本發(fā)明涉及一種懸浮床設(shè)備，具體涉及一種適用于高濃度與高色度有機(jī)廢水的高效微電解懸浮床設(shè)備。
背景技術(shù)：
水是人類生活和社會生產(chǎn)必需的、不可替代的自然資源，水資源狀況直接影響著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民生活水平的提高，隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，目前在制藥廢水、染料生產(chǎn)廢水、印染廢水、有機(jī)與石油化工廢水合成纖維、各種化工中間體等行業(yè)的生產(chǎn)過程產(chǎn)生的高濃度高色度有機(jī)廢水的污染源日益增多，這一問題越來越引起社會各界的高度重視。采用一般的廢水治理方法難以滿足凈化處理的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)要求，因此此類廢水有效處理已成為現(xiàn)階段國內(nèi)外環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域亟待解決的一個難題。
微電解技術(shù)是目前處理高濃度有機(jī)廢水的一種理想工藝，又稱內(nèi)電解法。它是在不通電的情況下，利用填充在廢水中的微電解材料自身產(chǎn)生1.2V電位差對廢水進(jìn)行電解處理，以達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。當(dāng)系統(tǒng)通水后，設(shè)備內(nèi)會形成無數(shù)的微電池系統(tǒng)，在其作用空間構(gòu)成一個電場。在處理過程中產(chǎn)生的新生態(tài)[H]、Fe2+等能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，比如能破壞有色廢水中的有色物質(zhì)的發(fā)色基團(tuán)或助色基團(tuán)，甚至斷鏈，達(dá)到降解脫色的作用；生成的Fe2+進(jìn)一步氧化成Fe3+，它們的水合物具有較強(qiáng)的吸附-絮凝活性，特別是在加堿調(diào)pH值后生成氫氧化鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑，它們的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體，能大量吸附水中分散的微小顆粒，金屬粒子及有機(jī)大分子。其工作原理基于電化學(xué)、氧化-還原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用對廢水進(jìn)行處理。該法具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、操作維護(hù)方便，不需消耗電力資源等優(yōu)點(diǎn)。該工藝用于難降解高濃度廢水的處理可大幅度地降低COD和色度，提高廢水的可生化性輔助后續(xù)簡單設(shè)施保障廢水達(dá)標(biāo)排放或回用。
目前國內(nèi)外微電解設(shè)備均是普通固定床及其衍生出來的蓬松床，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，推流性好，但存在不少實(shí)用性問題：一是效率不高，反應(yīng)速度不快；二是床體易板結(jié)或堵塞及鈍化，造成短路和死區(qū)，效率下降；三是鐵屑補(bǔ)充勞動強(qiáng)度大，四、原材料利用率不高，定期更換造成的原材料的大幅損耗。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種效率高，反應(yīng)速度快、運(yùn)行穩(wěn)定的高效微電解懸浮床設(shè)備；床體不易板結(jié)、堵塞、及鈍化，不會造成短路和死區(qū)，鐵碳填料補(bǔ)充勞動強(qiáng)度低，原材料利用率高，各個單元層懸浮填料均勻穩(wěn)定懸浮，反應(yīng)快速高效穩(wěn)定。