CN208980498U - 基于活性炭芬顿法的污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了基于活性炭芬顿法的污水处理系统，包括依次连接的活性炭芬顿反应装置，以活性炭和过氧化氢反应生成·OH对污水中的污染物进行降解；高效沉淀池，具有将活性炭芬顿反应装置的出水进行泥水分离的结构；中间池，具有蓄积液体的结构；砂滤罐，具有截留污水中的污染物的结构；清水池，用于调节其内污水的PH值。本方案中活性炭既可使污染物吸附在活性炭表面，形成富集，减少污染物的含量，又能催化H₂O₂形成·OH自由基，充分与污染物反应、降解，大大提高反应效率，并且，活性炭在反应过程中不作为反应物参加反应，活性炭的量不会随反应减少，因此大大降低了药剂使用量，省去了反复添加药剂的繁琐操作，同时减少污泥产量，降低了运行成本。

Description

基于活性炭芬顿法的污水处理系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，尤其是基于活性炭芬顿法的污水处理系统。

背景技术

芬顿反应是在亚铁的催化作用下H₂O₂分解产生·OH，因其拥有极高氧化电位（可达到2.8V），可通过电子转移等途径将复杂有机物氧化分解成小分子物质。芬顿反应可有效降解有机物，节省设备投资，但缺点是H₂O₂的利用率不高，有机物矿化度低。因而有些研究利用Mn2+、Fe3+等催化剂和石墨、铁粉、铁和锰的氧化矿物等非均相催化剂同样可催化过氧化氢分解产生·OH，其反应过程与Fenton试剂类似因而称之为类Fenton反应。

Fenton反应虽然能够快速有效氧化降解有机废水，但其在实际应用中存在着诸多问题：

Fenton体系pH适用范围窄。在Fenton反应中，Fe²⁺在强酸性条件下（一般pH为2-3）才能有效催化H₂O₂产生·OH，因此需在反应前调节水体的pH值，容易对反应设备产生腐蚀等问题。反应结束后需要用大量的碱中和水体中的酸，增加了处理成本，同时也使得水体中的盐度升高，增加了后续的处理难度。

易形成二次污染。铁离子的投加增加了水的色度。同时用碱中和后会形成大量铁泥，造成铁离子流失和二次污染。实际应用中，后续铁泥处理成本要远远大于投加药剂的成本和反应过程中的能耗。

H₂O₂利用率低。Fe²⁺和H₂O₂既是体系所需的催化剂和氧化剂，又是·OH的捕获剂，因此当其投入量不足时反应速率低，而投入量过高时，·OH的猝灭反应又使得H₂O₂的利用率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于活性炭芬顿法的污水处理系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

基于活性炭芬顿法的污水处理系统，包括依次连接的活性炭芬顿反应装置，以活性炭和过氧化氢反应生成·OH对污水中的污染物进行降解；

高效沉淀池，具有将活性炭芬顿反应装置的出水进行泥水分离的结构；

中间池，具有蓄积液体的结构；

砂滤罐，具有截留污水中的污染物的结构；

清水池，用于调节其内污水的PH值。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述活性炭芬顿反应装置是内部具有活性炭和紫外灯的光助芬顿反应器。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述活性炭芬顿反应装置前端的管道上具有用于添加药剂的加药口、位于所述加药口后端的管道混合器及PH计，所述活性炭芬顿反应装置内设置有氧化还原电位计。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述活性炭芬顿反应装置包括反应池及位于反应池内的搅拌机、PH检测仪表、氧化还原电位仪表。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述高效沉淀池包括池体，所述池体上形成有进水口和出水口，所述进水口与池体内的布水室连通，所述布水室的两侧分别形成沉淀区，每个所述沉淀区内斜置有一组平行的斜板，所述斜板为平板，所述斜板下方设置有可通过气泡对所述斜板上的污泥进行清洁的清淤装置，所述沉淀区与出水区连通，所述出水区的底部设置所述出水口。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述布水室的两侧板上位于所述斜板的下方均匀分布有一组布水口。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述沉淀区的宽度在1±0.2m之间。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述斜板背向池体的底部的面上形成有一组导流板。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述出水区与每个所述沉淀区通过至少一出水通道连通，所述出水通道的两侧出水堰板的高度可调。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述高效沉淀池的污泥槽通过回流管道连接活性炭芬顿反应装置及污泥储存池。

优选的，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统中，所述污泥储存池连接污泥脱水机。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

本方案设计精巧，结构简单，活性炭既作为吸附剂也作为催化剂，一来通过吸附作用使污染物吸附在活性炭表面，形成富集，减少污染物的含量；同时活性炭催化H₂O₂形成·OH自由基，充分与污染物反应、降解，大大提高反应效率，并且，活性炭在反应过程中不作为反应物参加反应，活性炭的量不会随反应减少，因此大大降低了药剂使用量，省去了反复添加药剂的繁琐操作，同时减少污泥产量，降低了运行成本。

