一种环流式吸附池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种环流式吸附池，属于水处理设备领域，其上部是反应室，下部是倒锥形沉降室，导流筒固定在吸附池上部，形成分离室和溢流室，出水管开在反应室上部，排泥管开在沉降室下部，内有流化反应器，喉管段上端与提升段下端连接构成流化反应器，进水管的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，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伞形结构折流装置，其伞顶穿过流化反应器密封固定连接，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，其解决了已有技术废水向下流动时，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，影响水体质量的问题，保证了环流式吸附池具有稳定的水体质量。
【专利说明】一种环流式吸附池
【技术领域】
[0001]本实用新型公开了一种环流式吸附池，属于水处理设备领域。
【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]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】
[0011]本实用新型的目的是提供了一种新型结构的环流式吸附池，解决了已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。
[0012]本实用新型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，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，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，折流装置是伞形结构，折流装置伞形结构的伞顶穿过流化反应器密封固定连接，折流装置伞形结构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；
[0013]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；
[0014]所述折流装置为折流板，所述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；较好夹角为55?65度；最佳夹角为60度；
[0015]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；
[0016]伞形罩与水平面的夹角α为145-155度。
[0017]本实用新型所述技术方案的优点如下:
[0018]I)由于本实用新型所述的环流式吸附池，设置了折流装置，吸附剂和水下落至所述折流装置处，在所述折流装置上进行沉降，沉降后的吸附剂在水的导流作用下沿折流装置缓慢流动并经折流装置底端与倒锥形沉降室池壁之间的间隙下落到沉降室的底端，在此种情况下水流对沉降到沉降室底端的吸附剂不会造成冲击，从而不会影响经分离后的水体质量，出水的水体质量更加稳定，且折流装置结构简单，方便实现，效果好，解决了已有技术水流对沉降后的树脂冲击，进而影响经分离后的水体质量问题。
[0019]2)由于本实用新型所述的环流式吸附池，溢流装置加装了伞形罩，从流化反应器提升段出来的水被伞形罩引导，伞形罩对水流形成缓冲和导流，水流走向更平缓，在导流筒的限制下，沿溢流室向下流动，有利于废水与吸附剂的交换，延长了吸附时间，提高了吸附物质的利用率，吸附速率高，伞形罩结构简单，方便实现，效果好，有利于交换后的水与吸附剂的分离；平缓的水流保护了水体质量，更利于吸附剂的分离与沉降，进一步避免了已有技术水流对沉降后的树脂冲击的问题。
[0020]3)由于本实用新型所述的环流式吸附池，采用了各种优选结构尺寸，确保了本实用新型技术方案的实现效果，解决了已有技术方案的不足。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型所述的实施例1中的环流式吸附池的结构示意图。
[0022]图2是本实用新型所述的实施例2中的环流式吸附池的结构示意图。
[0023]图3是本实用新型所述的实施例3中的环流式吸附池的结构示意图。
