一种膜芬顿流化床反应装置的制作方法

1.本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种膜芬顿流化床反应装置。


背景技术：

2.废水的深度处理是维系良好水环境、水资源可持续利用的重要举措，是通向健康水循环的桥梁，我国水资源相对短缺，且水污染日益严重，污水的深度处理是从环境和经济角度解决以上问题的途径之一，同时大力发展高效、低能耗、低成本的污水处理技术，是实现上述途径的技术基础。
3.芬顿化学氧化法是在一定反应条件下利用双氧水和亚铁离子产生羟基自由基强氧化剂原理，对水体中的有机物质氧化去除的反应，目前主流的芬顿流化床技术都是通过内循环将亚铁离子和双氧水进行混合发生芬顿反应，不同程度的存在混合效果差，反应效率低下的现象，严重的影响了反应装置的去污效果，不能满足社会需求，故而提出一种膜芬顿流化床反应装置来解决上述中所提出的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种膜芬顿流化床反应装置，具备反应接触效率高等优点，解决了反应装置混合效果差，且反应效率低下，严重的影响了反应装置的去污效果的问题。
5.为实现上述反应接触效率高目的，本发明提供如下技术方案：一种膜芬顿流化床反应装置，包括流化床塔体，所述流化床塔体的内部自下而上依次设置有布水器、pvdf中空纤维膜装置、稳流器、回流水槽和出水槽组成。
6.还包括设置在布水器外部的内循环装置，所述pvdf中空纤维膜装置的底部外接有双氧水投加装置、进水泵、进水泵蝶阀和反冲洗排水阀，所述pvdf中空纤维膜装置的上部外接有压力变送器、反冲洗水泵、反冲洗水泵蝶阀和反冲洗罐，所述流化床塔体的顶部设有亚铁投加装置。
7.进一步，所述内循环装置设置在回流水槽和布水器之间，包括连接回流水槽的循环泵后管和连接布水器的循环泵前管，所述循环泵后管和循环泵前管之间设置有循环泵。
8.进一步，所述流化床塔体为316l钢板焊接制作而成。
9.进一步，所述布水器单个组件出水流速在5m/s至6m/s。
10.进一步，所述pvdf中空纤维膜装置的纤维膜通量设置在0.2至0.4m3/m2
·
d，纤维膜出水量为总进水量的1/3至1/2，纤维膜内径为0.3至1.4mm，纤维膜表面孔径在15至20um。
11.进一步，所述回流水槽远离流化床塔体的一侧设置有用于对回流水槽进行供水的进水池。
12.进一步，所述出水槽远离流化床塔体1的一侧设置有用于对出水槽进行接水的出水池。
13.进一步，所述压力变送器控制管道内部压力为小于0.1mpa。
14.进一步，所述反冲洗罐所用药液依次为次氯酸钠和柠檬酸溶液，次氯酸钠溶液浓度为1000mg/l至2500mg/l，柠檬酸溶液浓度为1％至2％(质量分数)。
15.进一步，所述进水泵远离流化床塔体的一侧设置有废水池，所述反冲洗排水阀远离流化床塔体的一侧设置有反冲洗水收集池，所述循环泵的流量为进水流量的1
‑
1.8倍，所述流化床塔体的上升流速为10
‑
20m/h,所述流化床塔体的水力停留时间为30
‑
45min。
16.与现有技术相比，本发明提供了一种膜芬顿流化床反应装置，具备以下有益效果：
17.该膜芬顿流化床反应装置，通过芬顿流化床的高级氧化作用去除水体中的难降解有机物，通过采用pvdf中空纤维膜装置将含有双氧水的废水均匀布散于流化床塔体内部，借助于pvdf中空纤维膜巨大的比表面积优势，流出膜表面的含双氧水的废水与不断在流化床塔体内部循环的含有亚铁离子的废水接触，产生大量的羟基自由基氧化废水中的有机物质，能够有效提高废水的反应接触效率，能够提高废水中污染物的去除效率，达到了反应接触效率高的优点，解决了反应装置混合效果差，且反应效率低下，严重的影响了反应装置的去污效果的问题。
附图说明
18.图1为本发明一种膜芬顿流化床反应装置的结构布局立面示意图。
19.图中：1流化床塔体、2布水器、3pvdf中空纤维膜装置、4稳流器、5回流水槽、6出水槽、7内循环装置、71循环泵后管、72循环泵前管、73循环泵、8双氧水投加装置、9进水泵、10进水泵蝶阀、11反冲洗排水阀、12压力变送器、13反冲洗水泵、14反冲洗水泵蝶阀、15反冲洗罐、16亚铁投加装置、17进水池、18出水池、19废水池、20反冲洗水收集池。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.请参阅图1，一种膜芬顿流化床反应装置，包括流化床塔体1，流化床塔体1的内部自下而上依次设置有布水器2、pvdf中空纤维膜装置3、稳流器4、回流水槽5和出水槽6组成。
22.还包括设置在布水器2外部的内循环装置7，pvdf中空纤维膜装置3的底部外接有双氧水投加装置8、进水泵9、进水泵蝶阀10和反冲洗排水阀11，pvdf中空纤维膜装置3的上部外接有压力变送器12、反冲洗水泵13、反冲洗水泵蝶阀14和反冲洗罐15，流化床塔体1的顶部设有亚铁投加装置16。
23.内循环装置7通过管道连接回流水槽5和布水器2，将回流水槽5中混有亚铁离子的废水泵送至布水器2，其中的内循环泵通过变频器控制，确保流量达到设计所需。
