CN213012353U

CN213012353U - 一种用于pva生产废水处理的芬顿反应装置

Info

Publication number: CN213012353U
Application number: CN202021716076.1U
Authority: CN
Inventors: 陈景霞; 刘永军; 刘喆; 张婷婷
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Xian University of Architecture and Technology
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2030-08-17

Abstract

本实用新型公开了一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，包括：第一反应容器和第二反应容器；第一反应容器设置有：第二原污水管道、硫酸亚铁溶液管道、双氧水管道和第一出水管道；其中，第二原污水管道用于向第一反应容器输入调节PH值至预设范围的原污水；硫酸亚铁溶液管道、双氧水管道分别用于向第一反应容器投加反应所需药剂；第一出水管道用于输出第一反应容器处理后的废水；第二原污水管道的进口处设置有第一管道混合器，用于调节原污水的PH值至预设范围；其中，第一管道混合器的第一进口、第二进口、第三进口分别连通设置有第一原污水管道、硫酸管道和回流管道；回流管道用于向第一管道混合器输入第二反应容器的出水。

Description

一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置

技术领域

本实用新型属于PVA生产废水处理装置技术领域，特别涉及一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置。

背景技术

PVA生产废水水质水量变化大，COD浓度高，生化性能差，若直接排入水体会造成极大的污染是工业废水中难以处理的一类典型废水。目前，PVA生产废水的处理方法主要是生物法和化学法；生物法主要是通过活性污泥法，这种方法运行周期长，由于污水的酸碱性问题，污泥成活率低，处理效率低，效果不稳定，出水水质难以达标。近年来，使用Fenton氧化以及类Fenton氧化技术处理工业废水普遍增多。Fenton氧化是在酸性条件下，向废水中投加H₂O₂和FeSO₄，H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下生·OH，·OH的氧化电位为2.08V，高于其他自由基的氧化电位，将有机物彻底分解成CO₂和H₂O，相比于其他生物方法，该方法设备简单、去除率高，易于在工程上实施。

目前，Fenton氧化技术在处理工业废水时存在以下几点常见的缺点，包括：

(1)Fenton氧化技术在处理工业废水时，反应前需要调节PH值至3左右，反应后又需要将PH调节至中性或碱性，需要较高的成本；

(2)Fenton氧化技术消耗H₂O₂量多并且利用率低，大量·OH瞬间形成，还没有来得及与有机物反应就己经发生其它反应而失活，所以Fenton反应降解效率大大降低。

综上，亟需一种新的用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，以解决上述存在的一个或多个技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置包括：第一反应容器和第二反应容器；其中，所述第一反应容器用于将调节PH值的原污水进行氧化处理；所述第二反应容器用于将所述第一反应容器处理后的污水进行沉淀澄清后输出；

所述第一反应容器设置有：第二原污水管道、硫酸亚铁溶液管道、双氧水管道和第一出水管道；其中，第二原污水管道用于向第一反应容器输入调节PH值至预设范围的原污水；硫酸亚铁溶液管道、双氧水管道分别用于向第一反应容器投加反应所需药剂；第一出水管道用于输出第一反应容器处理后的废水；

所述第二原污水管道的进口处设置有第一管道混合器，用于调节原污水的PH值至预设范围；其中，所述第一管道混合器的第一进口、第二进口、第三进口分别连通设置有第一原污水管道、硫酸管道和回流管道；所述回流管道用于向第一管道混合器输入第二反应容器的出水。

进一步地，所述第一反应容器内设置有搅拌器。

进一步地，所述第二反应容器设置有进水管道、溢流堰和排泥管；所述进水管道用于向第二反应容器内输入调节PH值至预设范围的第一反应容器处理后的污水；

所述进水管道的进口处设置有第二管道混合器，用于调节第一反应容器处理后的污水的PH值至预设范围；其中，所述第二管道混合器的第一进口、第二进口分别与第一出水管道的出口、第一原污水管道的出口相连通。

