气升式非均相Fenton反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种气升式非均相Fenton反应器，属于废水处理设备领域。本发明专利技术包括沉降区、上流区、回流区以及一些隔板组成，综合了均相和传统非均相Fenton氧化各自的优点。在反应器内普通的均相Fenton氧化正常进行，同时通过将均相Fenton氧化工艺反应产生的Fe(Ⅲ)在反应器内依靠气升式反应器特有的流态自动负载到载体上，并将载体截留在反应器内，从而形成了铁的氧化物/H2O2的环境，进而促进非均相Fenton氧化反应的发生。本发明专利技术具有操作简单、运行费用低，造价低等优点，适合在造纸、化工、综合性园区等等行业的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废水处理设备领域，更具体地说，涉及一种气升式非均相Fenton反应器。
技术介绍
近年来随着人们对于环境问题的重视，废水的排放标准逐渐提高，这就对废水深度处理工艺提出了更高的要求。Fenton氧化工艺由于其氧化能力强，正在被越来越多的应用于化工、造纸、医药、综合性园区等行业废水的处理。1894年，H.JFenton首次发现H2O2与Fe2+组成的混合溶液能迅速氧化苹果酸，并把这种混合体系称为标准Fenton试剂。经研究H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH，其氧化电位是除氟元素外最强的无机氧化剂，它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时Fe2+作为催化剂最终被氧化成Fe3+，在一定条件下，可有Fe(OH)3出现，它有絮凝作用，可大量地去除水中的悬浮物。普通Fenton氧化工艺在黑暗中就能破坏有机物，具有设备投资省的优点。目前在国内采用普通Fenton氧化工艺处理废水的案例越来越多，在化工、造纸、综合园区等废水的预处理及尾端深度处理中均有应用，单个项目的规模也由原来的每天几十吨的规模上升至万吨以上。但是传统的Fenton工艺存在以下缺点：一是产生大量的铁泥，Fe2+转化为Fe3+无法再利用只能作为污泥沉淀与水分离，因此污泥量较大。二是pH值调整所需药剂消耗量大，Fenton反应必须在pH值3～4的范围内反应，因此需将待处理废水先由中性调整至pH值3～4，然后再回调至中性，所需酸碱药剂量较大。这些缺点限制了传统Fenton氧化工艺的进一步发展。非均相Fenton氧化工艺很好的解决了普通Fenton(均相Fenton)氧化工艺存在的问题。非均相Fenton反应是将铁离子固定在一定的载体之上的一类反应体系，保留了均相Fenton反应氧化范围广、反应氧化能力强的优点，同时放宽了对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，成为目前研究的重点之一。例如，中国专利申请号为201510593494.3，申请公开日为2015年12月9日的专利申请文件公开了一种鼓气非均相芬顿流化床反应器，反应器外壁底部中心位置设置有排污管；排污管上方设置有进气分布器和进水分布器；进水分布器上方设置有下多孔栏板，下多孔栏板上等距离设置有竖直隔板，隔板之间设置有填料；反应器竖直隔板上设置上多孔栏板，上多孔栏板的上方设置有出水管，出水管上方设置有出气栏板，出气栏板上中部设置有孔道；出气栏板的孔道上全覆盖有布满多孔的支撑柱，通过支撑柱支持上方积水帽，反应器顶部设置有出气孔。中国专利申请号为201510857192.2，申请公开日为2016年2月17日的专利申请
文件公开了一种非均相芬顿反应器，包括顺序连接的布水槽、芬顿反应槽、凝絮反应槽、沉淀槽，布水槽设置有进水管，芬顿反应槽至少设置有两个，布水槽和每个芬顿反应槽之间设置有阀板，芬顿反应槽上分别设置有污水出口，污水出口处设置出水阀后连接有中间管，芬顿反应槽分别通过中间管连接凝絮反应槽，凝絮反应槽与沉淀槽之间通过隔板分隔，隔板的中下部设置有流出口，沉淀槽上设置有出水堰并对应设置有排水管，沉淀槽下端设置有排泥斗，排泥斗下端连接有排泥管。传统的非均相Fenton氧化工艺具有污泥产生量少、反应pH值范围大等优点，但是同时也具有以下缺点。(1)催化剂制作成本高，目前非均相Fenton工艺采用的离子交换膜、离子交换树脂、分子筛等负载铁离子以及铁氧化物及其他金属制作成颗粒催化剂，这些催化剂往往需要先制作成颗粒物或者负载完成后然后放置到非均相Fenton反应装置中，其制作成本都比较高；(2)现有非均相Fenton工艺均会出现铁离子的流失，铁离子的流失即产生了污泥，也造成了催化剂的损失，这样需定期补充昂贵的催化剂颗粒，进而造成运行成本的提高；(3)非均相Fenton工艺反应时间较长，普通的均相Fenton工艺反应时间较短，往往几分钟就反应完成，而非均相Fenton工艺往往需要几个小时的反应时间，这就要求非均相Fenton反应器比传统的均相Fenton反应器要大很多。由于以上问题的存在，目前单一的非均相Fenton工艺的运行成本仍高于现有的常规均相Fenton工艺，因此单一的非均相Fenton工艺还停留在实验室研究阶段，尚未大规模的推广到实际应用中。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有的非均相Fenton反应存在催化剂成本高、铁离子流失严重、反应时间长等问题，传统均相Fenton反应存在药剂投加量大，污泥产生量高等问题，开发了一种气升式非均相Fenton反应器，通过设置上流区隔板将反应器分为上流区、沉降区、回流区三个部分，综合了均相和传统非均相Fenton氧化各自的优点。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种气升式非均相Fenton反应器，包括反应器罐体和曝气装置，还包括上流区隔板，所述的反应器罐体包括反应器外壁、底部沉淀斜板、底板和顶部沉淀斜板，所述的顶部沉淀斜板的上方设有出水堰，所述的底部沉淀斜板与底板连接构成气升式非均相Fenton反应器的底部；所述的曝气装置位于反应器罐体的底部，其边缘不得超过底部沉淀斜板与底板连接处；