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：高效微電解懸浮床設(shè)備，包括反應(yīng)器殼體，所述反應(yīng)器殼體頂部設(shè)有進(jìn)水管，所述反應(yīng)器殼體內(nèi)設(shè)有與進(jìn)水管連接的水力布水系統(tǒng)，所述水力布水系統(tǒng)與反應(yīng)器殼體頂部形成水力布水區(qū)，所述水力布水區(qū)下方設(shè)有由懸浮填料和多孔懸浮承托層組成的1～n級懸浮床，每級懸浮床的懸浮填料粒徑從上至下依次遞減，每級懸浮床的多孔懸浮承托層孔徑從上至下依次遞減，所述反應(yīng)器殼體下部為緩沖區(qū)，設(shè)有懸浮輔助氣系統(tǒng)，保持懸浮床中的填料體清潔度和反應(yīng)活性，所述反應(yīng)器殼體底部設(shè)有排污口，所述反應(yīng)器殼體上部外側(cè)設(shè)有出水管，所述出水管與設(shè)于反應(yīng)器內(nèi)下部的集水系統(tǒng)連接，所述反應(yīng)器殼體頂部設(shè)有排氣口，與外部連接，所述反應(yīng)器殼體上設(shè)有填料補(bǔ)料口。
進(jìn)一步，1～n級懸浮床懸浮填料反應(yīng)消耗自動落入下一級懸浮床進(jìn)行高效反應(yīng)，設(shè)備只需定期補(bǔ)充第一級規(guī)格懸浮填料。
進(jìn)一步，1～n級懸浮床，每級懸浮床的懸浮填料厚度依次遞增。
進(jìn)一步，1～n級懸浮床的n取值為4。
進(jìn)一步，進(jìn)水管采用壓力水與內(nèi)部水力布水系統(tǒng)連接。
進(jìn)一步，所述反應(yīng)器殼體為封閉型圓柱體，所述反應(yīng)器殼體由塑料、玻璃鋼、環(huán)氧樹脂和不銹鋼或碳鋼內(nèi)襯防腐橡膠制成。
進(jìn)一步，所述懸浮輔助氣系統(tǒng)的進(jìn)氣管采用噴嘴噴管系統(tǒng)。
本高效微電解懸浮床是以先進(jìn)的多元三相流態(tài)化懸浮技術(shù)為原理；該懸浮床技術(shù)可以使微電解功能床體處于懸浮均勻狀態(tài)，保持床體均勻的空隙率，減少阻力損失，在反應(yīng)過程中微電解功能體處于懸浮狀態(tài)，能防止床體板結(jié)、堵塞、短路和死區(qū)；可以清潔和更新微電極接觸面與反應(yīng)面，有利于懸浮床內(nèi)反應(yīng)活性提高和保持電化學(xué)反應(yīng)高效果；具有加速電化學(xué)反應(yīng)的機(jī)制與功能，顯著提高床體的處理效率；同時(shí)上一單元懸浮床反應(yīng)消耗至一定粒度自動補(bǔ)充至下一單元懸浮床體，提高原料利用率同時(shí)保持反應(yīng)活性和效率，減少市場上目前存在的填料更換帶來損耗，只需在一級單元懸浮床體補(bǔ)充新鮮規(guī)定顆粒鐵屑填料，補(bǔ)鐵的勞動強(qiáng)度大大減輕，鐵屑的利用率提高（從常規(guī)固定床的50％提高到95％以上），設(shè)備的使用周期理論上可以長期使用。
本發(fā)明設(shè)置多個（3～5個）懸浮承托層，每個懸浮承托層設(shè)一定比例的懸浮填料高度，沿著水流方向分隔成多個相對獨(dú)立的微電解床體，形成多個階梯式粒度單元懸浮床的串聯(lián)。各個懸浮床鐵碳原料在床體中處于懸浮狀態(tài)。底部懸浮清潔活化系統(tǒng)使床體填料保持清潔，時(shí)刻更新微電極接觸面與反應(yīng)面，保持懸浮床內(nèi)反應(yīng)始終處于高度活性和保持電化學(xué)反應(yīng)高效性。底部出水收集管頂部排水口設(shè)置，有利于少量懸浮物的沉淀。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）微電解功能體處于懸浮狀態(tài)，能防止床體板結(jié)、堵塞、短路和死區(qū)，整個床體處于懸浮狀態(tài)，接觸充分，反應(yīng)高效，解決目前市場常規(guī)固定床及衍生蓬松床堵塞板結(jié)的問題。
2）設(shè)置多個懸浮承托層將懸浮床分割成多過相對獨(dú)立且有機(jī)串聯(lián)的單元懸浮床體，使每個床體內(nèi)處于相對高度統(tǒng)一的懸浮狀態(tài)及反應(yīng)狀態(tài)，同時(shí)上一階梯反應(yīng)消耗后的小顆粒填料自動進(jìn)入下一單元床體進(jìn)行高效運(yùn)行，多階梯式運(yùn)行，解決常規(guī)床體填料定期補(bǔ)充更換填料引起的填料損耗。
3）懸浮輔助氣系統(tǒng)不僅輔助系統(tǒng)處于懸浮狀態(tài)，同時(shí)清洗填料表面異物及反應(yīng)殘留物使填料處于清潔狀態(tài)，保持高度活性與懸浮床體處理效果及效率。
4）頂部水力布水系統(tǒng)保證布水均勻同時(shí)對第一層懸浮床體表面起輔助清洗作用。
