CN202054694U - 臭氧强氧化内电解反应器 - Google Patents

Abstract

臭氧强氧化内电解反应器，属于污水处理领域，具体地说是用于污水处理的臭氧强氧化内电解反应器。在反应罐体的内部，从下至上，依次设置有气水分布板，在气水分布板上设置排水帽；在气水分布板的上部设置卵石层；在卵石层中部设置有臭氧曝气装置，臭氧曝气装置与进出气口相通；卵石层的上面设置铁碳滤料层；反应罐体内部上部设置环形的出水堰，出水堰与出水口相通等。本实用新型的有益效果为：(1)采用采用烧结后的铁碳滤料基本避免了铁碳滤料的板结问题；(2)利用臭氧代替空气，臭氧的强氧化技术与内电解技术相结合，大大有效提高内电解反应器对难降解有机物质的净化效率，从而达到净化污水和提高污水可生化性的目的。

Description

臭氧强氧化内电解反应器

技术领域：

本实用新型属于污水处理领域，具体地说是用于污水处理的臭氧强氧化内电解反应器。

背景技术：

在化工、制药、印染等行业排放的污水中含有偶氟、碳双键、硝基、卤代基、苯环等结构的难除降解有机物质，此类废水属于难降解有机污水。针对此类难降解有机废水，常采用电解、微电解的内电解方法。为了提高传统内电解方法的处理效率，林衍提出了利用空气与内电解相结合的新装置——强氧化内电解反应器(专利号：200320115000.3)，此反应器将为电池原理的内电解方法、化学氧化法、机械摩擦方法、特别是加入空气作为催化剂，有机的融合在一起，极大的提高了反应烈度，可有效打破废水中含有的硝基化合物、苯酚类化合物形成的大分子团，达到废水治理的目的。

在工业生产应用中，以上装置还存在以下两方面的不足：(1)由于铁碳滤料采用铸铁屑，长期运行一段时间后不可避免仍然存在铁碳床的板结问题，导致处理效率急剧下降。(2)由于空气的氧化性不足，空气和内电解的结合对提高内电解的净化效率的提高程度有限。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种提高污水净化效率的臭氧强氧化内电解反应器。

本实用新型采用的技术方案是这样的，

一种臭氧强氧化内电解反应器，在反应罐体12的内部，从下至上，依次设置有气水分布板3，在气水分布板上设置排水帽4；在气水分布板的上部设置卵石层16；在卵石层中部设置有臭氧曝气装置5，臭氧曝气装置5与进出气口9相通；卵石层的上面设置铁碳滤料层6；反应罐体12内部上部设置环形的出水堰7，出水堰7与出水口8相通；

在反应罐体12的外部，设置有固定反应罐体的罐体支腿18；在反应罐体的下部设置有排污口11；在反应罐体的上部设置有出水口8；在反应罐体的顶部设置有进出气口9；同时在反应罐体顶部设置有安全阀10。

所述的臭氧曝气装置5，为“非”字形穿孔曝气管或曝气头方式。

所述的出水堰7的结构形式为锯齿形。

所述的出水堰7的上部设置有丝网消泡装置17。

所述的反应罐体的中部设置观察口15。

所述的反应罐体的中部和上部分别设置检修孔13。

所述的检修孔13的盖板上设置有把手14。

本实用新型的主要净化原理为：在本臭氧强氧化内电解反应器内，由于内电解反应过程中产生大量的Fe²⁺(式一)和Fe³⁺(式三)，Fe²⁺、Fe³⁺与臭氧氧化过程中产生的羟基自由基[OH·]、新生态氧[O·]组成了另外一种目前已知氧化最强的强氧化试剂——芬顿试剂。同时臭氧分解后的最终产物为氧气，氧气对本系统无害且氧气还可继续起到催化剂的作用。因此本反应器集电化学腐蚀、化学氧化、化学还原、催化氧化等技术于一体，对目前已知的大部分难分解有机物质均可起到有效的净化作用。本反应器和其它污水处理技术相结合，可以达到彻底净化污水的目的。

