CN202400895U - 异相结晶催化氧化废水处理装置 - Google Patents

Abstract

一种异相结晶催化氧化废水处理装置，包括：塔体、布水管、曝气管、排晶口、出水口、回流管、进水管、进气管、出水堰，其特征在于塔体下部为气液进口，塔体内下部设有底板，数条进水管从塔体底部进入塔体，底板上设有数条布水管，进水管穿过底板分别与布水管连接，底板上方设有曝气管，进气管与曝气管连接，塔体中上部的侧壁上设有排晶口，塔体上部的侧壁上设有回流管及出水堰，在出水堰一侧的侧壁上设有出水口。本实用新型的优点是弥补传统单相催化氧化不足，利用固相负载氧化铁催化剂载体和液态Fe²⁺溶剂催化剂在气液固三相的反应体系中实现对废水的催化氧化，具有投资成本低，加药量少，污泥量少，对水质变化的耐受程度大、操作维护容易。

Description

异相结晶催化氧化废水处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于含生物难降解有机废水深度处理领域的环保设备，特别是涉及利用Fenton试剂多相催化氧化工艺过程开发的高效污水处理的一种异相结晶催化氧化废水处理装置。 

背景技术

由于某些废水中存在难生化处理的物质，例如石油、煤化工行业废水中的长链有机物或是经过生物处理的二沉池出水，这些废水的特征是低BOD/COD值，若要进一步降低COD值，则必须利用高级氧化处理法。而在所有的高级氧化处理法中Fenton试剂法是目前应用较多的一种湿式催化氧化法。其原理是H₂O₂在Fe²⁺液相溶液或铁粉、石墨、铁、锰的氧化矿物或负载型铁/铁氧化物固相催化剂的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基(·OH)，·OH氧化电位达到2.83V，是除元素氟外最强的无机氧化剂，可与大多数有机物作用使其降解，通过电子转移等途径将多环或长环化合物开环和断环，将大分子物质化为小分子物质，提高废水的生化性。同时，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，Fe³⁺生成Fe(OH)3以胶体形态存在，具有凝聚、吸附性能，可除去水中重金属铅、铬以及部分悬浮物和杂质。Fenton反应由催化氧化和絮凝两部分组成。传统单相Fenton反应体系加药量、Fe³⁺产生量、污泥量大，处理成本高。如何进一步提高OH的利用效率，加快反应速度，进而减少加药量与污泥量，是需要解决的问题。 

发明内容

本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷，提供一种异相结晶催化氧化废水处理装置。本实用新型包括：塔体、布水管、曝气管、 排晶口、出水口、回流管、进水管、进气管、出水堰，其特征在于装置呈圆柱塔形，下部为气液进口，塔体内下部设有底板，塔体内壁与底板构成固相催化剂填料区，固相催化剂填料堆放在填料区内，数条含不同药剂的进水管从塔体底部进入塔体，底板上设有数条布水管，各条进水管穿过底板分别与布水管连接，底板上方设有曝气管，进气管从塔体底部进入塔体与曝气管连接，塔体中上部的侧壁上设有排晶口，塔体上部填料区上方为水质稳定区，塔体上部的侧壁上设有回流管及出水堰，在出水堰一侧的侧壁上设有出水口。 

所述进水管由中心管与数根从中心管向周围发散的穿孔管组成。 

所述曝气管由中心管与数根向周围发散的穿孔管组成，进气管直接与溶气泵连接。 

所述布水管由中心管与数根向周围发散的穿孔管组成，进水管分为两组，一组加入H₂O₂，一组加入FeSO₄药剂，两种药剂的两组进水管分别接入布水管的中心管。 

所述侧壁上的排晶口由内向外倾斜。 

所述塔体上部的水质稳定区装有氧化电位ORP和pH计。 

所述回流管经管道与进水管连接，装置的回流比例为100％。 

所述固相催化剂中的FeSO₄为粉末状铁/铁氧化物或固态负载铁/铁氧化物载体。 

本实用新型的技术方案是利用Fenton试剂FeSO₄和H₂O₂与废水和回流水混合，分别通过两组平行的进水管同时进入布水管，试剂投加比例随废水浓度变化而变化。 

选用溶气泵为本实验新型的曝气装置，可以边吸水边吸气，泵内加压混合，省略了空气压缩机，释放器等装置，可保证供气量持续平稳，溶气状态可以与溶液更好混合，使催化絮凝结晶在一个稳定温和的气液混合相环境中进行，且无大气泡翻腾问题。 

底板上方为填料区，装载固相氧化铁催化剂载体，两股药剂和气体分别通过向四周发散的穿孔布水管和曝气管从底部穿过填料区，与填料相互作用进行非均相催化氧化。三价铁(Fe³⁺)极易与填料结合，在载体表面产生羟基氧化铁结晶，而羟基氧化铁也是H₂O₂的一种催化剂，其与Fe²⁺一起催化过氧化氢(H₂O₂)，产生强氧化剂·OH氧化去除水中有机物。通过非均相催化，可以大幅降低Fe²⁺催化剂的加药量。本实用新型通过曝气系统加强污染物在反应体系中的传质，气体的搅拌作用增加了水流的紊动，使废水、药剂、催化剂之间充分接触，让逐渐膨胀的催化剂呈流化状态，提高催化反应效率。同时流体中存在的三价铁Fe³⁺生成Fe(OH)₃以胶体形态存在，能通过凝聚、吸附去除水中金属铅和金属铬以及部分悬浮物和杂质。Fe³⁺与填料表面结合，在与H₂O₂进行催化氧化的同时，载体上的羟基氧化铁会慢慢吸附结晶并自身膨胀生长，通过结晶能可减少70％的污泥量，为了控制塔体内结晶体的量，当晶体膨胀到一定程度，可通过侧开的结晶口定期排晶，以控制结晶的高度，结晶口具有一定的斜度，可实现晶体自排。 

