CN104085958A - 一种微电解反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微电解反应器，包括反应区，排泥管，移动式精密pH稳恒系统，可视化中心控制系统，回流管线。其中反应区通过串联组成的反应格和反应格内的折流板式设计，实现了上下方向折流与水平方向推流的结合，通过结合MAPS系统和VCC系统自动实现了pH全程稳定控制，极大提高了反应速率和去除效果，尤其适用于大规模工业废水的处理。

Description

一种微电解反应器

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种微电解反应器。

背景技术

微电解是在酸性充氧条件下，利用铁和碳之间形成原电池发生电化学反应来降解废水中的污染物，提高可生化性，同时生成的铁离子也能通过絮凝作用去除一部分污染物。微电解技术具有使用范围广、处理效果好、使用寿命长、成本低廉的特点，自20世纪70年代以来已广泛应用于造纸、化工、印染、染料、电镀等行业的废水治理中。

实际应用中微电解反应器一般有固定床和动态床两种类型。其中固定床反应器多为单体塔式或多级串联塔式，存在易堆压板结、易因布水不均出现沟流、动力消耗较大、建造费用高、处理规模不大等缺点；动态床反应器常见的有流化床、搅拌式床和滚筒式床等构型，都存在动力消耗大、处理规模小、建造复杂、费用高、操作管理复杂等缺点。而且在微电解技术的实际应用中普遍存在另一个问题，即pH随反应过程进行会逐渐升高，导致反应速率越来越慢，大幅降低了处理效果。

发明内容

针对上述微电解技术在实际应用中的不足，本发明旨在提供一种建造简单、动力消耗低、水力混合条件较好、不易堆压板结、可全程自动控制pH值、操作方便可靠、适于大规模废水处理的微电解反应系统。

本发明通过下述技术方案实现上述技术效果的：

本发明提供一种的微电解反应器，其包括回廊式反应区(1)，移动式精密pH稳恒系统(Mobile Accurate pH Stabilizing System，以下简称MAPS)，可视化中心控制系统(16)(Visual Central Controlling System，以下简称VCC)，排泥管线(4)和回流管线(5)。

其中上述所述的回廊式反应区(1)由两组以上的反应格(2)串联组成，每组反应格(2)内部设有两组以上的高低相间的折流板(6)；反应格(2)底部垂直于折流板(6)设置有网格状承托层(7)，在反应格(2)内部的网格状承托层(7)和两组相邻的折流板围成的空间内填充有微电解填料(8)；网格状承托层(7)下方布置有微孔曝气器(9)和集泥井；两组相邻的反应格(2)共用一个池壁(3)，池壁(3)的上部和下部分别设置一个水流孔(10)。

更具体地，所述回廊式反应区(1)为钢筋混凝土建造，较高折流板(6)下端距离距离池底0.1-0.3m，上端与反应格(2)的池壁齐平，较低折流板(6)下端与池底相连接，上端比反应格(2)的池壁矮0.5-1m，两组相邻折流板(6)之间相隔l-1.5m，网格状承托层(7)距离池底0.2-0.5m，网格状承托层(7)的网格尺寸为0.5～2cm，微电解填料(8)采用3-5cm大小的球形烧结填料，不易板结、钝化和堵塞，只需定期补充而无需更换，堆积高度恰好堆积到较低折流板(6)的上沿，微孔曝气器(9)通过管线连接到反应格(2)上方的压缩空气管线上。

为了实现水流流经整个回廊式反应区(1)，水流孔(10)的设计如下：位于池壁(3)下部的水流孔高度位于网格状承托层(7)和微孔曝气器(9)之间，位于池壁(3)上部的水流孔高于较低折流板(6)的上沿。水流从位于第一个反应格(2)池壁(3)上的上部或下部水流孔(10)流入第一反应格(2)，经过第一个反应格(2)内的折流板(3)上下方向折流后，经过位于第一个与第二个反应格(2)共用池壁(3)上的下部或上部水流孔(10)流入到第二个反应格(2)内，经过同样的上下方向折流后流出第二个反应格(2)，如此流经整个回廊式反应区(1)。

