CN212222642U

CN212222642U - 一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置

Info

Publication number: CN212222642U
Application number: CN202020434872.XU
Authority: CN
Inventors: 甘琦; 徐晨; 李飞; 康蒙蒙
Original assignee: Shanghai Ming'ao Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Ming'ao Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2020-12-25
Anticipated expiration: 2030-03-30

Abstract

本实用新型提供了一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，包括：一用于废水和催化剂进行充分混合反应的芬顿反应池；一用于对芬顿反应池出水中的催化剂进行筛选的催化剂选择器，催化剂选择器的底部通过催化剂回流泵连通芬顿反应池；以及一用于对经过催化剂选择器的废水进行中和絮凝沉淀的中和絮凝沉淀池，中和絮凝沉淀池的底部经污泥回用装置连接催化剂选择器。本实用新型的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，可大幅提高反应速率，减少反应时间和反应器容积；且设备投资成本和运行成本均显著降低，工艺流程更简化，产率更高，更适合大规模的污水和污泥处理项目应用。

Description

一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置。

背景技术

芬顿工艺是一种常用的高级氧化废水处理工艺，通过二价铁离子对双氧水的催化作用，产生氧化性极强的羟基自由基(·OH)来氧化分解其它工艺难以处理的有机物。芬顿工艺在所有高级氧化工艺中具有操作简单、设备投资小的优势，但由于向废水中投加二价铁离子产生了额外的废弃物污泥，从而大大增加了芬顿工艺的污泥处置成本。

而非均相芬顿工艺是对芬顿工艺的改进，利用含铁的固态催化剂与双氧水进行催化反应，避免向水中投加硫酸亚铁盐，从而减少含铁污泥的产生量。但由于非均相芬顿工艺的反应通常都在酸性条件下进行，催化剂中的铁元素也会逐渐消耗，仍然会产生含铁的污泥，而且随着铁元素的消耗，催化剂颗粒需要定期更换，这也增加了额外的成本。

中国专利CN110040901A公开了一种可污泥回用的微电解/非均相芬顿流化床工艺及装置，其通过在下进上出的流化床反应器内，采用0.5～3mm粒径的多孔碳负载铁颗粒作为催化剂流化颗粒处理废水，并将其产生的含铁污泥制备成多孔铁碳颗粒/多孔碳负载铁颗粒，重新投入流化床反应器内参与反应，从而实现含铁污泥的循环利用甚至零排放。但专利CN110040901A所披露的流化床装置，流化床反应器内设置了挡板用于截流催化剂流化颗粒，采用磁分离设备回收反应器流出的碳负载铁颗粒，并且在含铁污泥回用过程中剩余污泥并添加粘接剂进行造粒筛分后再碳化回用，整套工艺流程较长，所需设备结构复杂，参数范围控制要求较高，造成投资成本和运行成本较高。因此，解决上述问题，有利于非均相芬顿流化床工艺及其污泥循环利用技术更广泛的应用推广。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的上述缺陷，提供一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本实用新型提供一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，包括：

一用于废水和催化剂进行充分混合反应的芬顿反应池；

一用于对所述芬顿反应池出水中的催化剂进行筛选的催化剂选择器，所述催化剂选择器的底部通过催化剂回流泵连通所述芬顿反应池，以将筛选的催化剂输送至所述芬顿反应池内继续进行反应；以及

一用于对经过所述催化剂选择器的废水进行中和絮凝沉淀的中和絮凝沉淀池，所述中和絮凝沉淀池的底部经污泥回用装置连接所述催化剂选择器，以将所述中和絮凝沉淀池产生的含铁的沉淀污泥重新制备成催化剂输送至所述催化剂选择器。

进一步地，在所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置上，所述催化剂为铁碳复合粉体，所述铁碳复合粉体的粒径小于150μm，铁元素含量大于20％。

进一步地，在所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置上，所述芬顿反应池1中设置有搅拌器，所述搅拌器为机械搅拌器或曝气搅拌器。

进一步优选地，在所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置上，所述机械搅拌器为桨叶搅拌机；所述曝气搅拌器为穿孔曝气管或射流曝气器。

