[發明專利]一種原位活化固定床非均相催化劑反應器

有效

• 申請號: 202110509093.0
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113509891B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張煒銘;高亞娟;潘丙才;汪林;呂振華
• 申請（專利權）人: 南京大學;江蘇南大環保科技有限公司
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04;C02F1/72;C02F1/76;C02F1/78;C02F1/461
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 蔣海軍

本發明公開一種原位活化固定床非均相催化劑反應器，屬于廢水處理技術領域。本發明的反應器包括催化反應區，催化反應區內沿反應器高度方向非等距布置至少一列固定床催化劑，在固定床催化劑底部設置曝氣裝置，在固定床催化劑周向設置若干個角度可調節且尺寸互補的噴頭，噴頭與曝氣裝置交替運行，噴頭噴射水流在固定床催化劑表面形成剪切夾角，并通過噴頭向固定床催化劑的上下表面分別噴射水流，使反應器內形成與反應器水平面呈一定夾角的旋流面。本發明克服現有催化劑中毒、廢水處理效果不佳的不足，可有效去除破壞催化劑表面的氣泡及膠體物質，噴頭與曝氣裝置交替運行，可實現較好的催化劑再生、抗污染效果，大幅降低循環水泵的動力消耗和成本。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，更具體地說，涉及一種原位活化固定床非均相催化劑反應器。

背景技術

在廢水處理過程中，為了提高廢水中污染物的去除效果和效率，常常采用催化劑，降低反應的活化能，進而提高降解效果。在廢水處理中應用的催化劑多種多樣，其中非均相催化劑占有很大的比例。市場上的廢水處理的非均相催化劑有臭氧催化劑、類芬頓催化劑、鐵碳催化劑等，根據廢水處理工藝的不同，催化劑的組分也有很大的差距。一般情況，催化劑主要由載體和負載金屬組成，載體主要有活性炭、陶粒、陶瓷、纖維等成分，負載的金屬主要有鐵、鋁、銅、鉑、釩、鈰等一種或者多種金屬組成，根據廢水中污染物的水質特點，可配制出專用的高效催化劑，催化劑在廢水處理中起著重要作用。

采用固體催化劑的反應器也分為固定床反應器和流化床反應器。固定床反應器指在反應器內裝填顆粒狀固體催化劑或固體反應物，形成一定高度的堆積床層，氣體或液體物料通過顆粒間隙流過靜止固定床層的同時，實現非均相反應過程。即，在反應過程中裝填的顆粒固體不隨著廢水的流動而發生位移。流化床反應器與固體床反應器相反，流化床反應器中，裝填的固體顆粒隨著廢水的流動呈流動狀態。在常規的廢水處理中，根據處理工藝、不同的應用場景，選擇相應形態的反應器。

固定床反應器是研究的比較充分的一種多相反應器，由于其具有返混小、催化劑機械損耗小、結構簡單等優勢，應用較為廣泛。但是現有的固定床非均相催化劑反應器仍然存在如下幾個問題：

1、容易出現催化劑的不可逆中毒，導致催化劑損壞失效。在廢水中污染組份復雜，尤其是廢水中含有硫化物的情況下，廢水的硫化物極易與催化劑上負載的金屬元素上的孤對電子結合，導致有效的催化劑成分失去催化活性，進而造成催化劑的中毒、失效，廢水處理效果變差。

2、催化劑表面易被氣泡、膠體附著，導致反應效率降低。常規的固定床非均相催化反應器中，為了節約動力消耗，常采用曝氣的方式進行攪拌，但是在攪拌過程中的微小氣泡會附著在催化劑表面，導致廢水與催化劑的接觸面積顯著下降，催化效果變差。同時，在以高價鐵為催化劑負載的金屬時，游離的鐵離子會與廢水中的OH-形成膠體物質，并附著在催化劑表面，導致催化效果變差，反應效率降低。

3、催化劑填料不易更換。固定床式的反應器中，裝填的固體催化劑固定的反應器的某一位置不能移動，這就導致了催化效率降低后很難再生，中毒、失效的催化劑很難更換，而催化劑再生時則需要停止進水，且會產生大量的催化劑再生廢液，導致廢水處理成本增加。

公開號為CN1781606A的中國專利文獻公開了一種廢水的處理方法以及催化劑洗滌再生的方法，其催化劑再生的方法是采用酸性溶液或者堿性溶液或者/酸溶溶液一次洗滌，在洗滌過程中通入10Nm³/hr以上比例的空氣，在常溫以上的溫度下使催化劑和洗滌液接觸。該專利文獻在進行催化劑再生時，反應器需要停止進水，并添加大量的化學藥劑(酸、堿)清洗，產生的催化劑清洗液需要進一步處理后才能排放，導致廢水處理成本大幅度升高。