本技术直接使用商用活性炭即可，不需要制备，解决了传统非均相Fenton技术使用的催化剂制备成本较高，易于获取、便于应用且降低了使用成本。

采用活性炭催化和UV结合，拓宽了反应体系的pH适用范围，在中性条件下就能达到较好的处理效果。

将过氧化氢的添加口设置在管道上，能够简化芬顿反应器的结构，同时通过混合器在进入芬顿反应器之间实现均匀混合，有利于后续在反应时使生成的·OH自由基均匀的分布在污水的区域，从而实现各污水各区域污染物的充分降解，改善处理效果。

另外，相对于通过物体负载金属或金属氧化物作为催化剂的类芬顿技术，提高了催化剂的稳定性，不需要担心因金属流失而导致催化剂催化效果下降，并且避免了金属离子的二次污染。

本方案的高效沉淀池，使斜板与水平面形成一定倾角放置在沉淀区，缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉降时间，增加了沉淀池的沉降面积，提高了沉淀池的处理能力和处理效率，采用平板作为斜板，增加了悬浮物在斜板上下落时通道面积，同时，平板表面光滑，沉降在平板上的颗粒物更易沿斜板滑落到沉淀池底，避免了污泥集中在某一区域造成淤积的问题，同时结合布水室布水能够使得布水均匀，让水流在各斜板间的流速尽量保持一致，并且减少水流对沉淀池底的冲击提高颗粒物沉降效率，减小了对悬浮物沉淀效果的影响。

在布水室的侧板上分布有布水口同时控制每个沉淀区的宽度，能够保证各斜板区域布水的均匀性，从而确保每个斜板之间沉淀区域内水流的流速一致，使得颗粒物沿一定路线运动后能够沉降在斜板上，保证废水中颗粒物能被稳定去除，同时稳定流速可避免扰动已沉淀的悬浮物，提高沉淀效果，确保出水水质。

斜板与池壁及布水室密封连接，能够避免污水直接从斜板与池壁和布水室之间的间隙流道斜板上方出现水流短路及跑泥问题，有利于保证沉淀效果；并且每个斜板单独安装且方便拆卸，相对于整体组装便于进行单个斜板的维修和更换，有利于降低零件成本和维护难度。

斜板上加设导流板，保证了水道均匀，避免了平直斜板的变形、污泥堵塞情况。

通过清淤装置对斜板进行清理，能够及时清除斜板上淤积的污泥，避免出现堵塞水流通道，影响出水效果的问题，有利于延长使用周期。

较传统污泥斗高度较大，污泥储存容积小，污泥含水率高等情况，本技术通过减小污泥斗角度，提高污泥储存区容积，使污泥达到压缩沉淀阶段，降低污泥含水率，改变污泥沉降性能，提高污泥浓度，同时结合刮泥机，增加排泥时污泥的流动性，保证了污泥斗排泥效果，在沉淀过程中实现污泥浓缩，可减少污泥浓缩工艺，降低成本。

附图说明

图 1 是本实用新型的结构示意图；

图 2 是本实用新型中活性炭芬顿反应装置的另一实施例的示意图；

图 3是本实用新型中的高效沉淀池的俯视图；

图4是本实用新型中的高效沉淀池的俯视图；

图5是本实用新型的高效沉淀池的布水室的立体图；

图6是本实用新型的高效沉淀池的出水通道的示意图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

下面结合附图对本实用新型揭示的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，如附图1所示，包括依次连接的收集池，用于收集污水，其通过带有泵的管路连接活性炭芬顿反应装置；

活性炭芬顿反应装置10，以活性炭和过氧化氢反应生成·OH对污水中的污染物进行降解；

高效沉淀池20，具有将活性炭芬顿反应装置10的出水进行泥水分离的结构；

中间池30，具有蓄积液体的结构；

砂滤罐40，具有截留污水中的污染物的结构；

清水池50，用于调节其内污水的PH值，其内设置有搅拌器及PH计。

在一种可行的实施例中，如附图1所示， 所述活性炭芬顿反应装置10包括反应池100及位于反应池内的搅拌机200、PH检测仪表300、氧化还原电位仪表400；

在另一可行的实施例中，如附图2所示，所述活性炭芬顿反应装置10是内部具有活性炭500和紫外灯600的光助芬顿反应器，并且，所述活性炭芬顿反应装置10前端的管道上具有用于添加药剂的加药口700、位于所述加药口后端的管道混合器800及PH计900，所述活性炭芬顿反应装置10内设置有氧化还原电位计（图中未示出）。