[0024]其中，附图标记为:1_进水管，2-出水管，3-排泥管，4-提升段，5-喉管段，6-混合室，7-折流装置，8-导流筒，9-伞形罩，10-喷嘴、11-溢流室、12-分离室、13-溢流堰，14-吸附池，15-沉降室。
[0025]为了使本实用新型的内容更加便于理解，下面结合附图和实施例对本发明所述的技术方案做进一步的阐述。
【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027]一种环流式吸附池及其吸附方法，如图1所示，环流式吸附池包括一个封闭的吸附池14、导流筒8、进水管1、出水管2和排泥管3 ；
[0028]吸附池14分为两部分，位于上部的反应室和位于下部向下延伸设置的倒锥形沉降室，在本实施例中反应室为圆柱形；
[0029]在吸附池14中设置有流化反应器，流化反应器包括由上而下连接设置的提升段4和喉管段5。
[0030]提升段4为倒锥形，由上而下内径逐步减小；
[0031]提升段4最大处内径和提升段4最小处内径的比为5:2?3:1，具体可以是:5:2、或5:1、或4:2、或4:1、或3:2、或3:1、或5:2?3:1间的其他数值；即:作为可选择的实施方式，提升段4最大处内径和提升段4最小处内径的比可以选择5:2-3:1范围内的任一数值；
[0032]喉管段5为中空的圆柱形管；
[0033]提升段4出口处横截面积与喉管段5横截面积比为25:4?9: 1，具体可以是25: 4、或 9:1、或 24:4、或 23:4、或 22:4、或 21:4、或 20:4、或 19:4、或 18:4、或 17:4、或 16:4、或15:4、或 14:4、或 13:4、或 12:4、或 11:4、或 10:4、或9:4、或24:3、或23:3、或22:3、或21:3、或 20:3、或 19:3、或 18:3、或 17:3、或 16:3、或 15:3、或 14:3、或 13:3、或 12:3、或 11:3、或 10:3、或 9:3、或 24:2、或 23:2、或 22:2、或 21:2、或 20:2、或 19:2、或 18:2、或 17:2、或 16:2、或 15:2、或 14:2、或 13:2、或 12:2、或 11:2、或 10:2、或 9:2、或 24:1、或 23:1、或 22:1、或 21:1、或 20:1、或 19:1、或 18:1、或 17:1、或 16:1、或 15:1、或 14:1、或 13:1、或12:1、或11:1、或10:1、或是25:4?9:1间的其他数值；即，作为可选择的实施方式，提升段4出口处横截面积和喉管段5横截面积比可以选择25:4-9:1范围内的任一数值；
[0034]提升段4和喉管段5的高度比为3:1?4: 1，具体可以是3:1、或3.5:1、或4:1、或3:1?4: 1间的其他数值；即，作为可选择的实施方式，提升段4和喉管段5的高度比可以选择为3:1-4:1范围内的任一数值；
[0035]通过设置喉管段5，利用喉管段5较小的直径，从而使得经混合后的吸附剂和废水在进入喉管段5内时可以获得更大的压力，保证了吸附剂和废水可以在喉管段5和提升段4内进行充分的混合、提升、接触，省去了现有技术中必须使用的螺旋搅拌，从而大大降低了能耗；
[0036]另外，喉管段5的内壁还可以设置有螺旋凹槽，螺旋凹槽的设置能够使废水和吸附剂在流经所述喉管段5时以螺旋方式环绕所述喉管内壁上升，从而延长吸附剂和废水在所述喉管内的接触时间，利用水流的紊动使二者混合得更为充分，提高吸附剂利用率。
[0037]所述提升段4最大处内径与所述反应室内径的比为1:4?1:3，具体可以是1:4、或1:3.5、或1:3、或1:4?1:3之间的其他数值；即，作为可选择的实施方式，提升段4最大处内径与反应室内径之比可以选择1:4-1:3范围内的任一数值。
[0038]用常规固定方式固定在环流式吸附池中的流化反应器上部设置有导流筒8，导流筒8上端固定在吸附池14顶部；
[0039]导流筒8的内径与反应室内径的比为1:2?2:3，具体可以是:1:2、或1:3、或2:2、或2:3、或1:2?2:3间的其他数值；即，作为可选择的实施方式，导流筒8的内径与反应室内径的比可以选择1:2?2:3范围内的任一数值；
[0040]导流筒8的高度与吸附池14高度比为1:3?2:5，具体可以是:1:3、或1:4、或1:
5、或2:3、或2:4、或2:5、或1:3?2:5之间的其他数值；即，作为可选择的实施方式，导流筒8的高度与吸附池14高度可以选择1:3?2:5范围内的任一数值。
[0041]导流筒8将反应室分为位于所述导流筒8外部的分离室12，和位于所述导流筒8内部、流化反应器外部的溢流室11。
