CN202170264U - 固体催化Fenton反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种固体催化Fenton反应装置，它由药剂投配系统、配水系统、主反应区、出水系统组成，主要包括：进水管、投配器、水射器、管道混合器、布水器、催化剂承托架、固体催化剂、反应器。水射器、管道混合器和进水管采用三通连接，布水器安装于反应器底部，催化剂承托架置于布水器之上、固体催化剂由催化剂承托架承托。反应器内添加颗粒或纤维或块状固体催化剂，集催化过滤与高级氧化两种功能于一体，可保证反应装置稳定运行、处理效率高，大大降低H₂O₂和Fe²⁺的投加量。反应器采用圆柱形敞口结构，具有结构简单、占地面积小、运行费用低的优点，可广泛应用于难生物降解的有机污废水处理领域。

Description

固体催化Fenton反应装置

技术领域

本实用新型涉及一种Fenton反应装置，特别是一种固体催化Fenton反应装置，属于高级氧化水处理技术。 

背景技术

Feton高级氧化水处理技术具有极强的氧化能力，对大多数的有机物都能够彻底地氧化，广泛应用于污、废水处理领域，尤其适合于处理难生物降解的有机工业废水。常规Fenton技术的处理成本过高，不适用于大规模工程应用。主要是有以下几方面导致的： 

①受pH值影响大，Fenton技术要求进水为酸性，pH一般控制在2～4之间，往往需要消耗大量的酸来调整pH，这样处理出水也为酸性，不符合排放标准的要求，需要后续处理工艺或者需要加工碱回调。 

②Fe²⁺投加量过大，为了保证HO·自由基产生速率高，需要维持较高浓度的Fe2+，一般对废水投加50g/L，至100g/L以上的Fe²⁺。 

③大量的实验表明在常温常压下，Fenton技术的质量比H₂O₂/CODcr＝4～5(浓度为35％左右的工业级别H₂O₂)，H₂O₂投加量很大，H₂O₂产生HO·自由基利用率不高，H₂O₂价格昂贵，每吨200元以上。 

常规Fenton技术每去除1Kg的COD(相当于1000mg/L浓度)需要10元以上的直接成本，导致Fenton技术无法大量普及使用或只能使用在小规模水量、低浓度的场合。 

实用新型内容

1.解决的技术问题 

本实用新型为了充分发挥Fenton法的技术优势，克服经济性能不好的缺陷，降低Fe²⁺、H₂O₂的投加量，解决H₂O₂利用率不高，改变常规Fenton技术铁盐的投加方式，而采用Fe²⁺，Mn²⁺盐固定负载于多孔介质的方式，制成固体非均相催化剂。将其装填圆柱形反应器中，形成Fenton氧化过滤型工艺。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种简单易行、运行费用低，处理效率高、应用范围广的固体催化Fenton反应装置。 

2.技术方案 

本方案不同于常规Fenton反应装置，可以达到降低水处理成本的目的，便于推广使用。它是由药剂投配系统、配水系统、主反应区、出水系统四大部分组成。包括进水管(1)、投配器(2)、水射器(3)、管道混合器(4)、布水器(5)、催化剂承托架(6)、固体催化剂(7)、反应器(8)、出水管(9)，水射器(3)、管道混合器(4)和进水管(1)采用三通连接，布水器(5)安装 于反应器(8)底部，催化剂承托架(6)置于布水器(5)之上，固体催化剂(7)由催化剂承托架(6)承托，如图1所示。 

进一步地说，所述的固体Fenton反应装置的运行过程如下：H₂O₂由水射器吸入与待处理水，在管道混合器充分混合，可发生一定地氧化反应，进入配水区。经过布水器均匀布水后，在固体非均相催化剂载体作用下，发生过滤催化Fenton氧化反应。 

