一種處理難降解有機廢水的通用型內循環芬頓反應器的製造方法
2023-05-13 19:19:06
一種處理難降解有機廢水的通用型內循環芬頓反應器的製造方法
【專利摘要】一種處理難降解有機廢水的通用型內循環芬頓反應器，其結構包括：進水口、混合區、擋板、第一重套筒、第二重套筒、第三重套筒、紫外燈、溢流槽、出水口、反應器外壁、第一反應區、第二反應區、曝氣頭、空氣入口。所述反應器是上部為圓柱、下部為圓臺的加蓋筒體，底部設進水口和曝氣頭，中間設置下部開口的三重套筒，將反應器分隔為混合區、第一反應區和第二反應區，上部設溢流槽和出水口，底部設有倒置喇叭狀的擋板，反應器內布置有紫外燈。該反應器對難降解有機廢水有較好的處理效果，多相催化劑在反應器各反應區之間循環，可以重複利用，有機汙染物礦化度高。
【專利說明】一種處理難降解有機廢水的通用型內循環芬頓反應器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種處理難降解有機廢水的通用型內循環芬頓(Fenton)反應器，屬於汙水處理領域。
【背景技術】
[0002]在各種類型的廢水中，含有大量難降解有機汙染物的廢水是水汙染的主要元兇。這些難被微生物降解的有機汙染物主要來源於石油化工、冶金、印染、製藥、造紙等工業行業，以及農村使用的農藥和城市生活垃圾。這些難降解有機廢水的特點是濃度較高，成分複雜，毒性強，化學耗氧量高、具有「三致」作用或毒性，一旦向環境排放，將會引發嚴峻的環境汙染，並威脅人民的健康。
[0003]目前難降解有機廢水的處理方法主要有三大類，分別是:生物法、物理法和化學氧化法。隨著民眾環境保護意識的日益增強和國家汙染物排放標準的日趨嚴格，之前大多數企業採用的生物處理技術不能達到最新的行業廢水排放標準，目前被廣泛接受的工藝是採用生化處理+深度處理相結合的處理方法，生化處理可以在低成本的條件下去除大量汙染物，而深度處理則能進一步去除廢水中的難降解有機物，保證達到排放標準。目前研究較多的深度處理技術是膜分離技術和高級氧化技術。膜分離技術雖然處理效果不錯，但是由於濃縮液難處理、膜易汙染以及投資運行成本高等缺點，應用受到很大限制。高級氧化法利用羥基自由基(.0Η)將廢水中的有毒有機物分解成為無毒或低毒的小分子物質進而提高其可生化性，甚至徹底轉化為二氧化碳和水等無機物，是一種徹底處理水中有機汙染物的方法。
[0004]芬頓(Fenton)技術是近年來比較受重視的一種高級氧化技術(AOPs) =Fe2MtKH2O2生成氧化能力極高的.0Η,.0H進一步氧化有機物。光助-芬頓體系(Photo-Fenton)則兼具高級氧化技術和光催化氧化技術的優點，降解效率高、二次汙染低。在難降解廢水處理領域，光助-芬頓體系已經逐漸成為公認的最具應用前景的技術之一。均相光助-芬頓體系和多相光助-芬頓體系各 有優缺點，均相光助-芬頓體系存在PH值適用範圍窄、鐵離子容易流失造成二次汙染等問題，多相光助芬頓體系雖然在較廣的PH值範圍內對難降解有機廢水有較好的處理效果，但處理效率低於均相光助芬頓體系。
[0005]目前極少有光助-芬頓法用於實際廢水的工業化處理，除了成本要進一步控制夕卜，急需要解決的就是設計出結構簡單、效率高、適於工業化的光反應器。已經研究出的光催化-膜分離反應器和三相內循環流化床光催化反應器都為多相光催化反應器的設計提供了很好的思路，真正應用於廢水處理工業化還有很長的路要走。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是針對日益嚴峻的水汙染形勢以及現有技術的不足提供一種可利用芬頓體系處理難降解有機廢水的通用型內循環芬頓反應器。
