CN205472866U - 一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，包括进料口、反应器主体、零价铁瓷球填充区和设置在反应器主体下方的过滤支撑装置，反应器主体的上方设置有进水调控装置，进水调控装置包括有进水管，反应器主体的底部连通有总出水管，零价铁瓷球填充区设置在过滤支撑装置上方，零价铁瓷球填充区填充有零价铁瓷球，过滤支撑装置呈锥形，过滤支撑装置的锥面设置有过滤网，过滤网下设有支撑板，反应器主体的侧面设有一个以上的废料排卸柱，反应器主体和废料排卸柱之间倾斜连接有一个以上的排卸引导管，反应器主体和排卸引导管间设置有卸料窗口，可以连续还原净化废水和对失效的零价铁瓷球进行卸料，有效利用零价铁瓷球进行过滤。

Description

一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器

本实用新型涉及一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器。

背景技术

近年来，由于矿业、冶金、化工、医药、造纸、印染、皮革等行业的迅猛发展，大量重金属及有毒废水排入水体，其有毒性大、代谢慢、易积累、不可逆和易被微生物富集等特点，严重污染地表水及地下水环境，导致工业污染事件频发。零价铁作为一种环境友好型强的还原剂，其特点是具有大比表面积和丰富的表面活性位点。研究成果表明：零价铁技术在解决重金属污染、有机物污染及地下水污染修复等一系列环境问题上性能表现优越，特别是在处理具有高毒性和难生化，且常规水处理技术难以有效降解的重金属废水方面显示出了良好的应用前景。零价铁反应通常在常温常压下进行，具有能耗低、对污染物降解效率高、无选择性、可同时降解多种污染物等特点，因此零价铁还原技术将是一种极具应用前景的环境治理手段。

随着人们对环境问题的关注，关于零价铁的制备、修饰及应用方面的研究越来越热门，然而，零价铁的还原性很强，化学性质极其不稳定，而且易发生团聚、易结板、易被氧化而失去活性，难以重复利用和回收，还要进行固液分离等进一步处理，加大了处理成本，限制了其在环境修复方面的推广应用。人们开始尝试将零价铁负载到各种介质上，再进行使用，其中，负载型零价铁瓷球为一种包埋零价铁球体，使用负载型零价铁瓷球作为填料，由于零价铁瓷球其特有球体外形及介孔结构，参与还原转化的零价铁从瓷球从表面向内部边深入边与污染物接触，逐渐进行还原转化，此过程形成的大部分Fe2+和Fe3+在瓷球内部沉积，极少部分以离子态进入水体，Fe2+可对水体中的污染物进行二次还原，产生的Fe3+可对水体进行混凝沉淀降解，达到二次净化水体的目的。然而现有的反应器基本上都是针对粉末零价铁反应设计，有一定的局限性从而不适用负载型零价铁瓷球，为了提高负载型零价铁还原转化能力，减少发生团聚，且易回收，易进行固液分离，有必要针对负载型零价铁瓷球设计出一种新型反应器。反应器的设计需要解决有效连续还原净化废水和对失效的零价铁瓷球进行卸料等问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，连续还原净化废水，方便卸料。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：

一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，包括反应器主体、零价铁瓷球填充区和设置在反应器主体下方的过滤支撑装置，所述反应器主体的上方设置有进水调控装置，所述进水调控装置包括有进水管和进料口，所述反应器主体的底部连通有总出水管，所述的零价铁瓷球填充区设置在过滤支撑装置上方，所述的零价铁瓷球填充区填充有零价铁瓷球，所述过滤支撑装置呈锥形，所述过滤支撑装置的锥面设置有过滤网，所述过滤网下设有支撑板，所述反应器主体的侧面设有一个以上的废料排卸柱，所述的反应器主体和废料排卸柱之间倾斜连接有一个以上的排卸引导管，所述的反应器主体和排卸引导管间设置有卸料窗口。

进一步地，所述废料排卸柱对称设置于反应器主体两侧，所述的过滤网为不锈钢网，所述的支撑板设有过水孔，所述过滤支撑装置的锥面与反应器主体底部呈45°，所述过滤网的网目数为10~40目，所述的过水孔的孔径为2~6mm。

