公布日：2022.08.30
申请日：2022.08.01
分类号：C02F1/72(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，该流化床包括反应塔，反应塔内部在竖向通过透水隔板隔成三个透水区域，从下至上分别为进水区、流化区和出水区；流化区内部装入若干负载有FeOOH结晶体的海绵颗粒；进水区设有用于输送处理污水和双氧水混合溶液的第一进水管路和用于输送亚铁溶液的第二进水管路；出水区设有出水管。本发明采用三聚氰胺海绵颗粒作为异相芬顿催化剂FeOOH的载体，三聚氰胺海绵作为载体具有比表面积大、污染物吸附捕捉能力强的优点，通过上流式气水扰动流化载体，可显著加快FeOOH在载体上结晶沉淀，提高异相芬顿部分的污染物去除效率，减少芬顿药剂铁盐的投加，实现铁泥的产量减少。
权利要求书
1.上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，其特征在于：所述流化床包括反应塔（1），所述反应塔（1）内部在竖向通过透水隔板隔成三个透水区域，从下至上分别为进水区（102）、流化区（101）和出水区（103）；通过第一进水管路（21）向反应塔的进水区输入处理污水和双氧水混合溶液，所述混合溶液中双氧水和污水中COD的浓度比CH2O2：CCOD为1-2:1，通过第二进水管路（22）向反应塔的进水区输入亚铁溶液，所述亚铁溶液中亚铁离子和双氧水的浓度比CH2O2：CFe2+为1-10:1；往流化区（101）内加入负载FeOOH结晶体的海绵颗粒（5），所述海绵颗粒（5）的投加量为反应器塔内废水体积的1/3-3/5，所述海绵颗粒（5）在进水区的上升水流作用下流化，其上负载的FeOOH结晶体催化污水混合溶液中的亚铁离子和双氧水进行芬顿反应；污水在反应器中停留反应15-40min后，从出水管（3）排出。
2.根据权利要求1所述的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，在反应过程中，通过循环管路（4）将反应器顶部出水区的废水返回到反应器底部进水区进行循环，废水循环比为0.5-2。
3.根据权利要求1所述的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，所述流化区（101）内添加的海绵颗粒（5）通过预制直接负载FeOOH结晶体，具体预制过程如下：将制备好的FeOOH粉末超声分散在水中，然后加入干净的海绵颗粒，通过挤压海绵颗粒将FeOOH颗粒同水吸收进入海绵颗粒内部间隙，然后将吸收好FeOOH颗粒的海绵颗粒捞出，置于鼓风干燥箱中脱干水分即得到直接负载FeOOH结晶体的预制海绵颗粒。
4.根据权利要求1所述的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，所述流化区（101）内添加的海绵颗粒（5）为塔内生长负载FeOOH结晶体，通过将干净的海绵颗粒直接投加到流化区（101）内，其上负载的FeOOH结晶体在芬顿反应过程中逐渐生长形成到海绵颗粒表面。
5.根据权利要求1所述的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，所述出水管排出的反应后污水，经pH调解至pH值为6-9，然后在脱气池曝气10-30min，最后经沉淀池分离掉芬顿铁泥，达到排放要求。
6.根据权利要求1所述的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，所述海绵颗粒（5）为三聚氰胺海绵颗粒。
7.根据权利要求1所述的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，所述第一进水管路（21）和第二进水管路（22）在进水区内的进水方向相对设置。
8.根据权利要求7所述的上流式多相芬顿流化床反应器，所述第一进水管路（21）和第二进水管路（22）均采用文丘里射流管，其喉管上均设有止回阀。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，所述循环管路（4）的进水口位于出水区（103），其位置低于出水管（3）高度，所述循环管路（4）的出水口位于进水区（102）底部，所述循环管路（4）上设有循环泵（41）。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有芬顿流化床因催化剂结晶生长缓慢导致芬顿反应启动时间长的问题，提供一种载体FeOOH快速结晶沉淀、载体易流化的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺。
