一种流化床芬顿反应器及方法与流程

本发明涉及环保设备领域，特别是涉及一种流化床芬顿反应器及方法。

背景技术：

污水处理中，特别是一些工业污水处理中，常常遇到一些难生化难降解的水质，目前处理这些水质的常用方法为：

1.高级氧化法，包括臭氧氧化、芬顿试剂氧化、双氧水氧化等，将废水中难降解有机物直接氧化降解；

2.微电解法，如铁碳微电解等，利用微电解产生的电子，将有机物的一些基团打开，分解成小分子物质，有利于后续的生化处理；

3.蒸馏法，将高浓度的含盐类母液等进行蒸馏，减少废水中的对生化细菌有抑制作用的无机盐类等，便于后续的生化处理。

综合运行费用及投资成本各方面的因素，目前大多采用高级氧化法，而尤以其中的芬顿试剂氧化法采用最多。

目前芬顿试剂氧化法，主要有两种类型，一种是传统芬顿氧化法，另一种是以台湾水星为代表的流化床芬顿氧化法，芬顿流化床能使fenton法所产生的三价铁大部份以结晶或沉淀披覆在流体化床的填料(担体)表面上，同时在担体表面形成的feooh具有异相催化的效果，而流化床的方式亦促进了化学氧化反应及质传效率，使cod去除率提升。

流化床芬顿氧化法相比传统氧化法的最大优点是节省药剂，污泥产量少，因此也得到越来越多的应用。

但流化床芬顿氧化法目前还存在如下不足之处：

一是为了使污水中结晶体处于流化状态，废水需要保持比较高的流速，而为了兼顾保证一定的反应时间，目前普遍采用增加废水的回流量办法来提高流速，这样就增加了能源的消耗；

二是由于水中晶体的大小、密度不一致，有些结晶体会随出水流失，影响出水水质并增加了后续处理的难度和成本；

三是目前布水最均匀的方式为多点布水方式，但由于到各点的管路长度不一样，所用的弯头、变径数量、大小也不同，因此很难保证各布水点布水量一致，因此罐内流速不均匀，流化效果不好；

四是目前芬顿反应器中氧化剂和催化剂的混合都在主反应区前，过早产生成的羟基自由基对管路、管件和设备产生氧化腐蚀，也降低了去除水中难降解有机物的效率。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种流化床芬顿反应器，该反应器结晶体流失少、布水均匀、避免对管路、管件和设备产生氧化腐蚀。

一种流化床芬顿反应器的具体方案如下：

一种流化床芬顿反应器，包括：

反应罐体，反应罐体底部设有用于原水与催化剂进入的催化剂入口和用于原水与氧化剂进入的氧化剂入口，催化剂入口与第一布水头连接，氧化剂入口与第二布水头连接，在反应罐体内第一布水头侧部设有微孔曝气头，反应罐体内在微孔曝气头上方设有主反应区，主反应区内设有填料，在主反应区上方设有三相分离器，三项分离器的设置能阻止结晶体流失，并把罐内气体通过排气管排出。

该反应器中气体的设置用于提升反应罐体内水流的速度，并对催化剂、氧化剂与原水(污水)的混合液进行充分搅拌混合，使催化剂、氧化剂混合均匀，有利于产生羟基自由基，另外，所充气体为空气，空气中的氧气还能氧化污水中的部分cod。用气提升罐体内的流速，比增大污水回流比，能较大的节约能源。

所述主反应区的底部设有支撑板，所述第一布水头、第二布水头均设置在支撑板上。

所述第一布水头与第二布水头分别设有多个，且第一布水头与第二布水头均匀交错布置，交错布置有利于污水进一步分布均匀，第一布水头与第二布水头保持一定的压力，大约0.15—0.2mpa，这样能保证每个布水头进水口端压力一样，每个布水头的出水量一致，布水就很均匀，第一布水头为长柄布水头，第二布水头为短柄布水头。

所述微孔曝气头设于支撑板上，这样在反应罐体支撑板的下方设有两个腔体，最下部的腔体侧部设置催化剂入口，上部的腔体内设置所述的氧化剂入口。

所述微孔曝气头与进气管连接，进气管的进气口设于主反应区中支撑板的上部，进气口用于通入气体，气体由外部设备如空气压缩机提供。

所述反应罐体内三相分离器上部设有溢流堰，溢流堰的设置方便了排水。

所述溢流堰设有出水口。

所述三相分离器与穿过反应罐体的排气管连通，用于气体的排出，而且三相分离器带有集气罩，集气罩用于对气体的汇集。

所述微孔曝气头设有多个，多个微孔曝气头均匀布置，微孔曝气头也可以是微孔曝气管、穿孔管等。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种污水处理方法，采用一种流化床芬顿反应器，包括以下步骤：

1)调好ph值的原水，部分污水与催化剂混合均匀，另一部分污水与氧化剂混合均匀，分别通过催化剂入口、氧化剂入口进入反应罐体，再分别通过第一布水头、第二布水头进入罐体主反应区；

2)气体通过微孔曝气头进入反应罐体内，两种液体在气体的搅拌下充分混合，发生反应，产生羟基自由基，羟基自由基分解或氧化污水中难降解物质；同时，罐体中的填料，在水、气向上流动的中，也流化起来，污水与填料充分接触，催化剂离子在填料表面形成结晶；