进一步地，在所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置上，所述催化剂选择器为瘦长型锥底容器，其中部连通所述芬顿反应池，上部连通所述中和絮凝沉淀池，底部连接催化剂回流泵。

进一步地，在所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置上，所述中和絮凝沉淀池包含依次连通的pH中和搅拌池、絮凝搅拌池和沉淀池，所述pH中和搅拌池的上部连通所述催化剂选择器，所述沉淀池底部连接污泥回用装置。

进一步地，在所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置上，所述污泥回用装置包含依次布置的污泥池、进料泵、污泥脱水机、污泥干化机、污泥碳化机、粉碎机和料仓，所述料仓通过粉体输送泵连通所述催化剂选择器。

进一步优选地，在所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置上，所述芬顿反应池至所述催化剂选择器的进水管道上设置有管道混合器，所述管道混合器连通所述粉体输送泵。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

(1)装置结构更简单，操作维护方便，设备投资成本和运行成本均可显著降低，有明显的经济优势；

(2)采用粒径小于150μm的铁碳复合粉体替代颗粒状催化剂，可大幅提高反应速率，减少反应时间和反应器容积；

(3)污泥循环利用制备催化剂的流程更简化，产率更高，更适合大规模的污水和污泥处理项目应用。

附图说明

图1为本实用新型一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置的结构示意图；

其中各附图标记为：

1-芬顿反应池，2-催化剂选择器，3-pH中和搅拌池，4-絮凝搅拌池，5-沉淀池，6-催化剂回流泵，7-污泥池，8-进料泵，9-污泥脱水机，10-污泥干化机，11-污泥碳化机，12-粉碎机，13-料仓，14-粉体输送泵，15-管道混合器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步地详细说明。

请参阅图1所示，本实施例提供一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，包括：一用于废水和催化剂进行充分混合反应的芬顿反应池1；一用于对所述芬顿反应池1出水中的催化剂进行筛选的催化剂选择器2，所述催化剂选择器2的底部通过催化剂回流泵6连通所述芬顿反应池1，以将筛选的催化剂输送至所述芬顿反应池1内继续进行反应；以及一用于对经过所述催化剂选择器2的废水进行中和絮凝沉淀的中和絮凝沉淀池，所述中和絮凝沉淀池的底部经污泥回用装置连接所述催化剂选择器2，以将所述中和絮凝沉淀池产生的含铁的沉淀污泥重新制备成催化剂输送至所述催化剂选择器2。

在本实施例中，所述催化剂为铁碳复合粉体，所述铁碳复合粉体的粒径小于150μm，铁元素含量大于20％。所述铁碳复合粉体投加质量为所述芬顿反应池内废水质量的1～20％。

在本实施例中，请继续参阅图1所示，所述芬顿反应池1中设置有搅拌器，所述搅拌器为各种形式的机械搅拌器或曝气搅拌器。所述机械搅拌器为桨叶搅拌机；所述曝气搅拌器为穿孔曝气管或射流曝气器。具体地，对于小型芬顿反应池1可以采用桨叶搅拌机或穿孔曝气管，对于大型芬顿反应池1优选采用射流曝气器进行搅拌。

在本实施例中，请继续参阅图1所示，所述催化剂选择器2为瘦长型锥底容器，其中部连通所述芬顿反应池1，上部连通所述中和絮凝沉淀池，底部连接催化剂回流泵6。所述中和絮凝沉淀池包含依次连通的pH中和搅拌池3、絮凝搅拌池4和沉淀池5，所述pH中和搅拌池3的上部连通所述催化剂选择器2，且在所述pH中和搅拌池3内设置搅拌机、pH计和液碱投加装置，在所述絮凝搅拌池4内设置搅拌机和絮凝剂投加装置，在所述沉淀池5内根据具体情况选择竖流、平流或辐流等各种形式，必要时可在沉淀池内设置斜板、斜管等结构加强沉淀效果。