进一步地，所述第二反应容器的顶部设置有挡板，所述挡板将进水管道和溢流堰分隔开。

进一步地，挡板的高度为第二反应容器高度的一半。

进一步地，所述溢流堰设置有第二出水管道；所述第二出水管道与回流管道的进口相连通。

进一步地，第一原污水管道、第二原污水管道、硫酸亚铁溶液管道、双氧水管道、第一出水管道、回流管道均为PVC材质。

进一步地，第一反应容器和第二反应容器均为不锈钢材质。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种氧化效率高并且节省运行成本的新型芬顿反应装置，其在进行废水处理时能够综合考虑废水的高碱性和Fenton氧化的特性，利用PVA生产废水的高碱性进行“自调节”；在Fenton反应结束后，向反应容器内添加PVA生产废水调节PH至7～8，进行沉淀，节约酸碱投加量，节省运行成本。

本实用新型采用分段式Fenton氧化PVA生产废水。首先废水在调节pH之后进入第一反应容器，加药后启动搅拌器充分进行Fenton氧化，Fenton氧化完成后并未直接加碱终止反应进行沉淀，而是利用PVA生产废水的高碱性特点进行“自调节”，即在第二管道混合器内通入PVA生产废水调节PH值最终在第二反应容器内沉淀排泥；本实用新型充分利用此类废水高碱性的特点，在第二反应容器前设置混合器，将高碱性的原污水代替石灰水或氢氧化钠调节PH，节省了运行成本；本实用新型改变了以往Fenton反应器的过程。Fenton沉淀后的出水一部分直接出水，一部分回流至第一管道混合器。回流至第一管道混合器的污水与原污水进行混合调节PH继续进行氧化反应，提高氧化效果。

针对Fenton反应H₂O₂利用率低的问题，本实用新型单独设置药剂投入管道，试剂可采用分次投加的方式，可增加Fenton试剂的利用率。

本实用新型PVA生产废水处理设备出水设置溢流堰出水，出水均匀且不扰动底部沉淀。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中，芬顿反应装置的结构示意图；

图1中，1、第一原污水管道；2、第一管道混合器；3、硫酸管道；4、第二原污水管道；5、硫酸亚铁溶液管道；6、双氧水管道；7、阀门；8、第二管道混合器；9、挡板；10、溢流堰；11、第二出水管道；12、第一反应容器；13、搅拌器；14、第一出水管道；15、第二反应容器；16、排泥管；17、回流管道。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例。基于本实用新型公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例的一种基于高级氧化联用的PVA生产废水的处理装置，包括：

Fenton反应器，用于将PVA生产废水的原污水进行Fenton氧化、沉淀澄清，出水色度和COD浓度达到预设要求时输出处理后的污水；所述Fenton反应器包括：第一反应容器12和第二反应容器15；其中，所述第一反应容器12用于将调节PH值的原污水进行氧化处理；所述第二反应容器15用于将所述第一反应容器12处理后的污水进行沉淀澄清后输出；

TiO₂光催化反应器，用于将所述Fenton反应器输出的处理后的污水进行紫外-二氧化钛氧化及臭氧氧化；其中，所述TiO₂光催化反应器包括：第三反应容器；所述第三反应容器的内部涂有TiO₂，用于作为二氧化钛膜。

所述第一反应容器12设置有：第二原污水管道4、硫酸亚铁溶液管道5、双氧水管道6和第一出水管道14；其中，第二原污水管道4用于向第一反应容器12输入调节PH值至预设范围的原污水；硫酸亚铁溶液管道5、双氧水管道6分别用于向第一反应容器12投加反应所需药剂；第一出水管道14用于输出第一反应容器12处理后的废水；第二原污水管道4的进口处设置有第一管道混合器2，用于调节原污水的PH值至预设范围；其中，所述第一管道混合器2的第一进口、第二进口、第三进口分别连通设置有第一原污水管道1、硫酸管道3和回流管道17；所述回流管道17用于向第一管道混合器2输入第二反应容器15的出水。第一出水管道14设置有阀门7。

所述第一反应容器12内设置有搅拌器13。

所述第二反应容器15设置有第一进水管道、溢流堰10和排泥管16；所述第一进水管道用于向第二反应容器15内输入调节PH值至预设范围的第一反应容器12处理后的污水；所述第一进水管道的进口处设置有第二管道混合器8，用于调节第一反应容器12处理后的污水的PH值至预设范围；其中，所述第二管道混合器8的第一进口、第二进口分别用于输入第一反应容器12处理后的污水以及PH值调节用水。所述第二管道混合器8的PH值调节用水为PVA生产废水原污水。所述第二反应容器15的顶部设置有挡板9，所述挡板9将第一进水管道和溢流堰10分隔开。溢流堰10处设置有第二出水管道11；第二出水管道11连通设置有回流管道17。

