一种预混式折流芬顿反应器的制作方法

1.本实用新型涉及化工环保领域，尤其涉及废水处理领域的一种预混式折流芬顿反应器。

背景技术：

2.芬顿(fenton)氧化工艺利用fe
2+
与h2o2间反应很快，生成
·
oh自由基，
·
oh 的氧化能力很强，仅次于f2，有三价铁共存时，由fe
3+
与h2o2缓慢生成fe
2+
， fe
2+
再与h2o2迅速反应生成
·
oh，
·
oh与有机物反应，使其发生碳链断裂，最终氧化为co2和h2o，从而使废水中有机物降解，cod大大降低。同时，fe
2+
作为催化剂，最终可被o2氧化为fe
3+
，在一定的ph值下，可有fe(oh)3胶体生成，它具有絮凝、吸附、捕捉作用，可大量降低水中的悬浮物。
3.芬顿(fenton)氧化工艺因其氧化效果好、过程简单、操作条件温和、安全无毒等优点，已经广泛应用于染料、农药、纺织、制药、化工等行业的难降解有机废水处理，特别是经过生化处理系统充分作用后的尾水，可生化性能已经很差，同时残留部分微生物代谢产物，b/c甚至小于0.05，因此必须使用合适的物化手段，降解尾水中难以生物降解的有机物。
4.因此，有必要开发一种预混式折流芬顿反应器，在充分发挥传统芬顿氧化工艺效能的基础上，充分利用预混式一体化加药与折流芬顿氧化技术相结合，集加药、混合、稀释投加于一体，加药后废水在折流芬顿反应器内实现同相化学氧化 (fenton法)、异相化学氧化(h2o2/feooh)、催化剂沉降结晶及feooh的还原溶解等功能优点，与传统芬顿氧化技术相比，提高了加药的混合均匀度，避免了多点加药、高浓度加药的不均匀性，降低了双氧水分解率，设备内部结构简单、体积小，能耗低，药剂用量小、反应效率高、污泥产量低，大大降低了运行成本，可满足难降解有机废水处理达标的要求。

技术实现要素：

5.本实用新型要解决的技术问题是，提供一种预混式折流芬顿反应器，该预混式折流芬顿反应器提高了加药的混合均匀度，避免了多点加药、高浓度加药的不均匀性，降低了双氧水分解率；且结构简单合理且体积小，能耗低，药剂用量小、反应效率高、污泥产量低，大大降低了运行成本，可满足难降解有机废水处理达标的要求。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：该预混式折流芬顿反应器，包括芬顿反应器罐体，所述芬顿反应器罐体的底部设有废水进口，该预混式折流芬顿反应器还包括加药混合器，所述芬顿反应器罐体与所述加药混合器相连接且所述芬顿反应器罐体与所述加药混合器之间连接有循环泵；所述芬顿反应器罐体的内部设有折流装置从而将所述芬顿反应器罐体分成多个区域。
7.采用上述技术方案，采用外循环与内折流装置相结合的结构，提高了加药的混合均匀度，避免了多点加药、高浓度加药的不均匀性，降低了双氧水分解率，该预混式折流芬顿反应器内部结构简单、体积小，能耗低，药剂用量小、反应效率高、污泥产量低，大大降低了运行成本，可满足难降解有机废水处理达标的要求。废水通过废水进口进入芬顿反应器
罐体内，与加药混合器内初步混合的硫酸、硫酸亚铁溶液、双氧水混合并进行芬顿氧化反应，再经过折流装置进行多次充分反应后的循环废水再经循环泵循环重新进入加药混合器的腔体，自上而下流动并依次与硫酸、硫酸亚铁溶液、双氧水在加药混合器内混合后，再次进入芬顿反应器罐体进行反应后再排出，从而实现废水携带的少量催化剂从废水中的脱除。
8.作为本实用新型的优选技术方案，所述折流装置包括第一折流板和第二折流板，所述第一折流板和所述第二折流板与所述芬顿反应器罐体垂直相连接且所述第一折流板与所述第二折流板上下交错设置，从而将所述芬顿反应器罐体从左至右分为第一反应区、第二反应区和澄清区。
