公布日：2023.05.23

申請日：2023.01.18

分類號：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/46(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本發(fā)明提供一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，包括反應(yīng)腔（10）與沉淀池（20），反應(yīng)腔上端面設(shè)置開口（101）與密封蓋（11）；密封蓋（11）設(shè)置第一電機（12），第一電機（12）設(shè)置轉(zhuǎn)動桿（13）且轉(zhuǎn)動桿（13）貫穿密封蓋（11）；密封蓋（11）內(nèi)壁滑動連接齒輪環(huán)（14）且齒輪環(huán)（14）內(nèi)壁設(shè)置定位板（15），定位板（15）下側(cè)設(shè)置齒輪組件，轉(zhuǎn)動桿（13）依次貫穿定位板（15）與齒輪組件；齒輪環(huán)（14）上設(shè)置三根定位桿（142）且定位桿（142）底端分別設(shè)置石墨棒（1421）、組合棒（1422）及鋅棒（1423）。該系統(tǒng)能夠高效利用H2O2和循環(huán)再生Fe2+，從而有效節(jié)約物料成本、避免二次污染，提高廢水處理效率、增加廢水處理的連續(xù)性。

權(quán)利要求書

1.一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：包括反應(yīng)腔與沉淀池，反應(yīng)腔上端面設(shè)置開口且開口外圈設(shè)置橫截面為“n”形結(jié)構(gòu)的密封蓋；密封蓋端面設(shè)置第一電機，第一電機輸出軸固定連接轉(zhuǎn)動桿且轉(zhuǎn)動桿貫穿密封蓋后與反應(yīng)腔內(nèi)腔底面轉(zhuǎn)動連接；密封蓋內(nèi)壁滑動連接一帶內(nèi)齒的齒輪環(huán)且齒輪環(huán)內(nèi)壁上端設(shè)置定位板，定位板外壁與齒輪環(huán)內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接且定位板上端與密封蓋之間通過彈簧與電動伸縮桿連接；定位板下側(cè)設(shè)置用于驅(qū)動齒輪環(huán)轉(zhuǎn)動的齒輪組件，轉(zhuǎn)動桿依次貫穿定位板與齒輪組件；齒輪環(huán)上且繞其中軸線呈行星輪式分布三根定位桿，三根定位桿分別貫穿齒輪環(huán)且它們底端分別設(shè)置石墨棒、組合棒及鋅棒，組合棒的芯軸為石墨層、外圈為鐵鍍層，反應(yīng)腔內(nèi)腔底面對應(yīng)石墨棒設(shè)置曝氣裝置；密封蓋內(nèi)側(cè)頂端對應(yīng)其中兩根定位桿分別設(shè)置導(dǎo)電座，定位桿能夠卡接在對應(yīng)導(dǎo)電座內(nèi)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：所述反應(yīng)腔一側(cè)側(cè)面設(shè)置污水進水管，另一側(cè)設(shè)置加料管。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：所述反應(yīng)腔內(nèi)壁設(shè)置弧形滑板且弧形滑板對應(yīng)污水進水管開設(shè)通孔，弧形滑板外壁與反應(yīng)腔內(nèi)壁滑動連接；弧形滑板通過弧形連接塊與齒輪環(huán)底面固定連接，弧形連接塊位于石墨棒、組合棒及鋅棒的外圈且反應(yīng)腔頂面對應(yīng)弧形連接塊開設(shè)弧形滑槽。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：所述齒輪環(huán)外圈且繞其中軸線均勻設(shè)置多個滑動塊，密封蓋內(nèi)壁對應(yīng)滑動塊設(shè)置豎直滑槽且豎直滑槽底端設(shè)置第一環(huán)形滑槽，多個豎直滑槽與同一環(huán)形滑槽連通，滑動塊卡入對應(yīng)的豎直滑槽內(nèi)且滑動連接，滑動塊能夠在環(huán)形滑槽內(nèi)滑動。