5）整個懸浮床體根據(jù)反應(yīng)歷程，根據(jù)粒徑設(shè)置多個有機(jī)串聯(lián)的階梯懸浮床對填料利用率可達(dá)95%，只需在頂部設(shè)置一級填料補(bǔ)充加料，原材料損耗急劇降低，原料添加強(qiáng)度大大降低。
6）設(shè)置底部集水頂部排水的方式有利于廢水中為未充分沉淀的懸浮物二次沉淀分離，優(yōu)化排水水質(zhì)同。
附圖說明
圖1 為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中：1、反應(yīng)器殼體，2、進(jìn)水管，3、水力布水系統(tǒng)，4、單元懸浮填料，5、多孔懸浮承托層，6、懸浮輔助氣系統(tǒng)，7、排污口，8、集水系統(tǒng)，9、出水管，10、排氣口，11、補(bǔ)料口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
參照圖1，本實(shí)施例包括反應(yīng)器殼體1，所述反應(yīng)器殼體1頂部設(shè)有進(jìn)水管2，所述反應(yīng)器殼體1內(nèi)設(shè)有與進(jìn)水管2連接的水力（旋轉(zhuǎn)）布水系統(tǒng)3，所述水力布水系統(tǒng)3與反應(yīng)器殼體1頂部形成水力布水區(qū)，所述水力布水區(qū)下方設(shè)有由懸浮填料4和多孔懸浮承托層5組成的4級懸浮床，每級懸浮床的懸浮填料4粒徑從上至下依次遞減（粒徑范圍從第一層至第四層分別為的20～25mm，5～15mm，5～2mm，0.5～2mm），每級懸浮床的多孔懸浮承托層5孔徑從上至下依次遞減（孔徑范圍從第一層至第四層分別為的15mm，5mm，2mm，0.5mm），所述反應(yīng)器殼體1下部為緩沖區(qū)，設(shè)有懸浮輔助氣系統(tǒng)6，保持懸浮床中的填料體清潔度和反應(yīng)活性，所述反應(yīng)器殼體1底部設(shè)有排污口7，所述反應(yīng)器殼體1上部外側(cè)設(shè)有出水管9，所述出水管9與設(shè)于反應(yīng)器內(nèi)下部的集水系統(tǒng)8連接，所述反應(yīng)器殼體1頂部設(shè)有排氣口10，與外部連接，所述反應(yīng)器殼體1上設(shè)有填料補(bǔ)料口11。
本實(shí)施例中，4級懸浮床懸浮填料反應(yīng)消耗自動落入下一級懸浮床進(jìn)行高效反應(yīng)。
本實(shí)施例中，4級懸浮床，運(yùn)行中每級懸浮床的懸浮填料厚度依次遞增，設(shè)備中多孔懸浮承托層（密度為0.6～0.7×103kg/m3），為可一定范圍（40～100mm）上下活動的懸浮隔層。
本實(shí)施例中，進(jìn)水管2采用壓力水與內(nèi)部水力布水系統(tǒng)3連接。
本實(shí)施例中，所述反應(yīng)器殼體1為封閉型圓柱體，所述反應(yīng)器殼體1由塑料、玻璃鋼、環(huán)氧樹脂和不銹鋼或碳鋼內(nèi)襯防腐橡膠制成。
本實(shí)施例中，所述懸浮輔助氣系統(tǒng)6的進(jìn)氣管采用噴嘴噴管系統(tǒng)。
本實(shí)施例中，所述反應(yīng)器殼體1的大小視處理污水水量及水質(zhì)而定。
工作時(shí)，待處理廢水通過進(jìn)水管2進(jìn)入反應(yīng)器殼體1內(nèi)，通過與之連接的水力(旋轉(zhuǎn))布水系統(tǒng)3均勻布水（2～4mm孔徑），污水經(jīng)過由懸浮填料4和多孔懸浮承托層5組成的1～n級懸浮床高效微電解反應(yīng)，內(nèi)部懸浮輔助氣系統(tǒng)6對1～n級懸浮床表面進(jìn)行清洗保持填料清潔度和活性，提高懸浮床的反應(yīng)活性和效率，進(jìn)過高效微電解反應(yīng)的廢水經(jīng)沉淀分離后由設(shè)備內(nèi)部集水系統(tǒng)8經(jīng)出水管9排出，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。反應(yīng)產(chǎn)生的沉渣經(jīng)殼體底部排污口7定期排出。根據(jù)運(yùn)行情況，通過補(bǔ)料口11定期補(bǔ)充填料。
本發(fā)明具有適用廢水水質(zhì)范圍廣、反應(yīng)速度快、不受廢水中有毒物質(zhì)的影響、一次投資和原材料損耗低，操作勞動強(qiáng)度低，運(yùn)行費(fèi)用省等特點(diǎn)。本發(fā)明既可以作為生化系統(tǒng)的前處理提高廢水的可生化性，也可以單獨(dú)用于含有機(jī)物和色度廢水的處理，后續(xù)稍加簡單處理措施即可達(dá)標(biāo)排放。