阳极(Fe)：Fe-2e→Fe²⁺，E₀(Fe²⁺/Fe)＝-0.44V    (式一)

阴极(C)：2H⁺+2e→2[H]→H₂，E₀(H⁺/H₂)＝0.00V    (式二)

2Fe²⁺+O₂+4H⁺→2H2O+Fe³⁺。(式三)

通过以上改进，以医药中间体废水为例，采用强氧化内电解反应器与臭氧强氧化内电解反应器做对比试验，后者比前者对COD的去除率提高20％以上，对色度的去除率提高80％以上。

本实用新型的有益效果为：

(1)采用采用烧结后后的铁碳滤料基本避免了铁碳滤料的板结问题。(2)利用臭氧代替空气，臭氧的强氧化技术与内电解技术相结合，大大有效提高内电解反应器对难降解有机物质的净化效率，从而达到净化污水和提高污水可生化性的目的。

附图说明：

图1为本实用新型的正视结构示意图；

图2为本实用新型的俯视示意图。

图中1——污水进水口；2——臭氧进气口；3——气水分布板；4——排水帽；5——臭氧曝气装置；6——铁碳滤料层；7——出水堰；8——出水口；9——进出气口；10——安全阀；11——排污口；12——反应罐体；13——检修孔；14——把手；15——观察口；16——卵石层；17——丝网消泡装置；18——罐体支腿。

具体实施方式：

实施例1

参见附图1，在封闭的反应罐体12的外部，设置有固定反应罐体的罐体支腿18，设置数量为3根，均匀分布；在反应罐体的下部设置有排污口11，用于设备放空或排污；罐体的中部设置两个观察口15，以便观察反应罐体内的情况，方便相应采取应对措施；在罐体的中部和上部分别设置一个检修孔13，方便检修和进出物料；检修孔盖板上相应位置设置有把手14，方便取下或安装检修孔盖板；在反应罐体的上部设置有出水口8；在反应罐体的顶部设置有进出气口9，以便及时排除反应罐体内部产生的H₂、O₂、CO₂等气体；同时在反应罐体顶部设置有安全阀10，防止罐体内部憋压产生危险；

在反应罐体12的内部，从下至上，依次设置有气水分布板3，气水分布板上均匀开有孔，以便使气体和水在整个反应罐体的横截面上分布均匀，防止偏流现象的发生；为进一步提高气水分布的均匀性，同时防止铁碳滤料漏到气水分布板下方，在气水分布板上设置排水帽4；在气水分布板的上部设置一定厚度的卵石层16，以便承托铁碳滤料并进一步使气水分布均匀；在卵石层中部设置有臭氧曝气装置，臭氧曝气装置为“非”字形穿孔曝气管或曝气头方式，并与进出气口9相通，臭氧曝气装置使臭氧分布更均匀，并提高臭氧与水的接触表面积；卵石层的上部设置铁碳滤料层6，铁碳滤料采用烧结后后的多孔铁碳滤料，比重轻，比表面积大，防止铁碳滤料板结；铁碳滤料层上部设置环形的出水堰7，出水堰的结构形式为锯齿形，以便实现均匀出水防止偏流的目的，出水堰7与出水口8相通；出水堰的上部还设置有丝网消泡装置17，实现消泡的目的，防止大量泡沫溢出设备。

本实施例涉及的臭氧强氧化反应器的工作过程如下：调节PH值到4-6后污水，被水泵加压或自流从进水口8进入封闭的反应罐体内部，从下往上依次经过气水分布板3、排水帽4后，在卵石层16与臭氧进行混合反应。在臭氧的强氧化作用下导致难生物降解有机分子结构开环或断键，通过将大分子有机物转化为小分子有机物和改变分子结构，降低了出水中的COD，增加了可生物降解物质的量。臭氧分解产生大量的羟基自由基[OH·]、新生态氧[O·]和O₂。

