一种环流式吸附池及其吸附方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种环流式吸附池及其吸附方法，属于水处理领域。
【背景技术】
[0002]在废水处理领域，对难降解有机物诸如芳烃化合物、杂环化合物的处理一直是水处理领域的难点，也是该领域的研究热点。目前，难降解有机物的常用处理方法包括化学氧化、物理吸附、化学氧化和物理吸附的耦合处理。
[0003]对于化学氧化方法，臭氧催化氧化是常用的一种可对有机废水进行深度处理的手段。臭氧的氧化性强，对于驼色、除臭、杀菌、去除有机物和无机物都有显著效果，处理后的水质较好；但是臭氧催化氧化处理需要配置臭氧发生器，臭氧发生器的耗电量大。另外，臭氧催化氧化的关键是臭氧催化剂，催化剂的催化活性将直接影响臭氧催化氧化有机废水的效率，而目前臭氧催化剂的催化效率较低，成本较高，这一定程度上限制了臭氧催化氧化在水处理中的应用。
[0004]物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力(范德华力)进行的吸附，主要的吸附剂为活性炭或者其他多孔介质。在废水处理过程中，物理吸附法可以作为离子交换、膜分离等方法的预处理方法，通过吸附剂的吸附作用去除废水中的有机物、胶体物及余氯等，也可以作为对有机废水进行深度处理的手段，以保证回用水的质量。
[0005]物理吸附按照其采用的主要设备进行分类，主要包括固定床、移动床和流动床三种。
[0006]固定床是废水处理中最常用的吸附装置，因吸附剂在此种设备的操作过程中是固定的而得名，即填充的固体颗粒吸附剂静止不动，废水连续通过填充吸附剂的设备；在废水连续通过的过程中，废水中的污染物被吸附剂吸附，从而实现对废水的处理。由于固定床中吸附剂的更换非常困难，因此固定床主要用于含有低浓度难降解有机物的处理。
[0007]移动床是原水从吸附床底部进入和吸附剂进行逆流接触，处理后出水从顶部流出的吸附装置，在移动床中，吸附剂可以再生，再生后的吸附剂从顶部加入，接近吸附饱和的吸附剂从底部排出。和固定床相比，移动床充分利用吸附剂的吸附容量，水头损失小，但是由于吸附剂在移动床中是流动的，吸附剂的破损会比固定床严重，所以对吸附剂的强度要求较高。同时由于废水从塔底流入，从塔顶流出，被截留的悬浮物随饱和的吸附剂从塔底排出，这种操作方式要求位于塔内上层的新鲜的吸附剂与位于塔内下层的饱和的吸附剂不能互相混合，所以移动床对操作的要求较高。
[0008]流化床与固定床的最大区别就是利用气体或液体使固体吸附剂处于悬浮运动状态，从而使废水与固体吸附剂能够接触更长的时间，从而达到更好的废水处理效果。在流化床中，吸附剂处于膨胀状态，吸附剂与废水逆向连续流动，与固定床相比，可以使用较小的颗粒吸附剂、比如说粉末状的吸附剂，吸附剂的成本更低，因此在目前的有机废水处理工艺中，流化床与固定床、移动床相比，有着更为广泛的应用。
[0009]现有技术中，中国专利文献CN102219285A提供公开了一种连续流内循环拟流化床树脂离子交换与吸附反应器，其包括反应器主体外壳、斜管分离器、集水堰、进水管、出水管，还包括变径流化槽、导流板、树脂再生槽、树脂排出管、再生树脂回流管、配水射流器。反应器主体外壳底部设有进水管和配水射流器连接，配水射流器与变径流化槽下部相连接，在变径流化槽的下部设置有螺旋桨式搅拌器用于使进入的废水与树脂并同时将水流向上提升，反应器主体外壳与变径流化槽之间设置导流板，反应器主体外壳与导流板之间设置斜管分离器，斜管分离器的上方设置集水堰，集水堰与出水管相连接，树脂再生槽通过树脂排出管和再生树脂回流管分别与反应器底部、变径流化槽相连接。该反应器在工作时，待处理的废水经进水管进入反应器，经配水射流器的配水器分配进入射流管，射流管喷发出的流体和树脂在变径流化槽内搅拌器的作用下充分混合涡流向上流动，并在搅拌器的作用下将水流进一步向上提升，在提升的过程中充分实现树脂和废水的接触吸附，使得废水中的有机物富集在树脂的表面上；经提升吸附后的废水从变径流化槽的顶部溢流出而进入变径流化槽和导流筒之间的区域内并向下流动，在向下流动的过程中，树脂向下沉积于主体外壳下部的锥体处，沉积树脂后的流体经设置在导流板外的斜管分离器分离后将清水导出，从而实现了利用粉体树脂或者磁性粉体树脂对给水处理、废水、生化尾水及中水的深度处理。
[0010]在上述反应器中，变径流化槽包括位于下部的变径段和位于上部的扩大段，螺旋桨叶设置在所述变径流化槽内部且位于变径段和扩大段过渡的位置，从而利用螺旋桨叶的快速旋转实现对下部变径段内废水和树脂混合液的搅拌混合、以及上部扩大段内部混合液的涡流上升；但是，利用螺旋桨叶在大体积的变径流化槽内要实现对废水和树脂混合液的充分搅拌和涡流上升，能耗很大，从而导致废水处理成本大幅增加。