9.第一折流板与芬顿反应器罐体的底部垂直相连接，第二折流板与芬顿反应器罐体的顶部垂直相连接，废水从废水进口进入芬顿反应器罐体，在第一反应区中自下而上流动，与加药混合器中进入的硫酸、硫酸亚铁溶液、双氧水混合并进行芬顿氧化反应，反应后的废水在第一折流板的顶端溢流进入第二反应区，在第二反应区内废水自上而下流动，进一步利用h2o2氧化废水中的难降解有机污染物；第二反应区的废水经过第二折流板的底端溢流进入澄清区，第二反应区的底部与澄清区底部形成催化剂沉降，催化剂随循环液经循环泵再循环进入加药混合器及第一反应区充分反应，后依次进入第二反应区和澄清区，在澄清区中上层清液经溢流堰溢流入溢流槽后，进入后续的沉淀分离单元，实现废水携带的少量催化剂从废水中的脱除。将芬顿反应器罐体通过折流装置进行分割后，即芬顿反应器内分成第一反应区、第二反应区、澄清区，在单个反应器内实现了高浓度反应、剩余药剂消耗和催化剂沉淀澄清的功能，提高了反应效率和药剂利用率，并降低了后续单元沉淀分离的难度，减少了污泥产量；第一反应区体积小、截面积小，催化剂颗粒、加药药剂及进料废水在该区域充分混合、反应，提高了传质效率，循环泵流量降低，节省了电耗，并实现了进料废水在第一反应区与高浓度的芬顿试剂进行反应。
10.作为本实用新型的优选技术方案，所述加药混合器设在所述第一反应区的上部，所述加药混合器的上部设有加药混合腔体，中部设有文丘里喉管，底部设有扩大段导管且通过所述扩大段导管插入所述芬顿反应器罐体内且靠近所述废水进口处。硫酸、硫酸亚铁溶液和双氧水在加药混合腔体内实现初步混合，再在中部的文丘里喉管进行强化混合后进入下部的扩大段导管。
11.作为本实用新型的优选技术方案，所述扩大段导管中设有多层填料，多层所述填料在所述扩大段导管中上下平行设置，用于提高混合均匀性。
12.作为本实用新型的优选技术方案，所述加药混合器的上部设有硫酸加药口、硫酸亚铁加药口和双氧水加药口，分别通入硫酸、硫酸亚铁溶液和双氧水；其中硫酸的进药、硫酸亚铁溶液的进药、双氧水的进药均采用计量泵进行加药量控制；且硫酸的进药计量泵与ph计测量的ph值进行联锁，从而控制硫酸加药量。这样的设置使加药控制精度高，药剂用量小。
13.作为本实用新型的优选技术方案，所述加药混合器的上部设有循环液进口，所述芬顿反应器罐体在所述澄清区的底部设有循环液出口，所述循环泵连接在所述芬顿反应器罐体的底部的循环液出口且连接在所述加药混合器的上部的循环液进口，使所述第二反应区和所述澄清区的底部形成催化剂沉降经所述循环泵实现外循环；所述废水进口、循环液
进口均设置调节阀调节流量。
14.该芬顿反应器外设置外循环(循环泵)，使第二反应区的底部与澄清区的底部形成催化剂沉降经循环泵实现外循环，并在加药混合器内与硫酸、硫酸亚铁溶液、双氧水混合后经文丘里喉管、扩大段导管进入第一反应区，使催化剂充分在第一反应区内循环利用，促进芬顿反应进行，废水再经第二反应区充分反应、澄清区脱除大部分催化剂后排出反应器。
15.作为本实用新型的优选技术方案，所述第一反应区的上部设有ph测量口，通过加药混合器和在线ph计调节并控制反应过程中废水的ph在2.0～4.0之间；所述第二反应区和澄清区的上部均设有放空口，用于排出反应过程中产生的废气；且所述澄清区的侧面设有废水出口。
16.作为本实用新型的优选技术方案，所述芬顿反应器罐体内在所述废水出口处设溢流堰，所述澄清区的上层清液经过所述溢流堰进入溢流槽后通过所述废水出口排出。澄清区中上层清液经溢流堰溢流入溢流槽后经废水出口进入后续的沉淀分离单元，实现废水携带的少量催化剂从废水中的脱除。
