申請日2013.09.25

　　公開(公告)日2014.01.29

　　IPC分類號C02F9/06

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其特征在于包括管道混合器(1)，以及分段組合的一段活動式鐵碳反應(yīng)床(2)和二段芬頓催化氧化反應(yīng)器(3)，所述管道混合器(1)將廢水輸送到與其管路連通的活動式鐵碳反應(yīng)床(2)，廢水經(jīng)由活動式鐵碳反應(yīng)床(2)的鐵碳微電解反應(yīng)，而后通過上流式旋流布水器排送至位于其上部的芬頓催化氧化反應(yīng)器(3)。本發(fā)明可有效處理印染廢水、化工廢水、制藥廢水、制革廢水等高有機(jī)物、高色度、高氨氮等高濃度有機(jī)廢水。降低運行成本;效果明顯。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其特征在于包括管道混合器(1)，以及分段組合的一段活動式鐵碳反應(yīng)床(2)和二段芬頓催化氧化反應(yīng)器(3)，所述管道混合器(1)將廢水輸送到與其管路連通的活動式鐵碳反應(yīng)床(2)，廢水經(jīng)由活動式鐵碳反應(yīng)床(2)的鐵碳微電解反應(yīng)，而后通過上流式旋流布水器排送至位于其上部的芬頓催化氧化反應(yīng)器(3)。

　　2.如權(quán)利要求1所述一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其特征在于所述管道混合器(1)上開設(shè)有與加藥泵相連通的加藥口(1-1)，所述管道混合器(1)內(nèi)部設(shè)有用于混合廢水并將其推進(jìn)一段活動鐵碳反應(yīng)床的固定螺旋葉片。

　　3.如權(quán)利要求1所述一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其特征在于所述活動式鐵碳反應(yīng)床(2)的前段安裝有與管道混合器的加藥泵聯(lián)動、能夠?qū)崟r監(jiān)測pH值的一段數(shù)顯pH檢測計(2-1)。

　　4.如權(quán)利要求1所述一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其特征在于所述活動式鐵碳反應(yīng)床(2)由多個活動式鐵碳組件(2-2)組成，所述活動式鐵碳組件(2-2)采用的是上進(jìn)水方式，其頂端設(shè)有把手、底板設(shè)有通孔，內(nèi)部填裝有成品鐵碳微電解填料。

　　5.如權(quán)利要求4所述一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其特征在于所述單個活動式鐵碳組件(2-2)的規(guī)格為700×1000×2000mm,組件外殼采用PP高聚防腐板制作，組件底板通孔直徑Φ20mm，孔間距15mm，空塔流速取0.2-1m/min。

　　6.如權(quán)利要求1所述一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其特征在于所述上流式旋流布水器包括安裝于一段活動式鐵碳反應(yīng)床(2)和二段芬頓催化氧化反應(yīng)器(3)之間的進(jìn)水管(4)處的布水器中心筒(5)，所述布水器中心筒(5)的上部設(shè)有加藥點(6)，所述布水器中心筒(5)下部與進(jìn)水管(4)出口切向安裝。

　　7.如權(quán)利要求1所述一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其特征在于所述芬頓催化氧化反應(yīng)器(3)前端安裝有能夠?qū)崟r監(jiān)測pH值的二段數(shù)顯pH檢測計(3-1)、中間橫向設(shè)有穿孔板(7)、縱向安裝有將整個反應(yīng)器分為三個區(qū)的兩個折流板(8)、底部接有穿孔曝氣管(9)。

　　說明書

　　一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，屬于鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器是一種結(jié)合了最新鐵碳微電解反應(yīng)技術(shù)及高級氧化領(lǐng)域里面的芬頓催化氧化技術(shù)，利用兩種技術(shù)的反應(yīng)原理，通過組合運用實現(xiàn)對高濃度、難降解、可生化性差有機(jī)廢水進(jìn)行有效預(yù)處理的裝置。

　　鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其主體由管道混合器、活動式鐵碳反應(yīng)床、芬頓催化氧化器、曝氣攪拌系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、進(jìn)出水管道系統(tǒng)和自控系統(tǒng)組成。

　　鐵碳微電解工作原理如下：

　　當(dāng)鐵和碳在酸性廢水中時，由于鐵和碳之間的電極電位差，廢水中會形成無數(shù)個微原電池。其中電位低的鐵成為陽極，電位高的碳成為陰極，在酸性充氧條件下發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：

