专利名称：双相循环催化氧化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可通过电芬顿方法产生的羟基自由基来处理高浓度有机废水的电芬顿氧化技术设备，尤其涉及一种双相循环催化氧化装置。
背景技术：
近年来，随着石油化工、精细化工、制药、印染等工业的迅速发展，各种含有大量难生物降解有机污染物的废 水相应增多，给污水处理带来了极大的难度。近年来难降解废水的各种高级氧化技术的研究十分活跃。高级氧化技术是20世纪80年代开始形成的处理有毒污染物的技术，它的特点是通过反应产生羟基自由基降解有机污染物。这些技术中尤其以芬顿反应为基础的氧化技术最受:人重视。法国科学家Fenton在1894年发明了一种用亚铁离子(Fe2+)和双氧水(H2O2)在酸性条件下生成具有强氧化性的羟基自由基(· 0H)的方法，这一成果被命名为芬顿(Fenton)试剂。由于芬顿试剂反应的实质是H2O2在Fe2+的催化作用下生成羟基自由基(·0Η)，而羟基自由基(· 0Η)的氧化电位高达2. 83ν,比臭氧(O3, 2. 07ν)和过氧化氢(H2O2,1. 77ν)分别高35%和59%，氧化能力仅次于氟(3. 06ν)，另外，· OH还具有高电负性(亲电性)，其电子亲和能力为569. 3KJ,容易进攻高电子云密度点，进而作为中间产物实现污染物的深度氧化分解O3、过氧化氢、Cl2、·0等强氧化剂中间产物，从而利用这些中间产物的强氧化性能将废水中的有机物完全氧化为CO2和Η20。因此，芬顿试剂几乎对所有的有机分子都有强度不等的氧化分解作用，可以广泛应用于高浓度、难降解的有机废水中。但是传统芬顿反应中，由于过氧化氢的费用较高，亚铁离子的再生困难，并且在反应过程中随着两者浓度的降低，使得反应速率难以维持在较高的水平上，对有机物特别是难降解有机物的降解时间较长，降解效果不够理想，且产生的污泥量大。电芬顿法是在传统芬顿法的基础上，利用电化学产生Fe2+或H2O2作为芬顿试剂的持续来源，两者产生后立即作用生成羟基自由基，使废水中的有机污染物得到降解。它有效的克服了传统芬顿法的缺点，提高了水处理效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双相循环催化氧化装置，本双相循环催化氧化装置能够使亚铁离子可以在反应器内不断的进行双相循环利用，降低催化剂的使用量，减少三价铁产生的污泥量并大大降低运行费用，并且有效的提高水体的生化性，达到更高的处理效果，以克服传统芬顿技术缺点。为实现上述技术目的问题，本发明采取的技术方案为一种双相循环催化氧化装置，包括用于调节废水PH值的pH调节槽、用于进行芬顿氧化反应同时将Fe3+还原为Fe2+的电解氧化槽；其特征在于所述电解氧化槽为密闭式电解氧化槽，所述电解氧化槽与PH调节槽通过第一管道连接；所述电解氧化槽内设有至少一个电解正极和至少一个电解负极。作为本发明进一步改进的技术方案，所述电解正极和电解负极通过整流器与电源连接。作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一管道上设有第一阀门。作为本发明进一步改进的技术方案，还包括分别与PH调节槽相连通的用于向PH调节槽添加H2O2的H2O2加药泵4、用于向PH调节槽添加FeSO4的FeSO4加药泵5、用于向PH调节槽添加H2SO4的H2SO4加药泵6、用于向PH调节槽添加废水的废水进水泵7 ;所述PH调节槽内还设有用于将PH调节槽内的混合物料搅拌均匀的搅拌机。作为本发明进一步改进的技术方案，所述PH调节槽内还设有用于测试PH调节槽内的混合物料的PH值的PH计。 作为本发明进一步改进的技术方案，还包括用于进行二次芬顿氧化反应的电解反应槽；所述电解反应槽通过第二管道与电解氧化槽连接，电解氧化槽中的混合物料通过第二管道流入电解反应槽中；还包括连接在所述电解氧化槽和电解反应槽之间的第三管道，所述第三管道上安装有用于将电解反应槽中的混合物料送入电解氧化槽中继续进行芬顿氧化反应的回流泵。作为本发明进一步改进的技术方案，所述第二管道上还设有第二阀门，所述第三管道上还设有第三阀门。