所述高效沉淀池20可以是已知的各种结构，优选的实施例中，如附图3所示，其包括池体1，所述池体1上形成有进水口2和出水口3，所述进水口2与池体1内的布水室4连通，所述布水室4的两侧分别形成沉淀区5，每个所述沉淀区5内斜置有一组平行的斜板6，所述斜板6为平板，所述布水室4、沉淀区5的前端设置有出水区7，所述出水区7与所述沉淀区5连通，其底部设置所述出水口3。

工作时，污水由进水口2进入到布水室4中后，分布到其两侧的沉淀区5中，随着污水的持续流入，污水逐步上升至斜板6处，污水中的悬浮物与斜板6接触从而被阻挡后停止向上移动并在自身重力作用下沿着斜板6下滑沉入到所述池体1的底部，清水继续上升至一定高度后流入到所述出水区7由出水口3流出。

具体来看，如附图4所示，所述池体1 包括由上至下组成一体的上部11、中部12及下部13，所述上部11的横截面尺寸大于中部12的横截面尺寸，且其被一隔板9分割成两个区域，其中一个区域与所述中部12的空间连通，另一个区域与中部12的空间隔断，所述中部12倾斜设置，所述下部13优选是污泥斗，从而可以有效的实现污泥的排出。

如附图4所示，所述进水口2位于所述池体1的高位，具体是位于所述上部11的一个侧面板上，并且所述进水口2的轴线方向与所述隔板9垂直或平行，同时其进水量流速控制在10mm/s以下。

如附图4所示，所述布水室4包括两个相对的侧板41，它们从所述进水口2所在一侧的面板的内壁延伸到另一侧的隔板9和中部12的侧面板处，并且所述侧板41从所池体1的上部11延伸到下部13，同时，所述侧板41可以是平板也可以是曲面板，优选为平板，从而所述布水室4的横截面呈现为矩形。

如附图5所示，所述布水室4的两个侧板41上位于所述斜板6的下方均匀分布有一组布水口42，一来，增加了布水室4中的污水进入到沉淀区5的通道，从而保证布水的均匀性，另外，当污泥堆积到与斜板6末端时，仍能通过所述布水口42使污水分布到沉淀区5中。

另外，为了避免沉淀区5过宽，造成布水室4和布水口42无法均匀覆盖的问题，优选控制每个所述沉淀区5的宽度在1±0.2m之间，从而能够保证布水的均匀性。

所述斜板6可以是各种可行的表面光滑的板材，例如PVC板或PP板，每个所述斜板6单独安装在所述沉淀区中，其与水平面的夹角在50°-60°之间，从而能够起到最佳的过滤效果；同时，每个所述斜板6与所述池体1的内壁和布水室4的侧板41密封连接或者微间隙设置，例如它们的间隙不大于5mm，具体安装时，可在池壁上和布水室的侧板41上设置有安装支架，相邻支架间隔在50mm左右，通过螺栓将斜板6分别连接两个位置相对的支架即可，当采用密封连接时，如附图3所示，可在池体内壁及侧板41上开设凹槽，每个斜板6通过可卡接在凹槽中的橡胶密封条14卡设在凹槽处。

进一步，为了防止斜板6变形，从而导致相邻斜板之间的间隙变化，影响水道的均匀性的问题，在所述斜板6背向池体1的底部的面上设置有一组导流板（图中未示出），所述导流板的宽度在50mm左右，其沿水流方向布设，从而能够增加斜板6的强度，避免其受水流冲击发生形变。

如附图3、附图4所示，每个所述沉淀区5通过至少一出水通道8与所述出水区7连通，具体的，所述出水通道8位于所述沉淀区5中斜板6的上方，且顶部不高于所述进水口2的顶部，另外，由于所述出水通道8安装于池体中，由于池体沉降或其他因素导致两侧出水堰板出现不等高导致其运行过程中产生出水不均匀，偏流现象，因此所述出水通道8的两侧出水堰板81的高度可调，通过如下结构实现：

如附图6所示，所述出水通道8包括鞍座82及位于其上的以出水堰板81为侧板的槽型水道，所述鞍座82的顶面上垂设有一组长螺栓83，所述槽型水道的基板84上设置有可被所述长螺栓83贯穿的通孔，实际安装时，先在每个所述长螺栓83上安装一支撑螺母85并使它们等高，接着将基座84上的通孔分别被一长螺栓83贯穿，此时所述基座84以一组所述支撑螺母85为支撑，必要时，最后，再用固定螺母86螺接每个长螺栓83将基座84位置固定。当需要调整出水堰板81的高度时，调整相应侧的支撑螺母85和固定螺母86的高度，可以使两侧的出水堰板81保持等高。

