一种多维多相Fenton污水处理系统的制作方法

本实用新型属于污水处理领域，具体涉及一种多维多相Fenton污水处理系统。

技术背景

社会的高速发展，工业的日新月异发展，造成大量污水的产生，给环境造成巨大破坏。目前，污水具有污染物种类多且量大、水质成分复杂、水质波动大、有机物含量高等特征，而且大多数工业污水还具有生物毒性高，生化降解性差等问题。随着人们的环境保护意识增强，环境自我调节修复能力的趋弱，导致污水处理的排放标准越来越高，很多污水处理都需要提标改造。基于面临的问题，高级氧化技术已逐渐成为各种污水处理必不可少的工艺技术，既可以用来作为预处理工艺，来降低COD并提高污水可生化性，又可以用于污水深度处理或直接处理，来实现达标排放。

Fenton作为一种高级氧化技术，对于处理难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机污水时尤其有效，具有操作简单、试剂易得、设备简单、经济节约且对环境友好等优点。Fenton试剂处理污水主要从两方面发挥作用：羟基自由基(·OH)的高级氧化和铁盐的混凝沉淀。Fenton试剂产生的羟基自由基(·OH)，具有很强的氧化能力，对有机物没有选择性，适用范围极其广泛，能够与有机物反应生成有机自由基，有机自由基进一步氧化，使有机物结构发生碳链断裂，使大分 子难降解物质断键开链，大分子变成小分子，最终氧化成H₂O和CO₂，个别有机物直接矿化。均相Fenton反应一般存在产泥比较多、氧化剂消耗量相对较大等问题。Fenton流化床技术通常采用石英砂作为载体，结合了均相化学氧化和异相化学氧化，将传统的Fenton氧化法作了大幅度的改良，可降低Fenton反应用药量并减少了污泥产量；但是存在催化剂载体的比表面积小、无吸附能力、自身无催化能力，在载体表面形成的铁氧化物的利用率低等问题。

鉴于现有Fenton水处理技术存在的一些问题，而新实施的《环境保护法》对于污水处理单位提出了更高的要求，亟需一种高效、经济、简单的方法对各类污水进行处理，以期达到国家排放要求。

本实用新型的目的是提供一种多维多相Fenton污水处理系统及其应用。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述现有技术中存在的问题，提供一种多维多相Fenton污水处理系统，用于提高污水的处理效果，减少处理流程，具有工艺简单、药剂利用率高、节省土建面积、降低基建成本、减少污泥产量等特点。

本实用新型技术是通过以下技术方案实现的：

一种多维多相Fenton污水处理系统，其特征在于：所述系统包括Fenton反应单元和絮凝/斜板沉降单元；

所述Fenton反应单元包括Fenton反应器、第一药剂加入组件、 进水组件、回流组件；所述的Fenton反应器通过出水管路与所述的絮凝/斜板沉降单元相连；所述的絮凝/斜板沉降单元包括絮凝/斜板沉降装置、第二药剂加入组件、曝气组件。

所述的Fenton反应单元中所述的进水组件包括污水进水管(1)、污水进水泵(2)、污水出水管(3)、第一管道混合器(18)、液体总管(19)；

所述的第一药剂加入组件包括第一药剂存储装置(4)、氧化剂进管(8)、催化剂进管(9)、酸进管(10)、氧化剂计量泵(11)、催化剂计量泵(12)、酸计量泵(13)、氧化剂出管(14)、催化剂出管(15)、酸出管(16)，其中第一药剂存储装置(4)包括氧化剂储槽(5)、催化剂储槽(6)、酸储槽(7)；

所述的Fenton反应器(20)包括Fenton反应器腔体(21)、混合槽(22)、布水板(28)、布气管(29)、多孔催化剂(30)、Fenton反应器出水槽(31)、Fenton反应器出水管(32)、Fenton反应器放空口(33)；

