CN213895284U - 一种超声波芬顿氧化塔 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种超声波芬顿氧化塔，解决现有芬顿方法是单独使用芬顿氧化法或者超声波处理，存在降解效率低、反应时间长、能耗过高的问题。该超声波芬顿氧化塔包括底座和塔体，塔体上设置有进水口、出水口和排气口，还包括设置在塔体内中部位置的催化填料和设置在塔体外壁中部位置的至少一个超声波发生装置。本实用新型芬顿氧化和超声波联合作用时具有正的协同效应；超声波和芬顿二者联合作用可降低处理成本、提高降解效率、减少反应时间、处理效率增高，可加速溶液的脱色，处理后水质好，同时在超声波的协同作用下，不会产生氢氧化铁沉淀，没有二次污染问题和污泥处理问题，而且反应条件简单，易于操作。
Description
技术领域
本实用新型属于水处理领域，涉及一种超声波芬顿氧化塔，适用于难处理废水预处理或深度处理。
背景技术
传统芬顿氧化技术主要是由Fe2+和H2O2组成芬顿试剂投加至废水中进行反应，在酸性条件下，Fe2+催化分解H2O2产生具有强氧化作用的·OH，再由羟基自由基降解氧化有机污染物，直至最终分解为CO2和H2O。
芬顿氧化法主要适用于含难降解有机物废水的处理，如造纸工业废水、染整工业废水、煤化工废水、石油化工废水、精细化废水、发酵工业废水、垃圾渗滤液废水及工业园区集中废水处理厂废水等的处理。芬顿氧化法可作为废水生化处理前的预处理工艺，也可作为废水生化处理后的深度处理工艺。
超声波处理是20世纪80年代后期发展起来的一种难降解有机物高效处理技术，其原理是利用超声波辐射溶液产生许多空化泡，空化泡崩溃时形成局部热点(其温度高达5000K，压力超过1000atm)，并伴有强烈的冲击波和时速高达400km/h的射流，将泡内的气体和液体交界面的介质加热分解产生强氧化性的自由基·O、·OH和H2O2等，可使难降解有机物在此极端条件下完全氧化降解、无二次污染。
传统芬顿方法是单独使用芬顿氧化法或者超声波处理，尽管也可以降解水体中一系列有机污染物，但仍存在着降解效率低、反应时间长、能耗过高等问题。
实用新型内容
为了解决现有芬顿方法是单独使用芬顿氧化法或者超声波处理，均存在降解效率低、反应时间长、能耗过高的技术问题，本实用新型提供了一种超声波芬顿氧化塔。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：
一种超声波芬顿氧化塔，包括底座和塔体，所述塔体上设置有进水口、出水口和排气口，其特殊之处在于：
还包括设置在塔体内中部位置的催化填料和设置在塔体外壁中部位置的至少一个超声波发生装置。
进一步地，还包括设置在塔体内且位于催化填料上方的集水器，所述集水器底部与催化填料顶部的距离大于等于300mm。
进一步地，还包括设置在催化填料下方的布水装置，所述布水装置包括水帽板和多个水帽；所述水帽板设置在塔体内壁上，所述水帽通过丝口连接在水帽板上的水帽安装孔内；所述水帽为轴向设置有通孔的蘑菇形柱体。
进一步地，所述超声波发生装置包括多个超声波分布器，所述多个超声波分布器沿塔体圆周均布。
进一步地，所述超声波分布器包括设置在塔体上的外壳以及设置在外壳内的多个轴向均匀分布的超声波换能器。
进一步地，所述集水器的宽度大于等于150mm；所述集水器堰板为三角堰板。
进一步地，还包括设置在塔体上的一个人孔；所述人孔位于塔体外部催化填料顶部以上部位或塔体外部水帽板以上部位。
进一步地，还包括设置在塔体上的两个人孔；其中一个人孔位于塔体外部催化填料顶部以上部位，另一个人孔位于塔体外部水帽板以上部位。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
本实用新型超声波芬顿氧化塔上设有超声波发生装置，使芬顿氧化和超声波发生装置产生的超声波联合作用时，具有正的协同效应；超声波起到反应物与催化剂的双重作用，作为反应物，超声波可使有机分子降解；作为催化剂，超声波使H2O2分解生成有效的氧化自由基，如·OH和HOO·，从而导致有机物发生一系列的氧化降解反应。超声波和芬顿二者联合作用可降低处理成本和提高降解效率。超声波起提高·OH反应速率和芬顿试剂利用率的作用，减少反应时间，处理效率增高，可加速溶液的脱色，处理后水质好，同时在超声波的协同作用下，不会产生氢氧化铁沉淀，没有二次污染问题和污泥处理问题，而且反应条件简单，易于操作。
附图说明
图1是本实用新型超声波芬顿氧化塔的外形示意图；
图2是本实用新型超声波芬顿氧化塔的轴向剖视结构示意图；
图3是本实用新型超声波芬顿氧化塔中水帽板结构示意图；
图4是本实用新型超声波芬顿氧化塔的俯视结构示意图。
其中，附图标记如下：
1-进水口，2-水帽板，21-水帽安装孔，3-人孔，4-催化填料，5-集水器，6-塔体，7-出水口，8-水帽，9-底座，10-超声波分布器，11-排气口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
如图1至图4所示，一种超声波芬顿氧化塔，包括塔体6、底座9、布水装置、催化填料4和至少一个超声波发生装置。
塔体6为圆形，顶部为椭圆形盖，底部为平面，塔体6为耐腐蚀材质；塔体6顶部设置与塔体6内部相通的排气口11，塔体6外壁靠近底端位置设有进水口1，进水口1为圆形并与塔体6内部连通。
