CN104003480B

CN104003480B - 一种Fenton铁屑内电解流化床反应器

Info

Publication number: CN104003480B
Application number: CN201410080019.1A
Authority: CN
Inventors: 兰善红; 武秀文; 何运兵; 王玥婷
Original assignee: Dongguan University of Technology
Current assignee: Dongguan University of Technology
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2034-03-06
Also published as: CN104003480A

Abstract

一种Fenton铁屑内电解流化床反应器，包括顺序连接的集水槽、内电解三相流化床、微漩涡Fenton反应塔、微漩涡絮凝反应塔及沉淀池，所述内电解三相流化床上部通过管道连接微漩涡Fenton反应塔的上部；所述微漩涡Fenton反应塔的下部通过尼克尼泵连接微漩涡絮凝反应塔的下部，该尼克尼泵的出口还管道连接内电解三相流化床的底部；所述微漩涡絮凝反应塔包括外筒、内筒以及设置于内筒中部的中心管，该微漩涡絮凝反应塔内间隔设置若干单向流孔板，上下两单向流孔板的通孔错位设置，所述微漩涡絮凝反应塔的上部通过管道连接沉淀池的下部。本发明具有不结垢堵塞、可连续运行、微电解作用稳定、PH范围较宽、有效破铬等特点。

Description

一种Fenton铁屑内电解流化床反应器

技术领域

本发明涉及重金属废水处理领域，具体地说，它是一种Fenton铁屑内电解流化床反应器。

背景技术

铁屑内电解是一种利用基于原电池原理的电化学反应来处理复杂废水的一种污水处理技术。它利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个微观原电池，这些微观原电池是以电位低的铁为阴极，电位高的碳做阳极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用，它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物（也叫“铁泥”）而去除。

其中，微电解技术的关键是反应器技术，目前常见的微电解反应器大致有以下几种类型：

（1）固定床

也称为铁屑过滤床，是最原形和初始的微电解反应器，构造简单，造价低，铁屑安装方便。但铁屑结垢严重，需常活化，未等废铁屑消耗，固定床就会完全堵塞，也就是平常所说的“死床”。

（2）转鼓式反应器

转鼓式微电解反应器由反应池和转鼓组成处理装置，把铁屑、活性炭混合装入开孔的转鼓内，转鼓转动带动铁碳滚动，使铁屑和活性之间的位置和铁炭之间形成的微电解电场发生双重位移，有效地防止铁碳床的阻塞板结。但转鼓式反应器容积效率和铁屑与废水的接触效率低，转鼓驱动的动力消耗大，占地面积也大，在实际工程中应用很少。

（3）回转窑式反应器

也叫滚筒絮凝床，是一种卧式滚筒型反应床，其负载大、电耗高、占地面积大，而且有安全隐患，已经处于停滞状态。

（4）废铁屑/颗粒焦碳混合床

此反应器废铁屑与颗粒焦碳混合安装，结构简单，基本可以消耗废铁屑。但对于酸度不高的废水处理场合还有堵塞问题，且废铁屑被消耗后，颗粒焦碳需要取出，重新混合废铁屑装入固定床，劳动强度很大，填料过程复杂。

