一种吸附-分离一体化反应器及其处理方法

摘要

本发明公开了一种吸附‑分离一体化反应器及其处理方法。所述反应器包括立式主体，主体内部自下而上分为布水区、反应区、预沉区和膜过滤区；布水区内设置有位于主体下部的进水管和布水装置，进水管与布水装置相连，在布水装置上方设置伞形罩；伞形罩的周缘与主体的内壁之间留有空隙；反应区内设置有相连通的回流进水管与和回流出水管，回流进水管与回流出水管之间设置回流泵；回流出水管出口处设置喷嘴。上述反应器立式的主体集反应与沉淀于一体，缩小了占地面积，小巧灵活；不设置搅拌装置，直接利用水流的冲力，通过大比例的回流进行搅动混合，并能保证流态；保持较高吸附剂的浓度，吸附效果良好；采用超滤膜进行固液分离，出水水质好。

权利要求

1.一种吸附-分离一体化反应器，其特征在于，包括立式主体(1)，所述主体(1)内部自下而上分为布水区、反应区、预沉区和膜过滤区；

所述布水区内设置有位于所述主体下部的进水管(3)和布水装置(2)，所述进水管(3)与布水装置(2)相连，在布水装置(2)上方设置伞形罩(4)；伞形罩(4)的周缘与主体(1)的内壁之间留有空隙；

所述反应区内设置有相连通的回流进水管(10)与和回流出水管(6)，回流进水管(10)与回流出水管(6)之间设置回流泵(7)；所述回流出水管(6)出口处设置喷嘴(5)；

所述膜过滤区设置有膜组件(8)和与其相连的出水管(11)；

所述回流出水管(6)设置有两个，两个所述回流出水管(6)沿所述主体的轴向上下并列设置；每个所述出口处设置若干个所述喷嘴(5)，上层回流出水管的喷嘴(5)向上倾斜，下层回流出水管的喷嘴(5)向下倾斜；倾斜角度为10°～30°。

2.根据权利要求1所述的吸附-分离一体化反应器，其特征在于，所述回流进水管(10)、回流出水管(6)和喷嘴(5)分别以主体(1)的中心轴为对称轴对称分布。

3.根据权利要求1或2所述的吸附-分离一体化反应器，其特征在于，所述主体(1)的高径比为2～5。

4.根据权利要求3所述的吸附-分离一体化反应器，其特征在于，所述主体(1)上部设置溢流口(9)，下部设置出焦口(12)。

5.根据权利要求1、2或4所述的吸附-分离一体化反应器，其特征在于，所述膜组件(8)底部设置有曝气装置。

6.根据权利要求5所述的吸附-分离一体化反应器，其特征在于，所述膜组件(8)为平板式超滤膜组件。

7.一种利用权利要求1-6任一项所述的吸附-分离一体化反应器进行水处理的方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)水和吸附剂的固液混合液由进水管(3)进入布水装置(2)，控制进水流速为0.2～

0.5m/s，经布水装置(2)在布水区均匀布水后经主体(1)与伞形罩(4)周边的缝隙向上流动进入反应区，上升流速为0.5～1m/h；

(2)在反应区，开启回流泵(7)，混合液由回流泵(7)抽吸进入回流进水管(10)，并由回流出水管(6)经喷嘴(5)出水形成冲力水流，回流量为进水管进水流量的2～8倍；

(3)经反应区后的混合液继续上升到达预沉区，经预沉区沉淀后，向上进入膜过滤区，通过膜组件(8)进行固液分离，然后通过出水管(11)出水。

8.根据权利要求7所述的进行水处理的方法，其特征在于，吸附剂由出焦口(12)定期排出。

说明书

一种吸附-分离一体化反应器及其处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种吸附-分离一体化反应器及其处理方法。

背景技术

[0002] 吸附法是一种基本的水处理方法，利用某些活性吸附材料，在一定条件下将水中污染物减量、然后分离。吸附法经常用于去除一些物理、生物、化学方法难以去除的物质，如难降解有机物、重金属、色度、一些有害的非金属离子等，所以吸附法作为独立工艺或与其他工艺相组合被广泛应用于饮水净水处理、污水深度处理及工业废水处理中。

[0003] 应用于吸附法中的流化床反应器因为配水均匀性要求不高，吸附剂与水之间的传质作用好，更换吸附剂的工程量较小等优点，越来越受到关注。但是普通的流化床面临吸附剂与水分离困难，水力负荷控制不当，造成吸附剂流失等问题，所以常常与膜分离技术结合，在吸附后设置分离膜，来进行水中的固液分离，实现吸附-分离的过程。

