公布日：2022.08.30
申請日：2022.08.01
分類號：C02F1/72(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，該流化床包括反應(yīng)塔，反應(yīng)塔內(nèi)部在豎向通過透水隔板隔成三個透水區(qū)域，從下至上分別為進(jìn)水區(qū)、流化區(qū)和出水區(qū)；流化區(qū)內(nèi)部裝入若干負(fù)載有FeOOH結(jié)晶體的海綿顆粒；進(jìn)水區(qū)設(shè)有用于輸送處理污水和雙氧水混合溶液的第一進(jìn)水管路和用于輸送亞鐵溶液的第二進(jìn)水管路；出水區(qū)設(shè)有出水管。本發(fā)明采用三聚氰胺海綿顆粒作為異相芬頓催化劑FeOOH的載體，三聚氰胺海綿作為載體具有比表面積大、污染物吸附捕捉能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，通過上流式氣水?dāng)_動流化載體，可顯著加快FeOOH在載體上結(jié)晶沉淀，提高異相芬頓部分的污染物去除效率，減少芬頓藥劑鐵鹽的投加，實(shí)現(xiàn)鐵泥的產(chǎn)量減少。
權(quán)利要求書
1.上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，其特征在于：所述流化床包括反應(yīng)塔（1），所述反應(yīng)塔（1）內(nèi)部在豎向通過透水隔板隔成三個透水區(qū)域，從下至上分別為進(jìn)水區(qū)（102）、流化區(qū)（101）和出水區(qū)（103）；通過第一進(jìn)水管路（21）向反應(yīng)塔的進(jìn)水區(qū)輸入處理污水和雙氧水混合溶液，所述混合溶液中雙氧水和污水中COD的濃度比CH2O2：CCOD為1-2:1，通過第二進(jìn)水管路（22）向反應(yīng)塔的進(jìn)水區(qū)輸入亞鐵溶液，所述亞鐵溶液中亞鐵離子和雙氧水的濃度比CH2O2：CFe2+為1-10:1；往流化區(qū)（101）內(nèi)加入負(fù)載FeOOH結(jié)晶體的海綿顆粒（5），所述海綿顆粒（5）的投加量為反應(yīng)器塔內(nèi)廢水體積的1/3-3/5，所述海綿顆粒（5）在進(jìn)水區(qū)的上升水流作用下流化，其上負(fù)載的FeOOH結(jié)晶體催化污水混合溶液中的亞鐵離子和雙氧水進(jìn)行芬頓反應(yīng)；污水在反應(yīng)器中停留反應(yīng)15-40min后，從出水管（3）排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，在反應(yīng)過程中，通過循環(huán)管路（4）將反應(yīng)器頂部出水區(qū)的廢水返回到反應(yīng)器底部進(jìn)水區(qū)進(jìn)行循環(huán)，廢水循環(huán)比為0.5-2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，所述流化區(qū)（101）內(nèi)添加的海綿顆粒（5）通過預(yù)制直接負(fù)載FeOOH結(jié)晶體，具體預(yù)制過程如下：將制備好的FeOOH粉末超聲分散在水中，然后加入干凈的海綿顆粒，通過擠壓海綿顆粒將FeOOH顆粒同水吸收進(jìn)入海綿顆粒內(nèi)部間隙，然后將吸收好FeOOH顆粒的海綿顆粒撈出，置于鼓風(fēng)干燥箱中脫干水分即得到直接負(fù)載FeOOH結(jié)晶體的預(yù)制海綿顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，所述流化區(qū)（101）內(nèi)添加的海綿顆粒（5）為塔內(nèi)生長負(fù)載FeOOH結(jié)晶體，通過將干凈的海綿顆粒直接投加到流化區(qū)（101）內(nèi)，其上負(fù)載的FeOOH結(jié)晶體在芬頓反應(yīng)過程中逐漸生長形成到海綿顆粒表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，所述出水管排出的反應(yīng)后污水，經(jīng)pH調(diào)解至pH值為6-9，然后在脫氣池曝氣10-30min，最后經(jīng)沉淀池分離掉芬頓鐵泥，達(dá)到排放要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，所述海綿顆粒（5）為