循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高級(jí)氧化技術(shù)由于其在均相或異相體系中可以產(chǎn)生高氧化活性的羥基自由基而被用于難降解工業(yè)廢水處理。芬頓流化床是芬頓催化反應(yīng)與流化床反應(yīng)器相結(jié)合的一種工藝技術(shù)，主要原理是將芬頓試劑應(yīng)用于流化床反應(yīng)器中，利用流態(tài)化反應(yīng)床的方式提高催化劑與反應(yīng)液的接觸效率，利用芬頓反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的不同價(jià)態(tài)鐵離子，在流化床載體表面以結(jié)晶或沉淀的方式覆蓋自負(fù)載，使這些鐵氧化物能夠參與一部分鐵的供給，減少鐵鹽的加入從而減少污泥的產(chǎn)生。
[0003]傳統(tǒng)均相芬頓催化氧化體系中，氧化劑和亞鐵鹽使用量大，處理后生成大量含鐵污泥，其后續(xù)處理成本和二次污染問(wèn)題嚴(yán)重，制約了均相芬頓體系的工業(yè)應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，包括相互連通的一圓臺(tái)體和一反應(yīng)罐體，以及一出水管、針鐵礦載體、一儲(chǔ)藥池、一進(jìn)藥泵、一廢水池和一進(jìn)水泵；所述圓臺(tái)體位于反應(yīng)罐體的頂端，所述出水管連通于圓臺(tái)體的上部；所述針鐵礦載體從上至下間隔填充于反應(yīng)罐體內(nèi)；所述進(jìn)藥泵的一端與儲(chǔ)藥池的下部連通，另一端連通于反應(yīng)罐體的底部；所述進(jìn)水泵的一端與廢水池的下部連通，另一端連通于反應(yīng)罐體的底部。
[0006]優(yōu)選地，還包括一上過(guò)濾網(wǎng)和一下過(guò)濾網(wǎng)，所述上過(guò)濾網(wǎng)設(shè)于圓臺(tái)體和反應(yīng)罐體之間，所述下過(guò)濾網(wǎng)設(shè)于反應(yīng)罐體的下部，并位于所述針鐵礦載體的下方；所述上過(guò)濾網(wǎng)和下過(guò)濾網(wǎng)的孔徑均為0.6_。
[0007]優(yōu)選地，還包括一循環(huán)泵，所述循環(huán)泵的一端與反應(yīng)罐體的底部連通，另一端連通于圓臺(tái)體的下部。
[0008]優(yōu)選地，所述循環(huán)泵的工作揚(yáng)程為1m H2O,所述進(jìn)藥泵和進(jìn)水泵的工作揚(yáng)程均為35m H2O0
[0009]優(yōu)選地，還包括相對(duì)且間隔設(shè)置的一對(duì)波紋板，所述兩波紋板堅(jiān)向設(shè)于反應(yīng)罐體內(nèi)中部，且所述針鐵礦載體填充于兩波紋板所形成的空間內(nèi)。
[0010]優(yōu)選地，所述圓臺(tái)體的頂端設(shè)有一悶蓋，該悶蓋與圓臺(tái)體緊固連接。
[0011]優(yōu)選地，所述圓臺(tái)體的側(cè)壁中下部向內(nèi)收縮，形成一斜壁，且該斜壁與水平面之間的銳角為60度。
[0012]優(yōu)選地，所述針鐵礦載體的裝填體積為反應(yīng)罐體體積的65%。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明在壓力條件下，通過(guò)循環(huán)泵使混合體系成流態(tài)化；通過(guò)在反應(yīng)罐體內(nèi)設(shè)置一對(duì)波紋板，使得混合液在反應(yīng)罐體內(nèi)的循環(huán)流速持續(xù)突變，成強(qiáng)紊流狀態(tài)；本發(fā)明通過(guò)外加壓力，降低了 H2O2分解速率，增加了混合液中羥基自由基的濃度和利用效率；通過(guò)混合液強(qiáng)紊動(dòng)狀態(tài)，提高反應(yīng)物的傳質(zhì)效率，提高催化氧化降解污染物效率，促進(jìn)催化劑的循環(huán)使用，減少催化劑加量，從而減少反應(yīng)體系的污泥產(chǎn)量。