另外，为了解决所述斜板6上出现污泥淤积影响过滤效果的问题，如附图4所示，在所述斜板6的底部还设置有清淤设备，所述清淤设备包括一组带有出气孔102的气管101，所述气管101优选为UPVC管，当然也可以是其他材质的管材，其布置在所述斜板6的下方400mm±50mm的位置，且优选设置方向与进水口1的轴线平行，其通过供气管道（图中未示出）连接压缩气体供应装置（图中未示出），通过向所述气管101供气，气体由所述出气孔102吹出从而在斜板6的底部形成气泡，气泡在上升过程对各斜板6产生强烈的扰动，从而可以使斜板6上淤积的污泥因震动而产生动力，驱动污泥沉淀，实现清淤的作用。

进一步，由于所述高效沉淀池产生大量污泥需要进行处理，同时为了减少活性炭的消耗，所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述高效沉淀池20的污泥槽通过回流管道连接活性炭芬顿反应装置10及污泥储存池60，所述污泥储存池60连接污泥脱水机70。

采用本方案的系统进行污水处理时，活性炭芬顿反应装置以反应池结构为例进行说明，其处理过程如下：

S1，将污水收集在收集池内，当达到一定量后，经泵输送至反应池100中。

S2，在反应池100中投加盐酸或氢氧化钠将污水的pH至调节至7左右，投加一定量的活性炭和过氧化氢，通过搅拌机200搅拌反应一定时间，搅拌机的转速控制在80-100rpm，对于不同水质的污水，其各种药剂的用量具体设置，反应结束后，投加NaHSO3使得污水的氧化还原电位ORP达到0mV左右，从而去除残留的过氧化氢以免影响后续处理工艺的效果。

S3，使反应池100中的污水自流进入高效沉淀池20，进行泥水分离。

S4，高效沉淀池20的上层清液溢流进入中间池30后，清液再经输送泵进入砂滤罐过滤40，进一步去除较细小的悬浮颗粒物后进入清水池50。

S5，在清水池内，在搅拌机的搅拌作用下，通过添加氢氧化钠（NaOH）和硫酸（H2SO4）将pH调节至6-9之间，最终出水达标后经排放泵排放出去。

S6，高效沉淀池20的污泥斗中的污泥经污泥泵一部分回流至反应池内（回流率为50%左右），另一部分输送至污泥储存池60，在污泥储存池60中进行污泥浓缩；

S7，污泥储存池60中的污泥再经污泥泵输送至叠螺式污泥脱水机70进行污泥脱水，为了进一步提高污泥的脱水效果，在叠螺式污泥脱水机70中加入适量聚丙烯酰胺PAM（添加量为5-10mg/L），经压滤后干污泥外运处置，压滤液回流至收集池。

本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：包括依次连接的活性炭芬顿反应装置（10），以活性炭和过氧化氢反应生成·OH对污水中的污染物进行降解；

高效沉淀池（20），具有将活性炭芬顿反应装置（10）的出水进行泥水分离的结构；

中间池（30），具有蓄积液体的结构；

砂滤罐（40），具有截留污水中的污染物的结构；

清水池（50），用于调节其内污水的PH值。

2.根据权利要求1所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述活性炭芬顿反应装置（10）是内部具有活性炭和紫外灯的光助芬顿反应器。

3.根据权利要求2所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述活性炭芬顿反应装置（10）前端的管道上具有用于添加药剂的加药口、位于所述加药口后端的管道混合器及PH计，所述活性炭芬顿反应装置(10)内设置有氧化还原电位计。

4.根据权利要求1所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述活性炭芬顿反应装置(10)包括反应池（100）及位于反应池内的搅拌机（200）、PH检测仪表（300）、氧化还原电位仪表（400）。

5.根据权利要求1所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述高效沉淀池（20）包括池体（1），所述池体（1）上形成有进水口（2）和出水口（3），所述进水口（2）与池体（1）内的布水室（4）连通，所述布水室（4）的两侧分别形成沉淀区（5），每个所述沉淀区（5）内斜置有一组平行的斜板（6），所述斜板（6）为平板，所述斜板（6）下方设置有可通过气泡对所述斜板（6）上的污泥进行清洁的清淤装置，所述沉淀区（5）与出水区（7）连通，所述出水区（7）的底部设置所述出水口（3）。

6.根据权利要求5所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述布水室（4）的两侧板（41）上位于所述斜板（6）的下方均匀分布有一组布水口（42）。

7.根据权利要求5所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述沉淀区（5）的宽度在1±0.2m之间。

8.根据权利要求5所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述斜板（6）背向池体（1）的底部的面上形成有一组导流板。

9.根据权利要求5所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述出水区（7）与每个所述沉淀区（5）通过至少一出水通道（8）连通，所述出水通道（8）的两侧出水堰板（81）的高度可调。

10.根据权利要求1-9任一所述的基于活性炭芬顿法的污水处理系统，其特征在于：所述高效沉淀池（20）的污泥槽通过回流管道连接活性炭芬顿反应装置（10）及污泥储存池（60），所述污泥储存池（60）连接污泥脱水机（70）。