更进一步地，所述进水调控装置还包括有调酸口、调碱口和pH电极测试口，所述进料口设置在进水调控装置上。

更进一步地，所述反应器主体和进水调控装置螺纹相连。

更进一步地，所述反应器主体的表面设体积刻度，所述的总出水管连通有污泥管和连接软管，所述的连接软管的另一端连接有清水出水管，所述的清水出水管设置有水平管段，所述的水平管段上设置有用以控制清水出水管出水的管道连接阀，所述反应器主体的一侧固定连接有出水支架，所述出水支架包括有支架底座和固定连接在支架底座上的支架柱，所述的管道连接阀可上下移动地连接在所述支架柱上，所述总出水管设有出水阀，所述污泥管设有污泥阀。

更进一步地，所述废料排卸柱上设置有防堵窗口和缓冲区，所述的缓冲区倾斜设置有缓冲板。

更进一步地，所述排卸引导管的倾斜角为45°，所述排卸引导管的直径为反应器主体高的1/15，所述排卸引导管在反应器主体的两侧分设有6个，所述缓冲板呈半圆形，所述缓冲板的上端和卸料窗口的中心处于同一水平面，所述缓冲板与排卸引导管的直径相等，所述缓冲板的倾斜角为45°，所述缓冲板在反应器主体的两侧分设有5个，所述的防堵窗口设置在排卸引导管的延长线与废料排卸柱的交接处，所述防堵窗口呈圆形，所述防堵窗口与排卸引导管直径相等，所述防堵窗口在反应器主体的两侧分设有6个。

更进一步地，所述零价铁瓷球的直径为3~5mm。

更进一步地，所述支架底座固定连接在废料排卸柱上。

更进一步地，所述反应器主体一侧的上方设有反应器窗口。

本实用新型的有益效果是：将零价铁瓷球从进料口放入反应器主体中的零价铁瓷球填充区，废水从进水管进入到反应器主体，废水与零价铁瓷球填充区中的零价铁瓷球进行反应，过滤支撑装置对废水进行进一步的过滤，过滤完的水体再从反应器主体底部的总出水管流出，过滤支撑装置呈锥形，零价铁瓷球堆积在过滤支撑装置的锥形面上，反应器主体的侧面设有一个以上的废料排卸柱，零价铁瓷球失效后，先将水体全部排出，打开卸料窗口，零价铁瓷球在自重的作用下由排卸引导管引导到废料排卸柱进行卸料，卸料完成后再关闭卸料窗口，从进料口加入新的零价铁瓷球，可以连续还原净化废水和对失效的零价铁瓷球进行卸料，有效利用零价铁瓷球进行过滤，解决了利用零价铁进行过滤而易发生团聚、易结板、易被氧化而失去活性，难以重复利用和回收等问题，不需要再做进行固液分离等进一步处理，减小了处理成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是利用本实用新型对1 mg/L Cr(Ⅵ)进行废水处理的情况。

具体实施方式

参照图1，一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，包括反应器主体5、零价铁瓷球填充区19和设置在反应器主体5下方的过滤支撑装置，反应器主体5的上方设置有进水调控装置24，进水调控装置24包括有进水管1和进料口26，反应器主体5的底部连通有总出水管12，零价铁瓷球填充区19设置在过滤支撑装置上方，零价铁瓷球填充区19填充有零价铁瓷球，过滤支撑装置呈锥形，过滤支撑装置的锥面设置有过滤网11，过滤网11下设有支撑板13，反应器主体5的侧面设有一个以上的废料排卸柱17，反应器主体5和废料排卸柱17之间倾斜连接有一个以上的排卸引导管21，反应器主体5和排卸引导管21间设置有卸料窗口22。

本实施例中，优选的，废料排卸柱17对称设置于反应器主体5两侧，过滤网11为不锈钢网，支撑板13设有过水孔，支撑板13既有支撑负载型零价铁瓷球层的作用，又可以起到过水的作用，过滤支撑装置的锥面与反应器主体5底部呈45°，过滤网11的网目数为10~40目，过水孔的孔径为3mm。

本实施例中，优选的，进水调控装置24还包括有调酸口2、调碱口3和pH电极测试口25，进料口26设置在进水调控装置24上，可以对进水水质pH进行实时监测调整，以达适宜的反应条件，提高还原降解的速率。