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：所述定位板外圈且繞其中軸線均勻設(shè)置多個轉(zhuǎn)動塊且轉(zhuǎn)動塊遠離定位板的一端設(shè)置為球形結(jié)構(gòu)，齒輪環(huán)內(nèi)圈且位于內(nèi)齒上端開設(shè)第二環(huán)形滑槽，轉(zhuǎn)動塊遠離定位板的一端卡入第二環(huán)形滑槽內(nèi)且滑動連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：所述電動伸縮桿繞定位板中軸線均勻分布，彈簧繞定位板中軸線均勻分布且彈簧為兩圈、分別位于電動伸縮桿的內(nèi)圈與外圈。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：所述齒輪組件包括一個驅(qū)動齒輪與三個從動齒輪，驅(qū)動齒輪套在轉(zhuǎn)動桿外壁且驅(qū)動齒輪通過吊桿吊裝在定位板底面，驅(qū)動齒輪中部開設(shè)花鍵孔；驅(qū)動齒輪外圈且繞其中軸線均勻分布三個從動齒輪，從動齒輪通過轉(zhuǎn)軸與定位板底面轉(zhuǎn)動連接且從動齒輪分別與驅(qū)動齒輪、齒輪環(huán)內(nèi)齒嚙合；轉(zhuǎn)動桿位于驅(qū)動齒輪下側(cè)的外圈且對應(yīng)花鍵孔設(shè)置花鍵套。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動桿、齒輪環(huán)、定位板、驅(qū)動齒輪、密封蓋的中軸線共線。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：所述反應(yīng)腔與沉淀池通過連通管連通，連通管上設(shè)置控制閥；沉淀池上端面外側(cè)設(shè)置第二電機，第二電機輸出軸貫穿沉淀池上端且位于沉淀池內(nèi)腔連接攪拌裝置；沉淀池端面且位于第二電機一側(cè)設(shè)置添加口；沉淀池一側(cè)側(cè)面由上至下依次設(shè)置出水管與污泥管。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠高效利用H2O2和循環(huán)再生Fe2+，從而有效節(jié)約物料成本、避免二次污染，提高廢水處理效率、增加廢水處理的連續(xù)性。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種電解時Fenton氧化處理廢水的方法，用于匹配上述系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種電解時Fenton氧化處理廢水的系統(tǒng)，其特征在于：包括反應(yīng)腔與沉淀池，反應(yīng)腔上端面設(shè)置開口且開口外圈設(shè)置橫截面為“n”形結(jié)構(gòu)的密封蓋；密封蓋端面設(shè)置第一電機，第一電機輸出軸固定連接轉(zhuǎn)動桿且轉(zhuǎn)動桿貫穿密封蓋后與反應(yīng)腔內(nèi)腔底面轉(zhuǎn)動連接；密封蓋內(nèi)壁滑動連接一帶內(nèi)齒的齒輪環(huán)且齒輪環(huán)內(nèi)壁上端(即內(nèi)齒上側(cè))設(shè)置定位板，定位板外壁與齒輪環(huán)內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接且定位板上端與密封蓋之間通過彈簧與電動伸縮桿連接；定位板下側(cè)設(shè)置用于驅(qū)動齒輪環(huán)轉(zhuǎn)動的齒輪組件，轉(zhuǎn)動桿依次貫穿定位板與齒輪組件；齒輪環(huán)上且繞其中軸線呈行星輪式分布三根定位桿，三根定位桿分別貫穿齒輪環(huán)且它們底端分別設(shè)置石墨棒、組合棒及鋅棒，組合棒的芯軸為石墨層、外圈為鐵鍍層，反應(yīng)腔內(nèi)腔底面對應(yīng)石墨棒設(shè)置曝氣裝置；密封蓋內(nèi)側(cè)頂端對應(yīng)其中兩根定位桿分別設(shè)置導(dǎo)電座，定位桿能夠卡接在對應(yīng)導(dǎo)電座內(nèi)。