三聚氰胺海綿顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，所述第一進(jìn)水管路（21）和第二進(jìn)水管路（22）在進(jìn)水區(qū)內(nèi)的進(jìn)水方向相對設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的上流式多相芬頓流化床反應(yīng)器，所述第一進(jìn)水管路（21）和第二進(jìn)水管路（22）均采用文丘里射流管，其喉管上均設(shè)有止回閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，所述循環(huán)管路（4）的進(jìn)水口位于出水區(qū)（103），其位置低于出水管（3）高度，所述循環(huán)管路（4）的出水口位于進(jìn)水區(qū)（102）底部，所述循環(huán)管路（4）上設(shè)有循環(huán)泵（41）。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有芬頓流化床因催化劑結(jié)晶生長緩慢導(dǎo)致芬頓反應(yīng)啟動時間長的問題，提供一種載體FeOOH快速結(jié)晶沉淀、載體易流化的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝，所述流化床包括反應(yīng)塔1，所述反應(yīng)塔1內(nèi)部在豎向通過透水隔板隔成三個透水區(qū)域，從下至上分別為進(jìn)水區(qū)102、流化區(qū)101和出水區(qū)103；通過第一進(jìn)水管路21向反應(yīng)塔的進(jìn)水區(qū)輸入處理污水和雙氧水混合溶液，所述混合溶液中雙氧水和污水中COD的濃度比CH2O2：CCOD為1-2:1，通過第二進(jìn)水管路22向反應(yīng)塔的進(jìn)水區(qū)輸入亞鐵溶液，所述亞鐵溶液中亞鐵離子和雙氧水的濃度比CH2O2：CFe2+為1-10:1；往流化區(qū)101內(nèi)加入負(fù)載FeOOH結(jié)晶體的海綿顆粒5，所述海綿顆粒5的投加量為反應(yīng)器塔內(nèi)廢水體積的1/3-3/5，所述海綿顆粒5在進(jìn)水區(qū)的上升水流作用下流化，其上負(fù)載的FeOOH結(jié)晶體催化污水混合溶液中的亞鐵離子和雙氧水進(jìn)行芬頓反應(yīng)；污水在反應(yīng)器中停留反應(yīng)15-40min后，從出水管3排出。
在本發(fā)明的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝中，進(jìn)一步的，在反應(yīng)過程中，通過循環(huán)管路4將反應(yīng)器頂部出水區(qū)的廢水返回到反應(yīng)器底部進(jìn)水區(qū)進(jìn)行循環(huán)，廢水循環(huán)比為0.5-2。
在本發(fā)明的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝中，一種優(yōu)選方案是，所述流化區(qū)101內(nèi)添加的海綿顆粒5通過預(yù)制直接負(fù)載FeOOH結(jié)晶體，具體預(yù)制過程如下：將制備好的FeOOH粉末超聲分散在水中，然后加入干凈的海綿顆粒，通過擠壓海綿顆粒將FeOOH顆粒同水吸收進(jìn)入海綿顆粒內(nèi)部間隙，然后將吸收好FeOOH顆粒的海綿顆粒撈出，置于鼓風(fēng)干燥箱中脫干水分即得到直接負(fù)載FeOOH結(jié)晶體的預(yù)制海綿顆粒，在海綿顆粒上預(yù)制直接負(fù)載FeOOH結(jié)晶體，將海綿顆粒投入反應(yīng)器流化區(qū)即可啟動芬頓反應(yīng)，反應(yīng)迅速。
在本發(fā)明的污水處理工藝中，另一種優(yōu)選方案是，所述流化區(qū)101內(nèi)添加的海綿顆粒5為塔內(nèi)生長負(fù)載FeOOH結(jié)晶體，通過將干凈的海綿顆粒直接投加到流化區(qū)101內(nèi)，其上負(fù)載的FeOOH結(jié)晶體在芬頓反應(yīng)過程中逐漸生長形成到海綿顆粒表面。塔內(nèi)直接在海綿顆粒上生長負(fù)載FeOOH結(jié)晶體，擁有更大的比表面積，更好的親水性和鐵離子吸附能力，比石英砂原砂在芬頓系統(tǒng)中更快的實(shí)現(xiàn)FeOOH“掛膜”。
