CN114620822A - 一种芬顿工艺及其反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种芬顿工艺，它属于污水处理领域，其步骤包括：1)将污水的PH值调节至2‑5；2)向污水中加入过氧化氢以及二价铁离子并进行搅拌，以通过芬顿反应对污水进行处理，其中过氧化氢的投加量为10‑25ml/L，m(H₂O₂/Fe²⁺)比值为2～5；3)芬顿反应完成后，进行絮凝。本发明的目的是提供一种芬顿工艺以及反应系统，本发明的目的是利用芬顿反应，能够提高对化工污水的处理效果。

Description

一种芬顿工艺及其反应系统

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体为一种芬顿工艺及其反应系统。

背景技术

现有的化工污水处理工艺一般为：污水首先通过格栅进入调节池池，污水在调节池内去除部分重金属离子，然后污水再进入装填有填料的酸化水解池，经厌氧菌的作用，使得污水中的大分子有机物降解为小分子有机物；从酸化水解池处理后的污水再进入CASS池内进行循环活性污泥工艺(CASS反应)，污水首先在CASS池的预反应区与微生物混合，通过微生物的生物选择作用，从而抑制丝状菌的生长繁殖，防止污泥膨胀；污水经隔离装置通过预反应区后进入到主反应区，进行曝气、沉淀、排水、排泥等，实现脱氮除磷；有机物在好氧条件下被微生物进一步分解。CASS池的出水经滗水器进入紫外消毒渠，经消毒后，除一部分作为生产用水外，其余经管道直接排入污水处理厂的受纳系统内

现有的化工污水COD均值在500-1200mg/L，且主要污染物是芳香基团作为母体且带有显色基团的复杂污染物，为此在污水排放前需要对其进行处理，但现有的污水处理工艺难以维持较高的COD去除率；为此需要在现有的化工污水处理工艺中增加芬顿系统，以利用芬顿反应对污水中的有机物进行处理。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种芬顿工艺，其利用芬顿反应，能够提高对化工污水的处理效果。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种芬顿工艺，其过程包括以下步骤：

1)将污水的PH值调节至2-5；

2)向污水中加入过氧化氢以及二价铁离子并进行搅拌，以通过芬顿反应对污水进行处理，其中过氧化氢的投加量为10-25ml/L，m(H₂O₂/Fe²⁺)比值为2～5；

3)芬顿反应完成后，进行絮凝。

进一步的，絮凝时，加入PAM量为0.5～2.0mg/L。

反应后的污水完成絮凝后排出；通过芬顿反应后，能满足《污水综合排放标准(GB8978—1996)》中三级标准，达到污水处理厂设计进水浓度要求。

为了提升芬顿反应的效率，同时适应不同絮凝物的排水要求，本发明还公开的一种芬顿反应系统，它包括用于调节PH值的调节部以及进行芬顿反应和絮凝的反应部，所述调节部包括调节壳体，所述调节壳体内设置有通过调节电机带动的调节搅拌杆；所述反应部包括反应壳体，所述反应壳体通过连接管道与调节壳体连接，所述反应壳体内设置有通过反应电机带动的主搅拌杆，所述反应壳体侧壁下部设置有排水管，所述反应壳体下端设置有排泥管；所述反应壳体内于排水管下方设置有沿竖直方向运动的载物板。

进一步的，为了快速将絮凝产生的絮凝物排出，所述反应壳体内由上至下依次设置为搅拌区和沉淀区，所述排水管设置于搅拌区下部，所述沉淀区由上至下依次为管状区和漏斗区，所述漏斗区下端与排泥管连接；所述管状区内径小于搅拌区，所述载物板外径与管状区内径相适配。

进一步的，由于絮凝后的沉淀物会堆积在载物板上端，为了将絮凝物排出，所述载物板上端面设置为锥形且所述载物板绕竖直轴线旋转，从而使得絮凝物能在重力和离心力的作用下，从载物板上滑落。

进一步的，为了驱动载物板升降的同时使得载物板旋转，所述沉淀区内设置有与其同轴的安装部，所述安装部内设置有直线驱动机构，所述直线驱动机构与载物板下方的机座固定连接，所述机座内设置有旋转电机，所述载物板下端的转轴伸入机座内与旋转电机的输出轴传动连接。

进一步的，所述反应壳体侧壁上设置有与载物板上端面相适配的挡板，当载物板上端面与挡板接触后，随着载物板的旋转，能确保絮凝物从载物板上滑落，同时挡板能使得液体在搅拌过程中出现紊流。