本实用新型实施例中，所述第三反应容器设置有第二进水管道和第三出水管道；其中，第二进水管道用于向第三反应容器输入Fenton反应器输出的处理后的污水；所述第三反应容器内设置有石英冷阱；所述石英冷阱设置有紫外灯柱、空气管道和臭氧管道；其中，所述空气管道用于向石英冷阱内通入空气；所述臭氧管道用于将石英冷阱产生的臭氧通入第三反应容器内。所述第三反应容器和所述石英冷阱均为圆柱状；所述石英冷阱与所述第三反应容器的中轴线重合。所述第三反应容器的内部涂TiO₂具体包括：采用溶胶-凝胶法、浸渍-涂覆法在第三反应容器的内壁表面涂覆TiO₂，形成二氧化钛膜。第二进水管道设置有阀门。臭氧管道设置有真空泵；所述臭氧管道包括第一臭氧管道、第二臭氧管道、第三臭氧管道。

请参阅图1，本实用新型实施例的一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，包括两个反应容器、原污水管、出水管、回流水管、加药管和混合器；污水进入反应容器之前在混合器内调节PH，反应容器内设有搅拌器，出水管与原污水管经过混合器后进入第二个反应容器，反应器内设有挡板，挡板将反应器分割成两个空间，反应器底部设有排泥管，出水口处设有阀门连接回流管和出水管。

本实用新型实施例中，第一反应容器在进水之前设置第一管道混合器，连接原污水、硫酸管道，并且连接回流管，以便调节废水的PH。第一反应容器出水经过第二管道混合器与原污水混合，充分利用原污水碱性大的特点进行调节PH。

本实用新型实施例中，第二反应容器内设有挡板，将第二反应容器的空间分为左右两部分；第二反应容器底端留有沉淀区，未设置导流板，并在沉淀区最底部设置排泥管。第二反应容器的出水口设置溢流堰，调节反应池内水深，出水均匀、避免扰动底部沉淀。

本实用新型实施例中，第二反应容器的出水管处连接回流管，回流至第一反应容器，经过进一步的Fenton处理，有机物氧化效果很好。

本实用新型实施例中，原污水管道、加药管道、稀硫酸管道、回流管道、出水管道均为PVC材质。第一反应容器、第二反应容器为合金、不锈钢制成。

本实用新型的反应装置，采用分段式Fenton氧化PVA生产废水。首先废水在调节pH之后进入第一个反应容器，加药后启动搅拌器充分进行Fenton氧化，Fenton氧化完成后并未直接加碱终止反应进行沉淀，而是利用PVA生产废水的高碱性特点进行“自调节”，即在第二个混合器内通入PVA生产废水调节PH值最终在第二个反应容器内沉淀排泥；本实用新型充分利用此类废水高碱性的特点，在第二反应容器前设置混合器，将高碱性的原污水代替石灰水或氢氧化钠调节PH，节省了运行成本；本实用新型改变了以往Fenton反应器的过程，Fenton沉淀后的出水一部分直接出水，一部分回流至第一个混合器。回流至第一个混合器的污水与原污水进行混合调节PH继续进行氧化反应，提高氧化效果；本实用新型PVA生产废水处理设备出水设置溢流堰出水，出水均匀且不扰动底部沉淀。

综上所述，本实用新型公开了一种处理PVA生产废水的Fenton处理装置，该处理装置包括：反应容器、搅拌器、混合器、加药管道、原污水管和出水口、回流管道；废水经过混合器调节PH后进入反应容器内加药充分搅拌反应，出水利用原污水的高碱性调节PH沉淀出水。目前，工业废水处理大都使用高级氧化技术，其中使用最多的为Fenton以及类Fenton技术。Fenton氧化在废水中加入H₂O₂和催化剂，短时间内产生氧化电位较高的·OH，其中Fe²⁺的催化效果最好。因此Fenton技术有设备简单、易于管理、处理效果好等优点。

