CN112573728A - 一种一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器及废水处理方法 - Google Patents
一种一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器及废水处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种一体化铁碳‑芬顿耦合催化氧化反应器及废水处理方法。在本发明中，套筒式的内塔、外塔结构使铁碳微电解反应器和芬顿催化氧化反应器实现一体化，同时又能使铁碳微电解反应以及芬顿催化氧化反应能够独立进行；与外塔塔壁水平相切的循环回路入水口可以通过水平方向射水，给予废水水平切向上升流，促进内塔和外塔夹层之间含废水的混合体系在芬顿反应阶段得到快速混合反应，解决了回字形空间溶液搅拌混合的难题，同时避免曝气搅拌导致的催化剂消耗的问题，有利于提高芬顿反应效率。实施例测试结果表明，使用本发明提供的一体化铁碳‑芬顿耦合催化氧化反应器进行废水处理，可以有效提高废水深度处理效率。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器及废水处理方法。
背景技术
在诸多废水处理高级氧化技术(Advanced Oxidation Process，简称AOPs)中，铁碳微电解技术以及芬顿技术均对难降解有机物表现出了高效的氧化能力，因而被广泛应用在焦化、制药、化工等企业排放的废水处理当中。当废水成分复杂、污染物种类多时，单独的铁碳微电解或单独的芬顿氧化法已经不能满足废水处理的指标限制需求，因此，本领域技术人员会将铁碳微电解和芬顿氧化联用，以实现对复杂成分废水水体的污染物处理。
在当前包括铁碳微电解系统和芬顿氧化系统的耦合系统当中，铁碳微电解系统以及芬顿氧化系统常常是分开的，导致耦合系统占地面积大，管道复杂，不利于废水处理效率的提高；或是在一体化的铁碳-芬顿反应器中，铁碳微电解反应和芬顿氧化反应在同一空间内进行，铁碳系统中铁碳填料主成分之一是零价铁，芬顿试剂会氧化零价铁，使铁碳失去活性，并且会产生很多三价铁与水结合的虚体，会吸附在铁碳表面，使铁碳失去催化活性或活性降低，导致铁碳微电解反应和芬顿氧化反应互相干扰，阻碍反应的正向进行，导致催化反应效率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，具有结构简单、占地面积小和反应效率高的特点。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，包括呈套筒结构的内塔1和外塔2；所述内塔1和外塔2的中轴线重合；所述内塔1的出水口通过旋流布水器3与外塔2的进水口相连；
所述内塔1自上而下依次设置有进水口6、填料层4和曝气器5，所述填料层4为铁碳填料层；所述旋流布水器3位于内塔1塔底；
所述外塔2的塔壁自下而上设置有循环回路进水口7、循环回路出水口8和排水口10，所述循环回路进水口7和循环回路出水口8均与外塔2的塔壁切向连通；
所述外塔2塔体外设置有氧化剂加药装置11；所述氧化剂加药装置11的进水口与循环回路出水口8相连，所述氧化剂加药装置11的出水口与循环回路进水管7相连。
优选的，所述内塔1和外塔2的内径比为1：(2～5)；所述内塔1和外塔2底面在同一水平面，所述内塔1高于外塔2200～500mm。
优选的，所述填料层4的层数为1～3；所述填料层4的填料总体积占内塔1塔内容积的20～50％；
所述填料层4的层数为多层时，各填料层间隔设置。
优选的，所述旋流布水器3为锯齿状均布开孔，所述开孔的位置设置有布水导流板；所述布水导流板的切向与开孔中垂线重合。
优选的，所述氧化剂加药装置11和循环回路进水口7的连接管路上还设置有循环泵12，所述循环泵12的进水口与氧化剂加药装置11的出水口相连，所述循环泵12的出水口与循环回路进水口7相连。
优选的，所述内塔1的塔顶设置有进水口6；
所述外塔2的塔壁设置有溢流堰9，所述溢流堰9位于循环回路出水口8的水平面以上；所述溢流堰9外接排水口10。
一种基于上述技术方案所述一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器的废水处理方法，包括以下步骤：
将废水和酸液由内塔1的进水口加入一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器中，在曝气器5提供的曝气氛围内，在内塔1内废水和酸液形成的混合液发生铁碳微电解反应后，所得初级处理水经旋流布水器3进入外塔2，在水平切向上升流的作用下，与氧化剂混合，进行芬顿催化氧化反应，出水由外塔2的排水口排出。
