CN105366774B - 一种空气旋切环流铁碳反应器及废水处理工艺 - Google Patents

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Abstract

一种空气旋切环流铁碳反应器，包括进水口2、升流室1、集水槽9、排水口10，所述进水口2位于反应器外部下端，所述升流室1位于反应器内部，所述集水槽9位于反应器内部上端，所述排水口10位于反应器外部上端，所述升流室1设置有压缩空气接口6。该反应器具有反应效率高，占地面积少，填料永不钝化、板结等显著优点，在难生化有机废水领域应用可显著提高生化性及有机物去除效果，在生活污水领域除可提高生化性外同时具有显著的除磷效果。

Description

一种空气旋切环流铁碳反应器及废水处理工艺
技术领域
高难度高浓度有机废水处理领域，具体涉及难生化高浓有机废水提高生化性预处理及化学除磷高效反应器。
背景技术
微电解法是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法、铁屑过滤法等。微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。
当废水与铁碳接触后发生如下电化学反应:
阳极:Fe-2e—→Fe2+ Eo(Fe/Fe)=0.4
阴极:2H++2e—→H2 Eo(H+/H2)=0V
当有氧存在时,阴极反应如下:
O2+4H++4e—→2H2O Eo(O2)=1.23V
O2+2H2O+4e—→4OH- Eo(O2/OH-)=0.41V
微电解对色度去除有明显的效果。这是由于电极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力,可使某些有机物的发色基团硝基—NO2 、亚硝基—NO 还原成胺基—NH2,另胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物;新生态的二价铁离子也可使某些不饱和发色基团(如羧基—COOH、偶氮基-N=N-) 的双键打开,使发色基团破坏而除去色度,使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。此外,二价和三价铁离子是良好的絮凝剂,特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性,调节废水的pH 可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀,吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子,可进一步降低废水的色度,同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。
微电解处理废水自诞生以来，便引起国内外环保研究学者的关注，并进行了大量的研究!已有很多专利和实用技术成果。最近几年，微电解处理工业废水发展十分迅速，现已用于印染、电镀、石油化工、制药、煤气洗涤、印刷电路板生产等工业废水及含砷、含氟废水的处理工程，并收到了良好的经济效益和环保效果。微电解工艺对废水的脱色有良好处理的效果，且以废治废，运行费用低，因此在我国将具有良好的工业应用前景。
目前铁碳微电解在工程运用过程中存在许多难以回避的问题，极大的限制该技术的推广，主要的体现在以下几个方面：1、填料钝化严重，铁碳填料在使用的过程中会在表面形成一层钝化膜，阻碍微电解反应的持续进行，使反应效果极具下降；2、填料板结，铁床填料的板结除了导致铁床内部废水流态恶化致使处理效果降低外，还会使填料更换的难度大大增加。
发明内容
针对以上缺陷，本发明提供一种并有效回避填料钝化、板结等弊病的空气旋切环流铁碳反应器。
本发一种空气旋切环流铁碳反应器的技术方案为：
一种空气旋切环流铁碳反应器，包括进水口2、升流室1、集水槽9、排水口10，进水口2位于反应器外部下端，升流室1位于反应器内部，集水槽9位于反应器内部上端，排水口10位于反应器外部上端，其特征在于：升流室1设置有压缩空气接口6。
优选地，一种空气旋切环流铁碳反应器的升流室1从上到下依次为分流区3、导流区4和喇叭口8，的分流区3设置有分流口11。
优选地，一种空气旋切环流铁碳反应器的的导流区4通过内部设置有螺旋结构5形成螺旋导流区。
优选地，一种空气旋切环流铁碳反应器的螺旋结构5为复合螺旋结构。
优选地，一种空气旋切环流铁碳反应器的螺旋结构5为正反三螺旋结构。
优选地，一种空气旋切环流铁碳反应器的分流区3为向下的M形状。
优选地，一种空气旋切环流铁碳反应器的分流口11位于M形状分流区3的两侧下端。
本发明还提供一种有机废水预处理工艺，特别是高浓有机废水提高生化性预处理及化学除磷工艺，使用上述技术方案中的空气旋切环流铁碳反应器。包括以下步骤：
步骤一：废水经过进水口2进入反应器；
步骤二：废水与反应器内的专用铁碳填料7充分混合接触；
步骤三：充分混合后的废水和专用铁碳填料7一同通过喇叭口8进入升流室1导流区4与空气汇合形成旋流；
步骤四：步骤三中的旋流经过分流区3的分流口11回到反应器内；
步骤五：回到反应器内的旋流依次重复步骤二、三、四；
步骤六：经过处理的废水经反应器内部上端的集水槽9收集，通过排水口10排出。
本发明采用空气提升原理、螺旋复合结构升流室使铁碳填料在反应器内部形成环流。通过不间断的空气擦洗、填料碰撞作用避免填料的钝化，而填料处于大环流的作用下不间断的循环，避免了填料之间长时间接触发生粘结、板结现象。为填料上升并环流提供动力的空气在正反三螺旋升流室内不断被填料以及升流室螺旋结构切割下产生大量微气泡。该现象增加了气泡与水的接触面积和接触时间，极大的提高了空气中氧气与水的交换速率，提高了整个反应室内的溶解氧，使微电解环境始终处于一个较高的氧化还原电位状态下。通过以上反应环境的改进，极大的提高了铁碳微电解反应器的效率，并有效的回避了填料钝化、板结等弊病。
该反应器具有反应效率高，占地面积少，填料永不钝化、板结等显著优点，在难生化有机废水领域应用可显著提高生化性及有机物去除效果，在生活污水领域除可提高生化性外同时具有显著的除磷效果。因此该发明在废水预处理领域有着广泛的用途。
附图说明
图1为本发明空气旋切环流铁碳反应器工作时刻示意图；
其中：1 升流室、2 进水口、3分流区、4导流区、5螺旋结构、6压缩空气接口、 7 专用铁碳填料、8喇叭口、9 集水槽、 10 排水口、11分流口。
具体实施方式
首先废水经过位于反应器前侧下端的进水口2进入反应器，在反应器内环流作用下充分与专用的铁碳填料充分混合接触。然后废水随反应室环流作与铁碳填料一同进入升流室1，在升流室1内汇合空气通过升流室1内置螺旋结构5导流形成三相复合旋流。最终完成反应的废水经反应器后侧上部的集水槽9收集排出。升流室1反应过程中填料、空气与螺旋结构5不断碰撞、摩擦使大气泡被逐级切割为小气泡，提高充氧效率，完成填料表面钝化层的去除及填料的自更新循环，避免填料钝化、板结。整个升流室1由于高效的充氧作用，宏观环境氧化还原电位较高，废水中有机物被活泼的原子氧、羟基自由基等强氧化物质氧化去除。降流室反应过程中溶解氧不断的被消耗，宏观环境下氧化还原电位逐渐降低，废水中的有机物在电子、原子氢等作用下被断链、破环，生化性大大提高。整个反应器内部填料在发生反应的同时释放出大量的铁离子，这些铁离子与废水中的悬浮物、磷等结合起到絮凝作用形成大颗粒絮体。这些絮体同时会不断捕捉废水中的电解过程中产生的微小气泡及升流室1被切割的气泡而上浮，利用电絮凝气浮原理将废水污染物去除。