所述的上流区隔板的一端与反应器罐体的顶部连接，另一端自由，上流区隔板在竖直方向上正对着底部沉淀斜板与底板的连接处，且上流区隔板的自由端距离连接处应保持300～500mm的距离，上流区隔板的上部设有回流孔，回流孔大小应根据过流水速0.8m/s～1.0m/s(过流水速依据处理量除以回流孔截面积计算得到)计算所得。优选地，所述的上流区隔板将整个反应区分为上流区、回流区和沉降区三个部分，其中，上流区隔板与底板所围成的区域为上流区；由回流孔以下的上流区隔板、底部沉淀斜板和反应器外壁围成的区域为回流区；回流孔以上的上流区隔板、顶部沉淀斜板及出水堰围成的区域为沉降区。优选地，所述上流区的容积应满足停留时间为0.5～1h，上流区内水深高度至少为6m。优选地，上流区隔板与反应器外壁间的距离不小于0.3m；沉降区的表面负荷应不高于15m3/(m2*h)。优选地，所述的回流孔在竖直方向上的位置低于出水堰，出水堰负荷应为小于2.9L/(s*m)。优选地，所述的回流孔在竖直方向上的位置低于出水堰底部0.5m～1.0m。优选地，所述的底部沉淀斜板与水平面的夹角大于60°。上述的气升式非均相Fenton反应器处理废水的方法，其步骤为：(1)将待处理废水引入气升式非均相Fenton反应器底部，与反应器底部的硫酸、双氧水、硫酸亚铁等物质进行混合反应，其中硫酸的投加量应维持反应器内pH值在3～4，双氧水的投加量与计划去除的COD成1:(1～1.2)的质量比例，双氧水与硫酸亚铁的质量比例为1:(1.2～1.5)；(2)开启曝气装置，废水在气升式非均相Fenton反应器的上流区内向上移动，同时带动回流区回流的晶体进入上流区后随废水一同向上移动，曝气装置的废气量不低于3m3/m2*h；(3)废水在上流区与加入的药剂和反应器内的晶体反应后，通过回流孔进入沉降区，在沉降区内晶体由于密度较大向下移动进入回流区进而回到上流区，废水则由出水堰流出反应器；优选地，所述的晶体在气升式非均相Fenton反应器内自动生成，在处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气升式非均相Fenton反应器，包括反应器罐体和曝气装置(1)，其特征在于：还包括上流区隔板(4)，所述的反应器罐体包括反应器外壁(3)、底部沉淀斜板(2)、底板(10)和顶部沉淀斜板(5)，所述的顶部沉淀斜板(5)的上方设有出水堰(7)，所述的底部沉淀斜板(2)与底板(10)连接构成气升式非均相Fenton反应器的底部；所述的曝气装置(1)位于反应器罐体的底部，其边缘不得超过底部沉淀斜板(2)与底板(10)连接处；所述的上流区隔板(4)的一端与反应器罐体的顶部连接，另一端自由，上流区隔板(4)在竖直方向上正对着底部沉淀斜板(2)与底板(10)的连接处，且上流区隔板(4)的自由端距离连接处应保持300～500mm的距离，上流区隔板(4)的上部设有回流孔(6)，回流孔的过流水速控制在0.8m/s～1.0m/s。

【技术特征摘要】
1.一种气升式非均相Fenton反应器，包括反应器罐体和曝气装置(1)，其特征在于：还包括上流区隔板(4)，所述的反应器罐体包括反应器外壁(3)、底部沉淀斜板(2)、底板(10)和顶部沉淀斜板(5)，所述的顶部沉淀斜板(5)的上方设有出水堰(7)，所述的底部沉淀斜板(2)与底板(10)连接构成气升式非均相Fenton反应器的底部；所述的曝气装置(1)位于反应器罐体的底部，其边缘不得超过底部沉淀斜板(2)与底板(10)连接处；所述的上流区隔板(4)的一端与反应器罐体的顶部连接，另一端自由，上流区隔板(4)在竖直方向上正对着底部沉淀斜板(2)与底板(10)的连接处，且上流区隔板(4)的自由端距离连接处应保持300～500mm的距离，上流区隔板(4)的上部设有回流孔(6)，回流孔的过流水速控制在0.8m/s～1.0m/s。2.根据权利要求1所述的一种气升式非均相Fenton反应器，其特征在于：所述的上流区隔板(4)将整个反应区分为上流区、回流区和沉降区三个部分，其中，上流区隔板(4)与底板(10)所围成的区域为上流区；由回流孔(6)以下的上流区隔板(4)、底部沉淀斜板(2)和反应器外壁(3)围成的区域为回流区；回流孔(6)以上的上流区隔板(4)、顶部沉淀斜板(5)及出水堰(7)围成的区域为沉降区。3.根据权利要求2所述的一种气升式非均相Fenton反应器，其特征在于：所述上流区的容积应满足停留时间为0.5～1h，上流区内水深高度至少为6m。4.根据权利要求2所述的一种气升式非均相Fenton反应器，其特征在于：上流区隔板(4)与反应器外壁(3)间的距离不小于0.3m；沉降区的表面负...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭方峥，涂勇，吴海锁，
申请(专利权)人：江苏省环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32