回流组件包括回流管(23)、第二管道混合器(24)、回流泵进水管(25)、回流泵(26)、Fenton反应器进水管(27)；所述的絮凝/斜板沉降单元中：所述的絮凝/斜板沉降装置(34)包括中和池(35)、絮凝池(36)、整流墙(48)、穿孔排泥管(49)、污泥斗(50)、阻流板(51)、斜板(52)、絮凝/斜板沉降单元出水槽(53)、絮凝/斜板沉降单元出水管(54)、絮凝/斜板沉降单元排空口(55)；中和池(35) 和絮凝池(36)连接；多个并排布置的污泥斗(50)的上面设有阻流板(51)和斜板(52)，每个污泥斗(50)的底部设有穿孔排泥管(49)；在第一个污泥斗(50)的穿孔排泥管(49)前设有整流墙(48)，整流墙(48)与阻流板(51)和斜板(52)固定在一起；絮凝/斜板沉降单元中斜板(52)的上面设有絮凝/斜板沉降单元出水槽(53)，絮凝/斜板沉降单元出水槽(53)设有絮凝/斜板沉降单元出水管(54)，并排的多个污泥斗(50)所在底部侧面设有絮凝/斜板沉降单元排空口(55)；

所述的第二药剂加入组件包括第二药剂存储装置(37)、碱进管(39)、碱计量泵(40)、碱出管(41)、助凝剂进管(43)、助凝剂计量泵(44)、助凝剂出管(45)，其中第二药剂存储装置(37)包括碱储槽(38)、助凝剂储罐(42)；

所述的曝气组件包括气泵(46)、中和池曝气管(47a)、絮凝池曝气管(47b)、Fenton反应器曝气管(47c)；

污水进水管(1)通过污水进水泵(2)、污水出水管(3)和第一管道混合器(18)连接；氧化剂储槽(5)通过氧化剂进管(8)、氧化剂计量泵(11)、氧化剂出管(14)和混合槽(22)连接，混合槽(22)位于Fenton反应器腔体(21)上部内侧；催化剂储槽(6)通过催化剂进管(9)、催化剂计量泵(12)、催化剂出管(15)和第一管道混合器(18)连接；酸储槽(7)通过酸进管(10)、酸计量泵(13)、酸出管(16)和第一管道混合器(18)连接；第一管道混合器(18)通过液体总管(19)和混合槽(22)连接；混合槽(22)通过回流管 (23)、第二管道混合器(24)、回流泵进水管(25)、回流泵(26)、Fenton反应器进水管(27)和Fenton反应器腔体(21)底部连接；Fenton反应器腔体(21)内部自下而上依次为布水板(28)、布气管(29)、多孔催化剂(30)；Fenton反应器腔体(21)底部还设有Fenton反应器放空口(33)；Fenton反应器腔体(21)内侧上部设有Fenton反应器出水槽(31)；Fenton反应器出水槽(31)通过Fenton反应器出水管(32)和中和池(35)连接；碱储槽(38)通过碱进管(39)、碱计量泵(40)、碱出管(41)与中和池(35)连接；助凝剂储罐(42)通过助凝剂进管(43)、助凝剂计量泵(44)、助凝剂出管(45)和絮凝池(36)连接；

气泵(46)通过中和池曝气管(47a)与中和池连接，气泵(46)通过絮凝池曝气管(47b)与絮凝池连接，气泵(46)通过Fenton反应器曝气管(47c)与Fenton反应器布气管连接(29)。

进一步优选催化剂出管(15)和酸出管(16)与药剂总管(17)汇总后再与第一管道混合器(18)连接。

进一步优选气泵(46)通过总气管(47)分别与中和池曝气管(47a)、絮凝池曝气管(47b)、Fenton反应器曝气管(47c)连接。

进一步优选碱出管(41)与Fenton反应器出水管(32)汇总后再与中和池(35)连接。

多孔催化剂(30)优选为整体式多孔多维催化剂，优选进一步优选Sinopuri层次孔多维催化剂。

所述的Sinopuri层次孔多维催化剂由具有层次孔结构的催化剂载体和多维催化剂组成。

Sinopuri层次孔多维催化剂的层次孔结构的催化剂载体材料为具有层次孔结构的多孔碳、层次孔结构的多孔陶瓷、层次孔结构的多孔火山岩、层次孔结构的多孔氧化铝、层次孔结构的多孔青堇石、层次孔结构的多孔二氧化硅、层次孔结构的多孔硅藻土中的一种或多种组合。

Sinopuri层次孔多维催化剂的催化剂为零维结构的金属或金属氧化物、一维结构的金属或金属氧化物、二维结构的金属或金属氧化物、多孔或多维结构金属或金属氧化物颗粒中的一种或多种组合。