在本实施例中，请继续参阅图1所示，所述污泥回用装置包含依次布置的污泥池7、进料泵8、污泥脱水机9、污泥干化机10、污泥碳化机11、粉碎机12和料仓13，所述污泥回用装置将含铁污泥制成铁碳复合粉体，具体是通过“机械脱水－干化－高温裂解－粉碎”的一系列工艺来实现的，制得的催化剂粉体存储在料仓13内，所述料仓13通过粉体输送泵14连通所述催化剂选择器2，经筛选后由所述催化剂选择器2再将筛选好的催化剂粉体回流到非均相芬顿反应池1内参与反应进行重复利用。且在所述芬顿反应池1至所述催化剂选择器2的进水管道上设置有混合器15，所述管道混合器15连通所述粉体输送泵14，通过粉体输送泵14向催化器选择器2进水管道上的管道混合器15中投加。

与专利CN110040901A中的方案相比，本实施例提供的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，采用小于150μm的铁碳复合粉体替代0.5～3mm的铁碳复合颗粒，由于催化剂颗粒尺寸的减小，与废水的接触面积增大，催化剂的反应速率和接触面积成正比，而接触面积与催化剂尺寸的平方成反比。当采用粉体替代颗粒作为催化剂时，由于尺寸效应，反应速率至少会提升10倍，这样达到同样的反应效果所需的反应器容积能缩短为原本的十分之一；或者说在同样的反应器容积情况下，所需的催化剂的量可以减少为原本的十分之一；同时，由于催化剂量的减少或反应器容积的减小，催化剂流化所需提供的搅拌功率也能够成比例的降低。

与专利CN110040901A中的方案相比，本实施例提供的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，采用下进上出的瘦长锥底型的催化剂筛选器对催化剂粉体进行筛选回收，筛选器是利用催化剂粉体比重的差异，将催化剂粉体中多余的碳粉随上升的水流排走，而比重大的含铁元素的粉体则回流到流化床反应器内。相比原方案采用的磁分离设备，结构简单，操作方便，且无额外的能耗，造价低廉，运营和维护费用低。

与专利CN110040901A中的方案相比，本实施例提供的一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，用含铁污泥回用制备催化剂时，没有额外添加粘接剂，也没有进行造粒和筛分，而是直接干燥裂解后进行粉碎；相比原方案的污泥回用方法，省去了捏合机、造粒机和筛分设备，仅增加一个粉碎设备，整体设备投资少，产量大，能耗低，操作和维护方便。

综上所述，本实施例采用的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置与对比专利CN110040901A的方案相比，具有反应效率更高、设备投资更少、运行成本更低，操作维护更简单方便等优点。以建设一套每天处理200吨废水且每产生1吨污泥的流化床装置及污泥回用系统为例，本实施例技术方案与专利CN110040901A所述技术方案的投资和运行成本的对比如表1。

表1投资和运行成本

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims

1.一种非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，其特征在于，包括：

一用于废水和催化剂进行充分混合反应的芬顿反应池；

2.根据权利要求1所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，其特征在于，所述催化剂为铁碳复合粉体，所述铁碳复合粉体的粒径小于150μm，铁元素含量大于20％。

3.根据权利要求1所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，其特征在于，所述芬顿反应池中设置有搅拌器，所述搅拌器为机械搅拌器或曝气搅拌器。

4.根据权利要求3所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，其特征在于，所述机械搅拌器为桨叶搅拌机；所述曝气搅拌器为穿孔曝气管或射流曝气器。

5.根据权利要求1所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，其特征在于，所述催化剂选择器为瘦长型锥底容器，其中部连通所述芬顿反应池，上部连通所述中和絮凝沉淀池，底部连接所述催化剂回流泵。

6.根据权利要求1所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，其特征在于，所述中和絮凝沉淀池包含依次连通的pH中和搅拌池、絮凝搅拌池和沉淀池，所述pH中和搅拌池的上部连通所述催化剂选择器。

7.根据权利要求1所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，其特征在于，所述污泥回用装置包含依次布置的污泥池、进料泵、污泥脱水机、污泥干化机、污泥碳化机、粉碎机和料仓，所述料仓通过粉体输送泵连通所述催化剂选择器。

8.根据权利要求7所述的非均相芬顿废水处理及其污泥回用装置，其特征在于，所述芬顿反应池至所述催化剂选择器的进水管道上设置有管道混合器，所述管道混合器连通所述粉体输送泵。