优选的，所述废水和酸液形成的混合液的pH值为3～4。
优选的，所述内塔中曝气器5的气水比为1～5。
优选的，所述氧化剂为过氧化氢；所述过氧化氢与芬顿催化氧化反应中废水的化学需氧量的比为(0.5～3)：1。
本发明提供了一种一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，包括呈套筒结构的内塔1和外塔2；所述内塔1和外塔2的中轴线重合；所述内塔1的出水口通过旋流布水器3与外塔2的进水口相连；所述内塔1自上而下依次设置有进水口6、填料层4和曝气器5，所述填料层4为铁碳填料层；所述旋流布水器3位于内塔1塔底；所述外塔2的塔壁自下而上设置有循环回路进水口7、循环回路出水口8和排水口10，所述循环回路进水口7和循环回路出水口8均与外塔2的塔壁切向连通；所述外塔2塔体外设置有氧化剂加药装置11；所述氧化剂加药装置11的进水口与循环回路出水口8相连，所述氧化剂加药装置11的出水口与循环回路进水管7相连。在本发明中，套筒式的内塔、外塔结构使铁碳微电解反应器和芬顿催化氧化反应器实现一体化，降低装置占地面积；使铁碳微电解反应以及芬顿催化氧化反应能够分别在内塔1和外塔2中独立进行，降低了化学反应之间的相互干扰，有利于铁碳微电解反应以及芬顿催化氧化反应正向进行，减少了副反应的发生；填料层在废水处理过程中会产生亚铁离子，有利于内塔和外塔夹层之间发生的芬顿催化氧化反应的进行；与外塔塔壁水平相切的循环回路入水口可以通过水平方向射水，给予废水水平切向上升流，促进内塔和外塔夹层之间含废水的混合体系在芬顿反应阶段得到快速混合反应，解决了回字形空间溶液搅拌混合的难题；由循环回路出水口和循环回路入水口可以在内塔和外塔夹层形成回流射水增速，避免曝气搅拌导致的催化剂消耗的问题，在反复的循环处理中保证排水口产水水质，有利于提高芬顿反应效率。
实施例测试结果表明，使用本发明提供的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器进行废水处理，可以有效提高废水深度处理效率。
附图说明
图1为本发明一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器的结构示意图，图中，1-内塔，2-外塔，3-旋流布水器，4-填料层，5-曝气器，6-进水口，7-循环回路进水管，8-循环回路出水管，9-溢流堰，10-排水口，11-氧化剂加药装置，12-循环泵；
图2为本发明中旋流布水器的结构示意图，图中，3-旋流布水器，5-曝气器；
图3为本发明外塔循环回路连通示意图，图中，7-循环回路进水管，8-循环回路出水管。
具体实施方式
本发明提供了一种一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，包括呈套筒结构的内塔1和外塔2；所述内塔1和外塔2的中轴线重合；所述内塔1的出水口通过旋流布水器3与外塔2的进水口相连；
所述内塔1自上而下依次设置有进水口6、填料层4和曝气器5，所述填料层4为铁碳填料层；所述旋流布水器3位于内塔1塔底；
所述外塔2的塔壁自下而上设置有循环回路进水口7、循环回路出水口8和排水口10，所述循环回路进水口7和循环回路出水口8均与外塔2的塔壁切向连通；
所述外塔2塔体外设置有氧化剂加药装置11；所述氧化剂加药装置11的进水口与循环回路出水口8相连，所述氧化剂加药装置11的出水口与循环回路进水管7相连。
下面结合图1，对本发明提供的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器进行说明。
本发明提供的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器包括内塔1。在本发明中，所述内塔1为含有空腔的设备；本发明在所述空腔内进行对废水的铁碳微电解反应。
在本发明中，所述内塔1的塔顶设置有进水口6，用于通入废水和酸液。
在本发明中，所述内塔1的腔体内设置有填料层4。在本发明中，所述填料层4为铁碳填料层；本发明对所述铁碳填料层中的铁碳填料没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的铁碳材料即可。在本发明中，所述填料层4的层数为多层时，各填料层优选间隔设置。在本发明中，所述填料层4的层数优选为1～3。在本发明中，所述填料层4的填料总体积优选占内塔1塔内容积的20～50％，更优选为25～45％。
在本发明中，所述内塔1的塔体内的下部设置有曝气器5。本发明对所述曝气器5的结构没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的曝气器即可。在本发明中，所述曝气器有利于搅动水体，使废水与空气接触充氧，加速空气中氧向水体中的转移，同时，曝气器有利于加强内塔腔体内废水有机物与微生物与溶解氧接触，从而保证水体内微生物在有充足溶解氧的条件下，对废水中有机物的氧化分解作用。