本发明采用如下技术方案实现：上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺，所述流化床包括反应塔1，所述反应塔1内部在竖向通过透水隔板隔成三个透水区域，从下至上分别为进水区102、流化区101和出水区103；通过第一进水管路21向反应塔的进水区输入处理污水和双氧水混合溶液，所述混合溶液中双氧水和污水中COD的浓度比CH2O2：CCOD为1-2:1，通过第二进水管路22向反应塔的进水区输入亚铁溶液，所述亚铁溶液中亚铁离子和双氧水的浓度比CH2O2：CFe2+为1-10:1；往流化区101内加入负载FeOOH结晶体的海绵颗粒5，所述海绵颗粒5的投加量为反应器塔内废水体积的1/3-3/5，所述海绵颗粒5在进水区的上升水流作用下流化，其上负载的FeOOH结晶体催化污水混合溶液中的亚铁离子和双氧水进行芬顿反应；污水在反应器中停留反应15-40min后，从出水管3排出。
在本发明的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺中，进一步的，在反应过程中，通过循环管路4将反应器顶部出水区的废水返回到反应器底部进水区进行循环，废水循环比为0.5-2。
在本发明的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺中，一种优选方案是，所述流化区101内添加的海绵颗粒5通过预制直接负载FeOOH结晶体，具体预制过程如下：将制备好的FeOOH粉末超声分散在水中，然后加入干净的海绵颗粒，通过挤压海绵颗粒将FeOOH颗粒同水吸收进入海绵颗粒内部间隙，然后将吸收好FeOOH颗粒的海绵颗粒捞出，置于鼓风干燥箱中脱干水分即得到直接负载FeOOH结晶体的预制海绵颗粒，在海绵颗粒上预制直接负载FeOOH结晶体，将海绵颗粒投入反应器流化区即可启动芬顿反应，反应迅速。
在本发明的污水处理工艺中，另一种优选方案是，所述流化区101内添加的海绵颗粒5为塔内生长负载FeOOH结晶体，通过将干净的海绵颗粒直接投加到流化区101内，其上负载的FeOOH结晶体在芬顿反应过程中逐渐生长形成到海绵颗粒表面。塔内直接在海绵颗粒上生长负载FeOOH结晶体，拥有更大的比表面积，更好的亲水性和铁离子吸附能力，比石英砂原砂在芬顿系统中更快的实现FeOOH“挂膜”。
在本发明的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺中，进一步的，所述出水管排出的反应后污水，经pH调解至pH值为6-9，然后在脱气池曝气10-30min，最后经沉淀池分离掉芬顿铁泥，达到排放要求。
在本发明的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺中，进一步的，所述海绵颗粒5为三聚氰胺海绵颗粒，海绵颗粒的粒径尺寸大于反应器内隔板的透水通道尺寸，将海绵颗粒隔离在流化区内，避免海绵颗粒从流化区进入到进水区或出水区。
在本发明的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺中，进一步的，所述第一进水管路21和第二进水管路22在进水区内的进水方向相对设置，以保证处理污水、亚铁溶液和双氧水在反应器进水区中剧烈碰撞混合，促进芬顿反应的进行。
在本发明的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺中，进一步的，所述第一进水管路21和第二进水管路22均采用文丘里射流管，其喉管上均设有止回阀。
在本发明的上流式多相芬顿流化床的污水处理工艺中，进一步的，所述循环管路4的进水口位于出水区103，其位置低于出水管3高度，所述循环管路4的出水口位于进水区102底部，所述循环管路4上设有循环泵41，将反应器内的处理污水循环经过流化区，提高处理污水芬顿反应的效率。
本发明采用上述方案具有如下有益效果：首先，本发明的优势在于选择实用轻质的海绵颗粒，其具有比传统石英砂更好的亲水性，极大的缩短了芬顿流化床的启动时间；即便是采用海绵颗粒在塔内生长培养结晶负载的方式，也比石英砂塔内生长培养结晶负载快很多。
其次，本发明选择轻质的三聚氰胺海绵颗粒具有比传统石英砂更大的比表面积，且内部的三维孔隙结构可负载更多的FeOOH，可为异相芬顿部分提供更多的反应催化剂和反应活性位点。海绵颗粒选用稳定性优异的三聚氰胺海绵，微粒和液体进入海绵的孔隙结构后，不会掉出或轻易挤出，具有杰出的紧锁能力，并且具有耐酸碱、抗氧化能力强，碰撞磨损低的优点，在芬顿体系中是FeOOH的优良载体。
第三，本发明采用的三聚氰胺海绵颗粒比传统石英砂更轻，通过底部进水的升流作用以及底部文丘里射流器释放的上升气泡，使载体可以很容易在反应器中流化，并且海绵颗粒的整体外形稳定，较传统石英砂细小的颗粒态，不容易随处理后的污水排出，避免了催化剂载体以及催化剂的流失浪费，进而减少铁盐药剂的添加，降低了污水铁泥的多余产出。
综上所述，本发明提供的上流式多相芬顿流化床反应器及其污水处理工艺引入柔性轻质载体，采用三聚氰胺海绵颗粒作为异相芬顿催化剂FeOOH的载体，三聚氰胺海绵作为载体具有比表面积大、污染物吸附捕捉能力强的优点，改进流化床结构，通过上流式气水扰动流化载体，可显著加快FeOOH在载体上结晶沉淀，与异相芬顿催化剂FeOOH结合，能加快FeOOH还原溶解的进程，提高异相芬顿部分的污染物去除效率，减少芬顿药剂铁盐的投加，最终实现铁泥的产量减少。
（发明人：刘玉莎;陈剑;黄成涛;曾科;汪滨;杨崎峰;周永信）
