一种芬顿氧化反应装置转让专利
申请号 : CN201910178686.6
文献号 : CN111689602B
文献日 : 2021-09-28
发明人 : 杨敏 , 韩小刚 , 高迎新
申请人 : 中国科学院生态环境研究中心
摘要 :
权利要求 :
1.一种芬顿氧化反应装置,包括对废水进行芬顿或类芬顿氧化反应的芬顿氧化反应池,其特征是,所述芬顿氧化反应池包括芬顿反应部、固液分离部和排泥部,其中所述芬顿反应部和固液分离部位于芬顿氧化反应池的上部;所述排泥部位于反应池的底部;
所述芬顿反应部为上下开放的圆筒,并且其上部侧壁上设置至少1个反应部出水口,出水口与设置在所述芬顿反应部侧壁外侧的泥水排出管固定连接,并且所述泥水排出管从上至下延伸至所述固液分离部的下部,进行芬顿反应或类芬顿反应后的泥水混合物从反应部出水口排出,流入泥水排出管,将泥水混合物引入至固液分离部进行固液分离;
所述固液分离部套接在所述芬顿反应部的外侧,其中固液分离部的外径与芬顿氧化反应池的直径相等,其内径与芬顿反应部的直径相同;
还包括套接在芬顿氧化反应池的外侧上的脱气池,并且脱气池密封,其顶部设置抽气口,通过管道与真空泵连接,真空泵抽气,降低脱气池内的气压,脱气池内水液中的溶解CO2气体溢出,脱除废水进行芬顿或类芬顿氧化反应后水液中的CO2气体。
2.如权利要求1所述的芬顿氧化反应装置,其特征是,所述芬顿反应部的底部设置曝气组件,通过与曝气组件相连接的进气管将外部空气引入芬顿反应部的内部,气体搅动使得废水与药液混合均匀。
3.如权利要求1所述的芬顿氧化反应装置,其特征是,所述排泥部包括固定在反应池底部的、呈漏斗状的污泥挡板和设置在污泥挡板侧壁下部的排泥口,排泥口与穿过芬顿氧化反应池下部侧壁的排泥管相连通,将沉淀至芬顿氧化反应池底部的铁泥排出。
4.如权利要求3所述的芬顿氧化反应装置,其特征是,所述污泥挡板上底面的直径与芬顿氧化反应池的直径相同,污泥挡板的上沿与芬顿反应部的底部相平齐。
5.如权利要求1‑4任一所述的芬顿氧化反应装置,其特征是,所述脱气池为上下密封且中空的圆柱体,其高度与芬顿氧化反应池的高度之比为50‑100:100;其外径与芬顿氧化反应池的直径之比为1.5‑2:1;其内径与芬顿氧化反应池的直径相等。
6.如权利要求5所述的芬顿氧化反应装置,其特征是,所述脱气池的高度与芬顿氧化反应池的高度之比为75:100;外径与芬顿氧化反应池的直径之比为2:1。
7.如权利要求1‑4任一所述的芬顿氧化反应装置,其特征是,所述脱气池由上部为中空的脱气池圆柱体部和下部为中空的脱气池圆台体部组成,所述上部的圆柱体部与下部的圆台体部连接呈一体。
说明书 :
一种芬顿氧化反应装置
技术领域
背景技术
自由基和更好的混凝效果,常用于焦化废水的深度处理段。现有的工艺多为均质池+反应池
+调碱池+沉淀池,废水先调酸,再进入折流式的反应区,依次加入硫酸亚铁以及双氧水,反
应后回调pH进入二沉池泥水分离,产出铁泥定期排入污泥浓缩池,上清液由溢流堰流出。针
2+
对焦化废水实际工程应用过程中,发现以下技术缺点:(1)由于Fe 的存在,产生大量的铁
泥;(2)由于Fe未重复利用,Fe的催化利用率低,双氧水催化效率低;(3)焦化废水中含有大
量碳酸根离子、铁离子,回调pH时,消耗大量碱。
发明内容
生物处理后的出水含有大量难降解有机物及一定碳酸根和碳酸氢根;采用本发明装置对焦
化废水经生物降解后的出水进行芬顿氧化处理,降低焦化废水生物出水深度处理时危废铁
泥的产量;提高双氧水的催化效率和铁的催化利用率,而且处理后的出水中碳酸根离子、铁
离子含量显著降低,芬顿氧化处理后废水回调pH时,碱的用量明显减少,显著降低了废水的
处理成本。
除废水进行芬顿或类芬顿氧化反应后的水液中的CO2气体,其中所述脱气池套接在芬顿氧
化反应池的外侧上。
1:4。
排出管从上至下延伸至所述固液分离部的下部,进行芬顿反应或类芬顿反应后的泥水混合
物从反应部出水口排出,流入泥水排出管,将泥水混合物引入至固液分离部进行固液分离。
至芬顿氧化反应池底部的铁泥排出。
泥管道排出芬顿氧化反应池。
选为2:1;其内径与芬顿氧化反应池的直径相等。
CO2等气体。
