一种中性复合床芬顿反应器及其污水处理方法技术

本发明专利技术公开了一种中性复合床芬顿反应器及其污水处理方法，属于工业污水深度处理领域。它包括反应器，反应器内部从下至上依次为：进水区、固体酸反应区、管式陶瓷膜和产水区；固体酸反应区位于所述的进水区的上方，固体酸反应区的内部中间是由管式陶瓷膜隔成的空腔，所述的固体酸反应区上方为产水区，空腔与产水区联通；所述的固体酸反应区内为碳基材料，固体酸反应区对应的反应器上部侧壁上设置有第一出水口，所述的第一出水口处设置有石英砂滤层，第一出水口依次与回流管、回流泵、回流管流量计连接；回流管出口与所述的反应器底部的进水口连通。本发明专利技术可以减少芬顿反应器能耗、节约酸碱药剂需求量，同时提高催化剂使用效率并减少铁泥沉淀。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于工业污水深度处理领域。它包括反应器，反应器内部从下至上依次为：进水区、固体酸反应区、管式陶瓷膜和产水区；固体酸反应区位于所述的进水区的上方，固体酸反应区的内部中间是由管式陶瓷膜隔成的空腔，所述的固体酸反应区上方为产水区，空腔与产水区联通；所述的固体酸反应区内为碳基材料，固体酸反应区对应的反应器上部侧壁上设置有第一出水口，所述的第一出水口处设置有石英砂滤层，第一出水口依次与回流管、回流泵、回流管流量计连接；回流管出口与所述的反应器底部的进水口连通。本专利技术可以减少芬顿反应器能耗、节约酸碱药剂需求量，同时提高催化剂使用效率并减少铁泥沉淀。【专利说明】
本专利技术属于工业污水深度处理领域，更具体地说，涉及一种高级氧化污水处理设备及其污水处理方法。
技术介绍
造纸、印染、农药、发酵等重污染行业的毒害有机污染物，具有难降解、毒性大、残留时间长、深度处理与回用技术难度大等特点，缺乏成熟、有效而且经济的技术方法。通常的废水深度处理与回用技术除生态的方法中，氧化技术能有效降低有机工业废水的C0D，而氧化技术中的Fenton试剂几乎可以氧化传统技术无法去除的所有难降解有机物，如多氯联苯、五氯酚、酚、三氯乙烯、偶氮染料、硝基酚、氯苯、芳香胺、三氯甲烷、甲基对硫磷、表面活性剂等。《Physical and oxidation removal of organics during Fenton treatmentof matrue municipal landfill leachate.》(J.Hazard.Mater.，2007，146，334-340.，YangDeng)，Yang等利用Fenton试剂处理COD为1100-1300mg/L的垃圾渗滤液,在渗滤液初始ρΗ3.0, H2O2与Fe2+摩尔比为3，H2O2投量为240mmol/L条件下，COD去除率达到61 %。均相芬顿系统有两个先天缺陷限制了其推广应用:一是该系统必须在较低的pH值(pH = 3)下才能有效运行，大 多数处理对象需要反复调解pH值才能满足处理、排放的要求；二是由于大量铁离子的存在，导致反应结束后，导致大量铁泥沉积，提高了处理成本并引发二次污染问题，而非均相芬顿体系可以解决上述问题。《均相和非均相Fenton型催化剂催化氧化含酚废水》(.华南理工大学学报(自然科学版)，2003，31 (5) ,52-54.何莼，徐科峰，奚红霞等.)，何莼等分别以活性炭和人造沸石为载体，制备了 Fe/活性炭和Fe/人造沸石两种非均相催化剂，对含酚废水进行了降解研究，并将实验结果与均相Fenton体系进行了对比，结果表明非均相催化剂比均相催化剂具有更高的活性，两种催化剂对苯酚的降解效率比均相反应体系分别提高了 12%和18%。非均相Fenton反应保留了均相Fenton反应氧化范围广、反应速度快的优点，同时拓宽了对溶液PH值的要求，扩大了可处理废水的范围，又避免了铁离子可能造成的二次污染。但非均相芬顿过程仍需解决如何进一步减少铁盐的加入，减少污泥的产生，以及催化剂与反应液的接触问题，提高催化氧化的效率，提升出水水质。《Effect ofoperating parameters on the decolorization and oxidation of textile wastewaterby the fluidized-bed Fenton process.)) (Sep.Purif.Technol.，2011，83，100-105.SuC.C.，Massakul P.A.，Chavalit R., Lu M.C.) Su 等以 Fenton-流化床法处理某纺织废水，考察了 pH、H2O2投加浓度、Fe2+浓度对脱色及氧化性能的影响。研究结果表明，在pH = 3，: : = 1:0.95:3.17时，Fenton-流化床法色度去除率达到92%，氧化率为49%。继续加入H2O2，氧化率最高可达87% JMFenton-流化床催化剂易随出水流失。