24.其中，本实施例中的稳流器4可以采用pp材料制作，也可以采用316l不锈钢材质制作，稳流器4固定于回流水槽5和出水槽6底部20cm距离，本实施例对此并不限定。
25.如图1所示，将流量6m3/h的mbr出水作为系统进水，分为两股，每股水量大致在3m3/h，一股泵入回流水槽5、另一股通过进水泵9泵入pvdf中空纤维膜装置3内部，双氧水通过双氧水投加装置8通入进水泵9泵前管中与废水混合，亚铁通过亚铁投加装置16通入回流水槽
5与废水混合，流化床塔体1内部ph为3.5，位于高处的循环泵后管71经过循环泵73，再通过循环泵前管72将混合有亚铁的废水打入流化床塔体1底部，经过布水器2布水在流化床塔体1底部均匀分散上升，与pvdf中空纤维膜装置3出水相遇进行芬顿反应，反应后废水继续上升，通过稳流器4稳定水流后，一部分通入回流水槽5继续反应，一部分通入出水槽6排出，反应过程中，控制循环泵73的流量，循环泵73的流量为进水流量的1.8倍，使上升流速控制在20m/h，设计罐体水力停留时间为45min。
26.优选地，上述布水器2，使用pp材质加工制作，也可以使用316l材质，还可以是聚四氟乙烯材质，本实施例对此不限定。
27.上述布水器2具有8个开孔，确保每个孔的出水流速为6m/s，布水器2的总数量为152个，为确保运行中的布水器2不会堵塞，每个开孔的孔径为8mm，在运行中若发现循环流量下降，上调循环泵73运行频率冲刷堵塞在布水器2内部的铁泥。
28.本实施例中的所使用的pvdf中空纤维膜3，每根膜丝外径2.2mm，内径1.3mm，设计通量为0.2m3/m2·
d，膜出水量为总进水量的1/2，膜表面平均孔径为20um，设计总的膜面积为450m2。
29.其中，本实施例中的pvdf中空纤维膜3也可以使用同材质同面积的平板膜替代，本实施例对此不限定。
30.本实施例中所使用的流化床塔体1，与废水接触面所使用的的材质为316l，板材厚度8mm，其内壁还涂布有约5mm厚度的玻璃钢防腐涂料，塔体呈立式圆柱体，底面直径1500mm，高度5200mm。
31.流化床塔体1的底面直径和高度可以根据工程实际情况进行调整，本实施例对此并不限定。
32.本发明的一个实施例中，如图1所示，压力变送器12控制管道内部运行压力低于0.1mpa，当膜系统内部运行压力高于该值时开启反冲洗水泵13、反冲洗水泵蝶阀14和反冲洗排水阀11，关闭双氧水投加装置8、进水泵9和进水泵蝶阀10，进行膜系统反冲洗功能。
33.优选地，反冲洗罐15所用药液依次为次氯酸钠和柠檬酸溶液，次氯酸钠溶液浓度为1500mg/l，柠檬酸溶液质量浓度为1.5％。
34.其中，如前，系统中的反冲洗水泵蝶阀14、反冲洗排水阀11和进水泵蝶阀10，以及双氧水投加装置8可以通过人工手动控制，还可以通过电气自动控制；压力变送器12内部压力未达到0.1mpa还可进行定期清洗，维护性清洗一周一次，反冲洗罐15配制浓度为1000mg/l的次氯酸钠溶液，恢复性清洗一月一次，反冲洗罐15配制浓度为2500mg/l的次氯酸钠溶液，pvdf中空纤维膜3长期运行会产生铁泥污堵，清洗半年一次，反冲洗罐15配制质量分数1.5％的柠檬酸溶液。
35.本发明的一个实施例中，如图1所示，其处理mbr出水的方法如下步骤：
36.cod在150mg/l左右的mbr出水，将其分为进入pvdf中空纤维膜装置3和回流水槽5，水量分别均为3m3/h，进入pvdf中空纤维膜装置3的每升废水中加入30％体积浓度的0.15ml的双氧水和进入回流水槽5的每升废水中加入0.2g的硫酸亚铁，可将cod降至65mg/l左右；当每升废水加入30％体积浓度的0.25ml的双氧水和0.35g硫酸亚铁，可以将cod降低到45mg/l左右，当双氧水和硫酸亚铁继续提高投加量时，反应效率有所下降；当双氧水和硫酸亚铁投加量过低时，反映效率同样下降。
37.经过芬顿流化床处理后，cod在150mg/l降至45mg/l，从而实现了废水的深度处理要求。
38.实验示例，应用本发明实施例提供的流化床以及处理方法与现有技术的芬顿流化床分别处理三种不同工程废水，具体结果如下：
39.其中示例1的待处理废水为造纸废水，示例2的待处理废水为垃圾渗沥液，示例3的待处理废水为保险粉生产废水，具体的codcr去除情况如下表1：
40.表1为三种废水处理效果。
[0041] 示例1(造纸)示例2(渗沥液)示例3(保险粉)处理前234mg/l345mg/l152mg/l处理后86mg/l107mg/l45mg/l去除率63.2％69.0％70.4％提升效果32～40％62～70％40～52％
[0042]
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0043]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
[0044]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0045]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。