本发明在芬顿氧化过程中，Fe2+和双氧水反应被氧化为Fe3+，而在电解过程中，Fe3+在负极重新被还原为Fe2+，实现了 Fe2+和Fe2+的双相循环，有效节省了 FeSO4的用量，提高了芬顿氧化的效率。总之，本发明通过电场解离有机物，可以促进氧化剂对有机物的分解能力，提升Fenton法对COD的处理效果，约提升30-90% ;在处理高浓度COD时，因不断循环利用Fe2+参与反应，可大量降低铁使用量，提升氧化剂利用效率；占地面积小，功能与生物处理配合传统Fenton法相当，占地面积只需其10_20%。化学需氧量又称化学耗氧量英文名为Chemical Oxygen Demand,简称COD。是利用化学氧化剂,如高猛酸钾,将水中可氧化物质氧化分解，可氧化物质如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等，然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。它和生化需氧量BOD—样，是表示水质污染度的重要指标。COD的单位为ppm或毫克/升，其值越小，说明水质污染程度越轻。
图1为本发明的结构示意图。下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明。
具体实施例方式实施例1
参见图1，本双相循环催化氧化装置，包括用于调节废水PH值的PH调节槽1、用于进行芬顿氧化反应同时将Fe3+还原为Fe2+的电解氧化槽2 ;所述电解氧化槽2为密闭式电解氧化槽，所述电解氧化槽2与PH调节槽I通过第一管道3连接；所述电解氧化槽2内设有至少一个电解正极4和至少一个电解负极5。所述电解正极4和电解负极5通过整流器6与电源连接。所述第一管道3上设有第一阀门7。还包括分别与PH调节槽I相连通的用于向PH调节槽I添加H2O2的H2O2加药泵8、用于向PH调节槽I添加FeSO4的FeSO4加药泵9、用于向PH调节槽I添加H2SO4的H2SO4加药泵10、用于向PH调节槽I添加废水的废水进水泵
11;所述PH调节槽I内还设有用于将PH调节槽I内的混合物料搅拌均匀的搅拌机12。所述PH调节槽I内还设有用于测试PH调节槽I内的混合物料的PH值的PH计13。还包括用于进行二次芬顿氧化反应的电解反应槽14 ;所述电解反应槽14通过第二管道15与电解氧化槽2连接，电解氧化槽2中的混合物料通过第二管道15流入电解反应槽14中；还包括连接在所述电解氧化槽2和电解反应槽14之间的第三管道17，所述第三管道17上安装有用于将电解反应槽14中的混合物料送入电解氧化槽2中继续进行芬顿氧化反应的回流泵18 ;所述电解反应槽14上还设有出水口 16。所述第二管道15上还设有第二阀门19，所述第三管道17上还设有第三阀门20。本实施例中，pH调节槽作为前端预处理来调节废水pH，通过加药泵将废水调节至 合适PH点，并加入所需Fe2+和部分H2O2,经pH调节槽搅拌机8搅拌均匀后通过管道进入电解氧化槽中。电解氧化槽2为密闭式反应设备，设备采用不锈钢材料制作，顶盖采用PP材料制作，内部设有大量电解正极和电解负极，电解正极采用实心钛基不溶性材料，电解负极采用开放式不锈钢材料，电解正极和电解负极通过整流器和外部电源相连；芬顿氧化产生的Fe3+在负极被还原为Fe2+重新参与反应，以此原理亚铁离子可以在电解氧化槽2内进行双相循环，从而降低硫酸亚铁的使用量。Fe2+的量可通过控制正负极之间的反应电压及电流情况和电解反应槽3中回流泵的回流量来实现。电解氧化槽出水进入电解反应槽，电解反应槽由玻璃钢材质制作，电解氧化槽中未进行完全的芬顿氧化反应继续在电解反应槽中进行，通过控制停留时间来控制芬顿氧化的效果，电解反应槽中的部分出水通过回流泵回流进入电解氧化槽中，废水中芬顿氧化产生的Fe3+在电解氧化槽2中被重新还原为Fe2+继续参与反应。电解反应槽3中的出水从出水口排出后进入后续混凝沉淀设备。在本实施例中，在芬顿氧化过程中，Fe2+和双氧水反应被氧化为Fe3+，而在电解过程中，Fe3+在负极重新被还原为Fe2+，实现了 Fe2+和Fe2+的双相循环，有效节省了 FeSO4的用量，提高了芬顿氧化的效率。本发明改变传统的芬顿试剂外加投入的方式，选择利用电解还原Fe3+为Fe2+作为Fe2+的添加设备，可使技术工业化，有效克服了运行成本高、难以推广的缺陷。以此方法作为处理高浓度难生化有机废水的手段，由于芬顿试剂的反应效果氧化性很强，所以，对于降低有机物浓度，提高水体的可生化性有显著效果，尤其对于高有机物浓度、低链分子物有机物、难以生物降解的有机废水处理有着重要的使用价值和推广价值。本发明的设备能够充分利用各种氧化技术的优势，以最低的成本，达到最高的处理效率和最完善的处理效果。
