声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置及其处理废水的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置及其处理废水的方法，属于环境科学与工程技术领域，主要包括柱形反应腔、声发生单元和固定床单元，利用多种固定相泡沫铁组合形成固定床，易于替换，便于塑形加工，同时蜂窝状结构增大了催化/活化的相界面接触面积，有效活化过硫酸盐等氧化剂；超声产生的多种效应具有加快传质、空化降解等作用，还可以及时清洁泡沫铁表面氧化层，持续提供新鲜铁源用于活化过硫酸盐，减缓铁系活化剂表面钝化问题，有效耦合泡沫铁与过硫酸盐的联用，可提高利用效率，增加处理效率。此外装置构建灵活，可适应多种场合机动搭建，便于推广。便于推广。便于推广。

【技术实现步骤摘要】
声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置及其处理废水的方法


[0001]本专利技术涉及环境科学与工程
，特别是涉及一种声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置及其处理废水的方法。

技术介绍

[0002]国内外关于新兴、持久性有机污染物污染水生环境的报道屡见不鲜，此类污染物具有污染掩蔽性大、可生物富集和可生化性差等特点。传统物理方法及生物法或已经无法满足要求，其中高级氧化技术(通过氧化剂如过硫酸盐活化产生的羟基自由基或硫酸根自由基)正广泛地被应用于环境领域如废气的治理、土壤和地下水的修复以及污水的处理，可用于大分子难降解有机化合物的处理，提高后续可生化性。
[0003]研究表明单独氧化剂(如过硫酸盐)作用效果不佳，遂需要对其进行活化，而超声，一般被广泛应用于医学、军事和化工等行业，作为一种机械波，在环境领域的某些重要方面，声催化能够起到光催化不可比拟的优势，比如声场可以在液体(尤其有色液体)、固体或液固混合体中传播地更远更快更强，那么其延伸的声催化就为环境修复以及各行业废液处理提供了新的应对思路。近年来，超声正被用来活化氧化剂(如过硫酸盐)用于处理环境污染物。然而，超声活化氧化剂的过程，大部分被当作一种辅助手段，那么同样作为一种波，却没有如同光催化那样获得进一步的探究与推广，因此需要设计一种催化反应系统，以便更好地推广声催化技术，以适应多种复杂场景下的污废水处理的需要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术提出一种声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置及其处理废水的方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置，包括柱形反应腔、锥形区、声发生单元、管道混合器、加料口和进水口；
[0007]所述柱形反应腔与所述锥形区连接，所述声发生单元设置于所述锥形区底部或者设置于所述柱形反应腔侧壁，用于内部活化反应区(为了灵活作用于活化反应区，声发生单元安装位置不限于底部，保证超声可作用于内部活化反应区即可)；
[0008]所述柱形反应腔内部设置有固定床单元，侧壁偏上位置开设有出水口；
[0009]所述管道混合器设置于所述柱形反应腔侧壁偏下位置，为了保证氧化剂不流失，充分利用，所述管道混合器分别连通所述加料口和进水口。
[0010]进一步地，为了用于回收流失的铁，所述柱形反应腔与所述锥形区连接处设置有滤膜，滤膜可方便替换。
[0011]进一步地，为了方便后续添加多种药剂，所述加料口数量≥1。
[0012]进一步地，所述声发生单元包含超声换能器，其数量不限于1，用于充分产生超声
作用。
[0013]进一步地，所述柱形反应腔内壁上下各安装顶部法兰和圆形法兰组；所述圆形法兰组包含由上往下三层，分别为圆环垫片、圆形铁板和圆环法兰，通过螺栓与所述锥形区底部法兰对应相连，采用圆形法兰组是为了方便更换声发生单元，同时便于清理设备内部；所述超声换能器通过圆环法兰直接连接于圆形铁板，用于传递超声振动。
[0014]进一步地，所述固定床单元由不同的多孔填料构成，包括上下两隔板，通过摩擦力固定于所述柱形反应腔内壁，用于活动调节固定床单元大小。
[0015]进一步地，所述隔板为圆形多孔状，周边包裹一层橡胶圈。
[0016]进一步地，所述固定床单元包括泡沫铁塔(由单元泡沫铁堆叠而成)、泡沫铁/多孔碳堆和多元铁系填料堆中的至少一种，根据废水反应特性进行灵活选用。
[0017]本专利技术还提供一种利用上述装置处理废水的方法，包括如下步骤：废水通过进水口、氧化剂通过加料口，进入管道混合器进行混合后进入柱形反应腔，同时亦可通过加料口进行pH调节，混合液逐步进入固定床单元，平衡后处理时间为15
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60min(本专利技术的装置既可以进行连续流处理，又可以进行间歇流处理。当进行连续流处理时，水力停留时间为30
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60min；当进行间歇流处理时，处理时间为15
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40min)；开启声发生单元，超声加快液相传质，并在固定床单元驱动泡沫铁，提供新鲜零价铁源活化氧化剂并减缓铁层钝化；流失的铁集中于滤膜，后续回用；在上述超声、多孔泡沫铁固定床和氧化剂过硫酸盐耦合作用下氧化处理废水，处理后的水经过出水口流出。