作進一步優(yōu)化，所述反應(yīng)腔一側(cè)側(cè)面設(shè)置污水進水管，另一側(cè)設(shè)置加料管。

作進一步優(yōu)化，所述反應(yīng)腔內(nèi)壁設(shè)置弧形滑板且弧形滑板對應(yīng)污水進水管開設(shè)通孔，弧形滑板外壁與反應(yīng)腔內(nèi)壁滑動連接；弧形滑板通過弧形連接塊與齒輪環(huán)底面固定連接，弧形連接塊位于石墨棒、組合棒及鋅棒的外圈且反應(yīng)腔頂面對應(yīng)弧形連接塊開設(shè)弧形滑槽；通過弧形滑板與弧形連接塊的配合實現(xiàn)齒輪環(huán)轉(zhuǎn)動過程中對污水進水管口的封閉與打開，進而實現(xiàn)對于污水進量的控制。

作進一步優(yōu)化，所述齒輪環(huán)外圈且繞其中軸線均勻設(shè)置多個滑動塊，密封蓋內(nèi)壁對應(yīng)滑動塊設(shè)置豎直滑槽且豎直滑槽底端設(shè)置第一環(huán)形滑槽，多個豎直滑槽與同一環(huán)形滑槽連通，滑動塊卡入對應(yīng)的豎直滑槽內(nèi)且滑動連接，滑動塊能夠在環(huán)形滑槽內(nèi)滑動，從而實現(xiàn)齒輪環(huán)在密封蓋內(nèi)的上下滑動以及相對轉(zhuǎn)動。

作進一步優(yōu)化，所述定位板外圈且繞其中軸線均勻設(shè)置多個轉(zhuǎn)動塊且轉(zhuǎn)動塊遠離定位板的一端設(shè)置為球形結(jié)構(gòu)，齒輪環(huán)內(nèi)圈且位于內(nèi)齒上端開設(shè)第二環(huán)形滑槽，轉(zhuǎn)動塊遠離定位板的一端(即球形結(jié)構(gòu)頭)卡入第二環(huán)形滑槽內(nèi)且滑動連接，從而實現(xiàn)定位板與齒輪環(huán)之間的相對轉(zhuǎn)動且確保定位板與齒輪環(huán)進行同時上下滑動。

作進一步優(yōu)化，所述電動伸縮桿繞定位板中軸線均勻分布，彈簧繞定位板中軸線均勻分布且彈簧為兩圈、分別位于電動伸縮桿的內(nèi)圈與外圈。

作進一步優(yōu)化，所述齒輪組件包括一個驅(qū)動齒輪與三個從動齒輪，驅(qū)動齒輪套在轉(zhuǎn)動桿外壁且驅(qū)動齒輪通過吊桿吊裝在定位板底面，驅(qū)動齒輪中部開設(shè)花鍵孔；驅(qū)動齒輪外圈且繞其中軸線均勻分布三個從動齒輪，從動齒輪通過轉(zhuǎn)軸與定位板底面轉(zhuǎn)動連接且從動齒輪分別與驅(qū)動齒輪、齒輪環(huán)內(nèi)齒嚙合；轉(zhuǎn)動桿位于驅(qū)動齒輪下側(cè)的外圈且對應(yīng)花鍵孔設(shè)置花鍵套。

作進一步優(yōu)化，所述轉(zhuǎn)動桿、齒輪環(huán)、定位板、驅(qū)動齒輪、密封蓋的中軸線共線。

作進一步優(yōu)化，所述開口內(nèi)壁的反應(yīng)腔頂面對應(yīng)石墨棒、組合棒及鋅棒設(shè)置弧形卡槽，用于對石墨棒、組合棒及鋅棒進行限位。

作進一步優(yōu)化，所述轉(zhuǎn)動桿位于反應(yīng)腔內(nèi)腔的外壁且位于石墨棒、組合棒及鋅棒內(nèi)圈設(shè)置攪拌桿。

作進一步優(yōu)化，所述反應(yīng)腔與沉淀池通過連通管連通，連通管上設(shè)置控制閥；沉淀池上端面外側(cè)設(shè)置第二電機，第二電機輸出軸貫穿沉淀池上端且位于沉淀池內(nèi)腔連接攪拌裝置；沉淀池端面且位于第二電機一側(cè)設(shè)置添加口；沉淀池一側(cè)側(cè)面由上至下依次設(shè)置出水管與污泥管。