[0007]本發明的結構包括:進水口、混合區、擋板、第一重套筒、第二重套筒、第三重套筒、紫外燈、溢流槽、出水口、反應器外壁、第一反應區、第二反應區、曝氣頭、空氣入口 ；所述反應器是上部為圓柱、下部為圓臺的加蓋筒體，底部設進水口和曝氣頭，中間設置下部開口的三重套筒，將反應器分隔為混合區、第一反應區和第二反應區，上部設溢流槽和出水口，底部設有倒置喇叭狀的擋板，反應器內布置有紫外燈；
所述反應器中央的第一反應區布置紫外燈束，反應器外圍的第二反應區均勻布置數根紫外燈；
所述系統下部開口的三重套筒，其結構可以是套筒上部為圓柱形，中間為喇叭狀，下部為帶大缺口的圓柱筒；
所述反應器的光系統設置為中間一個光源外圍一圈光源的多光源形式；
所述反應器既適用於多相芬頓體系又適用於均相芬頓體系，既適用於普通芬頓體系又適用於光助-芬頓體系，根據廢水的性質和汙染物濃度，可以通過加入不同形式的催化劑和開關紫外燈達到不同的處理效果並節約成本，對於均相芬頓體系，加入亞鐵離子作為催化劑；對於多相芬頓體系，加入固體催化劑顆粒作為催化劑；對於普通均相芬頓體系，關閉紫外燈；對於光助芬頓體系，打開紫外燈；
反應器底部設有曝氣頭和進水口，由於上升水流和上浮氣泡的作用，在混合區、第一反應區和第二反應區之間出現密度差，驅使待處理溶液和芬頓試劑在三個區之間循環流動，多餘的氣體從反應器頂部的通氣孔溢出，進水、空氣、催化劑和過氧化氫在混合區混合，向上進入第一反應區，發生芬頓反應，由於第一重套筒上邊沿高於溢流槽上邊沿，待處理溶液向下在三重套筒之間形成二級回流即 催化劑顆粒在此處可控分級回流，反應液從三重套筒之間流下之後，部分待處理溶液進入外圍，廢水在第二反應區繼續被降解，若使用固相催化齊U，催化劑顆粒可以穩定沉降以實現固-液分離，處理後的上清液經溢流槽和出水口排出，部分廢水和催化劑經擋板作用回流到底部的混合區，與進水空氣混合後向上流動。
[0008]本發明有益效果是:本發明所述的反應器既適用於多相芬頓體系又適用於均相芬頓體系，既適用於普通芬頓體系又適用於光助-芬頓體系。反應器上部為圓柱，下部為圓臺，上部為圓柱型使得反應器有著較高的光利用率和良好的對稱性，下部為圓臺有利於待處理廢水和催化劑顆粒回流。內置三重套筒通過調節高度和間隔寬度，既可以促成顆粒催化劑分粒度回流，又可以按水質條件設計套筒尺寸以控制合理的回流比，延長水力停留時間，三重套筒將反應器分隔成中間的混合區和第一反應區以及外圍的第二反應區。為了提高反應器中紫外光與溶液的接觸面積，將反應器的光系統設置為中間一個光源外圍一圈光源的多光源形式，於是反應器處理水量增大，光強在反應器內分布更加均勻，適合工業實際應用。在較廣的pH值範圍內，本反應器對難降解有機廢水有較好的處理效果，多相催化劑在反應器各反應區之間循環，可以重複利用，有機汙染物礦化度高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的結構主視示意圖；
圖2為本發明的結構俯視示意圖；
圖中，1-進水口；2-混合區；3_擋板；4_第一重套筒；5_第二重套筒；6_第三重套筒；7-紫外燈；8_溢流槽；9_出水口 ；10_反應器外壁；11_第一反應區；12_第二反應區；13_曝氣頭；14_空氣入口。【具體實施方式】
[0010]結合【專利附圖】
【附圖說明】如下:
本發明所述處理難降解有機廢水的通用型內循環芬頓反應器的結構包括:進水口、混合區、擋板、第一重套筒、第二重套筒、第三重套筒、紫外燈、溢流槽、出水口、反應器外壁、第一反應區、第二反應區、曝氣頭、空氣入口 ；
所述反應器上部為圓柱，下部為圓臺，上部為圓柱型使得反應器有著較高的光利用率和良好的對稱性，下部為圓臺有利於待處理水樣回流。為了提高反應器光與溶液的接觸面積，將反應器的光系統設置為中間一個光源外圍一圈光源的多光源形式，於是反應器處理水量增大，光強在反應器內分布更加均勻，適合工業實際應用。利用三重套筒分隔成中間的混合區和第一反應區和外圍的第二反應區，中間和外圍一圈放置多盞紫外燈。