所述的MAPS系统位于反应格(2)侧壁上方，由pH检测仪器(11)、控制和移动组件(12)和与之相连接的加药管线(13)和枝状分布器(14)、导轨(15)组成，可以自动、精确而迅速的控制pH值在正常范围内。

所述的VCC(16)系统由pH数据采集程序，pH报警程序，控制、调节pH程序和记录加药量程序，具备可视化操作界面，实时数据显示、数据的存储、检索和打印功能。

MAPS系统和VCC系统的工作原理为：在MAPS系统和VCC系统之间通过通信和控制电缆(17)连接，pH检测仪器负责连续不断检测其所在位置的pH值，并将数据发送到VCC系统，当VCC系统发现某一位置的pH不在设定范围内时，发送控制信号给MAPS系统的移动与控制组件；其将沿着导轨移动至该位置，参照VCC系统连续反馈来的pH数据，通过枝状分布器向反应格内投加药剂，对pH值进行精确而迅速的调节，将pH值重新稳定在设定范围内，加药管线中药剂为硫酸，pH值的设定范围为2.5～5.0。如果一个以上位置的pH同时出现异常，MAPS系统将优先调节位于水流上游的位置。

所述的排泥管线(4)与集泥井连接并连接至反应区外部的排泥泵上，回流管线(5)连接于反应区出水口和进水口之间并连接至反应区外部的回流泵上，当出水需要循环时，开启回流装置，用回流泵将出水沿回流管线输送至进水端；当需要清理池体时，先将池体充满清洁水，曝气一段时间后开启排泥装置，用排泥泵将反应格内的泥水输送到回廊式反应区外。

本发明的微电解反应器，进水应事先将pH调到正常范围，再通过VCC系统和MAPS系统之间的协同工作，可将微电解反应过程全程pH值控制在正常范围内，即酸性条件下。水流从第一个反应格的水流孔流入，经过相邻的折流板上下方向折流后，经池壁上的水流孔流入到相邻的第二个反应区内，经过同样的上下方向折流后流出第二个反应区，如此流经整个反应区。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

(1)通过将微电解反应区划分为两组以上的反应格串联以及反应格内的折流板式设计，实现了上下方向折流与水平方向推流的结合，利用重力作用优化了水力条件，减少了动力消耗构，筑物结构紧凑。

(2)回廊式和折流式的结合，使水流经数次上下方向折流后，流经整个反应区，使得水中的有机污染物与微电解填料和曝气装置输出的溶解氧充分接触，得以高效降解。

(3)结合MAPS系统和VCC系统自动将pH全程稳定在正常范围内，极大提高了反应速率和去除效果，对于水质水量的变化具有极强的自适应能力，减轻了工人劳动负荷，节省了药剂使用量。

(4)选用3-5cm大小的球形烧结填料，由于折流板的分隔作用，填料得以平面化分布，有效解决了堆压板结、钝化、堵塞问题，填料只需定期补充而无需更换。

(5)回廊式反应区布局合理，结构紧凑，占地面积较小，尤其适用于大规模废水处理。

(6)排泥管线集排泥和反冲洗于一体，当需要清理池体时，先将池体充满清洁水，曝气一段时间后开启排泥装置，用排泥泵将反应格内的泥水输送到回廊式反应区外。

附图说明

图1是本发明微电解反应器的水力流动、压缩空气管线和排泥管线布置图。

图2是本发明微电解反应器的反应格侧视图。

图3是本发明微电解反应器的MAPS系统和VCC系统布置图。

图1-图3中所标记的各组件如下：1-回廊式反应区，2-反应格，3-池壁，4-排泥管线，5-回流管线，6-折流板，7-网格状承托层，8-微电解填料，9-微孔曝气器，10-水流孔，11-pH检测仪器，12-移动和控制组件，13-加药管线，14-枝状分布器，15-导轨，16-可视化中心控制系统，17-通信和控制电缆。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图进一步说明本发明技术方案。