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]圖1是本發(fā)明循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]請(qǐng)參閱圖1，一種循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，包括相互連通的一圓臺(tái)體I和一反應(yīng)罐體2，以及一出水管3、針鐵礦載體4、一儲(chǔ)藥池5、一進(jìn)藥泵6、一廢水池7、一進(jìn)水泵8和相對(duì)且間隔設(shè)置的一對(duì)波紋板9 ;還包括一上過(guò)濾網(wǎng)10、一下過(guò)濾網(wǎng)11和一循環(huán)泵12。
[0017]請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，所述圓臺(tái)體I位于反應(yīng)罐體2的頂端，所述出水管3連通于圓臺(tái)體I的上部；所述圓臺(tái)體I的頂端設(shè)有一悶蓋13，該悶蓋13與圓臺(tái)體I緊固連接，可通過(guò)緊固件螺栓實(shí)現(xiàn)與圓臺(tái)體I緊固連接。所述圓臺(tái)體I的側(cè)壁中下部向內(nèi)收縮，形成一斜壁11，且該斜壁11與水平面之間的銳角為60度，可以使沉淀在圓臺(tái)體內(nèi)壁上的少量絮體污泥進(jìn)入反應(yīng)罐體2。圓臺(tái)體I和反應(yīng)罐體2采用碳鋼，圓臺(tái)體I和反應(yīng)罐體2、悶蓋13及緊固件的耐壓等級(jí)均為0.6MPa。所述反應(yīng)罐體2的長(zhǎng)度優(yōu)選為1500cm，底面直徑優(yōu)選為60cm。
[0018]請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，所述儲(chǔ)藥池5用于儲(chǔ)藏芬頓試劑即H2O2和Fe2+相混合的藥液。所述針鐵礦載體4從上至下間隔填充于反應(yīng)罐體2內(nèi)；即所述兩波紋板9堅(jiān)向設(shè)于反應(yīng)罐體2內(nèi)中部，所述針鐵礦載體4填充于兩波紋板9所形成的空間內(nèi)。所述針鐵礦載體4的裝填體積為反應(yīng)罐體2體積的65%。針鐵礦載體4中的針鐵礦砂的粒徑為1mm。兩波紋板9的設(shè)置使混合液的流動(dòng)成為豎向變流速?gòu)?qiáng)紊動(dòng)狀態(tài)。
[0019]請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，所述進(jìn)藥泵6的一端與儲(chǔ)藥池5的下部連通，另一端連通于反應(yīng)罐體2的底部；所述進(jìn)水泵8的一端與廢水池7的下部連通，另一端連通于反應(yīng)罐體2的底部。所述循環(huán)泵12的一端與反應(yīng)罐體2的底部連通，另一端連通于圓臺(tái)體I的下部。所述循環(huán)泵12的工作揚(yáng)程為1m H20，所述進(jìn)藥泵6和進(jìn)水泵8的工作揚(yáng)程均為35m H2Oo
[0020]請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，所述上過(guò)濾網(wǎng)10設(shè)于圓臺(tái)體I和反應(yīng)罐體2之間，所述下過(guò)濾網(wǎng)11設(shè)于反應(yīng)罐體2的下部，并位于所述針鐵礦載體4的下方；所述上過(guò)濾網(wǎng)10和下過(guò)濾網(wǎng)11的孔徑均為0.6mm。