　　陽極(Fe): Fe- 2e→ Fe2+,

　　陰極(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2,

　　陽極產(chǎn)生的初生態(tài)的Fe2+進(jìn)入第二段芬頓催化氧化反應(yīng)器補(bǔ)充Fe2+，陰極產(chǎn)生原子 [H]它們具有高化學(xué)活性, 能改變廢水中許多有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性, 能與廢水中許多污染物組份發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)等作用，使某些難生化降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)變成容易處理的物質(zhì)，提髙廢水的可生化性。充氧發(fā)生下面的反應(yīng)：

　　O2+4H++4e→2H2O; O2+2H2O+4e→4OH-;2Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ Fe3+ 芬頓催化氧化工作原理如下：

　　芬頓催化氧化是由亞鐵離子(Fe2+)與過氧化氫(H2O2)組成的體系，也稱芬頓試劑，它能生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基，在水溶液中與難降解有機(jī)物生成有機(jī)自由基使之結(jié)構(gòu)破壞，最終氧化分解。

　　芬頓氧化法可有效地處理含硝基苯、ABS等高濃度、毒性大、難降解的高濃度有機(jī)物的廢水以及用于廢水的脫色、除惡臭。

　　芬頓反應(yīng)是以亞鐵離子為催化劑的一系列自由基反應(yīng)。主要反應(yīng)大致如下：

　　Fe2++H2O2==Fe3++OH-+HO·

　　Fe3++H2O2+OH-==Fe2++H2O+HO·

　　Fe3+ +H2O2==Fe2++H++HO2·

　　HO2+H2O2==H2O+O2↑+HO·

　　芬頓試劑通過以上反應(yīng)，不斷產(chǎn)生HO·(羥基自由基，電極電勢2.80EV，僅次于F2)，使得整個體系具有強(qiáng)氧化性，可以氧化氯苯、氯化芐、油脂等等難以被一般氧化劑(氯氣，次氯酸鈉，二氧化氯，臭氧，臭氧的電極電勢只有2.23EV)氧化的物質(zhì)。

　　傳統(tǒng)鐵碳芬頓組合反應(yīng)器存在的技術(shù)缺陷

　　現(xiàn)有的組合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)多采用敞口式罐體形式，罐體外部安裝管道混合器，罐體內(nèi)部由下至上為穿孔布水管、穿孔曝氣管、濾頭、濾板、鐵碳微電解填料，廢水經(jīng)管道混合器，加入酸、雙氧水、硫酸亞鐵，藥劑與廢水充分混合后，進(jìn)入罐體，通過穿孔布水管布水均勻，通過穿孔曝氣管攪拌混合，后經(jīng)濾頭排至上部鐵碳微電解填料，在罐體內(nèi)鐵和碳之間形成電極電位差，組合無數(shù)微原電池，改變廢水中許多有機(jī)物的結(jié)構(gòu)和特性,使有機(jī)物發(fā)生斷鏈、開環(huán)，同時雙氧水與亞鐵鹽在酸性環(huán)境下產(chǎn)生羥基自由基，對難降解有機(jī)物強(qiáng)行氧化分解。

　　以上結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有組合反應(yīng)器具有如下技術(shù)缺陷：

　　1、鐵碳微電解及芬頓反應(yīng)雖然都是在酸性環(huán)境下加藥反應(yīng)，但是要達(dá)到最大的去除效率，這兩個過程需要分段，傳統(tǒng)組合反應(yīng)器的往往將鐵碳微電解填料設(shè)于芬頓反應(yīng)器中，混為一體，只能在前段加酸調(diào)節(jié)PH，由于鐵碳微電解反應(yīng)及芬頓反應(yīng)所需PH值不同，因此很容易造成去除效率低下，控制難度高的問題。

　　2、傳統(tǒng)的鐵碳微電解反應(yīng)器，采用設(shè)立承托支架及濾板，放置鐵碳填料，由于鐵碳填料比重大，一般填料設(shè)置厚度在2-3m,鐵碳微電解反應(yīng)器運行久了以后如果遇到鐵碳填料堵塞，水頭損失過大的情況，即便設(shè)有檢修口，但是由于擠壓密實及板結(jié)情況，很難進(jìn)行清理。

