CN114477358B - 高效活性炭吸附成套处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废水深度处理技术领域，公开了一种高效活性炭吸附成套处理装置，包括用于处理低浓度化工尾水的反应塔，与所述反应塔连接下端连通的臭氧发生器，与所述反应塔上端连通的加药装置；所述反应塔包括反应塔本体，设置在所述反应塔本体内部上端且与加药装置连通的雾化喷药装置，设置在所述反应塔本体内部下端且与臭氧发生器连通的布气装置，设置在所述反应塔本体内部且位于布气装置上方的填料层，以及设置在所述填料层、雾化喷药装置之间的喷淋装置；本发明的成套装置药剂和化工尾水混合更均匀，同时还延长了活性炭、臭氧气泡与低浓度化工尾水的接触时间，有利于活性炭吸附富集有机物和深度氧化过程，在低浓度化工尾水深度处理中颇具优势。

Description

高效活性炭吸附成套处理装置

技术领域

本发明涉及废水深度处理技术领域，具体是涉及高效活性炭吸附成套处理装置。

背景技术

我国化学工业的发展面临资源、能源的严峻挑战，尤其是受到环境污染的严重制约；化工行业的废水排放量常年占据全国工业废水排放总量的第一位；对生态环境、人民健康和社会发展构成严重威胁，目前化工废水通常是通过物化、生化工艺等工艺进行处理，然而经过处理后所产生的化工尾水仍会含有低浓度的难降解有机污染物，这些物质如果直接排放到环境中会随着时间累积最终造成环境危害，而集中收集至城镇污水处理厂统一处置则可能由于排放量较大以及污染物含量波动等因素，对城镇污水处理厂的稳定运行造成冲击。因此，有效处理化工尾水对保护生态环境和促进化工行业绿色可持续发展有重要意义。

目前低浓度化工尾水的处理方法主要是化学氧化法，处理工艺包括以下特点：1)由于污染物浓度低，通常采用活性炭进行吸附富集；2)污染物难以降解，迫切需要提升处理系统的氧化能力；3)为了保证出水稳定达标，通常采用过加药的方式。而现有低浓度化工尾水处理装置存在废水与药剂混合不够充分、吸附富集能力较差、氧化降解时间较短等系列问题，严重影响了工艺处理效果和成本。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种高效活性炭吸附成套处理装置，包括用于处理低浓度化工尾水的反应塔，与所述反应塔连接下端连通的臭氧发生器，与所述反应塔上端连通的加药装置；

所述反应塔包括反应塔本体，设置在所述反应塔本体内部上端且与加药装置连通的雾化喷药装置，设置在所述反应塔本体内部下端且与臭氧发生器连通的布气装置，设置在所述反应塔本体内部且位于布气装置上方的填料层，以及设置在所述填料层、雾化喷药装置之间的喷淋装置；

所述反应塔本体包括上端盖、下端盖，以及设置在所述上端盖、下端盖之间的中间处理段；

所述上端盖上设有进水口，所述下端盖上设有排水口；

所述喷淋装置包括设置在所述上端盖内的安装环，两组活动设置在所述安装环内部的旋转喷淋环；

所述旋转喷淋环包括旋转设置在安装环内壁且与进水口连通的环形管，均匀且水平设置在所述环形管内环壁上的出水喷头；所述出水喷头与环形管的径向夹角为50～66°；

所述雾化喷药装置包括设置在反应塔本体上端且位于反应塔本体中心的升降杆，安装在所述升降杆下端的旋转轴，多个均匀且水平安装在所述旋转轴上的雾化管，以及均匀安装在所述雾化管上且开口朝下的雾化喷嘴；

所述填料层包括位于中间处理段中上部分的第一处理区、位于中间处理段下端的第二处理区；

第一处理区包括均匀交叉设置在所述中间处理段的隔板A、隔板B，设置在所述隔板A一端的第一连通孔，设置在隔板B另一端的第二连通孔，以及设置在所述第一连通孔、第二连通孔内的第一气泡切割模块；

所述隔板A、隔板B之间填充有吸附材料。

进一步地，中间处理段两侧对称设置有垂直安装的U型槽；

所述第一气泡切割模块包括设置在U型槽内且贯穿第一连通孔、第二连通孔的第一切割转动轴，安装在所述第一切割转动轴上且位于第一连通孔、第二连通孔处的切割扇，以及设置在所述U型槽上端的旋转电机；旋转电机通过第一切割转动轴能够驱动切割扇进行转动，实现对第一连通孔、第二连通孔处通过的臭氧进行气泡再分割，使气泡粒径减小；通过使气泡分散确保臭氧微气泡与活性炭的接触面积增大。