本实用新型实施例中，进水与出水水质指标如表1所示。

表1.进水与出水水质指标：

指标	PH	COD(mg/L)	TN(mg/L)	TP(mg/L)	色度(稀释倍数)
						进水	13.5	6500-7000	21.18	3.20	60
出水	7-8	1000	10	0.5	2

本实用新型公开的一种处理PVA生产废水的Fenton处理装置的工作过程包括：

1.原污水与稀硫酸、回流水在第一管道混合器内调节PH至2.5～3.0，进入第一反应容器；

2.启动搅拌器，向第一反应容器中加入硫酸亚铁溶液和双氧水，污水进行Fenton反应，经过一段时间后出水；

3.出水与原污水在第二管道混合器内混合利用原污水的高碱性调节PH，使Fenton反应终止；在第二反应容器内设置挡板，挡板左边为混合区，右边为澄清出水区；

4.出水经回流管道回到第一反应容器，进行依次循环反应，直至反应后出水COD达到预期效果再出水进行下一道反应。

以上所述为本实用新型的较佳实施例，PVA生产废水经过本实用新型设备处理后可达到三级排放标准，同时节省碱的投加；同时本实用新型设备相比于普通处理设备而言，节约Fenton试剂的投加量，经过实验计算，每立方污水可节约4kg氢氧化钠，2kgFeSO₄·7H₂O,10LH₂O₂，按照工业NaOH每吨3000元、FeSO₄·7H₂O每吨280元，H₂O₂每吨2800元，计算，每立方污水大约节省15.48元。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，其特征在于，包括：第一反应容器(12)和第二反应容器(15)；其中，所述第一反应容器(12)用于将调节PH值的原污水进行氧化处理；所述第二反应容器(15)用于将所述第一反应容器(12)处理后的污水进行沉淀澄清后输出；

所述第一反应容器(12)设置有：第二原污水管道(4)、硫酸亚铁溶液管道(5)、双氧水管道(6)和第一出水管道(14)；其中，第二原污水管道(4)用于向第一反应容器(12)输入调节PH值后的原污水；硫酸亚铁溶液管道(5)、双氧水管道(6)分别用于向第一反应容器(12)投加反应所需药剂；第一出水管道(14)用于输出第一反应容器(12)处理后的废水；

所述第二原污水管道(4)的进口处设置有第一管道混合器(2)，用于调节原污水的PH值；其中，所述第一管道混合器(2)设置有第一进口、第二进口、第三进口，第一管道混合器(2)的第一进口设置有第一原污水管道(1)，第一管道混合器(2)的第二进口设置有硫酸管道(3)，第一管道混合器(2)的第三进口设置有回流管道(17)；所述回流管道(17)用于向第一管道混合器(2)输入第二反应容器(15)的出水。

2.根据权利要求1所述的一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，其特征在于，所述第一反应容器(12)内设置有搅拌器(13)。

3.根据权利要求1所述的一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，其特征在于，所述第二反应容器(15)设置有进水管道、溢流堰(10)和排泥管(16)；所述进水管道用于向第二反应容器(15)内输入调节PH值至预设范围的第一反应容器(12)处理后的污水；

所述进水管道的进口处设置有第二管道混合器(8)，用于调节第一反应容器(12)处理后的污水的PH值；其中，所述第二管道混合器(8)的第一进口、第二进口分别与第一出水管道(14)的出口、第一原污水管道(1)的出口相连通。

4.根据权利要求3所述的一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，其特征在于，所述第二反应容器(15)的顶部设置有挡板(9)，所述挡板(9)将进水管道和溢流堰(10)分隔开。

5.根据权利要求4所述的一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，其特征在于，挡板(9)的高度为第二反应容器(15)高度的一半。

6.根据权利要求3所述的一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，其特征在于，所述溢流堰(10)设置有第二出水管道(11)；

所述第二出水管道(11)与回流管道(17)的进口相连通。

7.根据权利要求1所述的一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，其特征在于，第一原污水管道(1)、第二原污水管道(4)、硫酸亚铁溶液管道(5)、双氧水管道(6)、第一出水管道(14)、回流管道(17)均为PVC材质。

8.根据权利要求1所述的一种用于PVA生产废水处理的芬顿反应装置，其特征在于，第一反应容器(12)和第二反应容器(15)均为不锈钢材质。