进一步的，为了对沉淀区内侧壁进行冲洗，所述载物板下端设置有清洗管，所述清洗管上端与载物板内的流道一端连通，所述流道另一端与转轴上的进液旋转接头连接，所述进液旋转接头通过进水管与水源连接，所述清洗管设置于管状区和安装部之间，所述清洗管侧壁上设置有液体喷头。

进一步的，为了快速调节PH值，所述调节搅拌杆内设置有通道，所述通道上端与调节搅拌杆上端的进气旋转接头连接，所述调节搅拌杆于反应壳体的液面下设置有喷气头，所述喷气头与通道连通。

进一步的，由于调节搅拌杆搅动调节壳体内液体带来的撞击等，PH检测仪的探头常时间浸没于液面下时，易出现故障，为此所述调节壳体顶壁上设置有沿其高度方向移动的PH检测仪。

进一步的，为了保护PH检测仪的探头，同时提升检测的准确性，所述PH检测仪的探头设置于调节壳体顶壁下端的检测管内，所述检测管下端开放，所述检测管内由上至下依次设置有一圈密封刷和喷淋头，所述检测管下方设置有上端开放的采样盒，所述采样盒沿竖直方向运动。

本发明的有益效果：通过载物板的升降，能够根据絮凝物的多少，来调整固-液分界线的高度，从而便于将水排出；水排出后，载物板上升至最高点，此时絮凝物可从载物板和管状区之间的缝隙穿过，并最终从排泥管排出。

1、载物板上升至最高点时，随着载物板的转动，可以使得絮凝物从载物板上掉落下来。

2、液体喷头将清洁液喷出，随着载物板的旋转，以完成对管状区内侧壁的冲洗。

附图说明

图1为芬顿反应系统结构示意图。

图2为反应壳体的结构示意图。

图3为调节搅拌杆内部结构示意图。

图4为检测管内部结构示意图。

图中所述文字标注表示为：1、调节壳体；2、反应壳体；3、连接管道；4、排水管；5、排泥管；101、调节电机；102、调节搅拌杆；103、通道；104、进气旋转接头；105、喷气头；106、探头；107、检测管；108、密封刷；109、喷淋头；110、采样盒；201、反应电机；202、主搅拌杆；203、载物板；204、搅拌区；205、沉淀区；2051、管状区；2052、漏斗区；206、安装部；207、直线驱动机构；208、机座；209、旋转电机；210、挡板；211、清洗管；212、流道；213、进水管；214、液体喷头。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

实施例1：如图1-2所示，本实施例公开一种芬顿反应系统，它包括用于调节PH值的调节部以及进行芬顿反应和絮凝的反应部，所述调节部包括调节壳体1，所述调节壳体1内设置有通过调节电机101带动的调节搅拌杆102；所述反应部包括反应壳体2，调节壳体1和反应壳体2上部均设置有进料管、加料管等，以方便污水的进入、添加物的投入等工序的进行；所述反应壳体2通过连接管道3与调节壳体1连接，连接管道3的进水口位于调节壳体1的下端，连接管道3的出水口位于反应壳体2的侧壁上部，连接管道3上设置有阀门和水泵，所述反应壳体2内设置有通过反应电机201带动的主搅拌杆202，所述反应壳体2侧壁下部设置有排水管4，所述反应壳体2下端设置有排泥管5；所述反应壳体2内于排水管4下方设置有沿竖直方向运动的载物板203，载物板203可采用液压缸、电动推杆等，本实施例中采用液压缸驱动升降。

利用芬顿反应系统进行芬顿工艺的具体过程：污水进入到调节壳体1内，然后往调节壳体1内加入硫酸等并进行搅拌，使得污水的PH值位于2-5。

污水的PH值调节完成后，通过连接管道3进入到反应壳体2内，此时载物板203位于反应壳体2的下部，然后向反应壳体2内加入过氧化氢和硫酸亚铁以进行芬顿反应，本实施例中27.5％的H₂O₂投加量为10～20ml/L，m(H₂O₂/Fe²⁺)比值为2～5，并进行搅拌，反应时间为60～300min；图1为芬顿反应时的反应壳体2内部结构示意图，此时载物板203降至反应壳体2下端。

芬顿反应完成后，加入絮凝剂等，其中PAM加入量为0.5～2.0mg/L，经搅拌后，等待30-120min。絮凝完成后，根据絮凝物的多少，调整载物板203的高度，以将水排出。图2为载物板203上升状态下的反应壳体2结构示意图。