进一步地，所述切割扇包括多个均匀分布于第一连通孔、第二连通孔处的切割转轮；多个切割转轮的设置能够增强对臭氧气泡的分割效果，使臭氧大气泡能够被有效打散成微气泡，有利于提高处理效率。

进一步地，所述布气装置包括多个设置在所述下端盖内壁上的布气环形管，设置在所述布气环形管上的气流喷嘴，以及连通所述布气环形管、臭氧发生器的连接管；

所述布气环形管均与下端盖的中心重合；布气环形管的设置能够使臭氧发生器提供的臭氧均匀分布在下端盖上，在升力作用下均匀进入低浓度化工尾水；使得臭氧能够更好的氧化降解低浓度化工尾水中有机物，同样增加了低浓度化工尾水与第二处理区改性活性炭的接触面，增加了吸附时间。

进一步地，所述下端盖内设置有第二气泡切割模块；所述第二气泡切割模块包括垂直设置在所述下端盖中心的第二切割转动轴，安装在所述第二切割转动轴上端的气泡切割片，以及设置在所述切割转动轴下端的动力电机；

所述气泡切割片上设有切割孔；第二切割模块能够对布气环形管产生的臭氧气泡进行分割打散，确保臭氧微气泡能够与改性活性炭充分接触，增强处理效果。

进一步地，所述安装环、中间处理段连接处设有布水格网；布水格网的设置能够在一定程度上使低浓度化工尾水均匀落下，确保其与第一处理区最上端的吸附填料均匀接触。

进一步地，所述第二处理区内填充有改性活性炭；

所述改性活性炭的制备方法为：用去离子水将粒径为3～5mm的活性炭颗粒清洗2～4次后，将活性炭颗粒放入0.5～0.8mol/L的硝酸铁溶液中，在搅拌条件下缓慢加入0.05～0.1mol/L的高锰酸钾溶液，然后通过加入0.1mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至6.0，持续搅拌30～45min后过滤，干燥后得到改性活性炭；

其中，硝酸铁溶液与高锰酸钾溶液的体积比例为1：1；改性活性炭能够进一步推进深度处理的效果，通过改善活性炭、臭氧的净化效能，对有机污染物进行有效的深度处理。

进一步地，所述上端盖上设有排气孔；排气孔的设置能够实现泄压排气，确保臭氧气泡顺利排出。

进一步地，所述排水口上接通有反洗装置；反洗装置的设置能够实现对第一处理区、第二处理区的高效清理，有效避免堵塞吸附材料，提高净化效能。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种高效活性炭吸附成套处理装置，通过第一处理区、第二处理区的设置能够实现两次吸附富集，其富集效果远优解决传统装置单一吸附区富集效果不佳的难题，同时第二处理区通过填充氧化还原驱动改性活性炭，其高比表面积和丰富的吸附位点能有效解决传统活性炭吸附效果不佳的问题，进而有利于有机物与羟基自由基接触，进而提升处理效果；此外在改性活性炭下端设置布气环形管以及第二气泡切割模块能够对低浓度化工尾水进行有效的处理，其底部的臭氧氧化剂微孔环绕布气，增加了臭氧与低浓度化工尾水的接触面积，填料层降低了臭氧上升速率，进一步增加了臭氧与低浓度化工尾水接触时间，从而保证有机物深度矿化。

本发明的第一处理区通过隔板A、隔板B、第一连通孔、第二连通孔的设置能够使低浓度化工尾水的上下流动改变为水平的S型流动，有效延长低浓度化工尾水与吸附材料的接触时间；通过第一气泡切割模块的设置能够有效将在水平流动过程中聚集的臭氧气泡再一次打散确保其在水平流动在与吸附材料能够充分接触；

另外本发明通过雾化喷药装置的升降设置，能够调节雾化喷嘴与出水喷头的相对位置；设置两层转动的出水喷头能够在水平面上形成两层平行的水膜，通过调节雾化喷雾与两层水膜的距离，使得低浓度化工尾水与雾化药剂能够充分均匀的接触；同时根据进水水质高低及特征污染物区别，调控药剂的利用占比及活性炭协同作用来降低臭氧的用气量，因此能够大大降低臭氧的使用量；从而降低运行成本。