本实施例中，优选的，反应器主体5和进水调控装置24螺纹相连。

本实施例中，优选的，反应器主体5的表面设体积刻度，总出水管12连通有污泥管15和连接软管10，连接软管10的另一端连接有清水出水管8，清水出水管8设置有水平管段，水平管段上设置有用以控制清水出水管8出水的管道连接阀7，反应器主体5的一侧固定连接有出水支架，出水支架包括有支架底座9和固定连接在支架底座9上的支架柱6，管道连接阀7可上下移动地连接在支架柱6上，总出水管12设有出水阀14，污泥管15设有污泥阀16，由于连接清水出水管8与总出水管12的连接管是软管，因此清水出水管8与反应器主体5构成了U型管，保持出水口的液面与反应器主体5液面一致，清水出水管8上下移动时，反应器主体5内的液面也随之改变，从而改变废水处理的停留时间，反应器主体5内水柱的体积可从反应器主体5表面的刻度直接算出，方便在进水速度不变时，根据反应的需求快速改变废水的停留时间，使零价铁瓷球发挥最大的还原转化能力，且此方法操作简便，无耗电，节约能源，节省运行成本。

本实施例中，优选的，废料排卸柱17上设置有防堵窗口18和缓冲区20，缓冲区20倾斜设置有缓冲板4。

本实施例中，优选的，排卸引导管21的倾斜角为45°，与过滤支撑装置的锥面的斜度适配，排卸引导管21的直径为反应器主体5高的1/15，排卸引导管21在反应器主体5的两侧分设有6个，缓冲板4呈半圆形，缓冲板4的上端和卸料窗口22的中心处于同一水平面，缓冲板4与排卸引导管21的直径相等，缓冲板4的倾斜角为45°，缓冲板4在反应器主体5的两侧分设有5个，防堵窗口18设置在排卸引导管21的延长线与废料排卸柱17的交接处，防堵窗口18呈圆形，防堵窗口18与排卸引导管21直径相等，防堵窗口18在反应器主体5的两侧分设有6个，可快速更换失去活性的负载型零价铁瓷球层，无需耗电，成本低。废料排卸柱17上的缓冲板4可对排卸的废料有缓冲作用，减免对下面收集装置的冲击，防堵窗口18可以预防失去活性的零价铁瓷球经长时间的堆压而难以排卸，可通过防堵窗口18进行疏通。

本实施例中，优选的，零价铁瓷球的直径为3mm，大小适中。

本实施例中，优选的，支架底座9固定连接在废料排卸柱17上，连接稳固，方便。

本实施例中，优选的，反应器主体5一侧的上方设有反应器窗口23，可以通过反应器窗口23进行监测或取样。

将进水调控装置24拧紧在反应器主体5上，通过进料口26投加一定量零价铁瓷球，打开进水阀27，关闭出水阀14和污泥阀16，废水以一定的流速通过进水管1进入到反应器主体5，此时通过pH电极测试口25对反应器主体5中废水的pH进行实时监测，通过调酸口2和调碱口3对废水进行pH调节，然后打开出水阀14，根据水质的特点，调节管道连接阀7的高度，从而对反应器主体5内的液面进行调整，根据刻度的读数确定废水在反应器主体5内的停留时间。废水经过零价铁瓷球填料区19进行还原降解后通过过滤网11，部分水通过支撑板13上的过水孔，然后流向总出水管12，经连接软管10、清水出水管8排出。

零价铁瓷球溢出的少量Fe2+和Fe3+形成的絮体聚集在污泥管15中，每隔段时间可打开污泥阀16，通过污泥管15排出。

废水在反应器主体5内是自上而下流，因此零价铁瓷球填充区19的上层的零价铁瓷球先失去活性，当清水出水管8的出水水质达不到标准时，关闭进水阀27，将管道连接阀7下移到所需更换零价铁瓷球层的下面，等反应器主体5内的水面下降的更换层以下，打开零价铁瓷球填料区19中需要更换零价铁瓷球层的卸料窗口22，此层面的零价铁瓷球会从两边顺着排卸引导管21进入到废料排卸柱17，由于有缓冲板4的缓冲作用，废料对下面的冲击力很小，减免对收集废料装置的破坏，如若打开卸料窗口22,后废料不自动排卸，则打开防堵窗口18，用疏通杆疏通卸料窗口22后，废料会自然排卸，排卸完废料后，通过进料口26投加零价铁瓷球，以维持零价铁填充区19的还原转化活性。