Claims (5)

1.一种空气旋切环流铁碳反应器，包括进水口（2）、升流室（1）、集水槽（9）、排水口（10），其特征在于：所述进水口（2）位于反应器外部下端，所述升流室（1）位于反应器内部，所述集水槽（9）位于反应器内部上端，所述排水口（10）位于反应器外部上端，所述升流室（1）设置有压缩空气接口（6）；所述升流室（1）从上到下依次为分流区（3）、导流区（4）和喇叭口（8），所述的分流区（3）设置有分流口（11）；所述的导流区（4）通过内部设置有螺旋结构（5）形成螺旋导流区；所述的分流区（3）为向下的M形状；所述的分流口（11）位于M形状分流区（3）的两侧下端。
2.根据权利要求1所述的空气旋切环流铁碳反应器，其特征在于：所述的螺旋结构（5）为复合螺旋结构。
3.根据权利要求2所述的空气旋切环流铁碳反应器，其特征在于：所述的螺旋结构（5）为正反三螺旋结构。
4.一种有机废水处理工艺，其特征在于：使用权利要求1-3任一项 所述的空气旋切环流铁碳反应器。
5.根据权利要求4所述的有机废水处理工艺，其特征在于：
包括以下步骤：
步骤一：废水经过进水口（2）进入反应器；
步骤二：废水与反应器内的专用铁碳填料（7）充分混合接触；
步骤三：充分混合后的废水和专用铁碳填料（7）一同通过喇叭口（8）进入升流室（1）导流区（4）与空气汇合形成旋流；
步骤四：所述步骤三中的旋流经过分流区（3）的分流口（11）回到反应器内；
步骤五：回到反应器内的旋流依次重复步骤二、三、四；
步骤六：经过处理的废水经反应器内部上端的集水槽（9）收集，通过排水口（10）排出。
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