取山东新时代药业有限公司污水处理站生化工艺出水进行中试实验，水质情况：COD为200～300mg/L，pH为7.0～7.5，色度为200倍。实验装置结构和布置参见附图。

回廊式反应区(1)为钢筋混凝土建造，分5个反应格(2)，每个反应格有效容积12.5m³(长5m×宽1m×深2.5m)；折流板(6)之间相隔lm。网格状承托层(7)距离池底0.5m，网格尺寸为0.5-2cm，微孔曝气器(8)通过支管连接至反应格上方的压缩空气管线上，压缩空气管线连接至空压机。排泥管线(4)位于微孔曝气器(8)一侧，通过开口与池底凹陷的集泥井连通，排泥管线连接至排泥泵上。微电解填料(8)采用3-5cm大小的球形烧结填料，堆积高度2m，恰好堆积到较矮折流板的上沿。

反应格的池壁上架设有由pH检测仪器(11)、移动和控制组件(12)及与之相连接的加药管线(13)和枝状分布器(14)、导轨(15)组成的MAPS系统，该系统通过通信和控制电缆(17)连接到VCC系统(16)，回廊式反应区(1)出水口和进水口之间设有回流管线(15)。

采用本发明微电解反应器的中试实验流量为25m³/h，平均水力停留时间2.5h，进水前在配水罐里用硫酸将pH调至2.5-5.0，然后用进水泵输送到回廊式反应区。从第一个反应格首端的底部水流孔流入，经3次上下方向折流后，从末端的上部水流孔流出到第二个反应格首端，再经同样的3次上下方向折流后，从末端的底部水流孔流入第三个反应格首端，如此流经整个回廊式反应区。每个反应格的底部水流孔高度位于曝气装置和网格状承托层之间，上部水流孔恰好高于较矮折流板上沿。水流中的有机污染物与微电解填料和曝气装置输出的溶解氧充分接触，得以高效降解。

随着微电解反应过程进行，pH会逐渐升高，如果某一位置pH超出2.5-5.0的正常范围，VCC系统与MAPS系统将通过反馈控制原理自动、精确而迅速地将该位置pH调至正常范围。控制过程为：pH检测仪器负责连续不断检测其所在位置的pH值，并将数据发送到VCC系统；当VCC系统发现某一位置的pH不在2.5-5.0时，发送控制信号给MAPS系统的移动与控制组件；其将沿着导轨移动至该位置，参照VCC系统连续反馈来的pH数据，通过枝状分布器向反应格内投加硫酸，对pH值进行精确而迅速的调节，将pH值重新稳定在2.5-5.0内。如果一个以上位置的pH同时出现异常，MAPS系统将优先调节位于水流上游的位置。

VCC系统具备可视化操作界面，具有pH数据采集、对非设定范围pH数据报警、控制MAPS系统调节pH并记录加药量、实时显示所有数据和进行的操作，以及数据的存储、检索和打印功能。VCC系统十分便于操作人员掌控微电解反应过程和药剂使用量，便于运行管理经验的总结。

MAPS系统和VCC系统可自动将pH全程稳定在正常范围内，极大提高了微电解反应速率和去除效果，对于水质水量的变化具有极强的自适应能力，减轻了管理人员与操作人员的劳动负荷，节省了药剂使用量。

当出水需要循环时，开启回流装置，用回流泵将出水沿回流管线输送至进水端；当需要清理池体时，先将池体充满清洁水，曝气一段时间后开启排泥装置，用排泥泵将反应格内的泥水输送到回廊式反应区外。