[0021]請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1，當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明工作時(shí)，含有污染物的廢水由廢水池7通過(guò)進(jìn)水泵8進(jìn)入反應(yīng)罐體2底部，芬頓試劑由儲(chǔ)藥池5通過(guò)進(jìn)藥泵6進(jìn)入反應(yīng)罐體2底部，再經(jīng)過(guò)下過(guò)濾網(wǎng)11過(guò)濾后進(jìn)入兩波紋板9所圍成的空間內(nèi)，與針鐵礦載體4進(jìn)行吸附和反應(yīng)。循環(huán)外加動(dòng)力由循環(huán)泵12提供，循環(huán)泵12的進(jìn)水管口位于圓臺(tái)體I的中心位置，循環(huán)泵12從圓臺(tái)體I的下部抽吸混合液，再將其放入反應(yīng)罐體2的底部。上過(guò)濾網(wǎng)10和下過(guò)濾網(wǎng)11均焊接固定于反應(yīng)罐體2，下過(guò)濾網(wǎng)11兼做配水作用，使得流體均布進(jìn)入反應(yīng)罐體2內(nèi)。針鐵礦載體4表面具有四種Lewis酸位表面羥基，混合液中的部分亞鐵離子會(huì)吸附在鐵氧化物表面，形成亞鐵一鐵氧化物共存的表面結(jié)合催化反應(yīng)體系。芬頓試劑中的游離態(tài)Fe(II)反應(yīng)活性較弱，而吸附在針鐵礦載體4表面的Fe (II)則具有相當(dāng)高的反應(yīng)活性。亞鐵一鐵氧化物共存的催化載體表面，通過(guò)Fe (II)和Fe(III)之間的電子轉(zhuǎn)移，鐵礦物表面的吸附位點(diǎn)FeIII (OH)與游離態(tài)Fell (OH) +相結(jié)合生成比離子態(tài)Fe (II)離子還原性更強(qiáng)的混合價(jià)態(tài)的中間產(chǎn)物FeI1FeII1H，表面結(jié)合鐵具有相當(dāng)高的催化反應(yīng)活性，促進(jìn)了電子轉(zhuǎn)移過(guò)程的發(fā)生，加速了廢水中的有機(jī)物的轉(zhuǎn)化。在循環(huán)流態(tài)化作用下，在針鐵礦載體4表面的亞鐵離子不斷析出、溶解和沉積，針鐵礦載體4表面的鐵氧化物不斷發(fā)生氧化還原，形成均相到非均相的多相催化反應(yīng)體系，還原和氧化不斷進(jìn)行，使得Fe(II)離子得以循環(huán)利用，催化劑用量大大減少，提高了催化劑即芬頓試劑的利用效率，使得反應(yīng)體系產(chǎn)生的污泥量減小。
[0022]本發(fā)明為壓力式反應(yīng)器，即壓力式循環(huán)變速流化床反應(yīng)體系，延緩了 H2O2分解，增加分子氧在混合液中的分壓，提高了氧化劑羥基自由基的循環(huán)利用效率。在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置波紋板9，以形成變速流強(qiáng)紊動(dòng)狀態(tài)。
[0023]本發(fā)明與傳統(tǒng)均相催化氧化體系和芬頓流化床前負(fù)載兩相催化氧化兩種體系對(duì)比，在壓力條件下，采用外加機(jī)械能循環(huán)作用，促進(jìn)多相體系中鐵離子在載體表面自負(fù)載過(guò)程，同時(shí)采用變速循環(huán)流動(dòng)，提高載體表面活性，載體表面沉積鐵又能迅速溶解，構(gòu)成均相到非均相的多相催化反應(yīng)體系，提高自負(fù)載鐵的二次催化效能；同時(shí)構(gòu)建壓力環(huán)境，降低H2O2分解速率，提高氧分壓，提高羥基自由基的利用效率，降低氧化劑H2O2和亞鐵鹽用量，達(dá)到既減少反應(yīng)體系的鐵污泥產(chǎn)量，又能提高催化氧化降解污染物效率的目的。
[0024]1、本發(fā)明采用粒徑細(xì)小的針鐵礦作為催化劑載體，亞鐵在載體表面沉積析出，形成結(jié)合鐵，催化活性得以提高，形成多相催化反應(yīng)體系，催化劑用量減少。
[0025]2、采用壓力式反應(yīng)器，延緩了 H2O2的分解速率，提高了氧化劑的使用效率。
[0026]3、采用循環(huán)變速流態(tài)化反應(yīng)體系，促進(jìn)了傳質(zhì)效率，提高了催化載體表面活性，增加了反應(yīng)速率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，其特征在于:包括相互連通的一圓臺(tái)體和一反應(yīng)罐體，以及一出水管、針鐵礦載體、一儲(chǔ)藥池、一進(jìn)藥泵、一廢水池和一進(jìn)水泵；所述圓臺(tái)體位于反應(yīng)罐體的頂端，所述出水管連通于圓臺(tái)體的上部；所述針鐵礦載體從上至下間隔填充于反應(yīng)罐體內(nèi)；所述進(jìn)藥泵的一端與儲(chǔ)藥池的下部連通，另一端連通于反應(yīng)罐體的底部；所述進(jìn)水泵的一端與廢水池的下部連通，另一端連通于反應(yīng)罐體的底部。