附图说明

图1是本发明实施例1整体的结构示意图；

图2是本发明实施例1反应塔本体的结构示意图；

图3是本发明实施例1喷淋装置的结构示意图；

图4是本发明实施例1雾化喷药装置的结构示意图；

图5是本发明实施例1填料层的结构示意图；

图6是本发明实施例1第一气泡切割模块的结构示意图；

图7是本发明实施例1第二气泡切割模块的结构示意图；

图8是本发明实施例1布水格网的结构示意图；

其中，1-反应塔、2-臭氧发生器、3-加药装置、10-反应塔本体、11-雾化喷药装置、12-布气装置、13-填料层、14-喷淋装置、100-上端盖、101-下端盖、102-中间处理段、103-进水口、104-排水口、105-排气孔、106-U型槽、140-安装环、141-环形管、142-出水喷头、143-布水格网、110-升降杆、111-旋转轴、112-雾化管、113-雾化喷嘴、130-隔板A、131-隔板B、132-第一连通孔、133-第二连通孔、134-第一气泡切割模块、135-第二处理区、136-第一处理区、1340-第一切割转动轴、1341-切割扇、1342-旋转电机、120-布气环形管、121-气流喷嘴、122-第二切割转动轴、123-气泡切割片、124-切割孔。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的高效活性炭吸附成套处理装置，包括用于处理低浓度化工尾水的反应塔1，与所述反应塔1连接下端连通的臭氧发生器2，与所述反应塔1上端连通的加药装置3；

所述反应塔1包括反应塔本体10，设置在所述反应塔本体10内部上端且与加药装置3连通的雾化喷药装置11，设置在所述反应塔本体10内部下端且与臭氧发生器2连通的布气装置12，设置在所述反应塔本体10内部且位于布气装置12上方的填料层13，以及设置在所述填料层13、雾化喷药装置11之间的喷淋装置14；

如图2所示，所述反应塔本体10包括上端盖100、下端盖101，以及设置在所述上端盖100、下端盖101之间的中间处理段102；

所述上端盖100上设有进水口103，所述下端盖101上设有排水口104；

如图3所示，所述喷淋装置14包括设置在所述上端盖100内的安装环140，两组活动设置在所述安装环140内部的旋转喷淋环；

所述旋转喷淋环包括旋转设置在安装环140内壁且与进水口103连通的环形管141，均匀且水平设置在所述环形管141内环壁上的出水喷头142；所述出水喷头142与环形管141的径向夹角为66°；

如图3、4所示，所述雾化喷药装置11包括设置在反应塔本体10上端且位于反应塔本体10中心的升降杆110，安装在所述升降杆110下端的旋转轴111，多个均匀且水平安装在所述旋转轴111上的雾化管112，以及均匀安装在所述雾化管112上且开口朝下的雾化喷嘴113；

所述填料层13包括位于中间处理段102中上部分的第一处理区136、位于中间处理段102下端的第二处理区135；

如图5所示，第一处理区136包括均匀交叉设置在所述中间处理段102的隔板A130、隔板B131，设置在所述隔板A130一端的第一连通孔132，设置在隔板B131另一端的第二连通孔133，以及设置在所述第一连通孔132、第二连通孔133内的第一气泡切割模块134；

所述隔板A130、隔板B131之间填充有活性炭。

如图6所示，中间处理段102两侧对称设置有垂直安装的U型槽106；

所述第一气泡切割模块134包括设置在U型槽106内且贯穿第一连通孔132、第二连通孔133的第一切割转动轴1340，安装在所述第一切割转动轴1340上且位于第一连通孔132、第二连通孔133处的切割扇1341，以及设置在所述U型槽106上端的旋转电机1342。

所述切割扇1341包括3个均匀分布于第一连通孔132、第二连通孔133处的切割转轮。

所述布气装置12包括5个设置在所述下端盖101内壁上的布气环形管120，设置在所述布气环形管120上的气流喷嘴121，以及连通所述布气环形管120、臭氧发生器2的连接管；

所述布气环形管120均与下端盖101的中心重合。

所述第二处理区135内填充有活性炭；

所述上端盖100上设有排气孔105；

所述排水口104上接通有反洗装置。

其中，反洗装置、气流喷嘴121、旋转电机1342、雾化喷嘴113、臭氧发生器2、加药装置3均采用现有产品，且具体的产品型号本领域内的技术人员可根据需要进行选择。

实施例2

高效活性炭吸附成套处理装置，包括用于处理低浓度化工尾水的反应塔1，与所述反应塔1连接下端连通的臭氧发生器2，与所述反应塔1上端连通的加药装置3；

所述反应塔1包括反应塔本体10，设置在所述反应塔本体10内部上端且与加药装置3连通的雾化喷药装置11，设置在所述反应塔本体10内部下端且与臭氧发生器2连通的布气装置12，设置在所述反应塔本体10内部且位于布气装置12上方的填料层13，以及设置在所述填料层13、雾化喷药装置11之间的喷淋装置14；

