CN204999673U - 新型内循环芬顿流化床设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型内循环芬顿流化床设备，包括塔体、进水管、循环管、高效异相催化反应区、滤板及喷淋装置，进水管前设废水提升泵，进水管与废水提升泵间装亚铁加药管，塔底设置喷淋装置，喷淋装置上部从下至上依次设置滤板、高效异相催化反应区、固液分离区、出流区，塔体外置循环泵及回流管。本实用新型通过设置固液分离区，有效截留反应过程中产生的大量铁氧体，减少了亚铁盐的投加量；同时通过增加循环管喷淋装置，回流液经喷淋装置后产生均匀、大小适中的喷雾，增大其与亚铁的接触面积，缩短反应时间及降低药品消耗，使Fenton高级氧化工艺更适宜大规模推广应用。

Description

新型内循环芬顿流化床设备

技术领域

本使用新型属于废水处理领域，特别涉及一种新型内循环芬顿流化床设备。

背景技术

目前研究较为成熟的常规Fenton反应，属于均相Fenton，是一种高效经济的高级氧化技术，但此技术存在的一些缺点使得应用范围受到很大限制，在均相Fenton反应中，催化剂的分离和能否反复使用是有待解决的难题。另外，在反应过程中因为有铁、锰、铜等离子的存在造成水中色度的增加，且反应后需要重新调节pH值，不仅增加处理成本，还会产生大量的含铁污泥，所有这些问题都给污水处理工作带来了不便。

固定床催化反应器虽然能使催化剂固定化而易于运行操作，但固定化催化剂往往与H₂O₂的接触面积过小，催化剂的用量不能过大，待处理的液体或气体难以与催化剂充分接触，传质过程过慢，使得其大规模工业化应用效率较低。

近年来Fenton技术的主要研究方向是非均相Fenton，以非均相催化氧化体系建立不同于常规固定床催化反应器，即非均相Fenton流化床。流化床反应器能更好的解决催化剂与反应液的接触问题。在流化床层中载体处于不断流动、迁移、翻滚的状态，反应液在载体颗粒之间流动，充分利用了催化剂的表面，使催化剂有效比表面积大大提高。但现有的Fenton流化床设备及其传统的布水方式依然难以解决双氧水的自分解问题，因此，如何开发出一种既经济又有效的防止双氧水自分解及提高Fenton试剂与废水的充分混合处理方法已成为水处理领域的研究热点。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新型内循环芬顿流化床设备以增加各相态间的传质效果，缩短反应时间及降低药品消耗，从而使Fenton高级氧化工艺更高效、节能，更适宜大规模地推广应用。

本实用新型的内循环Fenton流化床采用塔式结构。包括塔体和固定安装在塔体上的进水管、循环管、高效异相催化反应区、滤板及喷淋装置，进水管前端设置废水提升泵，进水管与废水提升泵间装有亚铁加药管，塔底设置喷淋装置，喷淋装置上部从下至上依次设置滤板、高效异相催化反应区、固液分离区、出流区，塔体外置循环泵及回流管，回流管内装有混合器，循环泵与喷淋装置之间设双氧水加药管。

（1）设置外置循环泵，同时在回流管安装混合器，双氧水在混合器与废水充分混合，以此保证药剂与污染物均匀快速混合与反应；循环水成酸性，从而可以减缓双氧水的自分解；塔底设有内部布水系统，采用喷淋装置，以实现双氧水的雾化分布，双氧水经过喷头后增加与亚铁的接触面积；

（2）亚铁随废水混合后进入塔体，从而使亚铁与废水接触几率大大增加，缩短反应时间，减少了塔容积；

（3）塔体内部填充特殊的催化填料，采用流态化形式，从而降低塔的造价，同时填料不易堵塞。无需外加动力搅拌，故可减少双氧水因剧烈搅拌造成的无效分解，及亚铁因搅拌造成的无效氧化，减少药剂投加量。同时，也可降低电耗，从而降低运行成本。

本实用新型的内循环芬顿装置中所述的喷淋装置，可选用不锈钢喷淋喷嘴、涡流喷嘴或空心锥形喷嘴。

本实用新型的内循环芬顿装置中所述的塔体直径及塔高可根据废水处理量大小来决定，塔体材质可选用不锈钢、碳钢（防腐）。

本实用新型的内循环芬顿装置中所述的塔体填料，可选用特制负载铁的催化陶粒、天然含铁矿石或砾石、硅石纤维或碳纤维等。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来达到：