气水混合液继续上升，进入铁碳滤料层，在此发生强烈的内电解反应。内电解的反应原理为：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。这些细微电池是以电位低的铁成为阴极，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。一些难降解的大分子被碳粒所吸附或经铁离子的絮凝而减少。在铁碳滤料层6内，内电解反应产生大量的Fe²⁺和Fe³⁺，Fe²⁺、Fe³⁺与臭氧氧化过程中产生的羟基自由基[OH·]、新生态氧[O·]组成了另外一种目前已知氧化最强的强氧化试剂——芬顿试剂。芬顿试剂进步破坏难分解有机物质的分子结构，实现开环或断键等作用，通过将大分子有机物转化为小分子有机物和改变分子结构，降低了出水中的COD，增加了可生物降解物质的量。

在铁碳滤料层上部的空间，剩余的氧化剂继续反应。反应完成后的水经过出水堰7收集后经出水口8排出系统。排水系统的污水还需设置其它污水处理设备调节PH并沉淀后可进入生化系统进一步处理。系统内产生的各类气体，通过进出气口9及时排除罐体防止累积。

实践证明，臭氧的氧化和催化作用巨大，由其是在反应器内部能形成芬顿试剂对难降解有机物质的分解作用是明显的。用臭氧替代空气与内电解技术相结合后，形成的臭氧强氧化内电解反应器，在性能上比强氧化内电解反应器有明显提高。以下以具体实例说明：

以某医药中间体公司排放污水为例，该污水外观为深茶色，PH＝1～2，COD＝20000～30000mg/L，SS＝300mg/L，Cl^-＝12000mg/L，电导率＝15000μS/cm；污水用氢氧化钠调节PH＝4.5～5.5，用强氧化内电解反应器(空气为催化剂，铸铁屑铁碳滤料)和臭氧强氧化内电解反应器(臭氧为催化剂，烧结后的铁碳滤料)，在相同的试验条件下接触反应时间均为1h，对COD的去除率分别为29.5％和49.5％；对色度的去除率分别为：0％和80％。连续试验3天，累积工作时间共24小时后，强氧化内电解反应器中的铁碳滤料层出现明显板结现象，而臭氧强氧化内电解反应器中的烧结后的铁碳滤料无明显板结现象。

因此，本实用新型臭氧强氧化内电解反应器具有更高的净化效率，且不易出现板结现象。

Claims (7)

1.一种臭氧强氧化内电解反应器，其特征在于，在反应罐体(12)的内部，从下至上，依次设置有气水分布板(3)，在气水分布板上设置排水帽(4)；在气水分布板的上部设置卵石层(16)；在卵石层中部设置有臭氧曝气装置(5)，臭氧曝气装置(5)与进出气口(9)相通；卵石层的上面设置铁碳滤料层(6)；反应罐体(12)内部上部设置环形的出水堰(7)，出水堰(7)与出水口(8)相通；

在反应罐体(12)的外部，设置有固定反应罐体的罐体支腿(18)；在反应罐体的下部设置有排污口(11)；在反应罐体的上部设置有出水口(8)；在反应罐体的顶部设置有进出气口(9)；同时在反应罐体顶部设置有安全阀(10)。

2.根据权利要求1所述的臭氧强氧化内电解反应器，其特征在于，所述的臭氧曝气装置(5)，为“非”字形穿孔曝气管或曝气头方式。

3.根据权利要求1所述的臭氧强氧化内电解反应器，其特征在于，所述的出水堰(7)的结构形式为锯齿形。

4.根据权利要求1所述的臭氧强氧化内电解反应器，其特征在于，所述的出水堰(7)的上部设置有丝网消泡装置(17)。

5.根据权利要求1所述的臭氧强氧化内电解反应器，其特征在于，所述的反应罐体的中部设置观察口(15)。

6.根据权利要求1所述的臭氧强氧化内电解反应器，其特征在于，所述的反应罐体的中部和上部分别设置检修孔(13)。

7.根据权利要求6所述的臭氧强氧化内电解反应器，其特征在于，所述的检修孔(13)的盖板上设置有把手(14)。 

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