2.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，其特征在于:還包括一上過(guò)濾網(wǎng)和一下過(guò)濾網(wǎng)，所述上過(guò)濾網(wǎng)設(shè)于圓臺(tái)體和反應(yīng)罐體之間，所述下過(guò)濾網(wǎng)設(shè)于反應(yīng)罐體的下部，并位于所述針鐵礦載體的下方；所述上過(guò)濾網(wǎng)和下過(guò)濾網(wǎng)的孔徑均為0.6_。
3.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，其特征在于:還包括一循環(huán)泵，所述循環(huán)泵的一端與反應(yīng)罐體的底部連通，另一端連通于圓臺(tái)體的下部。
4.如權(quán)利要求3所述的循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，其特征在于:所述循環(huán)泵的工作揚(yáng)程為1m H2O,所述進(jìn)藥泵和進(jìn)水泵的工作揚(yáng)程均為35m H2Oo
5.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，其特征在于:還包括相對(duì)且間隔設(shè)置的一對(duì)波紋板，所述兩波紋板堅(jiān)向設(shè)于反應(yīng)罐體內(nèi)中部，且所述針鐵礦載體填充于兩波紋板所形成的空間內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，其特征在于:所述圓臺(tái)體的頂端設(shè)有一悶蓋，該悶蓋與圓臺(tái)體緊固連接。
7.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，其特征在于:所述圓臺(tái)體的側(cè)壁中下部向內(nèi)收縮，形成一斜壁，且該斜壁與水平面之間的銳角為60度。
8.如權(quán)利要求1所述的循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，其特征在于:所述針鐵礦載體的裝填體積為反應(yīng)罐體體積的65%。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種循環(huán)變速流化床芬頓催化氧化裝置，包括相互連通的一圓臺(tái)體和一反應(yīng)罐體，以及一出水管、針鐵礦載體、一儲(chǔ)藥池、一進(jìn)藥泵、一廢水池和一進(jìn)水泵；所述圓臺(tái)體位于反應(yīng)罐體的頂端，所述出水管連通于圓臺(tái)體的上部；所述針鐵礦載體從上至下間隔填充于反應(yīng)罐體內(nèi)；所述進(jìn)藥泵的一端與儲(chǔ)藥池的下部連通，另一端連通于反應(yīng)罐體的底部；所述進(jìn)水泵的一端與廢水池的下部連通，另一端連通于反應(yīng)罐體的底部。本發(fā)明降低了H2O2分解速率，增加了混合液中羥基自由基的濃度和利用效率，提高反應(yīng)物的傳質(zhì)效率，提高催化氧化降解污染物效率，促進(jìn)催化劑的循環(huán)使用，減少催化劑加量，從而減少反應(yīng)體系的污泥產(chǎn)量。
【IPC分類(lèi)】C02F9-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104671500
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510071902
【發(fā)明人】蔣柱武
【申請(qǐng)人】福建工程學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月11日