一种吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器

摘要

本发明公开了一种吸附‑氧化治理工业废水的三相流化床反应器，包括：流化床反应器本体、粉末活性炭加料泵、废水进料泵、混合加料器、水分布器、鼓风机、空气分布器和微孔曝气器；鼓风机、空气分布器和微孔曝气器依次顺序连通，微孔曝气器设在空气分布器的正上方，空气分布器和微孔曝气器均设置在流化床反应器本体内，鼓风机设在流化床反应器本体外；废水进料泵和粉末活性炭加料泵通过管路汇入混合加料器，混合加料器与水分布器连通，水分布器设在流化床反应器本体内、且位于微孔曝气器的正上方；流化床反应器本体底部设有排污口，排污口位于空气分布器下方。本发明反应器，提高了有害物质去除率、降低了消耗、提高了循环经济性，占地面积少。

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器，属于废水处理领域。

背景技术

工业废水污染是我国目前突出的环境污染问题之一，也是造成水源不足、水体污染和水环境恶化的重大原因，因此，工业水污染防治也是我国环境保护的重点之一。

工业废水是污染物的主要来源，对农业、社会环境、自然环境以及人们健康有着严重的危害，含有机物及重金属废水是工业废水中最难处理废水之一，目前处理方法存在工艺复杂、投资成本高、占地面积大、处理效率不太理想等缺陷。

发明内容

针对目前治理工业废水的方法难以达标治理，或操作运行成本高、吨水治理费用高，或占地面积大等缺点，本发明提供一种吸咐-氧化治理工业废水的三相流化床反应器，用于废水治理，提高了有害物质去除率、降低了资源消耗、提高了循环经济性、无二次污染，具有占地面积少(比传统生化处理节约土地60-90％等优点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器，包括：流化床反应器本体、粉末活性炭加料泵、废水进料泵、混合加料器、水分布器、鼓风机、空气分布器和微孔曝气器；

鼓风机、空气分布器和微孔曝气器依次顺序连通，微孔曝气器设在空气分布器的正上方，空气分布器和微孔曝气器均设置在流化床反应器本体内，鼓风机设在流化床反应器本体外；

废水进料泵和粉末活性炭加料泵通过管路汇入混合加料器，混合加料器与水分布器连通，水分布器设在流化床反应器本体内、且位于微孔曝气器的正上方；

流化床反应器本体底部设有排污口，排污口位于空气分布器下方。

将上述吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器用于废水治理，提高了有害物质去除率、降低了资源消耗、提高了循环经济性、无二次污染，具有占地面积少(比传统生化处理节约土地60-90％)等优点。

本申请连通或连接为通过管路连通或连接。本申请流化介质可选用现有任何流化介质，但首选为粉末活性炭。

粉末活性炭和经物化处理装置处理后的废水分别由流化介质进料泵和废水进料泵泵入，在混合加料器中混合后进入水分布器；鼓风机送风依次经空气分布器和微孔曝气器后，最后以微气泡的形式为从水分布器出来的粉末活性炭提供动力，微气泡带动粉末活性炭在流化床内自下而上湍流流化，粉末活性炭吸附-氧化废水中杂质从而起到净化水的目。流化床反应器本体底部的物料由排污口排出，循环净化。

吸附作用：废水中的杂质经与活性炭作用后，由于活性炭的比表面积巨大，通常每克达约1000平方米左右，废水中的杂质被活性炭吸附，活性炭对杂质的物理吸附较明显，杂质被吸引到这些活性表面上，便完成了杂质的吸附过程，从而使废水中的杂质得到较髙的去除率，达到去除废水中的杂质目的。氧化作用：此过程较复杂，由于废水中的污染因子成千上万种，其氧化方式各式各样。申请人经研究发现：流化动力微气泡(空气)中含有氧气(O₂)，氧气被吸附在流化介质粉末活性炭上，出微孔曝气器的微气泡的直径可达微米级，使得单位体积内氧含量在流化床反应器内急剧升高，从而使得吸附在流化介质上的杂质与氧发生化学氧化分解反应，使难分解的化合物氧化分解形成小分子的化合物、二氧化碳和水，从而达到去除废水中的杂质目的。