[0018]进一步地，所述氧化剂为过硫酸盐或复合氧化剂，所述过硫酸盐为过硫酸钾或过硫酸钠，所述复合氧化剂为过硫酸盐/亚氯酸盐，亚氯酸盐为亚氯酸钠。
[0019]进一步地，固定床单元可由泡沫铁塔、泡沫铁/多孔碳堆和多元铁系填料堆构成；所述泡沫铁塔由泡沫铁随机堆叠而成，由于泡沫铁具有一定机械强度，所述泡沫铁可进行加工直接或间接形成包括但不限于多孔单柱形泡沫铁或叠柱形泡沫铁，可根据废水污染严重程度确定填充密度以及形状；所述泡沫铁/多孔碳堆，将多孔碳填充进多孔泡沫铁中，充分利用泡沫铁内部孔隙进行合理填充，形成类铁碳微电解构型；所述多元铁系填料堆由包含但不限于海绵铁或废铁屑的铁系填料构成。
[0020]本专利技术以耦合超声与氧化剂，以达到深度活化与处理的效果。
[0021]本专利技术公开了以下技术效果：
[0022]本专利技术利用多种固定相泡沫铁组合形成固定床，避免了粉状零价铁如微纳米零价铁、铁屑等的不易回收、过快流失等问题，易于替换，便于进一步的塑形加工，同时蜂窝状孔隙结构提供了一定的比表面积，增大了催化/活化的相界面接触面积，也便于水力经过，有效活化过硫酸盐等氧化剂；超声产生的多种效应具有加快传质、空化降解等作用，还可以及时清洁泡沫铁表面氧化层，持续提供新鲜铁源用于活化过硫酸盐，提高利用效率，减缓并防止铁系活化剂表面钝化问题，有效耦合泡沫铁与过硫酸盐的联用，能有效处理有机废水，同时装置构建灵活，可适应多种场合机动搭建，便于推广，污染物去除率不低于90％。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术装置的结构示意图；
[0025]图2为声发生单元安装在柱形反应腔侧壁的结构示意图；
[0026]图3为固定床单元多模块示意图；
[0027]其中，图1和图2中，1
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柱形反应腔，2
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固定床单元，3
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锥形区，4
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声发生单元，5
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超声换能器，6
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圆形法兰组，7
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滤膜，8
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管道混合器，9
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加料口，10
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进水口，11
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出水口，12
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顶部法兰，13
‑
隔板；
[0028]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置，其特征在于，包括柱形反应腔、锥形区、声发生单元、管道混合器、加料口和进水口；所述柱形反应腔与所述锥形区连接，所述声发生单元设置于所述锥形区底部或者设置于所述柱形反应腔侧壁，用于内部活化反应区；所述柱形反应腔内部设置有固定床单元，侧壁偏上位置开设有出水口；所述管道混合器设置于所述柱形反应腔侧壁偏下位置，分别连通所述加料口和进水口。2.根据权利要求1所述一种声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置，其特征在于，所述柱形反应腔与所述锥形区连接处设置有滤膜。3.根据权利要求1所述一种声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置，其特征在于，所述加料口数量≥1。4.根据权利要求1所述一种声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置，其特征在于，所述声发生单元包含超声换能器，其数量不限于1。5.根据权利要求1所述一种声驱动类泡沫铁多孔固定床活化氧化剂的装置，其特征在于，所述柱形反应腔内壁上下各安装顶部法兰和圆形法兰组；所述圆形法兰组包含由上往下三层，分别为圆环垫片、圆形铁板和圆环法兰，通过螺栓与所述锥形区底部法兰对应相连；所述超声换能器通过圆环法兰连接于圆形铁板，用于传递超...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤宏，徐祺辉，贾玉红，谭海丽，李昊阳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：