[0042]沿所述流化反应器下部外壁周向固定连接着朝向倒锥形沉降室15池壁倾斜的折流装置7，折流装置7可以是折流板(或是折流罩)，所述折流板(罩)的底端与所述倒锥形沉降室15池壁之间具有适于吸附剂沉降下落的间隙；折流板可以是由两块或三块或多块扇形板沿流化反应器外壁固定连接，板与板之间没有缝隙，形成一个伞状结构；
[0043]折流板与水平面之间的夹角为30-80度，折流板与水平面之间的较好夹角为55?65度，折流板与水平面之间的最佳夹角为60度，具体可以是30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度，或30?80度间的其他角度；即，作为实施可替选方案，所述折流装置与水平面之间的夹角可以选择30-80度内的任一数值。
[0044]所述折流装置7可以使从溢流室11下来的吸附剂和水下落至所述折流装置7处，在所述折流装置7上进行沉降，经沉降后的吸附剂在水的导流作用下沿所述折流装置7缓慢流动并经所述折流装置7底端与所述倒锥形沉降室池壁之间的距离下落到所述沉降室15的底端，在此种情况下水流对沉降到沉降室15底端的吸附剂不会造成冲击，不会影响经分离后的水体质量，使出水的水体质量更稳定。
[0045]进水管I从吸附池14下部进入，进水管I出水端部可以安装有喷嘴10，进水管进水端位置可以安装有一个加料阀，吸附剂可以是通过加料阀加入进水管I内与废水进行混合，混合后的废水由喷嘴10压入流化反应器内；出水管2开在吸附池14上部分离室12的侧壁上，清水由溢流堰13经出水管2流出吸附池14 ;排泥管3开在吸附池14下部所述沉降室15的底部，吸附过废水的吸附剂连同杂质沉降物由排泥管3排出吸附池14。
[0046]上述环流式吸附池的吸附方法是:
[0047]吸附剂可以由加料阀加入进水管I与废水混合；
[0048]混合后的吸附剂和废水可以被加压，由喷嘴10送入流化反应器内，在所述流化反应器的喉管段5内涡流混合和上升(若喉管段5内壁有螺旋凹槽，则水在螺旋凹槽的螺旋导流作用下进行涡流混合和上升)，在喉管段内流速为1.0-1.5米/秒，具体可以是1.0米/秒、或1.25米/秒、或1.5米/秒,或1.0-1.5米/秒间的其他流速；
[0049]然后进入提升段4进行吸附反应，反应后的吸附剂和水从提升段4流出，提升段4出口水流流速为0.1-0.15米/秒，具体可以是0.1米/秒、或0.15米/秒、或0.125米/秒，或0.1-0.15米/秒间的其他流速；
[0050]在溢流装置导流筒8的引导下，溢出的水和吸附剂进入溢流室11向下流动并在溢流室11内继续进行再吸附；
[0051]在自然重力下,净水与吸附剂分离，净水进入分离室12，净水水流上升流速为0.5-1.0mm/s,具体可以是 0.5mm/s、或 lmm/s、或 0.75mm/s,或 0.5-1.0mm/s 间的其他流速，净水被溢流堰13收集，由出水管2排出；
[0052]吸附剂沉降在折流板处，沉降后的吸附剂在水的导流作用下沿所述折流板缓慢流动并经所述折流板底端与所述倒锥形沉降室池壁之间的间隙下落到所述沉降15室的底端;
[0053]其中，能够进行再吸附的吸附剂在虹吸作用力下，被再次吸入流化反应器内与从进入管I送来的吸附剂和废水混合，再次送入喉管段5，实现吸附剂的回流再利用；不能够进行再吸附的吸附剂随沉降室15底部的污物由排泥管3排出；
[0054]水从进水管I到出水管2在吸附池总停留时间为2.0-3.0小时，具体可以是2小时、或2.5小时、或3小时、或2.0-3.0小时间的其他时间。
[0055]实施例2
[0056]一种环流式吸附池，如图2所示，其与实施例1结构不同的仅是在流化反应器喉管段5的下端接有混合室6，混合室6上部是伞状结构，混合室6下部是圆柱形结构，混合室6的伞状结构与下部的圆柱形结构封闭连接，混合室6伞状结构顶部开孔与喉管段5密封对接，混合室6下部与沉降室15相通；
[0057]进水管1从吸附池14下部进入，进水管1出水端部的喷嘴10伸入到所述混合室6之内；其他结构与实施例1相同。
[0058]上述环流式吸附池进行吸附时，与实施例1不同的是:将吸附剂和废水混合后经进水管1输入，并经喷嘴10喷入所述混合室6内，再经混合室6进入所述喉管段5 ；
[0059]另外，滑落到到沉降室15底部吸附剂，其中，还能进行吸附的吸附剂与水一起，在虹吸作用下被再次吸入混合室6送入喉管段5，进行又一次对废水的吸附；其他过程与实施例1相同。
[0060]实施例3
[0061]一种环流式吸附池，如图3所示，其与实施例2结构不同的仅是:
