模块化列管式芬顿流化床反应器的制作方法

本实用新型属于废水处理技术领域，特别是涉及一种模块化列管式芬顿流化床反应器。

背景技术：

随着人们对于环境保护关注热度的增加，工业废水排放标准日趋严格。传统的生化处理+絮凝沉淀已经不能满足现有的排放标准的要求，因此，深度处理技术逐渐在废水处理领域广泛应用。

芬顿反应利用二价铁离子作为催化剂，催化双氧水产生氧化性超强的羟基自由基，能够无选择的氧化废水中大多数有机物，被用来处理许多难降解废水。为了提高芬顿反应的效率，研究者将填料引入到芬顿反应中，在反应器中利用废水将填料流化起来，形成芬顿流化床。相比传统芬顿反应，芬顿流化床有着许多无可比拟的优势。芬顿流化床内的填料，能够将芬顿反应中产生的铁泥结晶在填料表面，一方面减少了反应的铁泥产生量，另一方面为芬顿反应提供异相催化反应点位，提高催化剂利用效率，降低废水处理费用。

目前为了满足工业化生产的需求，芬顿流化床反应器的直径通常设计得较大。由于填料的存在，要实现芬顿流化床布水的均匀性比较困难，反应器易出现短流，沟流和死区等现象。芬顿反应器中填料流化状态与反应器的废水处理效率有直接的关系。流化状态差，填料与废水不能充分接触，药剂与废水的混合均匀程度也会降低，导致反应效率下降。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种模块化列管式芬顿流化床反应器，使得反应器中布水均匀，流化和传质效果好，废水处理效率高。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种模块化列管式芬顿流化床反应器。包括流化床筒体、布水器、多个列管式流化床模块，所述布水器设置在流化床筒体内部的底端，并连与第一进水口连通，所述流化床筒体上端为第一出水口；所述列管式流化床模块设置在流化床筒体内部，且列管式流化床模块底端与布水器出水孔连通。

进一步地，所述列管式流化床模块包括筒体，所述筒体底部设有填料衬层，所述填料衬层上方设有填料层。

进一步地，所述填料层的填料为具有芬顿反应催化活性的颗粒，且粒径为0.5mm-2.0mm，填料层的高度为0.5m-2.0m。

进一步地，所述填料衬层的填料的粒度和密度均大于填料层的填料，所述填料衬层的高度为0.1m-0.5m。

进一步地，所述流化床筒体高径比2.5:1～7:1。

进一步地，所述列管式流化床模块中筒体的高径比为10:1～40:1，且筒体横截面的直径小于等于0.3m。

进一步地，所述布水器包括挡板，所述挡板设置在流化床筒体内部，且该挡板与流化床筒体的底部端盖形成混合腔室；所述挡板上设有多个出水孔，所述出水孔上设有布水滤头，该布水滤头伸入列管式流化床模块底端；所述第一进水口设置在挡板与流化床筒体的底部端盖之间的流化床筒体侧壁上。

进一步地，还包括进水泵，所述进水泵通过进水管与布水器连通；所述进水管由流化床筒体上端伸入流化床筒体内部并与布水器连通。

进一步地，还包括沉淀池和出水堰，所述出水堰设置在沉淀池的内部，所述流化床筒体的上端与出水堰下端连通。

进一步地，所述沉淀池上设有循环出水口和第二出水口；所述循环出水口通过循环水管与第一进水口连通，且在该循环水管上设置有用于加压的循环泵；还包括第一加药泵、第二加药泵，所述第一加药泵、第二加药泵均通过管道与循环水管连通。

采用上述结构：

1、通过布水器与填料衬层的双重均流实现均匀布水；

2、采用大高径比的筒体，使得筒体内部布水的均匀性得到了进一步的强化；

3、通过大高径比的列管式流化床模块的筒体，使得填料流化状态，尤其是筒体底部流化状态较好，更容易实现均匀布水。

也就是说，本申请提供的技术方案并不只是通过各种技术手段均匀布水来提高流化状态，而是通过：1、均匀布水改善流化状态，2、较好的流化状态反促反应效果提升，即通过这两种相辅相成的技术手段使得布水和流化二者都达到了较好的状态，从而提高了污水处理效率。

如上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过布水器与填料衬层双重均流实现均匀布水，并通过采用大高径比的筒体进一步强化了布水的均匀性，从而避免了筒体内出现短流，沟流和死区等现象；