在本发明中，所述内塔1的底部设置有旋流布水器3；所述旋流布水器3位于曝气器5水平面的下方。图2为本发明中旋流布水器的结构示意图，图中，3-旋流布水器，5-曝气器。在本发明中，所述旋流布水器3优选为锯齿状均布开孔，所述开孔的位置设置有布水导流板；所述布水导流板的切向优选与开孔中垂线重合。在本发明中，所述内塔1的出水口通过旋流布水器3与外塔2的进水口相连。
在本发明中，所述内塔1和外塔2的内径比优选为1：(2～5)，更优选为1：(2.5～4.5)。在本发明中，所述内塔1和外塔2底面在同一水平面，所述内塔1优选高于外塔2200～500mm，更优选为250～450mm。
在本发明中，所述外塔2的塔壁自下而上设置有循环回路进水口7和循环回路出水口8，所述循环回路进水口7和循环回路出水口8均与外塔2的塔壁切向连通。在本发明中，所述循环回路进水口7有多个时，所有循环回路进水口7位于同一水平面上。在本发明中，所述循环回路出水口8有多个时，所有循环回路出水口8位于同一水平面上。图3为本发明外塔循环回路连通示意图，图中，7-循环回路进水管，8-循环回路出水管。
在本发明中，与外塔塔壁水平相切的循环回路入水口7可以通过水平方向射水，给予废水水平切向上升流，促进内塔1和外塔2夹层之间含废水的混合体系在芬顿反应阶段得到快速混合反应，解决了回字形空间溶液搅拌混合的难题；由循环回路出水口8和循环回路入水口7可以在内塔1和外塔2夹层形成回流射水增速，避免曝气搅拌导致的催化剂消耗的问题，有利于提高所述一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器中的芬顿反应效率。
在本发明中，所述外塔2塔体外设置有氧化剂加药装置11。在本发明中，所述氧化剂加药装置11的进水口与循环回路出水口8相连，所述氧化剂加药装置11的出水口与循环回路进水管7相连。本发明通过所述氧化剂加药装置11实现对芬顿催化氧化反应中氧化剂的添加需求。本发明对所述氧化剂加药装置11的结构没有特殊限定出，采用本领域技术人员熟知的加药装置即可，具体的，如管道式加药器。
在本发明中，所述氧化剂加药装置11和循环回路进水口7的连接管路上还设置有循环泵12，所述循环泵12的进水口与氧化剂加药装置11的出水口相连，所述循环泵12的出水口与循环回路进水口7相连。本发明通过所述循环泵12，为循环回路以及循环回路入水口射水提供循环动力。
在本发明中，所述外塔2的塔壁上端设置有溢流堰9，所述溢流堰9位于循环回路出水口8的水平面以上。本发明对所述溢流堰9的结构没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的溢流堰口即可，具体的，如溢流堰内壁为锯齿状。在本发明中，所述溢流堰9有利于均布出水，防治水流在出口位置与进水口之间形成水流短路。
在本发明中，所述外塔2的侧壁上端设置有排水口10；所述排水口10位于溢流堰9的外壁。在本发明中，水流至内塔1和外塔2夹层顶部后，部分通过溢流堰流9进入排水口5排出，剩余水通过循环回路出水口8由循环泵12增速后，输送入循环回路进水口7，在内塔1和外塔2夹层的系统内循环，继续进行芬顿催化氧化反应。
本发明还提供了基于上述技术方案所述一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器的废水处理方法，包括以下步骤：
将废水和酸液由内塔1的进水口加入一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器中，在曝气器5提供的曝气氛围内，在内塔1内废水和酸液形成的混合液发生铁碳微电解反应后，所得初级处理水经旋流布水器3进入外塔2，在水平切向上升流的作用下，与氧化剂混合，进行芬顿催化氧化反应，出水由外塔2的排水口排出。
在本发明中，若无特殊限定，所述各组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明将废水和酸液由内塔1的进水口加入一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器中，在曝气器5提供的曝气氛围内，在内塔1内废水和酸液形成的混合液发生铁碳微电解反应后，得到初级处理水。
本发明对所述废水的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的废水来源即可。在本发明中，所述酸液优选为硫酸。在本发明中，所述硫酸的添加量以保证废水和酸液形成的混合液的pH值为3～4为准，更优选为3.2～3.8。