17.作为本实用新型的优选技术方案，所述加药混合器的顶部设有检查口；所述扩大段导管内的填料采用规整填料或散装填料或丝网。填料大于或等于2层，填料可采用规整填料、散装填料、丝网等多种形式，实现药剂与废水的充分混合。
18.作为本实用新型的优选技术方案，所述芬顿反应器罐体为方形，所述芬顿反应器罐体、扩大段导管、第一折流板、第二折流板和溢流堰均采用防腐型材料；所述第一反应区内填充有催化剂，所述催化剂为铁矿石或负载型铁氧化物或石英砂或三氧化二铝或负载型催化剂中一种或多种混合，所述催化剂的颗粒粒径为 0.5～1.5mm；所述第一反应区的流速为3～10m/h，所述第二反应区的流速为 3～10m/h，所述澄清区的流速为1～5m/h；在废水处理过程中，h2o2与cod以 mg/l计比值为1～3：1，h2o2与fe
2+
的摩尔比为3～10:1，废水在所述芬顿反应器罐体内的平均停留时间控制在1～2小时，废水在所述第一反应区的平均停留时间控制在30～60分钟。其中芬顿反应器罐体及内件均采用防腐型材料，优选316l、 2205、玻璃钢、钢衬玻璃钢、钢衬氟塑料等。
19.作为本实用新型的优选技术方案，所述循环泵为化工离心泵，循环泵的材质为316l不锈钢。
20.与现有技术相比，该预混式折流芬顿反应器具有的有益效果是：
21.(1)芬顿反应器采用外循环与内折流装置相结合的结构，第二反应区底部与澄清区底部形成催化剂沉降经循环泵实现外循环，并依次与硫酸、硫酸亚铁溶液、双氧水混合，在加药混合器内充分混合，并扩大段导管进入第一反应区下部，使催化剂充分在第一反应区内循环利用，提高了催化剂利用率，反应器结构合理，反应效率高；
22.(2)芬顿反应器内分成第一反应区、第二反应区、澄清区，在单个反应器内实现了高浓度反应、剩余药剂消耗和催化剂沉淀澄清的功能，提高了反应效率和药剂利用率，并降低了后续单元沉淀分离的难度，减少了污泥产量；污泥量一般比传统芬顿少70％；
23.(3)第一反应区体积小、截面积小，催化剂颗粒、加药药剂及进料废水在该区域充分混合、反应，提高了传质效率，循环泵流量降低，节省了电耗，并实现了进料废水在第一反应区与高浓度的芬顿试剂进行反应，反应速度快，设备体积小，大大节省了占地面积；
24.(4)加药及ph控制精确，减少了硫酸、铁盐和h2o2的加药量，大大降低了运行成本；
25.(5)该预混式折流芬顿反应器充分利用预混加药与折流芬顿反应器氧化技术，集成了同相化学氧化(fenton法)、异相化学氧化(h2o2/feooh)、催化剂沉降结晶及feooh的还原溶解等功能优点，与传统芬顿氧化技术相比，提高了加药的混合均匀度，避免了多点加药、高浓度加药的不均匀性，降低了双氧水分解率，设备内部结构简单、体积小，能耗低，药剂用量小、反应效率高、污泥产量低，大大降低了运行成本，可满足难降解有机废水处理达标的要求；
26.(6)使用该预混式折流芬顿反应器的工艺过程新颖且安全可靠，可长期稳定运行；且该预混式折流芬顿反应器的结构简单、维修方便。
附图说明
27.下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案：
28.图1是本实用新型预混式折流芬顿反应器的结构示意图；
29.其中：1-废水进口；201-第一折流板；202-第二折流板；3-芬顿反应器罐体； 4-填料；5-文丘里喉管；6-双氧水加药口；7-硫酸亚铁加药口；8-硫酸加药口； 9-加药混合器；10-检查口；11-循环液进口；12-ph测量口；13-放空口；14-废水出口；15-溢流堰；16-第一反应区；17-第二反应区；18-澄清区；19-循环液出口； 20-循环泵；101-废水；102-双氧水；103-硫酸亚铁溶液；104-硫酸；105-循环液； 106-废气；107-上层清液。