[0004] 中国专利文献CN101492209A公开了一种一种吸附-沉淀-膜组件分离一体式反应器，包括池体，将池体的内部由前至后依次划分隔为吸附区、配水区、斜板沉淀区和膜分离区。吸附区的侧面下部设有进水管和加药管，吸附区内设有自动机械搅拌装置。配水区与吸附区之间的隔墙上部设有溢流口，配水区与斜板沉淀区之间的隔墙底部设有配水孔。斜板沉淀区内设置有与水平方向呈60°放置的若干斜板,斜板沉淀区的底部泥区内设有穿孔排泥管,沉淀后的水从斜板沉淀区与膜分离区之间隔墙的溢流口流入膜分离区内。膜分离区内安装有膜组件，膜组件的底部设出水管和反冲洗管,出水管和反冲洗管上均设有阀门。

[0005] 上述反应器将吸附、分离在一个反应器中完成，利用斜板沉淀、膜分离工艺连用，固液分离效果好。但是上述反应器还是保留了廊道式吸附池，虽然易于完全混合，但是池内维持的吸附剂浓度较低，其相应构筑物占地面积还是较大，为保证流态、提升吸附效果，采用了加装搅拌等辅助动力装置，同时因为吸附后固液分离困难采用了斜板沉淀、膜分离结合工艺，从而增加了装置设备，提高了设备投资和运行成本。

发明内容

[0006] 因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的吸附分离一套反应器占地面积大、设备复杂、操作繁琐、成本高等缺陷，从而提供一种小型灵活，占地面积，不设置搅拌装置，吸附和分离效果好，设备和运行成本低的吸附-分离一体化反应器。

[0007] 本发明要解决的另一个技术问题在于克服现有技术中的吸附分离反应器占地面积大、工艺操作较复杂的缺陷，从而提供一种利用上述吸附-分离一体化反应器进行污水处理的方法。

[0008] 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

[0009] 一种吸附-分离一体化反应器，包括立式主体，所述主体内部自下而上分为布水区、反应区、预沉区和膜过滤区；

[0010] 所述布水区内设置有位于所述主体下部的进水管和布水装置，所述进水管与布水装置相连，在布水装置上方设置伞形罩；伞形罩的周缘与主体的内壁之间留有空隙；

[0011] 所述反应区内设置有相连通的回流进水管与和回流出水管，回流进水管与回流出水管之间设置回流泵；所述回流出水管出口处设置喷嘴；

[0012] 所述膜过滤区设置有膜组件和与其相连的出水管。

[0013] 上述吸附-分离一体化反应器中，所述回流进水管、回流出水管和喷嘴分别以主体的中心轴为对称轴对称分布。

[0014] 上述吸附-分离一体化反应器中，所述回流出水管设置有两个，两个所述回流出水管沿所述主体的轴向上下并列设置。

[0015] 上述吸附-分离一体化反应器中，每个所述出口处设置若干个所述喷嘴，上层回流出水管的喷嘴向上倾斜，下层回流出水管的喷嘴向下倾斜；倾斜角度为10°～30°。

[0016] 上述吸附-分离一体化反应器中，所述主体的高径比为2～5。

[0017] 上述吸附-分离一体化反应器中，所述主体上部设置溢流口，下部设置出焦口。

[0018] 上述吸附-分离一体化反应器中，所述膜组件底部设置有曝气装置。

[0019] 上述吸附-分离一体化反应器中，所述膜组件为平板式超滤膜组件。

[0020] 一种利用上述吸附-分离一体化反应器进行水处理的方法，包括步骤如下：

[0021] (1)水和吸附剂的固液混合液由进水管进入布水装置，控制进水流速为0.2～0.5m/s，经布水装置在布水区均匀布水后经主体与伞形罩周边的缝隙向上流动进入反应区，上升流速为0.5～1m/h；

[0022] (2)在反应区，开启回流泵，混合液由回流泵抽吸进入回流进水管(10)，并由回流出水管经喷嘴出水形成冲力水流，回流量为进水管进水流量的2～8倍；

[0023] (3)经反应区后的混合液继续上升到达预沉区，经预沉区沉淀后，向上进入膜过滤区，通过膜组件进行固液分离，然后通过出水管出水。

[0024] 上述进行水处理的方法，吸附剂由出焦口定期排出。

[0025] 本发明技术方案，具有如下优点：

[0026] 1.本发明提供的吸附-分离一体化反应器，立式的主体集反应与沉淀于一体，缩小了占地面积，小巧灵活；预降区设置于吸附区之上，吸附之后进行沉降，降低了水中吸附剂的浓度，使反应区和沉淀分离(膜过滤区)产生一定的浓度梯度，保证较高的吸附处理负荷，同时降低了吸附后固液分离的难度，减少了膜组件的堵塞和冲洗频率，从而降低了设备和吸附材料的投资和运行成本；利用回流进水管、回流出水管和流泵形成环流并给予水流冲力，不设置搅拌装置，直接利用水流的冲力，通过回流进行搅动混合，保证流态，保持较高吸附剂的浓度，吸附效果良好。

