一種氧化、還原雙效微電解復(fù)合反應(yīng)器及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專利技術(shù)主要用于廢水處理，屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵碳微電解是通過鐵和碳之間存在電位差，從而在水中形成無數(shù)個(gè)微小的原電池 來對(duì)廢水進(jìn)行處理的方法。鐵碳微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵肩和活性炭或者焦 炭。鐵和碳的顆粒均與溶液接觸，同時(shí)鐵和碳之間保持接觸，可進(jìn)行電子的轉(zhuǎn)移。當(dāng)將其浸 入電解質(zhì)溶液中時(shí)，由于Fe和C之間存在1. 2V的電極電位差，因而會(huì)形成無數(shù)的微電池系 統(tǒng)，在其作用空間構(gòu)成一個(gè)電場(chǎng)。在偏酸性的條件下，這些活性成分均能與廢水中的許多組 分發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
[0003] 當(dāng)廢水與鐵碳接觸后發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng)： 陽極：Fe-2e-Fe2+Eo(Fe/Fe) =一0.4V陰極：2H++2e-Η2Eo(Η+/Η2) = 0V 整體體現(xiàn)出還原的性質(zhì)，將電解質(zhì)中的成分還原； 當(dāng)有氧存在時(shí)，陰極反應(yīng)如下： 02+4H++4e- 2Η20 Eo(02)= +1. 23V 02+2H20+4e- 40 - Eo(02/0H-) = +0· 41V 整體體現(xiàn)出氧化的性質(zhì)，將電解質(zhì)中成分氧化； 由此可以看出，鐵碳微電解在不同條件下可以使電解質(zhì)溶液整體發(fā)生氧化反應(yīng)或者是 還原反應(yīng)。但是，在現(xiàn)有的鐵碳微電解反應(yīng)器均是采用其單一功能，其中氧化功能應(yīng)用最為 廣泛，即具有曝氣性能的反應(yīng)器應(yīng)用最多，用于處理不同行業(yè)產(chǎn)生的含有機(jī)物廢水，以將廢 水中大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，沒有出現(xiàn)能將鐵碳微電解氧化、還原性質(zhì)均能實(shí) 現(xiàn)的雙效反應(yīng)器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明技術(shù)針對(duì)現(xiàn)在鐵碳微電解反應(yīng)器只利用其單一功能的缺陷，公開了一種氧 化、還原雙效微電解復(fù)合反應(yīng)器。
[0005] 本發(fā)明一種氧化、還原雙效微電解復(fù)合反應(yīng)器，其特征在于，所述的反應(yīng)器內(nèi)含有 特種鐵碳催化填料、無氧攪拌系統(tǒng)和有氧攪拌系統(tǒng)。
[0006] 進(jìn)一步地，所述雙效微電解復(fù)合反應(yīng)器，包括筒體和特種鐵碳催化填料，所述筒體 中心設(shè)有通道擋板，所述通道擋板為帶有篩孔的圓柱形擋板，所述特種鐵碳催化填料填裝 于通道擋板與筒體之間形成的填料區(qū)內(nèi)；所述通道擋板內(nèi)部設(shè)有循環(huán)管道，所述循環(huán)管道 通過栗與筒體上端相連；所述填料區(qū)底部設(shè)有微孔曝氣板，所述微孔曝氣板與曝氣發(fā)生器 相連；所述筒體底端設(shè)有入水口，頂部設(shè)有出水口；所述入水口高度高于填料區(qū)底部，所述 出水口高度高于整個(gè)循環(huán)管道。其中，通過栗的作用使水經(jīng)過循環(huán)管道進(jìn)行循環(huán)流通或通 過微孔曝氣板曝?zé)o氧氣體，從而形成無氧攪拌系統(tǒng)；通過微孔曝氣板曝含氧氣體，形成有氧 攪拌系統(tǒng)。
[0007] 進(jìn)一步地，所述特種鐵碳催化填料，是將氯化稀土材料負(fù)載到常規(guī)的鐵碳填料上。 所形成的特種鐵碳催化填料，催化效果好，反應(yīng)速度快。
[0008] 所述的氯化稀土優(yōu)選為氯化鑭、氯化鈰稀土。
[0009] 所述通道擋板頂部設(shè)有單向閥，用于增強(qiáng)有氧攪拌或無氧攪拌的效果。
[0010] 所述曝氣發(fā)生器為空氣曝氣發(fā)生器、臭氧曝氣發(fā)生器或者氮?dú)馄貧獍l(fā)生器。