以此，可以连续还原净化废水和对失效的零价铁瓷球进行卸料，实时监测、调节废水pH，根据水质情况随时修改反应停留时间，有效利用零价铁瓷球进行过滤，解决了利用零价铁进行过滤而易发生团聚、易结板、易被氧化而失去活性，难以重复利用和回收等问题，不需要再做固液分离等进一步处理，减小了处理成本，本实用新型结构简单，运行成本低，可在含有难降解的有机可溶氯代物、有机农药、有机染料、无机化合物、重金属等有毒废水净化处理中广泛使用。

图2为利用本实用新型对1 mg/L Cr(Ⅵ)进行废水处理的情况，瓷球零价铁加量53.36 g，废水流速0.17 mL/min，停留时间408 min，经423 d连续处理，总去除104 mg Cr(Ⅵ)，出水经发光杆菌毒性测试，无急性毒性。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施方式而已，但本实用新型并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本实用新型的技术效果，都应落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1. 一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，其特征在于：包括反应器主体（5）、零价铁瓷球填充区（19）和设置在反应器主体（5）下方的过滤支撑装置，所述反应器主体（5）的上方设置有进水调控装置（24），所述进水调控装置（24）包括有进水管（1）和进料口（26），所述反应器主体（5）的底部连通有总出水管（12），所述的零价铁瓷球填充区（19）设置在过滤支撑装置上方，所述的零价铁瓷球填充区（19）填充有零价铁瓷球，所述过滤支撑装置呈锥形，所述过滤支撑装置的锥面设置有过滤网（11），所述过滤网（11）下设有支撑板（13），所述反应器主体（5）的侧面设有一个以上的废料排卸柱（17），所述的反应器主体（5）和废料排卸柱（17）之间倾斜连接有一个以上的排卸引导管（21），所述的反应器主体（5）和排卸引导管（21）间设置有卸料窗口（22）。

2.根据权利要求1所述的一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，其特征在于：所述废料排卸柱（17）对称设置于反应器主体（5）两侧，所述的过滤网（11）为不锈钢网，所述的支撑板（13）设有过水孔，所述过滤支撑装置的锥面与反应器主体（5）底部呈45°，所述过滤网（11）的网目数为10~40目，所述的过水孔的孔径为2~6mm。

3.根据权利要求1所述的一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，其特征在于：所述进水调控装置（24）还包括有调酸口（2）、调碱口（3）和pH电极测试口（25），所述进料口（26）设置在进水调控装置（24）上。

4.根据权利要求3所述的一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，其特征在于：所述反应器主体（5）和进水调控装置（24）螺纹相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，其特征在于：所述反应器主体（5）的表面设体积刻度，所述的总出水管（12）连通有污泥管（15）和连接软管（10），所述的连接软管（10）的另一端连接有清水出水管（8），所述的清水出水管（8）设置有水平管段，所述的水平管段上设置有用以控制清水出水管（8）出水的管道连接阀（7），所述反应器主体（5）的一侧固定连接有出水支架，所述出水支架包括有支架底座（9）和固定连接在支架底座（9）上的支架柱（6），所述的管道连接阀（7）可上下移动地连接在所述支架柱（6）上，所述总出水管（12）设有出水阀（14），所述污泥管（15）设有污泥阀（16）。

6.根据权利要求1所述的一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，其特征在于：所述排卸引导管（21）的倾斜角为45°，所述排卸引导管（21）的直径为反应器主体（5）高的1/15，所述排卸引导管（21）在反应器主体（5）的两侧分设有6个。

7.根据权利要求1所述的一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，其特征在于：所述零价铁瓷球的直径为3~5mm。

8.根据权利要求5所述的一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，其特征在于：所述支架底座（9）固定连接在废料排卸柱（17）上。

9.根据权利要求1所述的一种基于负载型零价铁瓷球的设有排卸柱的过滤器，其特征在于：所述反应器主体（5）一侧的上方设有反应器窗口（23）。