本实用新型的优点在于：增加循环管喷淋装置，回流液经塔底喷淋装置后产生分布均匀，液滴大小为小到中等的喷雾，增大其与亚铁的接触面积，增强Fenton氧化效果；塔体内部填充特殊的催化填料，采用流态化形式，从而降低塔的造价，同时填料不易堵塞。无需外加动力搅拌，故可减少双氧水因剧烈搅拌造成的无效分解，及亚铁因搅拌造成的无效氧化，减少药剂投加量。同时，也可降低电耗，从而降低运行成本。

本实用新型与现有的Fenton反应器相比，设置了固液分离区，可以有效截留反应过程中产生的大量铁氧体，铁氧体对双氧水生产羟基自由基具有催化作用，从而减少了亚铁盐的投加量，进而减少系统的排泥量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型喷淋装置的仰视图。

图中：1-出流区、2-固液分离区、3-高效异相催化反应区、4-滤板、5-喷淋装置、6-进水管、7-双氧水加药管、8-回流管、9-废水提升泵、10-循环泵、11-亚铁加药管。

具体实施方式

下面将通过对本实用新型氨氮废水吸附塔实施例的详细描述来进一步阐述本实用新型，但此实用例并非对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型内循环Fenton流化床，包括塔体和固定安装在塔体上的进水管6、循环管8、高效异相催化反应区3、滤板4及喷淋装置5，进水管6前端设废水提升泵9，进水管6与废水提升泵9间装有亚铁加药管11，塔底设置喷淋装置5，喷淋装置5上端从下至上依次设置滤板4、高效异相催化反应区3、固液分离区2、出流区1，固液分离区2可以有效截留反应过程中产生的大量铁氧体。

塔体外置循环泵10及回流管8，循环泵10与喷淋装置5之间设双氧水加药管7；同时在回流管8内装有混合器，双氧水在混合器中预先与废水充分混合，以此保证药剂与污染物均匀快速混合与反应；循环水形成酸性，从而可以减缓双氧水的自分解。

塔体内部填充特殊的催化填料，采用流态化形式，从而降低塔的造价。

如图2所示，所述的喷淋装置5为圆形布水器，上面布满不锈钢喷淋喷嘴、涡流喷嘴或空心锥形喷嘴。

本装置工作流程示下：

（1）目标废水及亚铁溶液经废水提升泵9泵送至塔底的喷淋装置5，进入带压配水区，经塔底滤板4后进入塔体；

（2）废水进入塔体后依次经过塔体上部的高效异相催化反应区3、固液分离区2和出流区1；

（3）待塔体充满废水后即开启塔体内的循环泵10，开启双氧水加药管7，回流液经塔底喷淋装置5后产生分布均匀、液滴大小为小到中等的喷雾，增大其与亚铁的接触面积，增强Fenton氧化效果。

下面具体结合应用例对本发明的应用及效果做进一步的说明：

将上述Fenton流化床应用于某皮革厂废水，进水pH=6~7，COD≤300mg/L。具体处理方式如下：根据本实验水样的性质及相关文献报道Fenton氧化处理条件设置为FeSO₄·7H₂O投加量1000mg/L，初始pH值为3.0~5.0，停留时间为20min（废水流量25m³/h）。依具体情况采用硫酸和氢氧化钠调节体系的初始pH值，打开废水提升泵9和亚铁加药管11，待废水充满后同时打开循环泵10及双氧水加药管7，双氧水经循环管喷淋装置5雾化后与废水中的亚铁充分混合，进入高效异相催化反应区3后生成具有高氧化性的羟基自由基，与有机废水进行协同氧化反应。本试验双氧水投加量为1mL/L时，处理后废水的COD为40~60mg/L，此时COD去除率为85%以上。

Claims (3)

1.一种新型内循环芬顿流化床设备，包括塔体和固定安装在塔体上的进水管、循环管、高效异相催化反应区、滤板及喷淋装置，其特征在于：进水管前端设置废水提升泵，进水管与废水提升泵间装有亚铁加药管，塔底设置喷淋装置，喷淋装置上部从下至上依次设置滤板、高效异相催化反应区、固液分离区、出流区，塔体外置循环泵及回流管，回流管内装有混合器，循环泵与喷淋装置之间设双氧水加药管。

2.根据权利要求1所述的新型内循环芬顿流化床设备，其特征在于：所述喷淋装置为圆形布水器，上面布满不锈钢喷淋喷嘴或涡流喷嘴或空心锥形喷嘴。

3.根据权利要求1所述的新型内循环芬顿流化床设备，其特征在于：所述塔体材质选用不锈钢或碳钢。