[0011]此外，上述反应器在工作时，从变径流化槽顶部溢流出的经吸附后的废水和树脂一同向下流动，在反应器的主体外壳下部的锥体处，树脂沉降，水体和树脂分离；由于主体外壳下部的锥体是朝向锥体底端倾斜的，所以当水体和树脂分离后，水体由于上述锥体的倾斜方向而有趋势朝向锥体底端流动冲击，从而引起了对沉积树脂的冲击波动，影响了经沉降分离后的水体的质量。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供了一种新型结构的环流式吸附池及其吸附方法，所要解决的第一个技术问题是现有技术中的废水处理反应器中为了实现对废水和吸附剂的充分混合以及混合后混合液的涡流上升，需要设置搅拌器，从而使得处理能耗增加的问题，进而提供一种无需设置搅拌器、能耗低、并且可以有效实现废水和吸附剂充分混合、涡流上升的环流式吸附池及其吸附方法。
[0013]所要解决的第二个技术问题是现有技术中的废水处理反应器中经吸附处理后的废水在向下流动时，锥体倾斜方向的设置容易引起水流对沉降后的树脂的冲击，影响经分离后的水体质量的问题，进而提供一种具有稳定的水体质量的环流式吸附池及其吸附方法。
[0014]本发明的目的是这样实现的:一种环流式吸附池，环流式吸附池是一个封闭的吸附池，吸附池上部是反应室，吸附池下部是向下延伸设置的倒锥形沉降室，导流筒固定在吸附池上部，将吸附池上部的反应室隔离成两个区域室，一个是导流筒外壁与吸附池上半部内壁之间形成的分离室，另一个是导流筒内壁空间形成的溢流室，出水管开在吸附池的上部，排泥管开在吸附池下部，吸附池内有流化反应器，管内流速达1.0-1.5米/秒的喉管段上端与提升段下端连接构成流化反应器，进水管出水口置于流化反应器下端内，流化反应器上部置于导流筒内，提升段出口处横截面积与所述喉管段横截面积比为25:4?9:1 ;
[0015]其中，管内流速达1.0-1.5米/秒的喉管段下端与混合室连接，混合室底部与沉降室相通，进水管出水口置于混合室内；
[0016]提升段和喉管段的高度比为3:1?4:1 ;
[0017]喉管段的内壁设置有螺旋凹槽；
[0018]流化反应器外壁周向连接设置有朝向倒锥形沉降室池壁倾斜的折流装置，折流装置的底端与倒锥形沉降室池壁之间具有适于吸附剂沉降下落的间隙；
[0019]折流装置为折流板，折流板围套固定安装在所述流化反应器喉管段的外壁上，折流板与水平面之间的夹角为30-80度；
[0020]较好夹角为55?65度；
[0021]最佳夹角为60度；
[0022]导流筒是通过伞形罩与吸附池上部连接，伞形罩顶端与吸附池固定连接，伞形罩下端与导流筒固定连接；
[0023]伞形罩与水平面的夹角α为145-155度；
[0024]吸附池上部的反应室为圆柱形结构，提升段为由上而下内径逐渐减小的倒锥台形结构；
[0025]导流筒的内径与所述反应室内径的比为1:2-2:3 ;
[0026]提升段最大处内径与所述反应室内径的比为1:4-1:3 ；
[0027]提升段最大处内径和提升段最小处内径的比为5:2-3:1 ;
[0028]进水管伸入混合室的一端设置有喷嘴。
[0029]一种环流式吸附池的吸附方法，
[0030]第一步:吸附剂和废水混合；
[0031]第二步:混合后得吸附剂和废水以1.0-1.5m/s的流速由进水管(1)送入流化反应器，废水中的应去除物在压力与速度下被吸附剂吸附，以0.1-0.15m/s的流速从流化反应器溢出；
[0032]第三步:在导流筒的作用下，溢出的水在导流筒内壁的限制下，沿流化反应器上部外壁向下流动，水中应去除物在溢流室被吸附剂进一步吸附；
[0033]第四步:在自然重力作用下,水净与吸附剂分离,净水以0.5-1.0mm/s的上升速度从分离室上部的出水管流出；
[0034]吸附剂沉降到沉降室；其中，吸附饱和的吸附剂随沉降室底部污物由排泥管排出；还能再吸附的吸附剂再次被吸入流化反应器，进行再一次循环吸附。
[0035]其中:在第一步中，吸附剂和废水在进水管内混合；
[0036]第一步混合后的吸附剂和废水可以被加压；
[0037]在第二步中，混合后的废水和吸附剂由进水管经喷嘴喷入所述混合室内，再经混合室进入流化反应器；
[0038]在第二步中，混合后的水，以1.0-1.5m/s的流速送入流化反应器，在所述喉管段内螺旋凹槽的螺旋导流作用下，以涡流混合形式上升，由流化反应器溢出；
[0039]在第三、四步中，吸附饱和的吸附剂在溢流室下落至折流装置处，在折流装置(7)上进行沉降，经沉降后的吸附剂在废水的导流作用下沿折流装置缓