所述反应塔本体10包括上端盖100、下端盖101，以及设置在所述上端盖100、下端盖101之间的中间处理段102；

所述上端盖100上设有进水口103，所述下端盖101上设有排水口104；

所述喷淋装置14包括设置在所述上端盖100内的安装环140，两组活动设置在所述安装环140内部的旋转喷淋环；

所述旋转喷淋环包括旋转设置在安装环140内壁且与进水口103连通的环形管141，均匀且水平设置在所述环形管141内环壁上的出水喷头142；所述出水喷头142与环形管141的径向夹角为50°；

所述雾化喷药装置11包括设置在反应塔本体10上端且位于反应塔本体10中心的升降杆110，安装在所述升降杆110下端的旋转轴111，多个均匀且水平安装在所述旋转轴111上的雾化管112，以及均匀安装在所述雾化管112上且开口朝下的雾化喷嘴113；

所述填料层13包括位于中间处理段102中上部分的第一处理区136、位于中间处理段102下端的第二处理区135；

第一处理区136包括均匀交叉设置在所述中间处理段102的隔板A130、隔板B131，设置在所述隔板A130一端的第一连通孔132，设置在隔板B131另一端的第二连通孔133，以及设置在所述第一连通孔132、第二连通孔133内的第一气泡切割模块134；

所述隔板A130、隔板B131之间填充有活性炭。

中间处理段102两侧对称设置有垂直安装的U型槽106；

所述第一气泡切割模块134包括设置在U型槽106内且贯穿第一连通孔132、第二连通孔133的第一切割转动轴1340，安装在所述第一切割转动轴1340上且位于第一连通孔132、第二连通孔133处的切割扇1341，以及设置在所述U型槽106上端的旋转电机1342。

所述切割扇1341包括3个均匀分布于第一连通孔132、第二连通孔133处的切割转轮。

所述布气装置12包括5个设置在所述下端盖101内壁上的布气环形管120，设置在所述布气环形管120上的气流喷嘴121，以及连通所述布气环形管120、臭氧发生器2的连接管；

所述布气环形管120均与下端盖101的中心重合。

所述上端盖100上设有排气孔105；

所述排水口104上接通有反洗装置。

如图7所示，所述下端盖101内设置有第二气泡切割模块；所述第二气泡切割模块包括垂直设置在所述下端盖101中心的第二切割转动轴122，安装在所述第二切割转动轴122上端的气泡切割片123，以及设置在所述切割转动轴122下端的动力电机；

所述气泡切割片123上设有切割孔124。

如图8所示，安装环140、中间处理段102连接处设有布水格网143。

所述第二处理区135内填充有改性活性炭；

所述改性活性炭的制备方法为：用去离子水将粒径为3mm的活性炭颗粒清洗2次后，将活性炭颗粒放入0.5mol/L的硝酸铁溶液中，在搅拌条件下缓慢加入0.05mol/L的高锰酸钾溶液，然后通过加入0.1mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至6.0，持续搅拌30min后过滤，干燥后得到改性活性炭；

其中，硝酸铁溶液与高锰酸钾溶液的体积比例为1：1。

与实施例1相比较，实施例2设置了第二气泡切割模块，能够对臭氧气泡进行有效分割，提升对低浓度化工尾水的深度处理效果。

实施例3

与实施例2不同的是：

改性活性炭的制备方法为：用去离子水将粒径为5mm的活性炭颗粒清洗4次后，将活性炭颗粒放入0.8mol/L的硝酸铁溶液中，在搅拌条件下缓慢加入0.1mol/L的高锰酸钾溶液，然后通过加入0.1mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至6.0，持续搅拌45min后过滤，干燥后得到改性活性炭；

其中，硝酸铁溶液与高锰酸钾溶液的体积比例为1：1。

Claims (9)

1.高效活性炭吸附成套处理装置，其特征在于，包括用于处理低浓度化工尾水的反应塔(1)，与所述反应塔(1)连接下端连通的臭氧发生器(2)，与所述反应塔(1)上端连通的加药装置(3)；