在本发明中，所述内塔1中曝气器的气水比优选为1～5，更优选为2～4。
在本发明中，所述铁碳微电解反应的时间优选为20～60min，更优选为25～50min。
得到初级处理水后，本发明将所述初级处理水经旋流布水器3进入外塔2，在水平切向上升流的作用下，与氧化剂混合，进行芬顿催化氧化反应，出水由外塔2的排水口排出。
在本发明中，所述氧化剂优选为过氧化氢；所述过氧化氢与芬顿催化氧化反应中废水的化学需氧量的比优选为(0.5～3)：1，更优选为(1～2)：1。在本发明中，所述芬顿催化氧化反应中废水的化学需氧量指芬顿催化氧化反应中废水的CODCr。
在本发明中，所述水平切向上升流的水平增速由一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器中的循环回路进水口提供，所述循环回路进水口的射水速率优选为1.0～3.0m/s，更优选为1.5～2.0m/s。在本发明中，循环回路的动力由循环泵提供。
本发明优选在所述芬顿催化氧化反应进行30～120min后开始由排水口出水，更优选为40～80min。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器及废水处理方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以本发明提供的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器进行废水处理，其中，内塔和外塔的内径比为1：2，内塔高度高于外塔高度300mm，内塔中填料层组成为零价铁84.5wt.％、碳粉15wt.％和稀有金属氧化物0.5wt.％，填料层层数为1，填料层的填料总体积占内塔塔内腔体容积的30％：
废水来源为酱香型白酒酿造废水生化处理后的产水，废水中COD为100～150mg/L，TP为35mg/L，色度为128倍(稀释倍数)；
将废水和硫酸由内塔的进水口加入一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器中，废水流量为5m3/h，废水和硫酸形成的混合液的pH值控制为3.5～4，曝气器的气水比为4，在内塔内发生铁碳微电解反应30min后，所得初级处理水经旋流布水器进入外塔，循环回路入水口射水速率为1.7m/s，在水平切向上升流的作用下，按照过氧化氢与芬顿催化氧化反应中废水的化学需氧量的比为1.2：1，将初级处理水与氧化剂过氧化氢混合，进行芬顿催化氧化反应，芬顿催化氧化反应进行40min后，开始由外塔的排水口排出出水。
对内塔进水口的废水、废水处理后的产水水质进行检测，所得测试结果见表1；其中，国标限值为《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB27631-2011)表3给出的指标限值。
表1实施例1水质检测结果(单位：mg/L)
| CODcr | 总磷TP | 色度(稀释倍数) | |
| 前端生化处理废水 | 132.12 | 32.42 | <128 |
| 反应器产水 | 23.61 | 0.138 | <16 |
| 国标限值 | 50 | 0.5 | 20 |
由表1可见，本发明提供的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器进行废水处理，所得产水显著优于国标限值，保证排水口产水水质。
实施例2
以本发明提供的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器进行废水处理，其中，内塔和外塔的内径比为1：2，内塔高度高于外塔高度300mm，内塔中填料层组成为零价铁69.5wt.％、碳粉30wt.％和稀有金属氧化物0.5wt.％，填料层层数为3，填料层的填料总体积占内塔塔内腔体容积的40％：
废水来源为某生活垃圾填埋场渗滤液原水，废水中COD为3000～5000mg/L，TP为145mg/L；
将废水和硫酸由内塔的进水口加入一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器中，废水流量为2m3/h，废水和硫酸形成的混合液的pH值控制为3.5～4，曝气器的气水比为5，在内塔内发生铁碳微电解反应40min后，所得初级处理水经旋流布水器进入外塔，循环回路入水口射水速率为2.0m/s，在水平切向上升流的作用下，按照过氧化氢与芬顿催化氧化反应中废水的化学需氧量的比为1.5：1，将初级处理水与氧化剂过氧化氢混合，进行芬顿催化氧化反应，芬顿催化氧化反应进行80min后，开始由外塔的排水口排出出水。