具体实施方式
30.为了加深对本实用新型的理解，下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不对本实用新型的保护范围构成限定。
31.实施例：如图1所示，该预混式折流芬顿反应器，包括芬顿反应器罐体3，所述芬顿反应器罐体3的底部设有废水进口1，该预混式折流芬顿反应器还包括加药混合器9，所述芬顿反应器罐体3与所述加药混合器9相连接且所述芬顿反应器罐体3与所述加药混合器9之间连接有循环泵20；所述芬顿反应器罐体3 的内部设有折流装置从而将所述芬顿反应器罐体3分成多个区域。采用外循环与内折流装置相结合的结构，废水101通过废水进口1进入芬顿反应器罐体3内，与加药混合器9内初步混合的硫酸104、硫酸亚铁溶液103、双氧水102混合并进行芬顿氧化反应，再经过折流装置进行多次充分反应后的循环废水再经循环泵 20循环重新进入加药混合器9的腔体，自上而下流动并依次与硫酸104、硫酸亚铁溶液103、双氧水102在加药混合器9内混合后，再次进入芬顿反应器罐体3 进行反应后再排出，从而实现废水携带的少量催化剂从废水中的脱除；所述折流装置包括第一折流板201和第二折流板202，所述第一折流板201和所述第二折流板202与所述芬顿反应器罐体3垂直相连接且所述第一折流板201与所述第二折流板202上下交错设置，从而将所述芬顿反应器罐体3从左至右分为第一反应区16、第二反应区17和澄清区18；第一折流板201与芬顿反应器罐体3的底部垂直相连接，第二折流板202与芬顿反应器罐体3的顶部垂直相连接，废水101 从废水进口1进入芬顿反应器罐体3，在第一反应区16中自下而上流动，与加药混合器9中进入的硫酸104、硫酸亚铁溶液103、双氧水102混合并进行芬顿氧化反应，反应后的废水101在第一折流板201的顶端溢流进入第二反应区17，在第二反应区17内废水101自上而下流动，进一步利用h2o2氧化废水中的难降解有机污染物；第二反应区17的废水经过第二折流板202的底端
溢流进入澄清区18，第二反应区17的底部与澄清区18的底部形成催化剂沉降，催化剂随循环液经循环泵20再循环进入加药混合器9及第一反应区16充分反应，后依次进入第二反应区17和澄清区18，在澄清区18中上层清液107经溢流堰15溢流入溢流槽后，进入后续的沉淀分离单元，实现废水101携带的少量催化剂从废水 101中的脱除；所述加药混合器9设在所述第一反应区16的上部，所述加药混合器9的上部设有加药混合腔体，中部设有文丘里喉管5，底部设有扩大段导管且通过所述扩大段导管插入所述芬顿反应器罐体3内且靠近所述废水进口1处。硫酸104、硫酸亚铁溶液103和双氧水102在加药混合腔体内实现初步混合，再在中部的文丘里喉管5内进行强化混合后进入下部的扩大段导管；所述扩大段导管中设有2层填料4，2层所述填料4在所述扩大段导管中上下平行设置，用于提高混合均匀性；所述扩大段导管内的填料4采用规整填料或散装填料或丝网；填料4大于或等于2层，本实施例中填料4为2层，填料4可采用规整填料、散装填料、丝网等多种形式，实现药剂与废水的充分混合，所述加药混合器9的上部自上而下依次设有硫酸加药口8、硫酸亚铁加药口7和双氧水加药口6，分别通入硫酸104、硫酸亚铁溶液103和双氧水102；其中硫酸104的进药、硫酸亚铁溶液103的进药、双氧水102的进药均采用计量泵进行加药量控制；且硫酸 