经检验，芬顿工艺处理前的污水中COD、BOD5、SS、氨氮、TP的最大浓度约为1164.08mg/L、390mg/L、450mg/L、80.8mg/L、25.92mg/L；经过处理后，COD、BOD5、SS、氨氮、TP浓度(去除率)均值为291.02mg/L(75％)、39mg/L(90％)、337.5mg/L(25％)、105.9mg/L(30％)、15.6mg/L(40％)，完全能满足《污水综合排放标准(GB8978—1996)》中三级标准，达到污水处理厂设计进水浓度要求。

实施例2：如图1-2所示，本实施例的其它结构与实施例1相同，但本实施例中，为了将絮凝后的絮凝物排出，所述反应壳体2内由上至下依次设置为搅拌区204和沉淀区205，所述排水管4设置于搅拌区204下部，所述沉淀区205由上至下依次为管状区2051和漏斗区2052，管状区2051为空心圆柱体结构，搅拌区204和沉淀区205同轴设置，所述漏斗区2052下端与排泥管5连接；所述管状区2051内径小于搅拌区204，所述载物板203外径与管状区2051内径相适配。

具体工作时：当芬顿反应和絮凝进行时，载物板203位于管状区2051内；絮凝完成且絮凝产生的清水排出后，关闭排水管4，载物板203上升，使得絮凝物能从载物板203和管状区2051之间的缝隙流动到排泥管5中。

实施例3，如图1-2所示，本实施例的其它结构与实施例1相同，但本实施例中，所述载物板203上端面设置为锥形且所述载物板203绕竖直轴线旋转；为了安装驱动载物板203工作的机构，所述沉淀区205内设置有与其同轴的安装部206，所述安装部206的横梁上设置有直线驱动机构207，直线驱动机构207为液压缸，所述直线驱动机构207的活塞杆固定在载物板203下方的机座208上，机座208为密封壳体，以保护其内部的旋转电机209，所述载物板203下端的转轴伸入机座208内与旋转电机209的输出轴通过皮带、齿轮等传动连接；所述反应壳体2侧壁上设置有与载物板203上端面相适配的挡板210；转轴与机座208连接处设置有轴封，载物板203下端与机座208上端之间设置有轴承；安装部206和漏斗区2052内壁之间通过环形阵列设置的支撑柱连接。

具体工作时：絮凝完成后，通过直线驱动机构207的活塞杆往复升降，以控制载物板203的高度；同时旋转电机209带动载物板203旋转，在离心力的作用下，载物板203上的絮凝物被甩落，并从载物板203和管状区2051之间的缝隙流动到排泥管5中。

实施例4，如图2-3所示，本实施例的其它结构与实施例3相同，但本实施例中，转轴为上下两端开放的空心结构，所述载物板203下端设置有清洗管211，所述清洗管211上端与载物板内的流道212一端连通，所述流道212另一端与转轴上的进液旋转接头连接，所述进液旋转接头通过进水管213与水源连接，所述清洗管211设置于管状区2051和安装部206之间，所述清洗管211侧壁上设置有液体喷头214，安装部206下端设置有排污孔，进水管213穿过排污孔后伸出反应壳体2。

具体工作过程：絮凝完成且新的污水未加入前，载物板上升及下降过程中，随着载物板的旋转，水源内的水沿进水管213进入到载物板203的流道212内，然后从液体喷头214喷出，液体喷头214朝向管状区2051，从而对管状区2051进行冲洗。

实施例5，如图1-4所示，本实施例的其它结构与实施例1相同，但本实施例中，所述调节搅拌杆102内设置有通道103，所述通道103上端与调节搅拌杆102上端的进气旋转接头104连接，进气旋转接头104通过气管与空气泵等连接，所述调节搅拌杆102于反应壳体的液面下设置有喷气头105，所述喷气头105与通道103连通；所述调节壳体1顶壁上设置有沿其高度方向移动的PH检测仪；所述PH检测仪的探头106设置于调节壳体1顶壁下端的检测管107内，所述检测管107下端开放，所述检测管107内由上至下依次设置有一圈密封刷108和喷淋头109，喷淋头109通过水管与水源连接，所述检测管107下方设置有上端开放的采样盒110，所述采样盒沿竖直方向运动。

具体工作时：为了提升搅拌效率，硫酸等加热后，调节搅拌杆102旋转，同时在空气泵等作用下，空气从进气旋转接头104进入到调节搅拌杆102的通道103内，并从喷气头105喷出，以充分搅动调节壳体1内的液体。

同时为了确保进入反应壳体2内的污水PH值符合要求，搅拌时需要对污水的PH值进行检测，但为了提高PH检测仪的使用寿命，同时提升准确率，通过采样盒110取样的方式进行检测，即需要检测时，采样盒通过液压缸、电动推杆等推动而升降，本实施例中采用液压缸，采样盒降至液面下进行样品采取，然后采样盒上升至检测管107下方。