底座9为与塔体6连接的平板。
催化填料4堆填在塔体6内中部位置，催化填料4采用芬顿催化氧化专用填料，催化填料4填充率为50％-60％。
布水装置位于催化填料4的下方，布水装置包括水帽板2和多个水帽8；水帽板2为圆形，并位于塔体6内部进水口1上方，水帽板2通过支架与塔体6内壁连接，水帽板2上均匀分布多个水帽安装孔21；水帽8为轴向设置有通孔的蘑菇形柱体结构；水帽8采用丝口连接均匀安装在水帽板2的水帽安装孔21内。
集水器5设置在塔体6内且位于催化填料4的上方，集水器5底距离催化填料4顶不低于300mm，集水器5宽度不小于150mm，集水器5的堰板为三角堰。
出水口7为圆形，出水口7设置在塔体6外壁，并与塔体6内部集水器5连通。
超声波发生装置包括设置在塔体6外壁的多个超声波分布器10，多个超声波分布器10沿塔体6周向均匀分布，每个超声波分布器10包括设置在塔体6上的外壳以及设置在外壳内的多个超声波换能器，多个超声波换能器沿轴向均匀分布。
塔体6上设有两个人孔3，分为上人孔和下人孔，上人孔设置在塔体6外壁催化填料4顶部以上，下人孔设置在塔体6外壁水帽板2以上。
本实施例对超声波芬顿氧化塔实施过程做详细说明，工作过程如下：
污水经调节pH值在2.8～3.2范围后依次加入硫酸亚铁溶液和双氧水并完全混合，通过进水口1进入塔体6的底部，通过水帽8将污水均匀分布在塔体6内部。Fe2+和H2O2共同组成的氧化体系，即芬顿试剂，具有较强的氧化能力；同时，催化填料4具有催化作用，在催化作用、芬顿试剂和超声波发生装置产生的超声波协同作用下，催化产生强氧化性的自由基·O、·OH和HOO·等，将污水中的有机物分解成二氧化碳和水，水通过集水器5收集后从出水口7流出，气体经排气口11排出。超声波和芬顿二者联合作用时具有正的协同效应，超声波起到反应物与催化剂的双重作用。作为反应物，超声波可使有机分子降解；作为催化剂，超声波使H2O2分解生成有效的氧化自由基，如·OH和HOO·，从而导致有机物发生一系列的氧化降解反应。超声波和芬顿二者联合作用可降低处理成本和提高降解效率。超声波起提高·OH反应速率和芬顿试剂利用率的作用，减少反应时间，处理率增高，可加速溶液的脱色，处理后水质好，同时在超声波的协同作用下，不会产生氢氧化铁沉淀，没有二次污染问题和污泥处理问题，而且反应条件简单，易于操作。
以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴。
Claims (8)
1.一种超声波芬顿氧化塔，包括底座(9)和塔体(6)，所述塔体(6)上设置有进水口(1)、出水口(7)和排气口(11)，其特征在于：
还包括设置在塔体(6)内中部位置的催化填料(4)和设置在塔体(6)外壁中部位置的至少一个超声波发生装置。
2.根据权利要求1所述的超声波芬顿氧化塔，其特征在于：
还包括设置在塔体(6)内且位于催化填料(4)上方的集水器(5)，所述集水器(5)底部与催化填料(4)顶部的距离大于等于300mm。
3.根据权利要求2所述的超声波芬顿氧化塔，其特征在于：
还包括设置在催化填料(4)下方的布水装置，所述布水装置包括水帽板(2)和多个水帽(8)；所述水帽板(2)设置在塔体(6)内壁上，所述水帽(8)设置在水帽板(2)上的水帽安装孔(21)内；所述水帽(8)为轴向设置有通孔的蘑菇形柱体。
4.根据权利要求3所述的超声波芬顿氧化塔，其特征在于：
所述超声波发生装置包括多个超声波分布器(10)，所述多个超声波分布器(10)沿塔体(6)圆周均布。
5.根据权利要求4所述的超声波芬顿氧化塔，其特征在于：
所述超声波分布器(10)包括设置在塔体(6)上的外壳以及设置在外壳内的多个轴向均匀分布的超声波换能器。
6.根据权利要求5所述的超声波芬顿氧化塔，其特征在于：
所述集水器(5)的宽度大于等于150mm；所述集水器(5)的堰板为三角堰板。
7.根据权利要求3所述的超声波芬顿氧化塔，其特征在于：
还包括设置在塔体(6)上的一个人孔(3)；所述人孔(3)位于塔体(6)外部催化填料(4)顶部以上部位或塔体(6)外部水帽板(2)以上部位。
8.根据权利要求3所述的超声波芬顿氧化塔，其特征在于：
还包括设置在塔体(6)上的两个人孔(3)；其中一个人孔位于塔体(6)外部催化填料(4)顶部以上部位，另一个人孔位于塔体(6)外部水帽板(2)以上部位。
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| CN115448508A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-09 | 扬州大学 | 一种超声辅助芬顿-混凝沉淀处理氯乙酸生产废水装置及其方法 |
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- 2020-11-16 CN CN202022644627.4U patent/CN213895284U/zh not_active Expired - Fee Related
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