权利要求
1.一种双相循环催化氧化装置，包括用于调节废水PH值的pH调节槽(I )、用于进行芬顿氧化反应同时将Fe3+还原为Fe2+的电解氧化槽2 ;其特征在于所述电解氧化槽(2)为密闭式电解氧化槽，所述电解氧化槽(2 )与PH调节槽(I)通过第一管道(3 )连接；所述电解氧化槽(2)内设有至少一个电解正极(4)和至少一个电解负极(5)。
2.根据权利要求1所述的双相循环催化氧化装置，其特征在于所述电解正极(4)和电解负极(5)通过整流器(6)与电源连接。
3.根据权利要求2所述的双相循环催化氧化装置，其特征在于所述第一管道(3)上设有第一阀门(7)。
4.根据权利要求1或2或3所述的双相循环催化氧化装置，其特征在于还包括分别与 PH调节槽(I)相连通的用于向PH调节槽I添加H2O2的H2O2加药泵(8)、用于向PH调节槽(I)添加FeSO4的FeSO4加药泵(9)、用于向PH调节槽(I)添加H2SO4的H2SO4加药泵(10)、 用于向PH调节槽(I)添加废水的废水进水泵(11);所述PH调节槽(I)内还设有用于将PH 调节槽(I)内的混合物料搅拌均匀的搅拌机(12)。
5.根据权利要求4所述的双相循环催化氧化装置，其特征在于所述PH调节槽(I)内还设有用于测试PH调节槽(I)内的混合物料的PH值的PH计(13)。
6.根据权利要求4所述的双相循环催化氧化装置，其特征在于还包括用于进行二次芬顿氧化反应的电解反应槽(14);所述电解反应槽(14)通过第二管道(15)与电解氧化槽 ⑵连接，电解氧化槽⑵中的混合物料通过第二管道(16)流入电解反应槽(14)中；还包括连接在所述电解氧化槽(2)和电解反应槽(14)之间的第三管道(17)，所述第三管道 (17)上安装有用于将电解反应槽(14)中的混合物料送入电解氧化槽(2)中继续进行芬顿氧化反应的回流泵(18)。
7.根据权利要求5所述的双相循环催化氧化装置，其特征在于还包括用于进行二次芬顿氧化反应的电解反应槽(14);所述电解反应槽(14)通过第二管道(15)与电解氧化槽 ⑵连接，电解氧化槽⑵中的混合物料通过第二管道(16)流入电解反应槽(14)中；还包括连接在所述电解氧化槽(2)和电解反应槽(14)之间的第三管道(17)，所述第三管道 (17)上安装有用于将电解反应槽(14)中的混合物料送入电解氧化槽(2)中继续进行芬顿氧化反应的回流泵(18)。
8.根据权利要求6所述的双相循环催化氧化装置，其特征在于所述第二管道(15)上还设有第二阀门(19 )，所述第三管道(17)上还设有第三阀门(20 )。
9.根据权利要求7所述的双相循环催化氧化装置，其特征在于所述第二管道(15)上还设有第二阀门(19 )，所述第三管道(17)上还设有第三阀门(20 )。
全文摘要
本发明公开了一种双相循环催化氧化装置，包括用于调节废水pH值的pH调节槽、用于进行芬顿氧化反应同时将Fe3+还原为Fe2+的电解氧化槽；所述电解氧化槽为密闭式电解氧化槽，所述电解氧化槽与pH调节槽通过第一管道连接；所述电解氧化槽内设有至少一个电解正极和至少一个电解负极。本发明在芬顿氧化过程中，Fe2+和双氧水反应被氧化为Fe3+，而在电解过程中，Fe3+在负极重新被还原为Fe2+，实现了Fe2+氧化至Fe3+和Fe3+还原至Fe2+的双相循环，有效节省了FeSO4的用量，提高了芬顿氧化的效率。
文档编号C02F101/30GK102992453SQ201210379268
公开日2013年3月27日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者荆建波, 张继荣 申请人:南京中衡元环保设备有限公司