（5）铸铁条/块泵回流搅拌床

此反应器利用泵回流搅拌法彻底解决了固定床堵塞、结垢等问题。但铸铁条/块比表面积小，搅拌床容积增大，搅拌泵能耗较高，效率低下。

（6）废铁屑/颗粒焦碳搅拌床

反应床水力混合条件好，与搅拌机接近的废铁屑和焦碳最先消耗，效率高。但铁屑容易结垢钝化，需活化解决，且吨废水铁屑消耗不均，工艺控制能力弱。

（7）微电解膨松床

微电解膨松床对传统固定床进行了一些改进和提高，但仍然存在着加料及填料更换困难，劳动强度大等缺陷，且成本较高、产泥量大。

发明内容

针对现有技术中存在的诸多不足之处，本发明通过Fenton铁屑内电解流化床反应器的结构设计，实现不结垢堵塞、可连续运行、微电解作用稳定、PH范围较宽、操作管理简便、有效破铬等目的。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种Fenton铁屑内电解流化床反应器，包括顺序连接的集水槽、内电解三相流化床、微漩涡Fenton反应塔、微漩涡絮凝反应塔及沉淀池，所述内电解三相流化床包括上圆柱筒、中倒圆锥体和下圆柱筒，该内电解三相流化床还连接由脉冲控制器控制的一水泵和一气泵，其上部通过管道连接微漩涡Fenton反应塔的上部；所述微漩涡Fenton反应塔内间隔设置若干个隔板，每个隔板上设有若干通孔，上下两隔板的通孔错位设置，该微漩涡Fenton反应塔的下部通过尼克尼泵连接微漩涡絮凝反应塔的下部，该尼克尼泵的出口还管道连接内电解三相流化床的底部；所述微漩涡絮凝反应塔包括外筒、内筒以及设置于内筒中部的中心管，该微漩涡絮凝反应塔内间隔设置若干单向流孔板，上下两单向流孔板的通孔错位设置，所述微漩涡絮凝反应塔的上部通过管道连接沉淀池的下部。

优选的，所述集水槽的进出水管道上均设有玻璃转子流量计。

优选的，所述集水槽的出水管道上还设有污水提升泵。

优选的，所述污水提升泵为耐酸碱离心泵。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1、内电解三相流化床连接由脉冲控制器控制的水泵和气泵，通过设置脉冲的时间控制水和气的定时冲刷时间，达到水气联合脉冲式冲刷，实现水、气、固三相硫化的状态；

2、微漩涡Fenton反应塔内采用若干个通孔错位设置的隔板，使开孔率及开孔角交叉配置，利用水流自动产生无数微漩涡，提高混匀和反应速度；

3、通过在微漩涡絮凝反应塔的外筒、内筒以及中心筒之间设置单向流孔板，使得该些单向流孔板的开孔率及开孔角均能产生单向流、无返混的微漩涡，在节省动力的同时提高絮凝效果。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明微漩涡絮凝反应塔的结构示意图。

图中各标号分别是：（10）集水槽，（20）内电解三相流化床，（30）微漩涡Fenton反应塔，（40）微漩涡絮凝反应塔，（50）沉淀池，（21）上圆柱筒，（22）中倒圆锥体，（23）下圆柱筒，（24）脉冲控制器，（25）水泵，（26）气泵，（31）隔板，（60）尼克尼泵，（41）外筒，（42）内筒，（43）中心管，（44）单向流孔板，（11）玻璃转子流量计，（12）污水提升泵。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并非是对本发明作出的限定。

请参看图1-2，本发明一种Fenton铁屑内电解流化床反应器，包括顺序连接的集水槽10、内电解三相流化床20、微漩涡Fenton反应塔30、微漩涡絮凝反应塔40及沉淀池50，所述集水槽10用于调节废水的PH值，其进出水管道上均设有玻璃转子流量计11，所述集水槽10的出水管道上还设有污水提升泵12，为耐酸碱离心泵；

所述内电解三相流化床20包括上圆柱筒21、中倒圆锥体22和下圆柱筒23，该内电解三相流化床20还连接由脉冲控制器控制24的一水泵25和一气泵26，该内电解三相流化床20先后装填Fe：C为3：1的铁碳填料和含有催化剂Mn的铁粉，通过调节空塔速度和填料粒度，可以变换成固定床，膨胀床等各种流化工艺，从而寻找能耗低且反应状态最佳的水力学条件；通过更换气、液、固三相介质，实现气液两相、液固两相及气固液三相流态化，进而寻求最佳水处理工艺；所述内电解三相流化床20处理后的废水通过其上部的管道流入微漩涡Fenton反应塔30的上部；