[0062]溢流装置由导流筒8和伞形罩9组成，即在导流筒8上部，以流化反应器轴线为中心，在流化反应器上方设置有伞形罩9，伞形罩9顶端与吸附池14上平面固定密封连接，伞形罩9的底端与导流筒8上端内壁固定密封连接，所述伞形罩9与水平面的夹角在130-160度之间，可以是135度、或140度、或145度、或150度、或155度、或160度，或是130?160度范围内的其他任一数值。
[0063]在使用上述环流式吸附池进行吸附时，与实施例2基本相同，不同的只是:从提升段4出来的水和吸附剂是经过所述伞形罩9导流，和导流筒8的阻挡，从溢流室11向下平缓流动的。
[0064]实施例4
[0065]一种环流式吸附池，其与实施例1结构不同的仅是:
[0066]溢流装置由导流筒8和伞形罩9组成，即在导流筒8上部，以流化反应器轴线为中心，在流化反应器上方设置有伞形罩9，伞形罩9顶端与吸附池14上平面固定密封连接，伞形罩9的底端与导流筒8上端内壁固定密封连接，所述伞形罩9与水平面的夹角在130-160度之间，可以是135度、或140度、或145度、或150度、或155度、或160度，或是130?160度范围内的其他任一数值。
[0067]在使用上述环流式吸附池进行吸附时，与实施例1基本相同，不同的仅是:从提升段4出来的水和吸附剂是经过所述伞形罩9导流，和导流筒8的阻挡，从溢流室11向下平缓流动的。
[0068]在上述实施例中，作为优选的实施方式，吸附剂和未经处理的废水的混合是在进入进水管1之前完成的，这样可以延长吸附剂和废水的接触时间，从而提高净水的出水质量；
[0069]作为可选择的实施方式，未处理的废水也可以经进水管1输入，与沉降至所述吸附池底部的吸附剂在所述混合室6内进行混合之后进入喉管段5。
[0070]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种环流式吸附池，其特征在于:环流式吸附池是一个封闭的吸附池(14)，吸附池(14)上部是反应室，吸附池(14)下部是向下延伸设置的倒锥形沉降室(15)，导流筒⑶固定在吸附池(14)上部，将吸附池(14)上部的反应室隔离成两个区域室，一个是导流筒(8)外壁与吸附池(14)上半部内壁之间形成的分离室(12)，另一个是导流筒⑶内壁空间形成的溢流室(11)，出水管(2)开在吸附池(14)的上部，排泥管(3)开在吸附池(14)下部，吸附池(14)内有流化反应器，喉管段(5)上端与提升段(4)下端连接构成流化反应器，进水管(I)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(8)内，流化反应器外壁周向连接设置有朝向倒锥形沉降室(15)池壁倾斜的折流装置(7)，折流装置(7)是伞形结构，折流装置(7)伞形结构的伞顶穿过流化反应器密封固定连接，折流装置(7)伞形结构的底端与倒锥形沉降室(15)池壁之间具有适于吸附剂沉降下落的间隙。
2.如权利要求1所述的一种环流式吸附池，其特征在于:喉管段(5)下端与混合室(6)连接，混合室(6)底部与沉降室(15)相通，进水管(I)出水口置于混合室￠)内。
3.如权利要求1或2所述的一种环流式吸附池，其特征在于:所述折流装置(7)为折流板，所述折流板围套固定安装在所述流化反应器喉管段(5)的外壁上，折流板与水平面之间的夹角为30-80度。
4.如权利要求3所述的一种环流式吸附池，其特征在于:折流板与水平面之间的较好夹角为55?65度。
5.如权利要求4所述的一种环流式吸附池，其特征在于:折流板与水平面之间的最佳夹角为60度。
6.如权利要求1或2或4或5所述的一种环流式吸附池，其特征在于:导流筒(8)是通过伞形罩(9)与吸附池(14)上部连接，伞形罩(9)顶端与吸附池(14)固定连接，伞形罩(9)下端与导流筒(8)固定连接。
7.如权利要求6所述的一种环流式吸附池，其特征在于:伞形罩(9)与水平面的夹角α 为 145-155 度。
8.如权利要求3所述的一种环流式吸附池，其特征在于:导流筒(8)是通过伞形罩(9)与吸附池(14)上部连接，伞形罩(9)顶端与吸附池(14)固定连接，伞形罩(9)下端与导流筒⑶固定连接。
9.如权利要求8所述的一种环流式吸附池，其特征在于:伞形罩(9)与水平面的夹角α 为 145-155 度。
【文档编号】C02F1/28GK204173947SQ201420482616
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】张毅, 何鹏, 贾超雄, 陶晓东, 马德林, 顾全文, 郝建党, 陈栓平, 杨英 申请人:锡林浩特国能能源科技有限公司, 北京国能普华环保工程技术有限公司