申请日2013.09.25
公开(公告)日2014.01.29
IPC分类号C02F9/06
摘要
本发明涉及一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器，其特征在于包括管道混合器(1)，以及分段组合的一段活动式铁碳反应床(2)和二段芬顿催化氧化反应器(3)，所述管道混合器(1)将废水输送到与其管路连通的活动式铁碳反应床(2)，废水经由活动式铁碳反应床(2)的铁碳微电解反应，而后通过上流式旋流布水器排送至位于其上部的芬顿催化氧化反应器(3)。本发明可有效处理印染废水、化工废水、制药废水、制革废水等高有机物、高色度、高氨氮等高浓度有机废水。降低运行成本;效果明显。
权利要求书
1.一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器，其特征在于包括管道混合器(1)，以及分段组合的一段活动式铁碳反应床(2)和二段芬顿催化氧化反应器(3)，所述管道混合器(1)将废水输送到与其管路连通的活动式铁碳反应床(2)，废水经由活动式铁碳反应床(2)的铁碳微电解反应，而后通过上流式旋流布水器排送至位于其上部的芬顿催化氧化反应器(3)。
2.如权利要求1所述一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器，其特征在于所述管道混合器(1)上开设有与加药泵相连通的加药口(1-1)，所述管道混合器(1)内部设有用于混合废水并将其推进一段活动铁碳反应床的固定螺旋叶片。
3.如权利要求1所述一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器，其特征在于所述活动式铁碳反应床(2)的前段安装有与管道混合器的加药泵联动、能够实时监测pH值的一段数显pH检测计(2-1)。
4.如权利要求1所述一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器，其特征在于所述活动式铁碳反应床(2)由多个活动式铁碳组件(2-2)组成，所述活动式铁碳组件(2-2)采用的是上进水方式，其顶端设有把手、底板设有通孔，内部填装有成品铁碳微电解填料。
5.如权利要求4所述一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器，其特征在于所述单个活动式铁碳组件(2-2)的规格为700×1000×2000mm,组件外壳采用PP高聚防腐板制作，组件底板通孔直径Φ20mm，孔间距15mm，空塔流速取0.2-1m/min。
6.如权利要求1所述一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器，其特征在于所述上流式旋流布水器包括安装于一段活动式铁碳反应床(2)和二段芬顿催化氧化反应器(3)之间的进水管(4)处的布水器中心筒(5)，所述布水器中心筒(5)的上部设有加药点(6)，所述布水器中心筒(5)下部与进水管(4)出口切向安装。
7.如权利要求1所述一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器，其特征在于所述芬顿催化氧化反应器(3)前端安装有能够实时监测pH值的二段数显pH检测计(3-1)、中间横向设有穿孔板(7)、纵向安装有将整个反应器分为三个区的两个折流板(8)、底部接有穿孔曝气管(9)。
说明书
一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器
技术领域
本发明涉及高效铁碳-芬顿组合式反应器，属于铁碳-芬顿组合式反应器结构技术领域。
背景技术
高效铁碳-芬顿组合式反应器是一种结合了最新铁碳微电解反应技术及高级氧化领域里面的芬顿催化氧化技术，利用两种技术的反应原理，通过组合运用实现对高浓度、难降解、可生化性差有机废水进行有效预处理的装置。
铁碳-芬顿组合式反应器，其主体由管道混合器、活动式铁碳反应床、芬顿催化氧化器、曝气搅拌系统、搅拌系统、进出水管道系统和自控系统组成。
铁碳微电解工作原理如下：
当铁和碳在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：
阳极(Fe): Fe- 2e→ Fe2+,
阴极(C) : 2H++2e→ 2[H]→H2,
阳极产生的初生态的Fe2+进入第二段芬顿催化氧化反应器补充Fe2+，阴极产生原子 [H]它们具有高化学活性, 能改变废水中许多有机物的结构和特性, 能与废水中许多污染物组份发生氧化还原反应，使有机物发生断链、开环等作用，使某些难生化降解的物质转变成容易处理的物质，提髙废水的可生化性。充氧发生下面的反应：
O2+4H++4e→2H2O; O2+2H2O+4e→4OH-;2Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ Fe3+ 芬顿催化氧化工作原理如下：