2、采用大高径比的筒体，使得填料流化状态尤其是底部靠近布水器附近的填料的流化状态较好，更容易实现均匀布水；

3、污水、循环水、药剂在进入筒体前先进入布水器进行混合，提高了混合的均匀程度，从而提高了反应效率；

4、本装置由于采用了列管式流化床模块，便于加工制造及现场组合。

附图说明

图1为本实用新型一种模块化列管式芬顿流化床反应器的结构示意图；

图2为本实用新型中列管式流化床模块的结构示意图；

图3为本实用新型中挡板的结构示意图。

零件标号说明

1 沉淀池

11 出水堰

2 出水管

3 列管式流化床模块

31 筒体

32 填料层

33 填料衬层

4 流化床筒体

5 布水器

6 混合腔室

61 挡板

7 第一进水口

8 循环泵

9 第一加药泵

10 第二加药泵

11 循环水管

12 进水泵

13 循环出水口

14 进水管

15 进水孔

16 布水滤头

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。请参阅图1至图3。为了能够详细地描述本实用新型，接下来对本实用新型作具体说明。

实施例1

模块化列管式芬顿流化床反应器，包括竖直设置的流化床筒体4，流化床筒体4下端设有端盖，在流化床筒体4下端的侧壁开设有第一进水口7，上端不设置端盖作为第一出水口。

还包括布水器5，布水器5设置在流化床筒体4内部的底端，且该布水器5的进水口与第一进水口7连通。

还包括多个列管式流化床模块3，列管式流化床模块3设置在流化床筒体4内部，且列管式流化床模块3的底部与布水器5的出水口连通。

运行时，将污水、硫酸亚铁溶液、双氧水使用水泵由第一进水口7进入布水器5，再由布水器5的出水口进入列管式流化床模块3进行反应。反应后，废水再由列管式流化床模块3的出水口流出，使得流化床筒体4内部的水位逐渐升高，最后由上端溢出，即由第一出水口排出。

这样设置，首先利用了布水器5能够均匀布水的特点，避免了短流，沟流和死区等现象。其次，将传统的直径较大的流化床反应器改变成了多个列管式流化床模块3，这样就减小了每个列管式流化床模块3的截面积，使其更容易均匀布水，且流化状态更好，而流化状态更好，又进一步加强了布水的均匀性，从而提高了污水处理效率。而列管式流化床模块3的数量可以根据污水的处理量进行灵活选择，且便于在现场进行安装，加工制造也更为方便。

实施例2

在本实施例中，与实施例1不同的地方在于，布水器5包括圆形的挡板61，挡板61固定设置在流化床筒体4内部靠下的位置。这样，该挡板61就与流化床筒体4的底部端盖形成了一个混合腔室6。

挡板61上设有若干出水孔，出水孔上安装有布水滤头16，该布水滤头16伸入列管式流化床模块3的底部。在本实施例中假设列管式流化床模块3的数量为3个，那么，挡板61上出水孔的数量也为3个。

将该混合腔室6和挡板61整体作为布水器5，第一进水口7在侧壁上的高度位于挡板61和流化床筒体4的底部之间，那么第一进水口7也就成为了布水器5的进水口，且与混合腔室6连通。而这里，布水滤头16是起到均匀布水的作用。在污水处理技术领域中，滤头是一种常用装置，滤头的上端为滤帽，滤帽内设有滤网和筛管，本申请中即利用滤网和筛管的均匀布水功能。

列管式流化床模块3包括竖直固定在挡板61上的筒体31，筒体31上端不设置端盖作为出水口，筒体31下端也不设置端盖，而是将筒体31下端直接固定在挡板61上，且筒体31将挡板61的出水孔罩住。这样，混合腔室6内的水就可以由挡板61的出水孔进入筒体31。将布水滤头16安装在该出水孔上，也就相当于将布水滤头16由筒体31底端深入其内部。这样，就将布水器5和列管式流化床模块3连通起来了。筒体31底部设有填料衬层33，填料衬层33上设有填料层32，填料衬层33的高度要高于布水滤头16，避免污水由布水滤头16直接进入填料层32。

这样设置，首先可以达到双重布水的效果，即先通过布水滤头16完成均匀布水，再通过填料衬层33进一步布水。两次布水使均匀布水的效果更好，进一步避免出现短流，沟流和死区等现象。而布水器5是利用挡板61和流化床筒体4共同形成，使得整体装置结构更为简单，成本更低。