104的进药计量泵与ph计测量的ph值进行联锁，从而控制硫酸104的加药量；这样的设置使加药控制精度高，药剂用量小；与加药混合器9连接的管道包括循环液进口管、硫酸进药管、硫酸亚铁溶液进药管和双氧水进药管；与芬顿反应器罐体3连接的管道包括有废水进水管、废水出水管、循环液出口管和废气放空管；所述加药混合器9的上部设有循环液进口11，所述芬顿反应器罐体3在所述澄清区18的底部设有循环液出口19，所述循环泵20连接在所述芬顿反应器罐体3 的底部的循环液出口19且连接在所述加药混合器9的上部的循环液进口11，使所述第二反应区17和所述澄清区18的底部形成催化剂沉降经所述循环泵20实现外循环；所述废水进口1、循环液进口11均设置调节阀调节流量；该芬顿反应器外设置外循环(循环泵20)，使第二反应区17的底部与澄清区18的底部形成催化剂沉降经循环泵20实现外循环，并在加药混合器9内与硫酸104、硫酸亚铁溶液103、双氧水102混合后经文丘里喉管5、扩大段导管进入第一反应区 16，使催化剂充分在第一反应区16内循环利用，促进芬顿反应进行，废水101 再经第二反应区17充分反应、澄清区18脱除大部分催化剂后排出反应器；所述第一反应区16的上部设有ph测量口12，通过加药混合器9和在线ph计调节并控制反应过程中废水101的ph在2.0～4.0之间；所述第二反应区17和澄清区 18的上部均设有放空口13，用于排出反应过程中产生的废气106；且所述澄清区18的侧面设有废水出口14；所述芬顿反应器罐体3内在所述废水出口14处设溢流堰15，所述澄清区18的上层清液107经过所述溢流堰15进入溢流槽后通过所述废水出口14排出。澄清区中上层清液107经溢流堰溢流入溢流槽后经废水出口进入后续的沉淀分离单元，实现废水携带的少量催化剂从废水中的脱除；所述加药混合器9的顶部设有检查口10；所述芬顿反应器罐体为方形，所述芬顿反应器罐体3、扩大段导管、第一折流板201、第二折流板202和溢流堰 15均采用防腐型材料；所述第一反应区16内填充有催化剂，所述催化剂为铁矿石或负载型铁氧化物或石英砂或三氧化二铝或负载型催化剂中一种或多种混合，所述催化剂的颗粒粒径为0.5～1.5mm；所述第一反应区16的流速为3～10m/h，所述第二反应区17的流速为3～10m/h，所述澄清区18的流速为1～5m/h；在废水101的处理过程中，h2o2与cod以mg/l计比值为1～3：1，h2o2与fe
2+
的摩尔比为3～10:1，废水101在所述芬顿反应器罐体3内的平均停留时间控制在1～2 小时，废水101在所述第一反
应区16的平均停留时间控制在30～60分钟；其中芬顿反应器罐体3及内件均采用防腐型材料，优选316l、2205、玻璃钢、钢衬玻璃钢、钢衬氟塑料等；所述循环泵20为化工离心泵，循环泵20的材质为316l 不锈钢。
32.废水处理流程：废水101从废水进口1进入芬顿反应器罐体3，在第一反应区16中自下而上流动，与加药混合器9中进入的硫酸104、硫酸亚铁溶液103、双氧水102混合并进行芬顿氧化反应，反应后的废水101在第一折流板201的顶端溢流进入第二反应区17，在第二反应区17内废水101自上而下流动，进一步利用h2o2氧化废水中的难降解有机污染物；第二反应区17的废水经过第二折流板202的底端溢流进入澄清区18，第二反应区17的底部与澄清区18的底部形成催化剂沉降，催化剂随循环液105经循环泵20再循环进入加药混合器9及第一反应区16充分反应，后依次进入第二反应区17和澄清区18，在澄清区18中上层清液107经溢流堰15溢流入溢流槽后，进入后续的沉淀分离单元，实现废水101携带的少量催化剂从废水101中的脱除；反应过程中产生的废气106从第二反应区17和澄清区18的顶部的放空口13进行排出。