Sinopuri层次孔多维催化剂的多孔或多维催化剂为铁、铁的氧化物、铜、铜的氧化物、锰、锰的氧化物、钴、钴的氧化物、镍、镍的氧化物、铈、铈的氧化铈、稀土金属、稀土氧化物、铂、银、金、钌、铑的一种或多种组合。

上述一种多维多相Fenton污水处理系统，其特征在于；应用时包括以下步骤：

需处理的污水由污水进水管(1)进入污水进水泵(2)，然后通过污水出水管(3)进入第一管道混合器(18)；存储在酸储槽(7)中的酸液通过酸进管(10)进入酸计量泵(13)，然后通过酸出管(16)最终进入第一管道混合器(18)；存储在催化剂储槽(6)中的催化剂溶液通过催化剂进管(9)进入催化剂计量泵(12)，然后通过催化剂 出管(15)最终进入第一管道混合器(18)；酸液和催化剂溶液在第一管道混合器(18)中与从污水出水管(3)过来的污水进行混合；在第一管道混合器(18)中混合的液体通过液体总管(19)进入Fenton反应器(20)的Fenton反应器混合槽(22)；存储在氧化剂储槽(5)中的氧化剂溶液通过氧化剂进管(8)进入氧化剂计量泵(11)，然后通过氧化剂出管(14)进入Fenton反应器(20)的Fenton反应器混合槽(22)，并开始进行混合与均相催化氧化反应；污水与药剂混合并反应的同时，通过回流管(23)进入第二管道混合器(24)进一步混合，接着通过回流泵进水管(25)进入回流泵(26)，并通过Fenton反应器进水管(27)进入Fenton反应器(20)的底部，反应液体上流通过布水板(28)向上流动，经过多孔催化剂(30)，并进行异相催化氧化反应，同时，由气泵(46)产生的空气分别经过Fenton反应器曝气管(47c)，再通过Fenton反应器(20)的布气管(29)进入Fenton反应器，参与多相反应，并起到搅拌均质的作用；污水被多维多相催化氧化处理的同时继续往上流动，一部分进入混合槽(22)进行回流，一部分进入Fenton反应器出水槽(31)，再通过Fenton反应器出水管(32)进入絮凝/斜板沉降装置(34)的中和池(35)；同时，存储在第二药剂存储装置(37)中的碱储槽(38)中的碱液通过碱液进管(39)进入碱液计量泵(40)，然后通过碱液出管(41)进入Fenton反应器出水管(32)，与催化氧化后的污水进行混合，并一起进入中和池(35)，调碱后的污水流入絮凝池(36)；同时，存储在助凝剂储罐(42)中的助凝剂溶液通过助凝剂进管(43)进入助凝 剂计量泵(44)，然后通过助凝剂出管(45)进入絮凝池(36)与调碱后的污水混合；同时，由气泵(46)产生的空气分别通过中和池曝气管(47a)和絮凝池曝气管(47b)对中和池(35)和絮凝池(36)进行通气搅拌；絮凝后的污水进入沉淀区，即先通过整流墙(48)流至斜板(52)下方，并上流进行斜板沉降，沉降后的污水通过絮凝/斜板沉降单元出水槽(53)，进入絮凝/斜板沉降单元出水管(54)后排出整个多维多相Fenton水处理系统；系统产生的泥通过穿孔排泥管(49)排出整个多维多相Fenton污水处理系统。

氧化剂优选为双氧水、过硫酸盐或高氯酸盐溶液的一种或多种组合；催化剂溶液优选为Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cu⁺、Mn²⁺、Mn⁴⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Ce²⁺中的一种或多种组合；酸优选为硫酸或盐酸；碱液优选为NaOH溶液或KOH溶液；助凝剂溶液优选为PAM溶液。

Fenton水处理系统可以作为污水的预处理工艺，也可以作为污水的深度处理工艺，也可以作为单独处理工艺；Fenton水处理系统可以用来处理各类工业污水，包括石化污水、造纸污水、医药污水、化工污水、园区污水、事故污水、皮革污水、医院污水、煤化工污水、食品污水、养殖污水。

