CN212076722U - 用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于超声波联合电‑Fenton氧化修复有机污染地下水的系统，包括污水修复系统、污水存储沉淀系统、电化学供电系统和供气系统，所述电化学供电系统的正极和负极分别与污水修复系统内部的阳极板和阴极板连接；所述反应塔两侧分别设置有阴极板和阳极板，所述供气板外侧包裹有碳毡电极层，所述碳毡电极层与阴极板电性连接，所述阳极板上间隔均匀设置有阳极反应层，所述阳极反应层与碳毡电极层间隔交错式设置，所述阳极反应层与碳毡电极层形成S型扁平反应通道，本实用新型针对性的在阴极进行供氧，利用光‑Fenton、电‑Fenton和超声波震荡结合的方式对水体中的有机物进行降解，减小能耗，提高降解速率，保证了水体降解的均匀性。

Description

用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体为一种用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统。

背景技术

现有技术中申请号为“CN201310101657.2”的一种超重力强化电Fenton法处理废水的传质过程的装置及工艺，解决了传统电Fenton法处理废水时传质受限的难题，所述装置包括若干圆筒阴极及阴极连接盘和若干波纹圆筒阳极及阳极连接盘，波纹圆筒阳极及阳极连接盘相对外壳静止，阴极连接盘中心连接转轴，阴极连接盘上布有进气孔，阴极连接盘底部设置气体流通室。所述工艺，利用旋转的阴极连接盘及圆筒阴极和静止的阳极连接盘及波纹圆筒阳极，以及通入的氧气组成超重力电Fenton反应体系，上述装置不仅可解决传统牺牲阳极电Fenton技术应用过程中传质受限的难题，从而提高了处理效率，而且反应装置中持液量小、负荷低，设备小，能耗低。

但是上述该超重力强化电Fenton法处理废水的传质过程的装置及工艺在使用过程中仍然存在较为明显的缺陷：1、上述装置通过曝气的方式为电-Fenton提供反应气体，但是在曝气的过程中，仅仅阴极需要和氧气进行反应，因此大量的曝气容易导致气体的浪费，同时曝气产生的气泡附着在阳极影响阳极的反应，进而降低地下水氧化降解速率；2、上述装置的氧化修复方式较为单一，难以对水中的污染物进行充分降解；3、上述装置在降解过程中，地下水的流动方向难以有效进行控制，从而导致水体的降解不均匀。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统，包括污水修复系统、污水存储沉淀系统、电化学供电系统和供气系统，所述污水存储沉淀系统通过污水泵管与污水修复系统底部的进水孔连通，所述供气系统通过管道与污水修复系统的进气管连通，所述电化学供电系统的正极和负极分别与污水修复系统内部的阳极板和阴极板连接；

所述污水修复系统包括反应塔，所述反应塔横截面呈矩形，所述反应塔两侧分别设置有阴极板和阳极板，所述阴极板上间隔均匀设置有若干供气板，若干所述供气板上下两侧均匀开设有供气孔，所述供气板通过管道与进气管连通，所述供气板外侧包裹有碳毡电极层，所述碳毡电极层与阴极板电性连接，所述阳极板上间隔均匀设置有阳极反应层，所述阳极反应层与碳毡电极层间隔交错式设置，所述阳极反应层包括Pt反应区和Fe反应区，所述Fe反应区开设有蜂窝通孔，所述Pt反应区表层镀Pt处理，所述Fe反应区远离阳极板安装设置，所述阳极反应层与碳毡电极层形成S型扁平反应通道，所述反应塔顶部开设有出气孔，所述反应塔上部侧壁开设有出水孔。

优选的，所述反应塔底部设置有超声波振头，所述超声波振头与外接的超声波反应器连接。

优选的，所述阳极反应层和碳毡电极层间隙处的阴极板和阳极板上均安装有紫外灯管。

优选的，所述污水存储沉淀系统包括储水池，所述储水池底部开设有污泥分离通道。

一种超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的方法，包括以下步骤：

步骤一：通过管道将地下污水提取至储水池中，向储水池中添加絮凝剂对污水进行初级分离，通过储水池底部的污泥分离通道将沉淀的杂质进行分离；

步骤二：将电化学供电系统的正负极对应接入阳极板和阴极板，打开超声波发生器和紫外灯管，并通过供气系统向供气板内提供纯氧；

步骤三：调节反应塔PH为3，通过污水泵管将储水池中的初级过滤污水通过进水管泵入反应塔底部，污水在反应塔内由下而上做S型移动，在光催化、电-Fenton、超声波的混合作用下进行氧化修复；