3)污水、填料及气体，流动到反应罐体上部的三项分离器时，填料被阻挡，然后回落回主反应区；气体通过三相分离器汇集，然后通过排气管排走；水经过三项分离器后通过溢流堰进入出水口排出，完成污水了芬顿氧化的过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明解决了现有流化床芬顿氧化法处理污水存在的能耗高、结晶体流失、布水不均匀、过早产生成的羟基自由基对管路、管件和设备产生氧化腐蚀等问题，降低了运行费用，提高了污水中难降解有机物的去除率。

2)本发明中通过原水与氧化剂、原水与催化剂的分别混合，且在主反应区之前，避免过早产生羟基自由基对管件和设备产生氧化腐蚀。

3)本发明中通过多个布水头的设置，保证布水的均匀，通过三相分离器的设置避免结晶体的流失。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是发明的总体结构示意图。

图2是图1的剖视图。

其中：1、反应罐体，2、三相分离器，3、主反应区，4、微孔曝气头，5、长柄布水头，6、短柄布水头，7、进气口，8、催化剂入口，9、氧化剂入口，10、填料，11、出水口，12、溢流堰，13、排气管。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种流化床芬顿反应器及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种流化床芬顿反应器，包括反应罐体1，反应罐体1底部设有用于原水与催化剂进入的催化剂入口8和用于原水与氧化剂进入的氧化剂入口9，催化剂入口8与第一布水头连接，氧化剂入口9与第二布水头连接，在反应罐体1内第一布水头侧部设有微孔曝气头4，反应罐体内1在微孔曝气头4上方设有主反应区3，主反应区3内设有填料10，在主反应区3上方设有三相分离器2，三项分离器2的设置能阻止结晶体流失，并把反应罐体1内气体通过排气管13排出。

布气系统布气点在反应罐体1内均匀布置，布气点可以是微孔曝气头4，也可以是微孔曝气管、穿孔管等，优选微孔曝气头。布气系统用来提升罐体内的水流的速度，并对催化剂、氧化剂与原水的混合液进行充分搅拌混合，使催化剂、氧化剂在主反应区3内混合均匀，有利于产生羟基自由基，另外，所充气体为空气，空气中的氧气还能氧化污水中的部分cod，用气提升反应罐体1内的流速，比增大污水回流比，能较大的节约能源(一般指用电)。

第一布水头为长柄布水头，第二布水头为短柄布水头，其中长、短柄布水头交错分布。该结构的两个腔体，分别容纳原水与催化剂、氧化剂混合后的进水，并保持一定的压力，大约0.15—0.2mpa，这样能保证每个布水头进水口端压力一样，每个布水头的出水量一致，布水就很均匀。

反应罐体1上部有一套气、液、固三项分离器，能阻止结晶体流失，并把罐内气体通过排气管排出。

反应罐体1内部的填料为粒径0.5—1.0mm的石英砂。

本发明反应器运行时，调好ph值的原水，在芬顿反应器外分别与催化剂和氧化剂混合后，分别进反应罐体1下部的两个腔体，催化剂进下腔，氧化剂进上腔，然后再分别通过均匀且交错分布的长、短柄布水头进入反应罐体1主反应区3，两种液体在气体的搅拌下充分混合，发生反应，产生羟基自由基，羟基自由基分解或氧化污水中难降解物质；同时，反应罐体1中的填料，在水、气向上流动的中，也流化起来，污水与填料充分接触，催化剂离子在填料表面形成结晶，防止随水流流失，节约催化剂的投入，减少了运行费用及减少污泥的产生。

污水、填料及气体(包括空气就反应产生的气体)，流动到反应罐体1上部的三项分离器2时，填料被阻挡，然后回落回主反应区3；气体通过三相分离器2的集气罩汇集在一起，然后通过排气管13排走；水经过三项分离器2后通过溢流堰12进入出水口11排出，完成芬顿氧化过程。

本发明解决了现有流化床芬顿氧化法处理污水存在的能耗高、结晶体流失、布水不均匀、过早产生成的羟基自由基对管路、管件和设备产生氧化腐蚀等问题，降低了运行费用，提高了污水中难降解有机物的去除率。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种污水处理方法，采用一种流化床芬顿反应器，包括以下步骤：

1)调好ph值的原水，部分污水与催化剂混合均匀，另一部分污水与氧化剂混合均匀，分别通过催化剂入口、氧化剂入口进入反应罐体，再分别通过第一布水头、第二布水头进入罐体主反应区；

2)气体通过微孔曝气头进入反应罐体内，两种液体在气体的搅拌下充分混合，发生反应，产生羟基自由基，羟基自由基分解或氧化污水中难降解物质；同时，罐体中的填料，在水、气向上流动的中，也流化起来，污水与填料充分接触，催化剂离子在填料表面形成结晶；

3)污水、填料及气体，流动到反应罐体上部的三项分离器时，填料被阻挡，然后回落回主反应区；气体通过三相分离器汇集，然后通过排气管排走；水经过三项分离器后通过溢流堰进入出水口排出，完成污水了芬顿氧化的过程。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。