附图说明

图1为一种多维多相Fenton污水处理系统的结构示意图；

污水进水管1、污水进水泵2、污水出水管3、第一药剂存储装 置4、氧化剂储槽5、催化剂储槽6、酸储槽7、氧化剂进管8、催化剂进管9、酸进管10、氧化剂计量泵11、催化剂计量泵12、酸计量泵13、氧化剂出管14、催化剂出管15、酸出管16、药剂总管17、第一管道混合器18、液体总管19、Fenton反应器20、Fenton反应器腔体21、Fenton反应器混合槽22、回流管23、第二管道混合器24、回流泵进水管25、回流泵26、Fenton反应器进水管27、布水板28、布气管29、多孔催化剂30、Fenton反应器出水槽31、Fenton反应器出水管32、Fenton反应器放空口33、絮凝/斜板沉降装置34、中和池35、絮凝池36、第二药剂存储装置37、碱储槽38、碱进管39、碱计量泵40、碱出管41、助凝剂储罐42、助凝剂进管43、助凝剂计量泵44、助凝剂出管45、气泵46、气管47、中和池曝气管47a、絮凝池曝气管47b、Fenton反应器曝气管47c、整流墙48、穿孔排泥管49、污泥斗50、阻流板51、斜板52、絮凝/斜板沉降单元出水槽53、絮凝/斜板沉降单元出水管54、絮凝/斜板沉降单元排空口55。

图2为一种多维多相Fenton污水处理系统作为污水预处理工艺流程图；

图3为一种多维多相Fenton污水处理系统作为污水深度处理工艺流程图；

图4为一种多维多相Fenton污水处理系统作为污水处理工艺流程图；

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不限于以下实施例。

附图将结合下面的文字加以说明。图1为一种多维多相Fenton污水处理系统的结构示意图。

Fenton污水处理系统包括污水进水管1、污水进水泵2、污水出水管3、第一药剂存储装置4、氧化剂储槽5、催化剂储槽6、酸储槽7、氧化剂进管8、催化剂进管9、酸进管10、氧化剂计量泵11、催化剂计量泵12、酸计量泵13、氧化剂出管14、催化剂出管15、酸出管16、药剂总管17、第一管道混合器18、液体总管19、Fenton反应器20、Fenton反应器腔体21、Fenton反应器混合槽22、回流管23、第二管道混合器24、回流泵进水管25、回流泵26、Fenton反应器进水管27、布水板28、布气管29、多孔催化剂30、Fenton反应器出水槽31、Fenton反应器出水管32、Fenton反应器放空口33、絮凝/斜板沉降装置34、中和池35、絮凝池36、第二药剂存储装置37、碱储槽38、碱进管39、碱计量泵40、碱出管41、助凝剂储罐42、助凝剂进管43、助凝剂计量泵44、助凝剂出管45、气泵46、气管47、中和池曝气管47a、絮凝池曝气管47b、Fenton反应器曝气管47c、整流墙48、穿孔排泥管49、污泥斗50、阻流板51、斜板52、絮凝/斜板沉降装置出水槽53、絮凝/斜板沉降装置出水管54、絮凝/斜板沉降装置排空口55。

实施例1

使用上述实用新型进行高含盐石化污水的深度处理。污水进水COD为150～90mg/L，经过Fenton水处理系统处理后，降到50mg/L以下，出水COD满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级标准的A标准。实验表明，该处理系统对石化污水的深度处理具有良好效果。

实施例2

使用上述实用新型进行医药污水的深度处理。污水进水COD为180～120mg/L，经过Fenton水处理系统处理后，降到50mg/L以下，出水COD满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级标准的A标准。实验表明，该处理系统对医药污水的深度处理具有良好效果。

实施例3

使用上述实用新型进行造纸污水的RO处理浓水直接进行处理。污水进水COD为220～150mg/L，经过Fenton水处理系统处理后，降到50mg/L以下，出水COD满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级标准的A标准。实验表明，该处理系统对造纸污水的RO处理浓水处理具有良好效果。

实施例4

使用上述实用新型进行化工污水的预处理。污水进水COD为6000～7500mg/L，B/C比小于1.9，经过Fenton水处理系统处理后，降到1200mg/L以下，B/C比超过3.1，COD显著降低，可生化性提 高，进一步进行生化处理后，出水COD降到50mg/L以下，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级标准的A标准。实验表明，该处理系统对化工污水的预处理具有良好效果。