对内塔进水口的废水、废水处理后的产水水质进行检测，所得测试结果见表2。
表2实施例2水质检测结果(单位：mg/L)
| CODcr | 总磷TP | 色度(稀释倍数) | |
| 垃圾渗滤液原水 | 4232 | 135 | / |
| 反应器产水 | 1223 | 0.13 | 64 |
由表2可见，本发明提供的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器进行废水处理，显著改善了废水水质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，其特征在于，包括呈套筒结构的内塔(1)和外塔(2)；所述内塔(1)和外塔(2)的中轴线重合；所述内塔(1)的出水口通过旋流布水器(3)与外塔(2)的进水口相连；
所述内塔(1)自上而下依次设置有进水口(6)、填料层(4)和曝气器(5)，所述填料层(4)为铁碳填料层；所述旋流布水器(3)位于内塔(1)塔底；
所述外塔(2)的塔壁自下而上设置有循环回路进水口(7)、循环回路出水口(8)和排水口(10)，所述循环回路进水口(7)和循环回路出水口(8)均与外塔(2)的塔壁切向连通；
所述外塔(2)塔体外设置有氧化剂加药装置(11)；所述氧化剂加药装置(11)的进水口与循环回路出水口(8)相连，所述氧化剂加药装置(11)的出水口与循环回路进水管(7)相连。
2.根据权利要求1所述的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，其特征在于，所述内塔(1)和外塔(2)的内径比为1：(2～5)；所述内塔(1)和外塔(2)底面在同一水平面，所述内塔(1)高于外塔(2)200～500mm。
3.根据权利要求1所述的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，其特征在于，所述填料层(4)的层数为1～3；所述填料层(4)的填料总体积占内塔(1)塔内容积的20～50％；
所述填料层(4)的层数为多层时，各填料层间隔设置。
4.根据权利要求1所述的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，其特征在于，所述旋流布水器(3)为锯齿状均布开孔，所述开孔的位置设置有布水导流板；所述布水导流板的切向与开孔中垂线重合。
5.根据权利要求1所述的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，其特征在于，所述氧化剂加药装置(11)和循环回路进水口(7)的连接管路上还设置有循环泵(12)，所述循环泵(12)的进水口与氧化剂加药装置(11)的出水口相连，所述循环泵(12)的出水口与循环回路进水口(7)相连。
6.根据权利要求1所述的一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器，其特征在于，所述内塔(1)的塔顶设置有进水口(6)；
所述外塔(2)的塔壁设置有溢流堰(9)，所述溢流堰(9)位于循环回路出水口(8)的水平面以上；所述溢流堰(9)外接排水口(10)。
7.基于权利要求1～6任一项所述一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器的废水处理方法，包括以下步骤：
将废水和酸液由内塔(1)的进水口加入一体化铁碳-芬顿耦合催化氧化反应器中，在曝气器(5)提供的曝气氛围内，在内塔(1)内废水和酸液形成的混合液发生铁碳微电解反应后，所得初级处理水经旋流布水器(3)进入外塔(2)，在水平切向上升流的作用下，与氧化剂混合，进行芬顿催化氧化反应，出水由外塔(2)的排水口排出。
8.根据权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于，所述混合液的pH值为3～4。
9.根据权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于，所述曝气器(5)的气水比为1～5。
10.根据权利要求7所述的废水处理方法，其特征在于，所述氧化剂为过氧化氢；所述过氧化氢与芬顿催化氧化反应中废水的化学需氧量的比为(0.5～3)：1。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113371815A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-09-10 | 南京环保产业创新中心有限公司 | 一种铁系-芬顿难降解废水处理反应器及其方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102190389A (zh) * | 2011-05-31 | 2011-09-21 | 江苏金山环保科技有限公司 | 铁碳微电解芬顿氧化反应器 |