在本發(fā)明的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝中，進(jìn)一步的，所述出水管排出的反應(yīng)后污水，經(jīng)pH調(diào)解至pH值為6-9，然后在脫氣池曝氣10-30min，最后經(jīng)沉淀池分離掉芬頓鐵泥，達(dá)到排放要求。
在本發(fā)明的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝中，進(jìn)一步的，所述海綿顆粒5為三聚氰胺海綿顆粒，海綿顆粒的粒徑尺寸大于反應(yīng)器內(nèi)隔板的透水通道尺寸，將海綿顆粒隔離在流化區(qū)內(nèi)，避免海綿顆粒從流化區(qū)進(jìn)入到進(jìn)水區(qū)或出水區(qū)。
在本發(fā)明的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝中，進(jìn)一步的，所述第一進(jìn)水管路21和第二進(jìn)水管路22在進(jìn)水區(qū)內(nèi)的進(jìn)水方向相對設(shè)置，以保證處理污水、亞鐵溶液和雙氧水在反應(yīng)器進(jìn)水區(qū)中劇烈碰撞混合，促進(jìn)芬頓反應(yīng)的進(jìn)行。
在本發(fā)明的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝中，進(jìn)一步的，所述第一進(jìn)水管路21和第二進(jìn)水管路22均采用文丘里射流管，其喉管上均設(shè)有止回閥。
在本發(fā)明的上流式多相芬頓流化床的污水處理工藝中，進(jìn)一步的，所述循環(huán)管路4的進(jìn)水口位于出水區(qū)103，其位置低于出水管3高度，所述循環(huán)管路4的出水口位于進(jìn)水區(qū)102底部，所述循環(huán)管路4上設(shè)有循環(huán)泵41，將反應(yīng)器內(nèi)的處理污水循環(huán)經(jīng)過流化區(qū)，提高處理污水芬頓反應(yīng)的效率。
本發(fā)明采用上述方案具有如下有益效果：首先，本發(fā)明的優(yōu)勢在于選擇實(shí)用輕質(zhì)的海綿顆粒，其具有比傳統(tǒng)石英砂更好的親水性，極大的縮短了芬頓流化床的啟動時間；即便是采用海綿顆粒在塔內(nèi)生長培養(yǎng)結(jié)晶負(fù)載的方式，也比石英砂塔內(nèi)生長培養(yǎng)結(jié)晶負(fù)載快很多。
其次，本發(fā)明選擇輕質(zhì)的三聚氰胺海綿顆粒具有比傳統(tǒng)石英砂更大的比表面積，且內(nèi)部的三維孔隙結(jié)構(gòu)可負(fù)載更多的FeOOH，可為異相芬頓部分提供更多的反應(yīng)催化劑和反應(yīng)活性位點(diǎn)。海綿顆粒選用穩(wěn)定性優(yōu)異的三聚氰胺海綿，微粒和液體進(jìn)入海綿的孔隙結(jié)構(gòu)后，不會掉出或輕易擠出，具有杰出的緊鎖能力，并且具有耐酸堿、抗氧化能力強(qiáng)，碰撞磨損低的優(yōu)點(diǎn)，在芬頓體系中是FeOOH的優(yōu)良載體。
第三，本發(fā)明采用的三聚氰胺海綿顆粒比傳統(tǒng)石英砂更輕，通過底部進(jìn)水的升流作用以及底部文丘里射流器釋放的上升氣泡，使載體可以很容易在反應(yīng)器中流化，并且海綿顆粒的整體外形穩(wěn)定，較傳統(tǒng)石英砂細(xì)小的顆粒態(tài)，不容易隨處理后的污水排出，避免了催化劑載體以及催化劑的流失浪費(fèi)，進(jìn)而減少鐵鹽藥劑的添加，降低了污水鐵泥的多余產(chǎn)出。
綜上所述，本發(fā)明提供的上流式多相芬頓流化床反應(yīng)器及其污水處理工藝引入柔性輕質(zhì)載體，采用三聚氰胺海綿顆粒作為異相芬頓催化劑FeOOH的載體，三聚氰胺海綿作為載體具有比表面積大、污染物吸附捕捉能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)流化床結(jié)構(gòu)，通過上流式氣水?dāng)_動流化載體，可顯著加快FeOOH在載體上結(jié)晶沉淀，與異相芬頓催化劑FeOOH結(jié)合，能加快FeOOH還原溶解的進(jìn)程，提高異相芬頓部分的污染物去除效率，減少芬頓藥劑鐵鹽的投加，最終實(shí)現(xiàn)鐵泥的產(chǎn)量減少。
（發(fā)明人：劉玉莎;陳劍;黃成濤;曾科;汪濱;楊崎峰;周永信）