本实用新型的优点是有效弥补传统单相Fenton催化氧化的不足，利用固相负载氧化铁催化剂载体和液态Fe²⁺溶剂催化剂在气液固三相的反应体系中实现对废水的催化氧化，具有投资成本低，加药量少(传统Fenton反应体系1kg H₂O₂氧化0.47gCOD需要投加1.3～1.5gFe²⁺，本系统只需0.5～0.6kg加药量)，污泥量减少70％，对水质变化的耐受程度大、操作维护容易。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

图中：1塔体、2为A进水管、3为B进水管、4进气管、5底板、6布水管、7曝气管、8固相催化剂填料、9排晶口、10出水口、11回流管、12出水堰。 

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例。 

参见图1，本实施例由塔体1、A进水管2、B进水管3、进气管4、底板5、布水管6、曝气管7、排晶口9、出水口10、回流管11、出水堰12组成。本实施例呈圆柱塔形，塔体1底部设有底板5，A进水管2、B进水管3、从塔体1底部的侧壁平行进入塔体1，底板5上设有六条布水管6，布水管6由中心管与六条向周围发散的穿孔管组成，A进水管2、B进水管3穿过底板5分别与布水管6上的中心管连接。在未处理水中分别加入FeSO₄和H₂O₂，未处理水中包含由回流管11回流的水，加入FeSO₄和H₂O₂的两种未处理水分别流入布水管6，底板5上方设有曝气管7，曝气管7由中心管与六条向周围发散的穿孔管组成，进气管4与溶气泵连接，进气管4从塔体1底部的侧壁进入塔体1穿过底板5与曝气管7上的中心管连接。未处理水和空气经布水管6、曝气管7后从底部向上进入填料区，塔体1内壁与底板5构成固相催化剂填料区，填料区内装载固相催化剂填料，固相催化剂中的FeSO₄为粉末状铁/铁氧化物或固态负载铁/铁氧化物载体。曝气能促进填料与溶液发生非均相催化氧化反应，分解水中有机物，同时由于混凝结晶作用，填料颗粒会慢慢结晶膨胀生长。塔体1中部的侧壁上设有排晶口9，侧壁上的排晶口9由内向外倾斜。对于超过一定高度结晶体，可通过倾斜的排晶口排掉。塔体1上部的侧壁上设有回流管11及出水堰12，填料上方为水质稳定区，塔体上部的水质稳定区装有ORP和pH计。本实施例的回流比例为100％。在出水堰12一侧的侧壁上设有出水口10。 

预计处理1吨COD 100mg/L废水产生0.05Kg结晶体。为了将药剂的利用率达到更高，减少出水中Fe³⁺的含量，系统采用100％回流，回流与出水比例为1∶1，回流水与未处理水混合，再次进入塔体1内，出水进入下一工序处理。 

Claims (7)

1.一种异相结晶催化氧化废水处理装置，包括：塔体、布水管、曝气管、排晶口、出水口、回流管、进水管、进气管、出水堰，其特征在于装置呈圆柱塔形，下部为气液进口，塔体内下部设有底板，塔体内壁与底板构成固相催化剂填料区，固相催化剂填料堆放在填料区内，数条含不同药剂的进水管从塔体底部进入塔体，底板上设有数条布水管，各条进水管穿过底板分别与布水管连接，底板上方设有曝气管，进气管从塔体底部进入塔体与曝气管连接，塔体中上部的侧壁上设有排晶口，塔体上部填料区上方为水质稳定区，塔体上部的侧壁上设有回流管及出水堰，在出水堰一侧的侧壁上设有出水口。

2.根据权利要求1所述的异相结晶催化氧化废水处理装置，其特征在于所述进水管由中心管与数根从中心管向周围发散的穿孔管组成。

3.根据权利要求1所述的异相结晶催化氧化废水处理装置，其特征在于所述曝气管由中心管与数根向周围发散的穿孔管组成，进气管直接与溶气泵连接。

4.根据权利要求1所述的异相结晶催化氧化废水处理装置，其特征在于所述布水管由中心管与数根向周围发散的穿孔管组成，进水管分为两组，一组加入H₂O₂，一组加入FeSO₄药剂，两种药剂的两组进水管分别接入布水管的中心管。

5.根据权利要求1所述的异相结晶催化氧化废水处理装置，其特征在于所述侧壁上的排晶口由内向外倾斜。

6.根据权利要求1所述的异相结晶催化氧化废水处理装置，其特征在于所述塔体上部的水质稳定区装有氧化电位ORP和pH计。

7.根据权利要求1所述的异相结晶催化氧化废水处理装置，其特征在于所述回流管经管道与进水管连接，装置的回流比例为100％。 

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