33.对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种预混式折流芬顿反应器，包括芬顿反应器罐体，所述芬顿反应器罐体的底部设有废水进口，其特征在于，该预混式折流芬顿反应器还包括加药混合器，所述芬顿反应器罐体与所述加药混合器相连接且所述芬顿反应器罐体与所述加药混合器之间连接有循环泵；所述芬顿反应器罐体的内部设有折流装置从而将所述芬顿反应器罐体分成多个区域。2.根据权利要求1所述的预混式折流芬顿反应器，其特征在于，所述折流装置包括第一折流板和第二折流板，所述第一折流板和所述第二折流板与所述芬顿反应器罐体垂直相连接且所述第一折流板与所述第二折流板上下交错设置，从而将所述芬顿反应器罐体从左至右分为第一反应区、第二反应区和澄清区。3.根据权利要求2所述的预混式折流芬顿反应器，其特征在于，所述加药混合器设在所述第一反应区的上部；所述加药混合器的上部设有加药混合腔体，中部设有文丘里喉管，底部设有扩大段导管且通过所述扩大段导管插入所述芬顿反应器罐体内且靠近所述废水进口处。4.根据权利要求3所述的预混式折流芬顿反应器，其特征在于，所述扩大段导管中设有多层填料，多层所述填料在所述扩大段导管中上下平行设置，用于提高混合均匀性。5.根据权利要求4所述的预混式折流芬顿反应器，其特征在于，所述加药混合器的上部设有硫酸加药口、硫酸亚铁加药口和双氧水加药口，分别通入硫酸、硫酸亚铁溶液和双氧水；其中硫酸的进药、硫酸亚铁溶液的进药、双氧水的进药均采用计量泵进行加药量控制；且硫酸的进药计量泵与ph计测量的ph值进行联锁，从而控制硫酸加药量。6.根据权利要求2所述的预混式折流芬顿反应器，其特征在于，所述加药混合器的上部设有循环液进口，所述芬顿反应器罐体在所述澄清区的底部设有循环液出口，所述循环泵连接在所述芬顿反应器罐体的底部的循环液出口且连接在所述加药混合器的上部的循环液进口，使所述第二反应区和所述澄清区的底部形成催化剂沉降经所述循环泵实现外循环；所述废水进口、循环液进口均设置调节阀调节流量。7.根据权利要求5所述的预混式折流芬顿反应器，其特征在于，所述第一反应区的上部设有ph测量口，通过加药混合器和在线ph计调节并控制反应过程中废水的ph在2.0～4.0之间；所述第二反应区和澄清区的上部均设有放空口，用于排出反应过程中产生的废气；且所述澄清区的侧面设有废水出口。8.根据权利要求7所述的预混式折流芬顿反应器，其特征在于，所述芬顿反应器罐体内在所述废水出口处设溢流堰；所述澄清区的上层清液经过所述溢流堰进入溢流槽后通过所述废水出口排出。9.根据权利要求7所述的预混式折流芬顿反应器，其特征在于，所述加药混合器的顶部设有检查口；所述扩大段导管内的填料采用规整填料或散装填料或丝网。10.根据权利要求8所述的预混式折流芬顿反应器，其特征在于，所述芬顿反应器罐体为方形；所述第一反应区内填充有催化剂，所述催化剂的颗粒粒径为0.5～1.5mm。

技术总结

本实用新型涉及一种预混式折流芬顿反应器，包括芬顿反应器罐体，所述芬顿反应器罐体的底部设有废水进口，还包括加药混合器，所述芬顿反应器罐体与所述加药混合器相连接且所述芬顿反应器罐体与所述加药混合器之间连接有循环泵；所述芬顿反应器罐体的内部设有折流装置从而将所述芬顿反应器罐体分成多个区域。采用外循环与内折流装置相结合的结构，提高了加药的混合均匀度，避免了多点加药、高浓度加药的不均匀性，降低了双氧水分解率，该预混式折流芬顿反应器内部结构简单、体积小，能耗低，药剂用量小、反应效率高、污泥产量低，大大降低了运行成本，可满足难降解有机废水处理达标的要求。要求。要求。