芬顿催化氧化是由亚铁离子(Fe2+)与过氧化氢(H2O2)组成的体系，也称芬顿试剂，它能生成强氧化性的羟基自由基，在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解。
芬顿氧化法可有效地处理含硝基苯、ABS等高浓度、毒性大、难降解的高浓度有机物的废水以及用于废水的脱色、除恶臭。
芬顿反应是以亚铁离子为催化剂的一系列自由基反应。主要反应大致如下：
Fe2++H2O2==Fe3++OH-+HO·
Fe3++H2O2+OH-==Fe2++H2O+HO·
Fe3+ +H2O2==Fe2++H++HO2·
HO2+H2O2==H2O+O2↑+HO·
芬顿试剂通过以上反应，不断产生HO·(羟基自由基，电极电势2.80EV，仅次于F2)，使得整个体系具有强氧化性，可以氧化氯苯、氯化苄、油脂等等难以被一般氧化剂(氯气，次氯酸钠，二氧化氯，臭氧，臭氧的电极电势只有2.23EV)氧化的物质。
传统铁碳芬顿组合反应器存在的技术缺陷
现有的组合反应器结构多采用敞口式罐体形式，罐体外部安装管道混合器，罐体内部由下至上为穿孔布水管、穿孔曝气管、滤头、滤板、铁碳微电解填料，废水经管道混合器，加入酸、双氧水、硫酸亚铁，药剂与废水充分混合后，进入罐体，通过穿孔布水管布水均匀，通过穿孔曝气管搅拌混合，后经滤头排至上部铁碳微电解填料，在罐体内铁和碳之间形成电极电位差，组合无数微原电池，改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环，同时双氧水与亚铁盐在酸性环境下产生羟基自由基，对难降解有机物强行氧化分解。
以上结构的现有组合反应器具有如下技术缺陷：
1、铁碳微电解及芬顿反应虽然都是在酸性环境下加药反应，但是要达到最大的去除效率，这两个过程需要分段，传统组合反应器的往往将铁碳微电解填料设于芬顿反应器中，混为一体，只能在前段加酸调节PH，由于铁碳微电解反应及芬顿反应所需PH值不同，因此很容易造成去除效率低下，控制难度高的问题。
2、传统的铁碳微电解反应器，采用设立承托支架及滤板，放置铁碳填料，由于铁碳填料比重大，一般填料设置厚度在2-3m,铁碳微电解反应器运行久了以后如果遇到铁碳填料堵塞，水头损失过大的情况，即便设有检修口，但是由于挤压密实及板结情况，很难进行清理。
3、传统的组合反应器，铁碳填料采用铁粉与碳粉，使用寿命短，消耗快，而且容易板结，出水悬浮物量大。
以上现有组合反应器存在的不足及缺陷，即是本发明技术要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述已有技术存在的不足之处，提供一种去除效率高、操作方便、性能稳定可靠持久的用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于高浓度有机废水预处理的高效铁碳-芬顿组合式反应器，其特殊之处在于包括管道混合器1，以及分段组合的一段活动式铁碳反应床2和二段芬顿催化氧化反应器3，所述管道混合器1作为高浓度有机废水的混合入口，将废水进一步输送到与其管路连通的活动式铁碳反应床2，废水经由活动式铁碳反应床2的铁碳微电解反应，而后通过上流式旋流布水器排送至位于其上部的芬顿催化氧化反应器3;
高浓度有机废水首先进入管道混合器1，所述管道混合器1上开设有与加药泵相连通的加药口1-1，所述管道混合器1内部设有用于混合废水并将其推进一段活动铁碳反应床的固定螺旋叶片。
所述活动式铁碳反应床2的前段安装有与管道混合器的加药泵联动、能够实时监测pH值的一段数显pH检测计2-1;
所述活动式铁碳反应床2由多个活动式铁碳组件2-2组成，所述活动式铁碳组件2-2采用的是上进水方式，其顶端设有把手、底板设有通孔，内部填装有成品铁碳微电解填料;
所述单个活动式铁碳组件2-2的规格为700×1000×2000mm,组件外壳采用PP高聚防腐板制作，组件底板通孔直径Φ20mm，孔间距15mm，空塔流速取0.2-1m/min;
经铁碳微电解反应的废水经过上流式旋流布水器自流入二段的芬顿催化氧化反应器3，所述上流式旋流布水器包括安装于一段活动式铁碳反应床2和二段芬顿催化氧化反应器3之间的进水管4处的布水器中心筒5，所述布水器中心筒5的上部设有加药点6，所述布水器中心筒5下部与进水管4出口切向安装，使废水在经过进水管4进入布水器中心筒的过程中即可切向流入后形成旋流，向下布水至二段的芬顿催化氧化反应器3;
所述芬顿催化氧化反应器3前端安装有能够实时监测pH值的二段数显pH检测计3-1、中间横向设有穿孔板7、纵向安装有将整个反应器分为三个区的两个折流板8、底部接有穿孔曝气管9。
本发明兼有铁碳微电解反应器及芬顿催化氧化反应器的特点，组合运用提高去除效率，可有效处理印染废水、化工废水、制药废水、制革废水等高有机物、高色度、高氨氮等高浓度有机废水。铁碳微电解反应可以为芬顿催化氧化补充亚铁离子(Fe2+)，可以节省芬顿反应所需投加的亚铁盐药剂量，降低运行成本;以显著提高废水的可生化性，可有效减少废水中有毒物质对微生物的毒害作用，为进一步生化处理创造了有利条件。通过强氧化作用对于难降解、环链、大分子等复杂的有机物，开环断链，去除效果明显。