　　3、傳統(tǒng)的組合反應(yīng)器，鐵碳填料采用鐵粉與碳粉，使用壽命短，消耗快，而且容易板結(jié)，出水懸浮物量大。

　　以上現(xiàn)有組合反應(yīng)器存在的不足及缺陷，即是本發(fā)明技術(shù)要解決的技術(shù)問題。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的在于解決上述已有技術(shù)存在的不足之處，提供一種去除效率高、操作方便、性能穩(wěn)定可靠持久的用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器。

　　本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

　　一種用于高濃度有機(jī)廢水預(yù)處理的高效鐵碳-芬頓組合式反應(yīng)器，其特殊之處在于包括管道混合器1，以及分段組合的一段活動式鐵碳反應(yīng)床2和二段芬頓催化氧化反應(yīng)器3，所述管道混合器1作為高濃度有機(jī)廢水的混合入口，將廢水進(jìn)一步輸送到與其管路連通的活動式鐵碳反應(yīng)床2，廢水經(jīng)由活動式鐵碳反應(yīng)床2的鐵碳微電解反應(yīng)，而后通過上流式旋流布水器排送至位于其上部的芬頓催化氧化反應(yīng)器3;

　　高濃度有機(jī)廢水首先進(jìn)入管道混合器1，所述管道混合器1上開設(shè)有與加藥泵相連通的加藥口1-1，所述管道混合器1內(nèi)部設(shè)有用于混合廢水并將其推進(jìn)一段活動鐵碳反應(yīng)床的固定螺旋葉片。

　　所述活動式鐵碳反應(yīng)床2的前段安裝有與管道混合器的加藥泵聯(lián)動、能夠?qū)崟r監(jiān)測pH值的一段數(shù)顯pH檢測計2-1;

　　所述活動式鐵碳反應(yīng)床2由多個活動式鐵碳組件2-2組成，所述活動式鐵碳組件2-2采用的是上進(jìn)水方式，其頂端設(shè)有把手、底板設(shè)有通孔，內(nèi)部填裝有成品鐵碳微電解填料;

　　所述單個活動式鐵碳組件2-2的規(guī)格為700×1000×2000mm,組件外殼采用PP高聚防腐板制作，組件底板通孔直徑Φ20mm，孔間距15mm，空塔流速取0.2-1m/min;

　　經(jīng)鐵碳微電解反應(yīng)的廢水經(jīng)過上流式旋流布水器自流入二段的芬頓催化氧化反應(yīng)器3，所述上流式旋流布水器包括安裝于一段活動式鐵碳反應(yīng)床2和二段芬頓催化氧化反應(yīng)器3之間的進(jìn)水管4處的布水器中心筒5，所述布水器中心筒5的上部設(shè)有加藥點6，所述布水器中心筒5下部與進(jìn)水管4出口切向安裝，使廢水在經(jīng)過進(jìn)水管4進(jìn)入布水器中心筒的過程中即可切向流入后形成旋流，向下布水至二段的芬頓催化氧化反應(yīng)器3;

　　所述芬頓催化氧化反應(yīng)器3前端安裝有能夠?qū)崟r監(jiān)測pH值的二段數(shù)顯pH檢測計3-1、中間橫向設(shè)有穿孔板7、縱向安裝有將整個反應(yīng)器分為三個區(qū)的兩個折流板8、底部接有穿孔曝氣管9。

　　本發(fā)明兼有鐵碳微電解反應(yīng)器及芬頓催化氧化反應(yīng)器的特點，組合運用提高去除效率，可有效處理印染廢水、化工廢水、制藥廢水、制革廢水等高有機(jī)物、高色度、高氨氮等高濃度有機(jī)廢水。鐵碳微電解反應(yīng)可以為芬頓催化氧化補(bǔ)充亞鐵離子(Fe2+)，可以節(jié)省芬頓反應(yīng)所需投加的亞鐵鹽藥劑量，降低運行成本;以顯著提高廢水的可生化性，可有效減少廢水中有毒物質(zhì)對微生物的毒害作用，為進(jìn)一步生化處理創(chuàng)造了有利條件。通過強(qiáng)氧化作用對于難降解、環(huán)鏈、大分子等復(fù)雜的有機(jī)物，開環(huán)斷鏈，去除效果明顯。