传统芬顿反应器虽然在一定程度上拓宽了反应环境对pH的要求，仍需投加大量酸碱试剂，而芬顿流化床的运行形式对能耗需求较大，并且由于流化态中的大量相互摩擦，催化剂表面金属离子容易溶解于污水中随出水水流流失，部分无机载体催化剂如石英砂负载铁氧化物催化剂存在活性寿命低、制备困难等难题。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的芬顿反应器能耗大、酸碱药剂需求量大、催化剂催化效率低和出水水质不稳定的问题，本专利技术提供了，它可以减少芬顿反应器能耗、节约酸碱药剂需求量，同时提高催化剂使用效率并减少铁泥沉淀。2.技术方案一种中性复合床芬顿反应器，包括反应器，所述的反应器内部从下至上依次为:进水区、固体酸反应区、管式陶瓷膜和产水区；所述的反应器的底部设置有进水泵、第一加药泵和第二加药泵，所述的进水泵、第一加药泵和第二加药泵的出水口分别与所述的反应器的进水口连通，所述的进水泵、第一加药泵和第二加药泵上分别设置有流量计；固体酸反应区位于所述的进水区的上方，所述的固体酸反应区的内部中间是由管式陶瓷膜隔成的空腔，所述的固体酸反应区上方为产水区，所述的空腔与产水区联通；所述的固体酸反应区内为碳基材料，负载有磺酸基和三价铁，作为固体酸催化剂，固体酸反应区对应的 反应器上部侧壁上设置有第一出水口，所述的第一出水口处设置有石英砂滤层(如图4)，该第一出水口依次与回流管、回流泵、回流管流量计连接；所述的回流管出口与所述的反应器底部的进水口连通；所述的产水区对应的反应器侧壁上设置有第二出水口，所述的第二出水口依次与出水端压力计、出水泵连接。优选地，所述的进水区内设有斜板式进水槽；所述的固体酸反应区与进水区分界处设置有支撑架；所述的管式陶瓷膜的底部固定在所述的支撑架中间。优选地，所述的固体酸反应区的外侧壁下部设有气液联合反冲洗装置，所述的气液联合反冲洗装置包括反冲洗流量计、反冲洗水箱、空气压缩箱。反应器采用周期性原位再生膜的方法，先气冲、再水冲对膜表面污染物进行清理，使管式陶瓷膜过膜通量可在相当长时间内保持几乎不下降。优选地，所述的产水区的顶部连接有气体压力计及气泵，所述的气泵在固定压力下在产水区内形成负压，产水区由管式陶瓷膜内得到的过滤液由出水泵排出反应器。产水区的设计很好地帮助管式陶瓷膜中得到的滤液在较低能耗的需求下排出反应器。优选地，所述的石英砂滤层中，石英砂的粒径0.5-lmm,密度2_3g/cm3 ;铁砂的粒径0.3-0.5_，密度2-3g/cm3。石英砂的作用是减少随水流进入回流管的载体颗粒。污水通过回流管回到反应器底部的进水管，重新进入反应器内部进一步净化，在反应一段时间后，一部分回流液通过出水口排出反应器。所述的管式陶瓷膜为耐酸型外压式管式陶瓷膜，膜孔孔径500nm。在管式陶瓷膜作用下，污水与载体颗粒得到分离，随后进入产水区。优选地，固体酸反应区内碳基材料的密度为lg/cm3,颗粒大小600nm-700nm,填充方式采用模块式膨胀床，填充率40%，反应时催化剂的填充床膨胀率40%。优选地，所述的第一出水口处设置的石英砂滤层通过石英砂过滤器固定，所述的石英砂过滤器包括石英砂滤袋、过滤器固定架、过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中性复合床芬顿反应器，包括反应器(6)，其特征在于，所述的反应器(6)内部从下至上依次为：进水区(5)、固体酸反应区(7)、管式陶瓷膜(8)和产水区(9)；所述的反应器(6)的底部设置有进水泵(1)、第一加药泵(2)和第二加药泵(3)，所述的进水泵(1)、第一加药泵(2)和第二加药泵(3)的出水口分别与所述的反应器(6)的进水口连通，所述的进水泵(1)、第一加药泵(2)和第二加药泵(3)上分别设置有流量计(1‑1)；固体酸反应区(7)位于所述的进水区(5)的上方，所述的固体酸反应区(7)的内部中间是由管式陶瓷膜(8)隔成的空腔，所述的固体酸反应区(7)上方为产水区(9)，所述的空腔与产水区(9)联通；所述的固体酸反应区(7)内为碳基材料，负载有磺酸基和三价铁，作为固体酸催化剂，固体酸反应区(7)对应的反应器(6)上部侧壁上设置有第一出水口(10‑1)，所述的第一出水口(10‑1)处设置有石英砂滤层，该第一出水口(10‑1)依次与回流管(10)、回流泵(10‑2)、回流管流量计(10‑3)连接；所述的回流管(10)出口与所述的反应器(6)底部的进水口连通；所述的产水区(9)对应的反应器(6)侧壁上设置有第二出水口(9‑5)，所述的第二出水口(9‑5)依次与出水端压力计(9‑4)、出水泵(9‑3)连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁丽丽，陈梦天，任洪强，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32