[0027] 2.本发明提供的吸附-分离一体化反应器，设置上下两个回流管，增强了环流和搅动力，设置倾斜喷嘴，加强了水流冲力，保持了流态稳定；下层回流出水管的喷嘴的高速出流冲击伞形罩反射后形成湍流，进一步了保证反应区的流态。伞形罩与主体具有空隙，用于进水及防止吸附剂粉体堆积堵塞进水口；采取立式的主体、较大的高径比、较高的池内反应区吸附剂浓度，并且较低的沉淀区吸附剂浓度，为采用平板式超滤膜进行固液分离提供了条件。并且可以保证出水低SS，后续可以直接进行相关的深度处理。

[0028] 3、本发明提供的一种进行污水处理的方法，设备占地面积小、吸附和分离效果好，节省了吸附材料，降低了成本，操作简单，便于后续处理。

附图说明

[0029] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0030] 图1是本发明实施例1中的吸附-分离一体化反应器的结构示意图；

[0031] 附图标记：

[0032] 1-主体，2-布水装置，3-进水管，4-伞形罩，5-喷嘴，6-回流出水管，7-回流泵，8-膜组件，9-溢流口，10-回流进水管，11-出水管，12-出焦口。

具体实施方式

[0033] 下面将通过具体实例进一步说明本申请。

[0034] 实施例1

[0035] 本实施例的吸附-分离一体化反应器，如图1所示，包括立式主体1，主体1自下而上分为布水区、反应区、预沉区和膜过滤区；布水区内设置有位于所述主体下部的进水管3和布水装置2，所述进水管3与布水装置2相连，在布水装置2上方设置伞形罩4；伞形罩4的周缘与主体1的内壁之间留有空隙；所述伞形罩的形状为在轴向切线方向呈倒“V”型，如伞形。

[0036] 反应区内设置有相连通的回流进水管10与和回流出水管6，回流进水管10与回流出水管6之间设置回流泵7；回流出水管6出口处设置喷嘴5；

[0037] 回流进水管10、回流出水管6和喷嘴5分别以主体1的中心轴为对称轴对称分布。膜过滤区设置有膜组件8和与其相连的出水管11。主体1的高径比为5，主体1上部设置溢流口9，下部设置出焦口12。

[0038] 在另一实施例中，回流出水管6设置有两个，两个回流出水管6沿所述主体的轴向上下并列设置。每个出口处设置若干个所述喷嘴5，上层回流出水管的喷嘴5向上倾斜，下层回流出水管的喷嘴5向下倾斜；倾斜角度为30°。

[0039] 在另一实施例中，膜组件8底部设置有曝气装置。

[0040] 在另一实施例中，膜组件8为平板式超滤膜组件。

[0041] 利用上述吸附-分离一体化反应器进行水处理的方法。

[0042] 某工业废水经生化处理后出水COD为200～300mg/L，经本吸附-分离一体化反应器处理，吸附剂用量为1kg/m3～5kg/m3，反应停留时间为4～6h，出水COD可达50～80mg/L。

[0043] 利用上述吸附-分离一体化反应器处理进行废水处理的方法，包括步骤如下：

[0044] (1)水和吸附剂的固液混合液由进水管3进入布水装置2，控制进水流速为0.2m/s，经布水装置2在布水区均匀布水后经主体1与伞形罩4周边的缝隙向上流动进入反应区，上升流速为0.5m/h；

[0045] (2)在反应区，部分混合液由回流泵7抽吸进入回流进水管10，并由回流出水管6经喷嘴5出水形成冲力水流，在反应区，开启回流泵7，混合液由回流泵7抽吸进入回流进水管10，并由回流出水管6经喷嘴5出水形成冲力水流，回流量为进水管3进水流量的5倍；

[0046] (3)经反应区后的混合液继续上升到达预沉区，经预沉区沉淀后，向上进入膜过滤区，通过膜组件8进行固液分离，然后通过出水管11出水。吸附剂由出焦口12定期排出。

[0047] 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。