申请人经研究还发现，常温常压下，通常水中溶解氧的饱和浓度为6-9mg/L水，一般为2-3mg/L水，而当粉末活性炭同时与废水和空气接触时，活性炭上吸附废水中杂质的同时，微气泡中的氧就会同时吸附在活性炭表面，当水中流化介质质量浓度为1-10％时，其吸附氧浓度高达1-12g/L水，其氧浓度比常规水中浓度高千倍左右，具氧化性，同时氧化学吸附在活性炭表面上，形成过氧化物和羟基官能团，与其它官能团一道构成活性表面，更好的吸附水中的杂质。

将本申请吸咐-氧化治理工业废水的三相流化床反应器用于废水治理，可高效(80-96％)低成本运行，且达标排放。

处理废水时，废水可先一级物化处理，一级物化处理采用目前常规的处理方法，如除油、酸碱中和、铁碳氧化还原反应/芬顿试剂氧化反应等多种化学方法或自然或化学澄淀(加絮凝剂、助凝剂等)。

废水经一级物化处理后泵入吸咐-氧化治理工业废水的三相流化床反应器入口(混合加料器)，在此与循环流化介质混合，流化介质为粉末活性炭。在流化床反应器内废水中的杂质(如COD、重金属等)与流化介质粉末活性炭发生吸附作用和氧化反应作用，此二协同作用在流化介质流化过程中全周期发生。

流化床反应器本体内顶部设有溢流堰，溢流堰的外围设有溢流槽，溢流槽的底部设有出水管，溢流堰为齿形溢流堰。流化床的处理水经齿形溢流堰流出，自流进入沉降沉淀池，在沉降沉淀池进行固液分离，沉降沉淀池底部沉降的粉末活性炭由泥浆泵抽出，在粉末活性炭末达吸咐饱和时，循环进入流化床进行如上所述下一循环周期。

为了延长使用寿命，流化床反应器本体内表面及溢流槽内表面设有防腐层。上述防腐层优选为环氧树脂玻璃钢层。

为了提高流化介质的利用率，在流化床反应器本体内、溢流堰和水分布器之间还设有一层以上的水再分布器。

水再分布器的层数可根据床层高度来设置，优选，水再分布器有1-3层，相邻两层水再分布器之间的间距为2～3m；水再分布器为网格结构，网格为50×50mm的方格；水再分布器通过三角支撑固定在流化床反应器本体内壁上；流化床反应器本体上、且在第一层水再分布器的下沿设有两个相对设置的视镜。用以观察床内流化状况。优选，视镜设在距离第一层水再分布器下沿50±5cm处。第一层水再分布器为从下向上数的第一层。

为了提高使用稳定性，水分布器和空气分布器通过支架固定在流化床反应器本体内。

为了进一步提高处理效率，水分布器安放于微孔曝气器正上方30-50cm处；水分布器为穿孔结构，孔径5-12mm，孔口垂直朝下。孔口垂直朝下也即孔口与微孔曝气器相对，孔口出来的混合物被微孔曝气器出来的微孔携带向上运动。

流化床反应器本体上、距离流化床反应器本体底部80-120cm的位置设有两个相对设置的人孔。人孔的设置方便了检修；

流化床外型可根据场地要术，可圆柱型、亦可矩形。优选为圆柱形，d＝2-30m；D＝d+(20～30)×2cm；H＝4-12m，其中，d为吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器外径，D为溢流槽外径，H为吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器总高。

上述吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器，可根据需要设置管路系统和各类过料泵、阀、法兰、支撑等。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明吸咐-氧化治理工业废水的三相流化床反应器，用于废水治理，提高了有害物质去除率、降低了资源消耗、提高了循环经济性、无二次污染，具有占地面积少(比传统生化处理节约土地60-90％)等优点。

附图说明

图1为本发明吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器结构示意图。

图2为空气分布器结构示意图；

图3为空气分布器和微孔曝气器结构示意图。

图中，1.出水管 2.流化床反应器 3.内防腐层 4.流化介质(活性炭)进料泵 5.废水进料泵 6.混合加料器 7.水分布器 8.排污管 9.基础 10.溢流槽体 11.溢流堰 12.溢流槽 13.粉末活性炭 14.三角支撑 15.水再分布器 16.视镜 17.人孔 18.空气分布器 19.空气曝气器20支架 21.鼓风机 22.空气分布孔。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图所示的吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器，包括：流化床反应器本体、粉末活性炭加料泵、废水进料泵、混合加料器、水分布器、鼓风机、空气分布器和微孔曝气器；