[0011] 所述的反應(yīng)器筒體內(nèi)壁設(shè)有紫外燈，頂部設(shè)有排氣管，所述的紫外燈在進(jìn)行有氧 攪拌系統(tǒng)使用時(shí)打開，無氧攪拌系統(tǒng)使用時(shí)關(guān)閉；所述排氣管內(nèi)裝有還原物質(zhì)，避免在進(jìn)行 有氧曝氣時(shí)造成臭氧超標(biāo)的問題；所述還原物質(zhì)為活性炭或者鐵粉或者兩者的組合。
[0012] 本發(fā)明還提供所述雙效微電解復(fù)合反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用。
[0013] 優(yōu)選的，用于廢水處理工藝中，廢水的最佳pH為2-6。
[0014] 本發(fā)明還提供所述雙效微電解復(fù)合反應(yīng)器在含有重金屬和磷元素的廢水處理中 的應(yīng)用。
[0015] 所述反應(yīng)器在重金屬和磷元素中的具體應(yīng)用方法為：調(diào)節(jié)廢水的pH至2-4左右， 溫度在10-40°C之間，曝氣攪拌l-3h。
[0016] 本發(fā)明所述的新型重金屬?gòu)U水預(yù)處理反應(yīng)器，其中的鐵碳材料每12個(gè)月人工更 換一次即可。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的氧化、還原雙效微電解復(fù)合反應(yīng)器，當(dāng)采用栗 和循環(huán)管道進(jìn)行水力攪拌或通過氮?dú)馄貧獍l(fā)生器曝氮?dú)獾臅r(shí)候，發(fā)生還原反應(yīng)，當(dāng)打開空 氣曝氣發(fā)生器或臭氧曝氣發(fā)生器曝含氧氣體的時(shí)候，則發(fā)生氧化反應(yīng)。在污水處理中，當(dāng)需 要處理含重金屬?gòu)U水、高硝態(tài)氮等廢水時(shí)，則使用水力攪拌或者氮?dú)馄貧?，使其發(fā)生還原反 應(yīng)；在處理高C0D、有機(jī)磷等廢水時(shí)，則打開有氧攪拌系統(tǒng)，使其發(fā)生氧化反應(yīng)。
[0017] 本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)： 1、一個(gè)反應(yīng)器能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)氧化和還原反應(yīng)。本專利發(fā)明了能夠?qū)崿F(xiàn)氧化、還原的 雙效微電解復(fù)合反應(yīng)器，在進(jìn)行曝氣攪拌時(shí)，發(fā)生的是氧化反應(yīng)，用于去除廢水中是有機(jī)成 分，在進(jìn)行水力攪拌時(shí)，發(fā)生的還原反應(yīng)，用于去除廢水中的重金屬元素以及需要還原處理 的污染因子。因此，本發(fā)明只要改變反應(yīng)器溶液的攪拌方式就行控制其氧化、還原反應(yīng)的發(fā) 生，實(shí)現(xiàn)氧化、還原雙效的功能，而現(xiàn)有的鐵碳微電解反應(yīng)器只能實(shí)現(xiàn)其中的一種功能，本 發(fā)明具有重大創(chuàng)新性。
[0018]、同時(shí)去除重金屬元素和磷元素。一般電鍍廢水因使用萃取劑，會(huì)同時(shí)含有重金屬 和有機(jī)磷兩種污染因子。利用本發(fā)明中反應(yīng)器，通過有氧曝氣，可以同時(shí)去除重金屬元素和 有機(jī)磷，同時(shí)改變兩者在廢水中的存在形態(tài)，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橐子诔恋砗腿コ男螒B(tài)，為下一步 徹底去除工藝做好準(zhǔn)備。
[0019]、降低了廢水處理成本。在重金屬?gòu)U水處理流程中，減少了反復(fù)調(diào)酸和調(diào)堿工序中 的酸堿使用量，降低了藥劑使用成本；在有機(jī)磷廢水中，其減少了芬頓反應(yīng)中亞鐵離子的消 耗，直接利用鐵碳反應(yīng)中亞鐵離子的生成。因此，本發(fā)明專利可有效減少藥劑使用成本，簡(jiǎn) 化了處理工藝，減少了水處理的占地面積，大大降低了廢水的處理成本。
[0020] 、應(yīng)用范圍廣泛。本發(fā)明專利中的反應(yīng)器可以通過攪拌方式控制整體反應(yīng)的性質(zhì)， 實(shí)現(xiàn)氧化和還原的功能。因此，本發(fā)明中的反應(yīng)器可以應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，如高C0D廢水、 有機(jī)磷廢水等，需要氧化處理的廢水，也可以應(yīng)用在含重金屬?gòu)U水，如電鍍行業(yè)廢水、采選 廢水以及有色金屬冶煉廢水中，需要還原處理的廢水，其應(yīng)用領(lǐng)域十