[发明专利]一种原位活化固定床非均相催化剂反应器

说明书

本发明公开一种原位活化固定床非均相催化剂反应器，属于废水处理技术领域。本发明的反应器包括催化反应区，催化反应区内沿反应器高度方向非等距布置至少一列固定床催化剂，在固定床催化剂底部设置曝气装置，在固定床催化剂周向设置若干个角度可调节且尺寸互补的喷头，喷头与曝气装置交替运行，喷头喷射水流在固定床催化剂表面形成剪切夹角，并通过喷头向固定床催化剂的上下表面分别喷射水流，使反应器内形成与反应器水平面呈一定夹角的旋流面。本发明克服现有催化剂中毒、废水处理效果不佳的不足，可有效去除破坏催化剂表面的气泡及胶体物质，喷头与曝气装置交替运行，可实现较好的催化剂再生、抗污染效果，大幅降低循环水泵的动力消耗和成本。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种原位活化固定床非均相催化剂反应器。

背景技术

在废水处理过程中，为了提高废水中污染物的去除效果和效率，常常采用催化剂，降低反应的活化能，进而提高降解效果。在废水处理中应用的催化剂多种多样，其中非均相催化剂占有很大的比例。市场上的废水处理的非均相催化剂有臭氧催化剂、类芬顿催化剂、铁碳催化剂等，根据废水处理工艺的不同，催化剂的组分也有很大的差距。一般情况，催化剂主要由载体和负载金属组成，载体主要有活性炭、陶粒、陶瓷、纤维等成分，负载的金属主要有铁、铝、铜、铂、钒、铈等一种或者多种金属组成，根据废水中污染物的水质特点，可配制出专用的高效催化剂，催化剂在废水处理中起着重要作用。

采用固体催化剂的反应器也分为固定床反应器和流化床反应器。固定床反应器指在反应器内装填颗粒状固体催化剂或固体反应物，形成一定高度的堆积床层，气体或液体物料通过颗粒间隙流过静止固定床层的同时，实现非均相反应过程。即，在反应过程中装填的颗粒固体不随着废水的流动而发生位移。流化床反应器与固体床反应器相反，流化床反应器中，装填的固体颗粒随着废水的流动呈流动状态。在常规的废水处理中，根据处理工艺、不同的应用场景，选择相应形态的反应器。

固定床反应器是研究的比较充分的一种多相反应器，由于其具有返混小、催化剂机械损耗小、结构简单等优势，应用较为广泛。但是现有的固定床非均相催化剂反应器仍然存在如下几个问题：

1、容易出现催化剂的不可逆中毒，导致催化剂损坏失效。在废水中污染组份复杂，尤其是废水中含有硫化物的情况下，废水的硫化物极易与催化剂上负载的金属元素上的孤对电子结合，导致有效的催化剂成分失去催化活性，进而造成催化剂的中毒、失效，废水处理效果变差。

2、催化剂表面易被气泡、胶体附着，导致反应效率降低。常规的固定床非均相催化反应器中，为了节约动力消耗，常采用曝气的方式进行搅拌，但是在搅拌过程中的微小气泡会附着在催化剂表面，导致废水与催化剂的接触面积显著下降，催化效果变差。同时，在以高价铁为催化剂负载的金属时，游离的铁离子会与废水中的OH-形成胶体物质，并附着在催化剂表面，导致催化效果变差，反应效率降低。

3、催化剂填料不易更换。固定床式的反应器中，装填的固体催化剂固定的反应器的某一位置不能移动，这就导致了催化效率降低后很难再生，中毒、失效的催化剂很难更换，而催化剂再生时则需要停止进水，且会产生大量的催化剂再生废液，导致废水处理成本增加。

公开号为CN1781606A的中国专利文献公开了一种废水的处理方法以及催化剂洗涤再生的方法，其催化剂再生的方法是采用酸性溶液或者碱性溶液或者/酸溶溶液一次洗涤，在洗涤过程中通入10Nm³/hr以上比例的空气，在常温以上的温度下使催化剂和洗涤液接触。该专利文献在进行催化剂再生时，反应器需要停止进水，并添加大量的化学药剂(酸、碱)清洗，产生的催化剂清洗液需要进一步处理后才能排放，导致废水处理成本大幅度升高。