优选为40:100。圆台体部上底面的外径与芬顿氧化反应池的直径之比为1.5‑2:1,优选为2:
1;其内径与芬顿氧化反应池的直径相等;圆台体部的下底面的直径与芬顿氧化反应池的直
径相等。下部圆台体部的高度与芬顿氧化反应池的高度之比为20‑40:100,优选为30:100。
由于在芬顿氧化反应池内不回调水液的pH至碱性,水液的pH保持为芬顿氧化所需的酸碱
度,沉降至芬顿氧化反应池底部的铁泥可反复利用,铁在本发明反应装置内重复利用,显著
提高了Fe的催化效果和利用率,明显降低了芬顿或类芬顿氧化的铁泥的产量,增加药剂利
用率,增加催化双氧水的效率。
回调,将水液pH回调至碱性,因而沉淀后的铁泥可以重复利用,提高Fe的催化能力和催化效
率。
且由于芬顿反应部内混合物的pH调节为3左右,曝气加快废水中碳酸的分解,协助脱除部分
CO2,降低回调pH的加碱量。
延长了曝气盘的使用寿命。
水液pH至碱性时,消耗大量碱,降低废水处理成本。
最终Fe产量。
附图说明
分离部;121、分离部出水口;122、斜板分离组件;13、排泥部;131、污泥挡板;132、排泥口;2、
脱气池;21、抽气口;22、抽气管道;23、脱气池出水口; 24、脱气池圆柱体部;25脱气池圆台
体部。
具体实施方式
员应该理解的是,在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进
行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
进行芬顿氧化或类芬顿氧化作用,降解废水中的有机物。脱气池套接在反应池的外侧,脱气
池密封,其顶部与反应池的顶部相平齐,流入脱气池的经过芬顿氧化反应后的上清液在抽
真空的条件下脱除水中溶解二氧化碳,降低后续回调pH时耗碱量。
应部位于芬顿氧化反应池的中心,且与芬顿氧化反应池同轴;排泥部位于反应池的底部。其
中:废水在芬顿反应部内进行Fenton或类Fenton氧化反应,氧化降解废水中的有机物;芬顿
氧化处理后的泥水混合物在固液分离部进行原位分离,沉降的 Fe泥重新进入芬顿反应部,
重复利用Fe催化双氧水;排泥部用于收集沉降的铁泥,待 Fe泥大量堆积后,排出部分铁泥。
高度,其顶部与芬顿氧化反应池的顶部相平齐,底部与芬顿氧化反应池的底部间隔一定距
离,彼此不接触;芬顿反应部的底部与固液分离部的底部相通,与排泥部的顶部相平齐,与
排泥部的污泥挡板131的顶部相平齐。
高度之和等于芬顿氧化反应池的高度。
10‑15cm,优选为10cm。每个反应部出水口分别与一根泥水排出管118相连接,泥水排出管位
于芬顿反应部筒壁的外侧,从上至下延伸至芬顿反应部的底部,将芬顿氧化反应后的泥水
混合物从反应部上部的出水口引入至芬顿氧化反应池的固液分离部的下部,进行固液分
离。
个加药口的设置高度一致,在芬顿反应筒同一轴向高度上沿着径向分布,如图 4。3个加药
口分别为加硫酸口113、加硫酸亚铁口114和加双氧水口115,分别通过管道与硫酸溶液、硫
酸亚铁溶液、双氧水溶液相连接,将各溶液引入芬顿反应部,进行芬顿氧化反应。3个加药口
中具体通入哪种药液可以不固定,每个加药口分别加入不同种药液即可。
芬顿反应筒内的水加入的药液混合均匀,进行氧化反应,反应后的泥水浆液在曝气组件的
作用下,从下向上流动,从芬顿反应部上部的出水口流出,进入固液分离部。曝气组件设置
在芬顿反应部的底部,曝气搅拌使得废水与芬顿或类芬顿反应用的药液充分混合,混合均
匀,同时由于反应时溶液pH调至3左右,曝气可以加快碳酸的分解,起到协助吹脱CO2的效
果。
证溶液的混合。除了环形或方形的曝气管线布置之外,本领域中现有的已知的其他结构的
曝气组件也适用于本发明。
曝气组件的清污管线上设置阀门,清污时,关闭进气管后,打开清污管线上的阀门,将清污
管线与真空泵连通,抽真空,降低管内气压,由于负压的作用,将堵入曝气管线的泥水混合
物抽离,达到清污除垢的作用。
相等,其内径与芬顿反应筒的直径相同;分离部的高度与反应部的高度相同。固液分离部的
高度与反应池的高度之比为80‑90:100,优选为85:100;芬顿分离部的高度与排泥部的高度
之和等于芬顿氧化反应池的高度。