此时PH检测仪的探头106在液压缸等推动下从密封刷108之间穿过并伸出检测管107，以对采样盒110内的液体进行PH值检测。检测完成后，PH检测仪的探头106上升，当移动到喷淋头109处时，水从喷淋头109喷出，以对PH检测仪的探头106进行检测，然后探头106从密封刷108之间穿过，利用密封刷108将探头106上水渍擦除。最后探头106移动到密封刷108上方，密封刷108可采用环形的清洁棉等。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种芬顿工艺，其特征在于，它包括以下步骤：

1)将污水的PH值调节至2-5；

2)向污水中加入过氧化氢以及二价铁离子并进行搅拌，以通过芬顿反应对污水进行处理，其中过氧化氢的投加量为10-25ml/L，m(H₂O₂/Fe²⁺)比值为2～5；

3)芬顿反应完成后，进行絮凝。

2.根据权利要求1所述的一种芬顿工艺，其特征在于，絮凝时，加入PAM量为0.5～2.0mg/L。

3.用于权利要求1-2任意一项所述的一种芬顿工艺的反应系统，它包括用于调节PH值的调节部以及进行芬顿反应和絮凝的反应部，其特征在于，所述调节部包括调节壳体(1)，所述调节壳体(1)内设置有通过调节电机(101)带动的调节搅拌杆(102)；所述反应部包括反应壳体(2)，所述反应壳体(2)通过连接管道(3)与调节壳体(1)连接，所述反应壳体(2)内设置有通过反应电机(201)带动的主搅拌杆(202)，所述反应壳体(2)侧壁下部设置有排水管(4)，所述反应壳体(2)下端设置有排泥管(5)；所述反应壳体(2)内于排水管(4)下方设置有沿竖直方向运动的载物板(203)。

4.根据权利要求3所述的一种芬顿反应系统，其特征在于，所述反应壳体(2)内由上至下依次设置为搅拌区(204)和沉淀区(205)，所述排水管(4)设置于搅拌区(204)下部，所述沉淀区(205)由上至下依次为管状区(2051)和漏斗区(2052)，所述漏斗区(2052)下端与排泥管(5)连接；所述管状区(2051)内径小于搅拌区(204)，所述载物板(203)外径与管状区(2051)内径相适配。

5.根据权利要求4所述的一种芬顿反应系统，其特征在于，所述载物板(203)上端面设置为锥形且所述载物板(203)绕竖直轴线旋转。

6.根据权利要求5所述的一种芬顿反应系统，其特征在于，所述沉淀区(205)内设置有与其同轴的安装部(206)，所述安装部(206)内设置有直线驱动机构(207)，所述直线驱动机构(207)与载物板(203)下方的机座(208)固定连接，所述机座(208)内设置有旋转电机(209)，所述载物板(203)下端的转轴伸入机座(208)内与旋转电机(209)的输出轴传动连接。

7.根据权利要求5或6所述的一种芬顿反应系统，其特征在于，所述反应壳体(2)侧壁上设置有与载物板(203)上端面相适配的挡板(210)。

8.根据权利要求6所述的一种芬顿反应系统，其特征在于，所述载物板(203)下端设置有清洗管(211)，所述清洗管(211)上端与载物板内的流道(212)一端连通，所述流道(212)另一端与转轴上的进液旋转接头连接，所述进液旋转接头通过进水管(213)与水源连接，所述清洗管(211)设置于管状区(2051)和安装部(206)之间，所述清洗管(211)侧壁上设置有液体喷头(214)。

9.根据权利要求3所述的一种芬顿反应系统，其特征在于，所述调节搅拌杆(102)内设置有通道(103)，所述通道(103)上端与调节搅拌杆(102)上端的进气旋转接头(104)连接，所述调节搅拌杆(102)于反应壳体的液面下设置有喷气头(105)，所述喷气头(105)与通道(103)连通。

10.根据权利要求9所述的一种芬顿反应系统，其特征在于，所述调节壳体(1)顶壁上设置有沿其高度方向移动的PH检测仪。

11.根据权利要求10所述的一种芬顿反应系统，其特征在于，所述PH检测仪的探头(106)设置于调节壳体(1)顶壁下端的检测管(107)内，所述检测管(107)下端开放，所述检测管(107)内由上至下依次设置有一圈密封刷(108)和喷淋头(109)，所述检测管(107)下方设置有上端开放的采样盒(110)，所述采样盒沿竖直方向运动。

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