所述微漩涡Fenton反应塔30内间隔设置若干个隔板31，每个隔板上设有若干通孔，上下两隔板的通孔错位设置，藉由上述结构的设计，使得流入微漩涡Fenton反应塔30的废水能够自动产生无数微漩涡，大幅提高混匀和反应速度；该微漩涡Fenton反应塔30的下部通过尼克尼泵60连接微漩涡絮凝反应塔40的下部，该尼克尼泵60的出口还通过管道连接内电解三相流化床20的底部；藉由上述的结构设计，使得经过微漩涡Fenton反应塔30Fenton反应的水一部分返回内电解三相流化床20内，实现铁屑流化，另一部分进入微漩涡絮凝反应塔40；

Fenton反应是一种H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基(·OH)，·OH可与大多数有机物作用使其降解的化学反应。

所述微漩涡絮凝反应塔40包括外筒41、内筒42以及设置于内筒42中部的中心管43，该微漩涡絮凝反应塔40内间隔设置若干单向流孔板44，上下两单向流孔板的通孔错位设置，，藉由上述的结构设计，使得进入漩涡絮凝反应塔40的废水形成S形流道，在产生多数单向流、无返混的微漩涡的同时，大幅提高絮凝效果；

所述微漩涡絮凝反应塔40的上部通过管道连接沉淀池50的下部，该沉淀池50能够大幅沉淀絮凝反应器产生的大絮凝体而保存微絮凝体，产出清水。

本发明通过三相流化技术，消除了易堵塞结块，出现沟流、死区及板结等现象，也解决了在运行过程中表面沉积沉淀物使铁屑钝化，降低处理效率的问题，流化过程中采用脉冲式，水-气联合使用，效率高，解决已有方案的流化采用大流量的水来循环流化，动力消耗大、效率较低、填料容易流失而使得无法广泛应用的难题。

本发明采用内电解三相流化床、微漩涡Fenton反应塔、微漩涡絮凝反应塔共同构成的成套Fenton铁屑内电解反应器，解决已有单纯的内电解反应器无法有效地解决络合废水的破络问题，不仅能够有效地破络，降低废水的COD，使得COD的去除率达到86%，而且能够使重金属离子的去除率达到99%以上。

而微漩涡絮凝反应塔内置中心管、内筒、外筒三个反应区，水流以此由内向外通过，三个区都设置单向流孔板，开孔率及开孔角交叉均能产生单向流、无返混的推流式前进，减少动力的同时提高反应效率。

综上所述，本发明通过上述的结构设计，解决传统技术中存在的诸多问题，可广泛应用处理含重金属的废水领域，尤其是用于处理电子线路板厂等含络合铜废水等。

以上所述，仅是本发明一种较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质对上面实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术的范围内。

Claims

1.一种Fenton铁屑内电解流化床反应器，包括顺序连接的集水槽、内电解三相流化床、微漩涡Fenton反应塔、微漩涡絮凝反应塔及沉淀池，其特征在于，所述内电解三相流化床包括上圆柱筒、中倒圆锥体和下圆柱筒，该内电解三相流化床还连接由脉冲控制器控制的一水泵和一气泵，其上部通过管道连接微漩涡Fenton反应塔的上部；所述微漩涡Fenton反应塔内间隔设置若干个隔板，每个隔板上设有若干通孔，上下两隔板的通孔错位设置，该微漩涡Fenton反应塔的下部通过尼克尼泵连接微漩涡絮凝反应塔的下部，该尼克尼泵的出口还管道连接内电解三相流化床的底部；所述微漩涡絮凝反应塔包括外筒、内筒以及设置于内筒中部的中心管，该微漩涡絮凝反应塔内间隔设置若干单向流孔板，上下两单向流孔板的通孔错位设置，所述微漩涡絮凝反应塔的上部通过管道连接沉淀池的下部。

2.如权利要求1所述的Fenton铁屑内电解流化床反应器，其特征在于，所述集水槽的进出水管道上均设有玻璃转子流量计。

3.如权利要求1或2所述的Fenton铁屑内电解流化床反应器，其特征在于，所述集水槽的出水管道上还设有污水提升泵。

4.如权利要求3所述的Fenton铁屑内电解流化床反应器，其特征在于，所述污水提升泵为耐酸碱离心泵。