25cm,优选为20cm。固液分离后的上清液从分离部出水口流入脱气池2内,通过抽真空脱除
水液中的CO2,降低回调pH所需的碱量。如果设置多个分离部出水口,则分离部出水口的设
置高度一致,在芬顿氧化反应池同一轴向高度上沿着径向分布。
板分离组件位于分离部出水口的下部,斜板分离组件的底部位于芬顿反应部底部的上方。
斜板分离组件的高度与固液分离部的高度之比为60‑70:100,优选为65:100;斜板分离组件
的高度与反应池的高度之比为50‑60:100,优选为55:100;斜板分离组件的斜板倾斜角度为
30‑45°,优选为45°。
水排出管引入到固液分离部的底部,泥水混合物采用下进水方式进入固液分离部,在重力
作用下铁泥由于密度大于水,经斜板分离组件的斜板进行泥水(即固液)分离,铁泥向下沉
淀,水流向上,达到泥水分离的效果。固液分离后的沉降铁泥通过污泥挡板汇集至芬顿氧化
反应池的底部,由于芬顿反应部底部的曝气组件的曝气作用,汇集至反应池底部的铁泥在
曝气的扰动下被重新带入芬顿反应部,从芬顿反应部的底部回流至继续在反应区催化H2O2。
氧化反应池的直径相同,污泥挡板的上沿(上底面)与芬顿反应部的底部相平齐。污泥挡板
与芬顿氧化反应池底部的倾斜角度为30‑45°,优选为30°。污泥挡板沿着芬顿氧化反应池的
底部围成漏斗状,促进沉淀后的铁泥回落至芬顿反应部的底部,同时由于曝气的作用,产生
向上的水流,促使部分回落的铁泥重新进入芬顿反应部,反复利用 Fe催化双氧水,通过Fe
的催化效率和利用率。
出芬顿氧化反应池。
气池内的气压,溶解在脱气池内水液中的气体(例如CO2)溢出,达到排出水液中CO2的目的,
降低水液的酸性,减少水液回调pH时所需的碱的用量。
径与芬顿氧化反应池的直径相等。脱气池的顶部与芬顿氧化反应池的顶部相平齐,且在顶
部上设置抽气口21,抽气口通过抽气管道22与外部的真空泵相连接,脱除水液中的CO2等气
体(本发明具体实施方式中以设置2个抽气口为例,如图1)。脱气池的底部密封,位于芬顿氧
化反应池的排泥部的上方。脱气池侧壁的上部设置至少 1个脱气池出水口23,脱出CO2等气
体后的水液经过脱气池出水口排出。脱气池出水口距离顶部30‑50cm。
圆柱体部的外径与芬顿氧化反应池的直径之比为1.5‑2:1,优选为2:1;其内径与芬顿氧化
反应池的直径相等,高度与芬顿氧化反应池的高度之比为30‑50:100,优选为 40:100。圆台
体部上底面的外径与芬顿氧化反应池的直径之比为1.5‑2:1,优选为2:1;其内径与芬顿氧
化反应池的直径相等;圆台体部的下底面的直径与芬顿氧化反应池的直径相等。下部圆台
体部的高度与芬顿氧化反应池的高度之比为20‑40:100,优选为30: 100。
口112注入芬顿氧化反应池1的芬顿反应部11,硫酸、硫酸亚铁、双氧水溶液通过3 个加药口
分别加入与焦化废水生物出水混合,同时芬顿反应部底部的曝气组件116通过进气管117的
进气,均匀曝气,使得废水和药液混合均匀,在pH为3左右进行芬顿或类芬顿氧化反应,降解
废水中的有机物。
分离部12的底部,泥水混合物以下进水方式进入固液分离部,通过重力沉降(Fe泥密度大于
水)经斜板进行泥水分离,Fe泥沉淀至斜板上,沿斜板流入排泥部13。沉降至芬顿氧化反应
池底部的排泥部的铁泥由污泥挡板131收集,汇集至芬顿反应部11的底部的铁泥由于曝气
组件116曝气的气流扰动,沉淀的Fe泥重新进入芬顿反应部内,利用类芬顿氧化反应原理继
续参与双氧水的催化,氧化废水中的有机物;固液分离部分离后的上清液经过分离部出水
口121流入脱气池2,上清液在脱气池内通过真空泵抽真空,形成负压,脱除水液中的CO2。经
过真空泵的抽气,减压,脱气池通过真空泵保持此区域的真空度,脱除废水中溶解的CO2,降
低芬顿氧化反应装置出水回调pH的加碱量,节约废水处理成本。此外,当芬顿反应部底部的
曝气组件的曝气搅拌微孔被堵后,打开曝气组件的清污管线的阀门,与外部的真空泵相连
通,抽气,减压,在负压的作用下,将堵入曝气管线的泥水混合物抽离,清理干净后再关闭阀
门。
式进行修改或替换,但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。