反应器采用圆柱形敞口结构，反应器内部添加颗粒、纤维或块状固体催化剂，内部托架上安置不锈钢网格，以承托催化剂。待处理进水管口套有过滤网，防止堵塞，并采用弯头进水，防堵塞性能更好。投配器中只投加液态H₂O₂，投配器采用机械搅拌混合方式，利用搅拌叶片的旋转使H₂O₂产生高速流动，借以引起对流和涡流扩散而进行混合。管道混合器采用静态管道混合器，结构简单紧凑，无传动部件，物料停留时间短(一般仅数秒)，混合效率高，能耗低。 

本实用新型具有如下优点： 

1、固体催化Fenton反应装置采用圆柱形敞口结构，设备结构简单，占地面积小，高径比大。 

2、反应装置装填固体催化剂，改变常规Fenton技术中直接投加铁盐的方式，大大降低了Fe2+的投加量，降低处理成本，处理效率高。 

3、固体催化Fenton反应装置是集过滤与高级氧化两种功能于一体的反应器。 

4、反应器进水口为弯管，进水管口设有不锈钢过滤网，防止堵塞。 

5、H₂O₂输送管设有单向阀，可防止液体倒流，安全可靠。 

附图说明

图1是固体催化Fenton反应装置结构示意图； 

1-进水管，2-投配器，3-水射器，4-管道混合器，5-布水器，6-催化剂承托层，7-固体催化剂，8-反应器，9-出水管。 

具体实施方式

该反应器(8)由防腐材料制成，如有机玻璃、塑料、环氧玻璃钢、不锈钢、碳钢防腐，预留安装孔，反应器可为敞口结构，反应器直径为0.5～3m，反应器内装填固体催化剂(7)，粒径一般为1.5～3.0mm，装填厚度为1.5～3m。H₂O₂投配器(2)由电机、传动部件、搅拌叶片组成，其材质可采用塑料、环氧玻璃钢、不锈钢等材料；其功能为机械搅拌混合配制一定浓度的H₂O₂。管道混合器(4)采用静态管道混合器，能耗低，安装维护和清洗方便，由外管道和内装的促进混合的元件等组成，能将H₂O₂和待处理水快速高效地均匀混合。水射器(3)是由喷嘴、吸入室、扩压管三部分组成，其作用是吸入H₂O₂并与处理水快速均匀混合。布水器(5)采用穿孔排管或滤帽布水，在固体催化剂承托层(6)上放置不锈钢格栅，以承托催化剂。 

本实用新型固体催化Fenton反应装置使用的具体过程是：H₂O₂经投配器(2)均匀混合，由水射器(3)吸入与待处理水在管道混合器(4)充分混合，可发生一定地氧化反应，进入配水区，经过布水器(5)均匀布水后，在固体催化剂(7)的作用下，发生过滤催化Fenton氧化反应。 

实施例1 

固体催化Fenton反应装置基本结构如图1所示，处理污废水规模5m³/h，反应装置总高度3m，直径1.2m，固体催化剂装填高度2.6m，投配器体积1.0m³。 

实施例2 

固体催化Fenton反应装置基本结构如图1所示，处理污废水规模10m3/h，反应装置总高度3.2m，直径1.8m，固体催化剂装填高度2.8m，投配器体积1.5m3。 

Claims (4)

1.一种固体催化Fenton反应装置，其特征在于：它由药剂投配系统、配水系统、主反应区、出水系统组成，主要包括：进水管(1)、投配器(2)、水射器(3)、管道混合器(4)、布水器(5)、催化剂承托架(6)、固体催化剂(7)、反应器(8)，水射器(3)、管道混合器(4)和进水管(1)采用三通连接，布水器(5)安装于反应器(8)底部，催化剂承托架(6)置于布水器(5)之上，固体催化剂(7)由催化剂承托架(6)承托。

2.根据权利要求1所述的固体催化Fenton反应装置，其特征在于：反应器(8)采用圆柱形敞口结构，反应器(8)内部添加颗粒、纤维或块状固体催化剂(7)。

3.根据权利要求1所述的固体催化Fenton反应装置，其特征在于：反应器进水口为弯管，进水管(1)口设有不锈钢过滤网，防止堵塞。

4.根据权利要求1所述的固体催化Fenton反应装置，其特征在于：投配器(2)中只投加液态H₂O₂。 

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