实施例3

本实施例在实施例2的基础上，还包括沉淀池1和出水堰2，出水堰2设置在沉淀池1的内部，流化床筒体4的上端与出水堰2下端固定连接。这样设置，就将流化床筒体4与出水堰2连通了起来，流化床筒体4内的水就可以通过出水堰2进入沉淀池1。

首先，将沉淀池1和出水堰2均设置在地面上，将流化床筒体4设置在地面以下，这样就避免建造其他构筑物来支撑沉淀池。本领域技术人员还可以根据实际情况来设置其他构筑物来支撑沉淀池1。

沉淀池1上开设有循环出水口13和第二出水口，在循环出水口和第二出水口均设置阀门来控制即可。在本实施例中，第二出水口上连接有出水管2，在出水管2上设置有阀门来控制。

循环出水口13通过循环水管11与第一进水口7连通，且在该循环水管11上设置有用于加压的循环泵8。即循环水管11分为两段，第一段循环水管一端与循环出水口13连接，另一端与循环泵8的进水口连接；第二段循环水管一端与循环泵8的出水口连接，另一端与第一进水口7连接。这样设置，就可以将沉淀池1内的水引入布水器5。

还包括第一加药泵9、第二加药泵10，第一加药泵9、第二加药泵10均通过管道与第二段循环水管连通。在本实施例中，第一加药泵9用于加入硫酸亚铁溶液，第二加药泵10用于加入双氧水。

还包括进水泵12，进水泵12通过进水管14与布水器5连通。即进水管14由出水堰2上部向下伸入流化床筒体4，在挡板61上开设进水孔，将进水管14下端连接在进水孔上。这样设置，就可以通过进水管14将污水引入布水器5的混合腔室6。且通过进水管14内部污水自身的水压，避免进水泵8停机时，筒体31内的水由于自身压力的作用由进水管14上端反向进入进水泵12。

这样设置，首先污水经进水管14进入布水器5，而硫酸亚铁溶液，双氧水也经管道进入循环水管11再进入布水器5。污水、硫酸亚铁溶液，双氧水在布水器5的混合腔室6内混合后，再进入列管式流化床模块3进行反应，随着水量的增加，筒体31内的水位慢慢升高，直到由筒体31上端溢出，进入流化床筒体4。流化床筒体4内的水位也随着水量的增加而升高，逐渐超过筒体31上端，再达到流化床筒体4的上端，最后由出水堰2进入沉淀池1。对沉淀池1内的水进行检测，达标则通过第二出水口排放，不达标则通过循环出水口13、循环水管11进入布水器5的混合腔室6与污水、硫酸亚铁溶液，双氧水混合后再进行反应，再进入沉淀池1、检测、排放或再循环。整个污水处理过程以此为循环。

另外，填料层32的填料为具有芬顿反应催化活性的颗粒，且粒径为0.5mm-2.0mm，例如石英砂、砖渣等。填料层32的高度为0.5m-2.0m。而填料衬层33的填料为粒度、密度均大于填料层填料的耐磨颗粒，例如玻璃珠、不锈钢砂等，填料衬层33的高度为0.1m-0.5m。

筒体31的高径比为10:1～40:1，且筒体31横截面的直径小于等于0.3m。流化床筒体4的高径比为2.5:1～7:1。

由于筒体31的高径比较大，且截面积较小，使得筒体31内填料流化状态尤其是底部靠近布水器5的填料的流化状态较好，更容易实现均匀布水，进一步，均匀布水避免了反应器出现短流，沟流和死区等现象，使筒体31内整体都处于较好的流化状态，使填料与污水充分接触，从而提高了污水处理效率。

综上所述，本申请提供的技术方案中，通过布水器5和填料衬层33的均水作用，使筒体31内布水均匀，死区、沟流等现象显著减少。又由于列管式流化床模块3中的筒体31截面积较小，且高径比较大，进一步提高了布水的均匀性。并且使得筒体内填料流化状态尤其是底部靠近布水器5附近的填料的流化状态较好，更容易实现均匀布水。而布水均匀使得筒体内流化状态好，均匀流化的填料颗粒、药剂、污水充分接触提高了反应体系的传质效果，加快芬顿反应的效率，从而提高了污水处理效率。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。