| CN104229948A (zh) * | 2014-09-09 | 2014-12-24 | 山东源宝环保装备有限公司 | 微电解芬顿双重反应塔 |
| CN104628197A (zh) * | 2013-11-09 | 2015-05-20 | 西安润达化工科技有限公司 | 一种高效污水处理装置 |
| CN105645647A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-06-08 | 武汉工程大学 | 一种铁碳芬顿一体化污水处理装置 |
| CN205472868U (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-17 | 湖北美源环保科技有限公司 | 芬顿氧化塔 |
| CN105884005A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-08-24 | 盐城工学院 | 一种新型芬顿流化床及其处理废水的方法 |
| US20160257582A1 (en) * | 2013-09-26 | 2016-09-08 | Nanjing University | Method for Sludge-Reduced Electrocatalytic Reduction-Oxidation Pretreatment of Nitrotoluene Production Wastewater |
| US20170044036A1 (en) * | 2014-02-19 | 2017-02-16 | Nanjing University | Fenton fluidized bed treatment apparatus and wastewater treatment method thereof |
-
2020
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102190389A (zh) * | 2011-05-31 | 2011-09-21 | 江苏金山环保科技有限公司 | 铁碳微电解芬顿氧化反应器 |
| US20160257582A1 (en) * | 2013-09-26 | 2016-09-08 | Nanjing University | Method for Sludge-Reduced Electrocatalytic Reduction-Oxidation Pretreatment of Nitrotoluene Production Wastewater |
| CN104628197A (zh) * | 2013-11-09 | 2015-05-20 | 西安润达化工科技有限公司 | 一种高效污水处理装置 |
| US20170044036A1 (en) * | 2014-02-19 | 2017-02-16 | Nanjing University | Fenton fluidized bed treatment apparatus and wastewater treatment method thereof |
| CN104229948A (zh) * | 2014-09-09 | 2014-12-24 | 山东源宝环保装备有限公司 | 微电解芬顿双重反应塔 |
| CN105645647A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-06-08 | 武汉工程大学 | 一种铁碳芬顿一体化污水处理装置 |
| CN205472868U (zh) * | 2016-03-24 | 2016-08-17 | 湖北美源环保科技有限公司 | 芬顿氧化塔 |
| CN105884005A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-08-24 | 盐城工学院 | 一种新型芬顿流化床及其处理废水的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113371815A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-09-10 | 南京环保产业创新中心有限公司 | 一种铁系-芬顿难降解废水处理反应器及其方法 |
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