步骤四：修复完成的地下水通过出水孔流出反应塔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型针对性的在阴极进行供氧，氧气通过碳毡间隙与其充分进行反应，提高了氧气的电离效果，同时输入小剂量的氧气即可达到电离效果，无需大量曝气，节约氧气的同时减少了氧气在阳极的附着，保证了阳极的反应；

2、本实用新型利用光-Fenton、电-Fenton和超声波震荡结合的方式，能够有效对水体中的有机污染物进行降解，相较于单一性的降解，本实用新型降解效率更高；

3、本实用新型的地下水通过反应塔内的S型扁平反应通道自下而上移动，在移动的过程中完成有机污染物的降解，保证了水体降解的均匀性。

本实用新型针对性的在阴极进行供氧，利用光-Fenton、电-Fenton和超声波震荡结合的方式对水体中的有机物进行降解，减小能耗，提高降解速率，保证了水体降解的均匀性。

附图说明

图1为本实用新型的反应塔内部结构示意图；

图2为本实用新型的整体系统结构示意图；

图3为本实用新型的碳毡电极层安装结构示意图；

图4为本实用新型的B区域放大结构示意图；

图5为本实用新型的A区域放大结构示意图；

图6为本实用新型的阳极反应层结构示意图。

图中：1 污水修复系统、2 污水存储沉淀系统、3 电化学供电系统、4 供气系统、5污水泵管、6 进水孔、7 进气管、8 阳极板、9 阴极板、10 反应塔、11 供气板、12 供气孔、13碳毡电极层、14 阳极反应层、15 Pt反应区、16 Fe反应区、17 蜂窝通孔、18 S型扁平反应通道、19 出气孔、20 出水孔、21 超声波振头、22 紫外灯管、23 储水池、24 污泥分离通道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：

一种用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统，包括污水修复系统1、污水存储沉淀系统2、电化学供电系统3和供气系统4，污水存储沉淀系统2通过污水泵管5与污水修复系统1底部的进水孔6连通，供气系统4通过管道与污水修复系统1的进气管7连通，电化学供电系统3的正极和负极分别与污水修复系统1内部的阳极板8和阴极板9连接；

电-Fenton法提高了对有机物的矿化程度,利用电化学法产生的H₂O₂和Fe²⁺作为Fenton试剂的持续来源,不需要外界进行供应，阴极通过碳毡氧气进行反应O₂+2H⁺+2e→H₂O₂、Fe³⁺+e→Fe²⁺、2H₂O+2e→2OH^-+H₂，阳极发生的反应有：Fe-2e→Fe²⁺、2H₂O₂-4e→O₂+4H⁺，2H₂O₂-2e→2·OH+2H⁺，通过Fenton反应：H₂O₂+Fe²⁺→Fe³⁺+OH^-+·OH。有机物在于·OH接触后发生如下反应：·OH+有机物→CO₂+H₂O+小分子有机物，从而完成有机污染物的降解，同时，产生的Fe³⁺与OH^-结合产生Fe(OH)₃能够进行絮凝沉淀。

污水修复系统1包括反应塔10，反应塔10横截面呈矩形，反应塔10两侧分别设置有阴极板9和阳极板8，阴极板9上间隔均匀设置有若干供气板11，若干供气板11上下两侧均匀开设有供气孔12，供气板11通过管道与进气管7连通，供气板11外侧包裹有碳毡电极层13，碳毡电极层13与阴极板9电性连接，阳极板8上间隔均匀设置有阳极反应层14，阳极反应层14与碳毡电极层13间隔交错式设置，阳极反应层14包括Pt反应区15和Fe反应区16，Fe反应区16开设有蜂窝通孔17，Pt反应区15表层镀Pt处理，Fe反应区16远离阳极板8安装设置，阳极反应层14与碳毡电极层13形成S型扁平反应通道18，反应塔10顶部开设有出气孔19，反应塔10上部侧壁开设有出水孔20。