一種電解時Fenton氧化處理廢水的方法，其特征在于：采用上述系統(tǒng)，包括：

步驟一、通過污水進水管通過待處理的廢水、并同時通過加料管通入H2SO4溶液；驅(qū)動第一電機，完成廢水與H2SO4溶液的混合，完成廢水pH值的調(diào)節(jié)；

步驟二、初始時，組合棒與石墨棒對應(yīng)的定位桿分別卡入兩個導(dǎo)電座內(nèi)，兩個導(dǎo)電座分別接通電源正負極、同時通過曝氣裝置進行間斷曝氣，完成Fenton氧化反應(yīng)降解有機污染物；

步驟三、降解一段時間后(即組合棒外圈的鐵鍍層完全溶解)，暫停第一電機，啟動電動伸縮桿伸長、使得花鍵套卡入花鍵孔內(nèi)；再次啟動第一電機，使得轉(zhuǎn)動桿帶動齒輪環(huán)轉(zhuǎn)動，進而通過定位桿帶動石墨棒、組合棒及鋅棒轉(zhuǎn)動，使得鋅棒與僅含芯軸的組合棒與導(dǎo)電座對應(yīng)，然后再次暫停第一電機、啟動電動伸縮桿縮短，使得鋅棒與組合棒卡入導(dǎo)電座，導(dǎo)電座通電進行電化學(xué)反應(yīng)；

步驟四、再次啟動齒輪環(huán)旋轉(zhuǎn)，使得石墨棒、組合棒及鋅棒回到初始位置；然后繼續(xù)進行Fenton氧化反應(yīng)降解有機污染物，并實時補充H2SO4溶液完成pH值的調(diào)控；

步驟五、循環(huán)步驟二～步驟四，直至廢水中的有機污染物完全降解；

步驟六、導(dǎo)通連通管，將反應(yīng)腔內(nèi)有機物降解后的廢水通入沉淀池內(nèi)，向沉淀池內(nèi)加入Ba(OH)2，并啟動第二電機進行攪拌；攪拌一段時間后，靜置沉淀，并依次通過出水管與污泥管進行固液分離。

本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

本申請通過密封蓋、第一電機、轉(zhuǎn)動桿、齒輪環(huán)、定位板、齒輪組件以及定位桿、石墨棒、組合棒與鋅棒的配合，實現(xiàn)了Fenton氧化反應(yīng)-電化學(xué)反應(yīng)-Fenton氧化反應(yīng)的循環(huán)處理，從而完成Fe單質(zhì)向Fe2+轉(zhuǎn)化、由Fe2+轉(zhuǎn)換為Fe3+、再由Fe3+轉(zhuǎn)換為Fe2+的過程，實現(xiàn)催化劑Fe2+的重復(fù)利用，滿足大量廢水的連續(xù)處理過程，有效避免多次、反復(fù)添加Fe2+而出現(xiàn)增加物料成本、產(chǎn)生大量含鐵污泥的問題；同時，通過Fenton氧化反應(yīng)-電化學(xué)反應(yīng)-Fenton氧化反應(yīng)的循環(huán)處理，通過間斷式曝氣產(chǎn)生H2O2，實現(xiàn)Fenton氧化反應(yīng)的連續(xù)性，避免一次性過量投加H2O2、造成Fe2+氧化生成的Fe3+快速催化分解H2O2、進而抑制羥基自由基的生成，有效提高廢水中有機物降解的效率、提高羥基自由基的產(chǎn)率以及H2O2的利用率，實現(xiàn)高效、充分降解廢水中的有機物。此外，降低Fe2+的無機鹽的使用，能夠有效避免添加大量無機鹽(如：FeSO4)造成廢水中微生物細胞滲透壓升高，引起微生物細胞原生質(zhì)分離，抑制廢水中微生物的生長和酶促作用。

本申請降解廢水中的有機物效率高、成本低、連續(xù)性強，能夠適用于各種廢水的處理、更為經(jīng)濟有效。

（發(fā)明人：吳秉橋;何莉;齊龍;張臻;危思安;張紹博）