[0011]反應器底部設有曝氣頭和進水口，由於上升水流和上浮氣泡的作用，在混合區、第一反應區和第二反應區之間出現密度差，驅使待處理溶液和芬頓試劑在三個區之間循環流動，多餘的氣體從反應器頂部的通氣孔溢出。進水、空氣、催化劑和過氧化氫在混合區混合，向上進入第一反應區，發生芬頓反應。由於第一重套筒上邊沿高於溢流槽上邊沿，待處理溶液向下在三重套筒之間形成二級回流(催化劑顆粒在此處可控分級回流)。反應液從三重套筒之間流下之後，部分待處理溶液進入外圍，廢水在第二反應區繼續被降解(若使用固相催化劑，催化劑顆粒可以穩定沉降以實現固-液分離)，處理後的上清液經溢流槽和出水口排出，部分廢水和催化劑經擋板作用回流到底部的混合區，與進水空氣混合後向上流動。
[0012]根據廢水性質可選擇 過氧化氫用量、曝氣量、催化劑種類，催化劑用量、紫外燈功率和水力停留時間，以利用本反應器經濟高效地處理各種濃度各種成分的有機廢水。
[0013]對於高濃度廢水，出於成本考慮，本反應器比較適合作為生化處理技術的後續深度處理工藝，本反應器可以有效處理生化出水中的難降解有機物，既可以保證達到排放標準，又能保證經濟性。
[0014]經試驗，本反應器處理染料廢水時降解率和礦化率均大於93%，對生化處理後的垃圾滲濾液進行深度處理可以達到最新的滲濾液排放標準。
【權利要求】
1.一種處理難降解有機廢水的通用型內循環芬頓反應器，其特徵在於:所述反應器結構包括:進水口、混合區、擋板、第一重套筒、第二重套筒、第三重套筒、紫外燈、溢流槽、出水口、反應器外壁、第一反應區、第二反應區、曝氣頭、空氣入口 ； 所述反應器是上部為圓柱、下部為圓臺的加蓋筒體，底部設進水口和曝氣頭，中間設置下部開口的三重套筒，將反應器分隔為混合區、第一反應區和第二反應區，上部設溢流槽和出水口，底部設有倒置喇叭狀的擋板，反應器內布置有紫外燈； 所述反應器中央的第一反應區布置紫外燈束，反應器外圍的第二反應區均勻布置數根紫外燈； 所述反應器的光系統設置為中間一個光源外圍一圈光源的多光源形式； 所述反應器既適用於多相芬頓體系又適用於均相芬頓體系，既適用於普通芬頓體系又適用於光助-芬頓體系，根據廢水的性質和汙染物濃度，可以通過加入不同形式的催化劑和開關紫外燈達到不同的處理效果，對於均相芬頓體系，加入亞鐵離子作為催化劑；對於多相芬頓體系，加入固體催化劑顆粒作為催化劑；對於普通均相芬頓體系，關閉紫外燈；對於光助芬頓體系，打開紫外燈； 反應器底部設有曝氣頭和進水口，由於上升水流和上浮氣泡的作用，在混合區、第一反應區和第二反應區之間出現密度差，驅使待處理溶液和芬頓試劑在三個區之間循環流動，多餘的氣體從反應器頂部的通氣孔溢出，進水、空氣、催化劑和過氧化氫在混合區混合，向上進入第一反應區，發生芬頓反應，由於第一重套筒上邊沿高於溢流槽上邊沿，待處理溶液向下在三重套筒之間形成二級回流即催化劑顆粒在此處可控分級回流，反應液從三重套筒之間流下之後，部分待處理溶液進入外圍，廢水在第二反應區繼續被降解，若使用固相催化齊U，催化劑顆粒可以穩定沉降以實現固-液分離，處理後的上清液經溢流槽和出水口排出，部分廢水和催化劑經擋板作用回流到底部的混合區，與進水空氣混合後向上流動。
2.根據權利要求1所述的一種處理難降解有機廢水的通用型內循環芬頓反應器，其特徵在於，所述的下部開口的三重套筒，套筒上部為圓柱形，中間為喇叭狀，下部為帶大缺口的圓柱筒。
【文檔編號】C02F1/72GK103435142SQ201310328341
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】胡兆吉, 陳建新, 何立發, 魏林生, 歐陽二明, 王白楊, 黃冬根 申請人:南昌大學