柱15中间穿设有中心管12，中心管2上端的进水/气口11通过活节与循环泵的出口管路连通，填料柱15外侧上端开设有多排出水孔14，填料柱15底部设置有布水板18，布水板18表面均布有布水孔17。
作为优选，填料柱15上端套设有封盖13，封盖13上端外插清扫口。
作为优选，填料柱15下端套设有端盖19，端盖9与填料柱底部预留有空隙。
作为优选，填料柱15下端外侧开设有通孔，通孔内通过螺纹固定有外丝堵头16。
本发明的工作原理是：本发明在使用时，废水由进水口1进入第一空腔6，在第一空腔6内投加硫酸(或盐酸)，将pH调至3左右，同时投加FeSO4，第一空腔内设搅拌机，混合均匀后，水自流入第二空腔7，在第二空腔7内投加H2O2，然后进入第三空腔8，进行反应；第三空腔8的出水进入第四空腔9，投加NaOH，将pH回调至7～8，进入第五空腔10，投加PAM，进行絮凝，出水进入后续泥水分离装置。
第一空腔6、第二空腔7、第四空腔9、第五空腔10内均设有搅拌机，将药剂与水充分混合。
第三空腔8池内放有填料柱，池底设穿孔曝气管，一是搅拌，二是充氧。投加的H2O2进入第三空腔后，在Fe2+的催化作用下可以产生羟基自由基·OH，从而引发一系列的链反应，·OH同其他氧化剂相比具有更强的氧化电极电位，其中产生的·OH可引发链反应产生如HO2等更多的自由基来降解有机物。
第三空腔8出水端设有循环出水口2，接循环泵的进口，泵出口接循环进水/气口3，同时在泵出口管路上接入压缩空气，水、气混合后进入填料柱15。填料柱内装有铁碳合金、碳、催化剂等填料，在废水中FeC和Fe之间存在明显的氧化还原电势差，形成无数多个微电池，Fe为阳极，FeC为阴极，通过加酸曝气，铁碳在酸性富氧的环境下，电位差越大，氧化效果越好。在填料中再加入宏观阴极材料，即惰性炭(石墨、焦炭、活性炭、煤)，与Fe接触形成宏观电池，微电池和宏观电池的综合作用加强了废水处理效能。
循环泵出水及压缩空气由进水口/进气口进入中心管12，直到填料柱底部，通过布水板上的布水孔进入填料床，由填料底部往上流动，经过与填料充分接触反应后，由上部出水孔向四周水平方向排出，从而与池底的曝气形成一种错流。
第四空腔9投加NaOH将pH调至7～8，由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果。
第五空腔10投加PAM，进一步絮凝后，进入后续泥水分离设备。
补充/更换填料时，先将填料柱15顶部的活结打开，将填料柱15提出水面，拧下下侧的外丝堵头16，放出内部的水，然后打开封盖，进行填料补充或更换。
应用案例一：
项目地点：南京梅山
项目名称：上海宝钢梅山化工焦化废水深度处理中试项目
处理水量：10m3/h
进水水质：COD≈200mg/L
出水水质：COD≈60mg/L
应用案例二：
项目地点：杭州
项目名称：安和诚表面处理技术(杭州)有限公司废水处理系统重建项目
处理水量：10m3/h
进水水质：COD≈1000mg/L
出水水质：COD≈350mg/L
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种错流多相催化废水处理系统，其特征在于，所述错流多相催化废水处理系统设置有：
箱体；
所述箱体内部开设有第一空腔、第二空腔、第三空腔、第四空腔和第五空腔，第一空腔底端连通有进水口，第一空腔、第二空腔、第四空腔和第五空腔内均通过螺栓固定有搅拌机；
所述第三空腔内放有填料柱，内侧底部设置有穿孔曝气管，在压缩空气进口接入压缩空气，第三空腔的出水端连通有循环出水口，循环出水口通过管道连通有循环泵，循环泵的出口通过管道与循环进水/气口连通，同时在泵出口管路上接入压缩空气，水、气混合后进入装置内的填料柱；
所述填料柱中间穿设有中心管，中心管上端的进水/气口通过活节与循环泵的出口管路连通，填料柱外侧上端开设有多排出水孔，填料柱底部设置有布水板，布水板表面均布有布水孔。
2.如权利要求1所述的错流多相催化废水处理系统，其特征在于，所述填料柱上端套设有封盖，封盖上端外插清扫口。
3.如权利要求1所述的错流多相催化废水处理系统，其特征在于，所述填料柱下端套设有端盖，端盖与填料柱底部预留有空隙。
4.如权利要求1所述的错流多相催化废水处理系统，其特征在于，所述填料柱下端外侧开设有通孔，通孔内通过螺纹固定有外丝堵头。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述错流多相催化废水处理系统的错流多相催化废水处理方法，其特征在于，所述错流多相催化废水处理方法废水由进水口进入第一空腔，在第一空腔内投加硫酸或盐酸，将pH调至3，同时投加FeSO4，第一空腔内设搅拌机，混合均匀后，水自流入第二空腔，在第二空腔内投加H2O2；进入第三空腔，进行反应；第三空腔的出水进入第四空腔，投加NaOH，将pH回调至7～8，进入第五空腔，投加PAM，进行絮凝，出水进入后续泥水分离装置。
6.如权利要求5所述的错流多相催化废水处理方法，其特征在于，第一空腔、第二空腔、第四空腔、第五空腔内设有搅拌机，将药剂与水充分混合；
第三空腔内放有填料柱，池底设穿孔曝气管，一是搅拌，二是充氧；投加的H2O2进入第三空腔后，在Fe2+的催化作用下产生羟基自由基·OH，从而引发一系列的链反应，·OH同其他氧化剂相比具有更强的氧化电极电位，其中产生的·OH可引发链反应产生如HO2等更多的自由基来降解有机物；
第三空腔出水端设有循环出水口，接循环泵的进口，泵出口接循环进水/气口，同时在泵出口管路上接入压缩空气，水、气混合后进入填料柱；填料柱内装有铁碳合金、碳、催化剂等填料，在废水中FeC和Fe之间存在明显的氧化还原电势差，形成无数多个微电池，Fe为阳极，FeC为阴极，通过加酸曝气，铁碳在酸性富氧的环境下，电位差越大，氧化效果越好；在填料中再加入宏观阴极材料，即石墨、焦炭、活性炭、煤，与Fe接触形成宏观电池；
第四空腔投加NaOH将pH调至7～8，由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂，吸附、凝聚水中的污染物；
第五空腔投加PAM，絮凝后，进入后续泥水分离设备。
7.如权利要求5所述的错流多相催化废水处理方法，其特征在于，第三空腔出水端设有循环出水口，接循环泵的进口，泵出口接循环进水/气口，同时在泵出口管路上接入压缩空气，水、气混合后进入填料柱。
8.如权利要求5所述的错流多相催化废水处理方法，其特征在于，循环泵出水及压缩空气由进水口/进气口进入中心管，直到填料柱底部，通过布水板上的布水孔进入填料床，由填料底部往上流动，经过与填料充分接触反应后，由上部出水孔向四周水平方向排出，与池底的曝气形成一种错流。
9.如权利要求5所述的错流多相催化废水处理方法，其特征在于，补充/更换填料时，先将填料柱顶部的活结打开，将填料柱提出水面，拧下下侧的外丝堵头，放出内部的水，打开封盖，进行填料补充或更换。
10.一种安装有权利要求1～4任意一项所述错流多相催化废水处理系统的废水处理系统。
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