鼓风机、空气分布器和微孔曝气器依次顺序连通，微孔曝气器设在空气分布器的正上方，空气分布器和微孔曝气器均设置在流化床反应器本体内，鼓风机设在流化床反应器本体外；

废水进料泵和粉末活性炭加料泵通过管路汇入混合加料器，混合加料器与水分布器连通，水分布器设在流化床反应器本体内、且位于微孔曝气器的正上方；水分布器和空气分布器通过支架固定在流化床反应器本体内；

水分布器安放于微孔曝气器正上方35cm处；水分布器为穿孔结构，孔径8mm，孔口垂直朝下；流化床反应器本体上、距离流化床反应器本体底部100cm的位置设有两个相对设置的人孔；

流化床反应器本体底部设有排污口，排污口位于空气分布器下方；

流化床反应器本体内顶部设有溢流堰，溢流堰的外围设有溢流槽，溢流槽的底部设有出水管，溢流堰为齿形溢流堰；

流化床反应器本体内、溢流堰和水分布器之间还设有两层水再分布器，相邻两层水再分布器之间的间距为2.5m，水再分布器为网格结构，网格为50mm×50mm的方格；水再分布器通过三角支撑固定在流化床反应器本体内壁上；流化床反应器本体上、距离第一层水再分布器下沿50cm处设有两个相对设置的视镜。

流化床反应器本体内表面及溢流槽内表面设有防腐层，防腐层为环氧树脂玻璃钢层。

使用时，经一级物化处理后的废水进入上述吸附-氧化治理工业废水的三相流化床反应器：

废水由废水进料泵泵入混合加料器与粉末活性炭加料泵泵入的流体状循环粉末活性炭混合，在此进行吸附作用，出混合加料器的物料进入水分布器在流化床内均匀分布出水；

流化动力系统由鼓风机提供。空气进鼓风机经管路系统进入流化床反应器底部，进入空气分布器，然后均匀进入若干微孔曝气器，出微孔曝气器微孔空气泡的直径可达微米级，微孔空气泡被流化介质粉末活性炭吸附，带动流化介质粉未活性炭流态化，同时提供氧化反应所需氧；

废水中的COD在流化床内自下而上与粉末活性炭进行吸附和氧化反应。通过废水在化床反应器本体内一定平均水力停留时间(0.5-3小时)，废水中的COD被吸附和氧化，达到去除水中杂质的目的；

废水经流化床反应器处理后，混合水样由流化床反应器本体上部溢流堰流出，自流进入沉降沉淀池，在沉降沉淀池进行固-液分离，经一定沉降时间后，在沉降沉淀池底部经沉降后的粉末活性炭，由泥浆泵抽出，若粉末活性炭末达饱和时，通过废水进料泵或活性炭加料泵循环进入流化床反应器本体,进行如上所述下一循环周期；若达饱和时，抽出粉末活性炭进行再生处理，同时通过活性炭加料泵补加与抽出量相当的再生后的粉末活性炭或新鲜粉末活性炭。

实施例2

与实施例1基本相同，所不同的是：水分布器安放于微孔曝气器正上方45cm处；水分布器为穿孔结构，孔径10mm，孔口垂直朝下；流化床反应器本体上、距离流化床反应器本体底部110cm的位置设有两个相对设置的人孔。

工程案例1

1.一染料生产企业，原料众多，成分复杂，高浓有机废水的共同特点是原水成分复杂多变，色度高，BOD/COD一般均<0.15，可生化性差，治理难度大，属重污染废水，尤其是染料废水色度最难治理。日产生废水1500吨。原水如表1所示：

表1废水进水水质

序号名称指标1CODcr～800mg/L2NH₃-N～200mg/L3SS～150mg/L4色度(稀释倍数法)～2000

2.按本发明工艺设施一套，经十个月运作，未更换流化床粉末活性炭。仅添加自然损耗(如再生过程碳化和氧化掉产生CO₂)部分。

采用实施例1中的吸咐-氧化治理工业废水的三相流化床反应器处理后，各处理单元的处理效果分析见表表2，物化处理装置包括顺序相接的集水池、调节池、中和池、反应池和澄清池，澄清池与吸咐-氧化治理工业废水的三相流化床反应器相接。

表2各装置处理后水质

3.处理后的废水水质≤65mg/m³，符合《污水综合排放标准》GB8978-1996，废水中本发明吸咐-氧化治理工业废水的三相流化床反应器COD平均去除率为91.8％。