地下水在污水存储沉淀系统2中进行絮凝沉淀，并通过污水泵管5泵入污水修复系统1内，通过阳极反应层14与碳毡电极层13间隔交错式设置，能够保证地下水通过各层进行S型流动路径，最终通过上部的出水孔20流出，利用碳毡电极层13将供气板11进行包裹，当供气系统4对进气管7进行供气时，气体通过供气板11上下两侧的供气孔12流出，在穿过碳毡电极层13的过程中进行电离反应，此种供气方式在供气量小的同时保证了氧气充分参与反应，极大降低了氧气的使用量，同时，氧气在阴极释放有效当时阳极被氧气产生的气泡进行附着，保证了阳极的正常反应，在阳极反应层14设置有Pt反应区15和Fe反应区16，通过Fe反应区16电离产生的铁离子对水体进行降解，通过Pt反应区的铂电极作为惰性电极对水体进行电离，将Fe反应区16开设的蜂窝通孔17设置在远离阳极板8一侧能够保证地下水在移动过程中进行S形流动，保证了地下水的充分降解。

作为一个优选，反应塔10底部设置有超声波振头21，超声波振头21与外接的超声波反应器连接，通过超声波振头21产生的震动，能够有效去除反应中产生的气体，保证阴极板和阳极板的正常电离。

作为一个优选，阳极反应层14和碳毡电极层13间隙处的阴极板9和阳极板8上均安装有紫外灯管22，通过紫外灯管22产生的紫外光能够，对Fenton试剂氧化性能有很大的改善，其优点在于降低了Fe²⁺用量,提高了H₂O₂的利用率，这是由于Fe³⁺和紫外线对H₂O₂的催化分解存在协同效应。

作为一个优选，污水存储沉淀系统2包括储水池23，储水池23底部开设有污泥分离通道24，通过储水池23静态下对污水进行沉淀，并通过投放絮凝剂的方式将水体中的颗粒污染物进行沉淀过滤。

一种超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的方法，包括以下步骤：

步骤一：通过管道将地下污水提取至储水池23中，向储水池23中添加絮凝剂对污水进行初级分离，通过储水池23底部的污泥分离通道24将沉淀的杂质进行分离；

步骤二：将电化学供电系统3的正负极对应接入阳极板8和阴极板9，打开超声波发生器和紫外灯管22，并通过供气系统4向供气板11内提供纯氧；

步骤三：调节反应塔PH为3，通过污水泵管5将储水池23中的初级过滤污水通过进水管7泵入反应塔10底部，污水在反应塔10内由下而上做S型移动，在光催化、电-Fenton、超声波的混合作用下进行氧化修复；

步骤四：修复完成的地下水通过出水孔流出反应塔10。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统，包括污水修复系统(1)、污水存储沉淀系统(2)、电化学供电系统(3)和供气系统(4)，其特征在于：所述污水存储沉淀系统(2)通过污水泵管(5)与污水修复系统(1)底部的进水孔(6)连通，所述供气系统(4)通过管道与污水修复系统(1)的进气管(7)连通，所述电化学供电系统(3)的正极和负极分别与污水修复系统(1)内部的阳极板(8)和阴极板(9)连接；

所述污水修复系统(1)包括反应塔(10)，所述反应塔(10)横截面呈矩形，所述反应塔(10)两侧分别设置有阴极板(9)和阳极板(8)，所述阴极板(9)上间隔均匀设置有若干供气板(11)，若干所述供气板(11)上下两侧均匀开设有供气孔(12)，所述供气板(11)通过管道与进气管(7)连通，所述供气板(11)外侧包裹有碳毡电极层(13)，所述碳毡电极层(13)与阴极板(9)电性连接，所述阳极板(8)上间隔均匀设置有阳极反应层(14)，所述阳极反应层(14)与碳毡电极层(13)间隔交错式设置，所述阳极反应层(14)包括Pt反应区(15)和Fe反应区(16)，所述Fe反应区(16)开设有蜂窝通孔(17)，所述Fe反应区(16)远离阳极板(8)安装设置，所述阳极反应层(14)与碳毡电极层(13)形成S型扁平反应通道(18)，所述反应塔(10)顶部开设有出气孔(19)，所述反应塔(10)上部侧壁开设有出水孔(20)。

2.根据权利要求1所述的一种用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统，其特征在于：所述反应塔(10)底部设置有超声波振头(21)，所述超声波振头(21)与外接的超声波反应器连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统，其特征在于：所述阳极反应层(14)和碳毡电极层(13)间隙处的阴极板(9)和阳极板(8)上均安装有紫外灯管(22)。

4.根据权利要求1所述的一种用于超声波联合电-Fenton氧化修复有机污染地下水的系统，其特征在于：所述污水存储沉淀系统(2)包括储水池(23)，所述储水池(23)底部开设有污泥分离通道(24)。

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