所述反应塔(1)包括反应塔本体(10)，设置在所述反应塔本体(10)内部上端且与加药装置(3)连通的雾化喷药装置(11)，设置在所述反应塔本体(10)内部下端且与臭氧发生器(2)连通的布气装置(12)，设置在所述反应塔本体(10)内部且位于布气装置(12)上方的填料层(13)，以及设置在所述填料层(13)、雾化喷药装置(11)之间的喷淋装置(14)；

所述反应塔本体(10)包括上端盖(100)、下端盖(101)，以及设置在所述上端盖(100)、下端盖(101)之间的中间处理段(102)；

所述上端盖(100)上设有进水口(103)，所述下端盖(101)上设有排水口(104)；

所述喷淋装置(14)包括设置在所述上端盖(100)内的安装环(140)，两组活动设置在所述安装环(140)内部的旋转喷淋环；

所述旋转喷淋环包括旋转设置在安装环(140)内壁且与进水口(103)连通的环形管(141)，均匀且水平设置在所述环形管(141)内环壁上的出水喷头(142)；所述出水喷头(142)与环形管(141)的径向夹角为50～66°；

所述雾化喷药装置(11)包括设置在反应塔本体(10)上端且位于反应塔本体(10)中心的升降杆(110)，安装在所述升降杆(110)下端的旋转轴(111)，多个均匀且水平安装在所述旋转轴(111)上的雾化管(112)，以及均匀安装在所述雾化管(112)上且开口朝下的雾化喷嘴(113)；

所述填料层(13)包括位于中间处理段(102)中上部分的第一处理区(136)、位于中间处理段(102)下端的第二处理区(135)；

第一处理区(136)包括均匀交叉设置在所述中间处理段(102)的隔板A(130)、隔板B(131)，设置在所述隔板A(130)一端的第一连通孔(132)，设置在隔板B(131)另一端的第二连通孔(133)，以及设置在所述第一连通孔(132)、第二连通孔(133)内的第一气泡切割模块(134)；

所述隔板A(130)、隔板B(131)之间填充有吸附材料。

2.根据权利要求1所述的高效活性炭吸附成套处理装置，其特征在于，中间处理段(102)两侧对称设置有垂直安装的U型槽(106)；

所述第一气泡切割模块(134)包括设置在U型槽(106)内且贯穿第一连通孔(132)、第二连通孔(133)的第一切割转动轴(1340)，安装在所述第一切割转动轴(1340)上且位于第一连通孔(132)、第二连通孔(133)处的切割扇(1341)，以及设置在所述U型槽(106)上端的旋转电机(1342)。

3.根据权利要求2所述的高效活性炭吸附成套处理装置，其特征在于，所述切割扇(1341)包括多个均匀分布于第一连通孔(132)、第二连通孔(133)处的切割转轮。

4.根据权利要求1所述的高效活性炭吸附成套处理装置，其特征在于，所述布气装置(12)包括多个设置在所述下端盖(101)内壁上的布气环形管(120)，设置在所述布气环形管(120)上的气流喷嘴(121)，以及连通所述布气环形管(120)、臭氧发生器(2)的连接管；

所述布气环形管(120)均与下端盖(101)的中心重合。

5.根据权利要求4所述的高效活性炭吸附成套处理装置，其特征在于，所述下端盖(101)内设置有第二气泡切割模块；所述第二气泡切割模块包括垂直设置在所述下端盖(101)中心的第二切割转动轴(122)，安装在所述第二切割转动轴(122)上端的气泡切割片(123)，以及设置在所述切割转动轴(122)下端的动力电机；

所述气泡切割片(123)上设有切割孔(124)。

6.根据权利要求1所述的高效活性炭吸附成套处理装置，其特征在于，所述安装环(140)、中间处理段(102)连接处设有布水格网(143)。

7.根据权利要求1所述的高效活性炭吸附成套处理装置，其特征在于，所述第二处理区(135)内填充有改性活性炭；

所述改性活性炭的制备方法为：用去离子水将粒径为3～5mm的活性炭颗粒清洗2～4次后，将活性炭颗粒放入0.5～0.8mol/L的硝酸铁溶液中，在搅拌条件下缓慢加入0.05～0.1mol/L的高锰酸钾溶液，然后通过加入0.1mol/L的NaOH溶液调节溶液pH至6.0，持续搅拌30～45min后过滤，干燥后得到改性活性炭；

其中，硝酸铁溶液与高锰酸钾溶液的体积比例为1：1。

8.根据权利要求1所述的高效活性炭吸附成套处理装置，其特征在于，所述上端盖(100)上设有排气孔(105)。

9.根据权利要求1所述的高效活性炭吸附成套处理装置，其特征在于，所述排水口(104)上接通有反洗装置。

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