采用本发明微电解反应器的中试实验出水水质为：COD为60-90mg/L，色度50-100倍，去除率分别达到70％和50％以上。

本发明涉及的其它未说明部分与现有技术相同。以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微电解反应器，其特征在于：包括回廊式反应区(1)，移动式精密pH稳恒系统，可视化中心控制系统(16)，排泥管线(4)和回流管线(5)，所述回廊式反应区(1)由两组以上的反应格(2)串联组成，每组反应格(2)内部设有两组以上的高低相间的折流板(6)；反应格(2)底部垂直于折流板(6)设置有网格状承托层(7)，在反应格(2)内部的网格状承托层(7)和两组相邻的折流板围成的空间内填充有微电解填料(8)；网格状承托层(7)下方布置有微孔曝气器(9)和集泥井；两组相邻的反应格(2)共用一个池壁(3)，池壁(3)的上部和下部分别设置一个水流孔(10)。

2.如权利要求1所述的微电解反应器，其特征在于：较高折流板(6)的下端距离池底0.1-0.3m，上端与池壁(3)齐平，较低折流板(6)的下端与池底相连接，上端比池壁(3)低0.5-1m，两组相邻折流板(6)之间相隔l-1.5m，网格状承托层(7)距离池底0.2-0.5m，微电解填料(8)的堆积高度堆积到较低折流板(3)的上沿。

3.如权利要求2所述的微电解反应器，其特征在于：所述微电解填料(5)为球形烧结填料，其直径为3-5cm；所述网格状承托层(7)的网格尺寸为0.5-2cm。

4.如权利要求1所述的微电解反应器，其特征在于：位于池壁(3)下部的水流孔高度位于网格状承托层(7)和微孔曝气器(9)之间，位于池壁(3)上部的水流孔高于较低折流板(6)的上沿。

5.如权利要求4所述的微电解反应器，其特征在于：水流从位于第一个反应格(2)池壁(3)上的上部或下部水流孔(10)流入第一反应格(2)，经过第一个反应格(2)内的折流板(3)上下方向折流后，经过位于第一个与第二个反应格(2)共用池壁(3)上的下部或上部水流孔(10)流入到第二个反应格(2)内，经过同样的上下方向折流后流出第二个反应格(2)，如此流经整个回廊式反应区(1)。

6.如权利要求1所述的微电解反应器，其特征在于：移动式精密pH稳恒系统位于反应格(2)侧壁上方，移动式精密pH稳恒系统系统由pH检测仪器(11)、移动和控制组件(12)和与之相连接的加药管线(13)和枝状分布器(14)、导轨(15)组成。

7.如权利要求6所述的微电解反应器，其特征在于：移动式精密pH稳恒系统可以自动、精确而迅速的控制pH值在正常范围内，所述加药管线(13)内的药剂为硫酸；所述pH值的正常范围优选为2.5-5.0。

8.如权利要求1所述的微电解反应器，其特征在于：可视化中心控制系统(16)统由pH数据采集程序，pH报警程序，控制、调节pH程序和记录加药量程序，具备可视化操作界面，实时数据显示、数据的存储、检索和打印功能。

9.如权利要求6-8任一所述的微电解反应器，其特征在于：移动式精密pH稳恒系统和可视化中心控制系统之间通过通信和控制电缆(17)连接，pH检测仪器(11)负责连续不断检测其所在位置的pH值，并将数据发送到可视化中心控制系统(16)，当移动式精密pH稳恒系统发现某一位置的pH不在正常范围内时，发送控制信号给移动和控制组件(12)，移动和控制组件(12)沿着导轨(15)移动至该位置，通过枝状分布器(14)向反应格内(2)投加药剂，对将pH值进行精确而迅速的调节至正常范围内。

10.如权利要求1所述的微电解反应器，其特征在于：排泥管线(4)与集泥井连接并连接至反应区外部的排泥泵上；回流管线(5)连接于反应区出水口和进水口之间并连接至反应区外部的回流泵上；微孔曝气器(9)通过管线连接到反应格(2)上方的压缩空气管线上。