一种多金属表面结晶协同催化氧化反应器的制作方法

本发明涉及一种多金属表面结晶协同催化氧化反应器。

背景技术：

Fenton氧化法作为一种污水处理的高级氧化技术，通过·OH自由基对废水中的有机物进行深度氧化，被认为是一种最有效、简单的高级氧化方法，具有高效率、反应快速的优点，一般用于处理难降解有机废水。传统Fenton氧化法具有需要的药剂较多、运行成本较高、产生的污泥量大等缺点，目前在传统Fenton的技术上已经进行了改进，出现了电解氧化Fenton法、电解还原Fenton法、光催化Fenton法等。普通Fenton法的降解作用主要包括对有机物的氧化和混凝两种作用。对有机物的氧化作用是指Fe²⁺与H₂O₂作用，生成具有极强氧化能力的羟基自由基·OH而进行的游离基反应；另一方面，反应中生成的Fe(OH)₃胶体具有絮凝、吸附功能，也可去除水中部分有机物。但其存在两个缺点：一是需要投加大量的外加试剂，增加了运营成本；二是产生大量的铁泥量，固液分离困难从而后续需要投入大型污泥处理工艺。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种减少加药量及污泥产量的多金属表面结晶协同催化氧化反应器。

为实现上述目的，本发明提供一种多金属表面结晶协同催化氧化反应器4，包括三相分离器1、流化床、结晶载体、循环配水区。污水进入反应塔内，塔内设置锰、镁、铁、铝合金催化剂2，多种金属的协同作用催化H₂O₂的氧化反应。可以大幅减少了FeSO₄的投加量，降低运行成本；含铁污泥产生量也随之减少。同时由于锰的存在，反应pH可提高至4～6。通过多金属表面结晶协同催化氧化反应器，可减少50％的硫酸亚铁投加量和70％的污泥产量。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的多金属表面结晶协同催化氧化反应器的结构示意图。

图2是本发明的原水预处理实验的结果图。

图3是本发明的对生化出水进行深度处理实验的结果图。

具体实施方式

实验方法

①采用提升泵提升试验用废水200L，至原水槽；

②采用40％工业级硫酸调节上述废水pH至4；

③往协同催化氧化反应器内添加多金属催化剂1kg左右，启动循环泵，调节流量200L/h。

④启动原水泵，调节进水流量700ml/min，开始连续进水；

⑤启动加药泵，往催化氧化反应器内添加30％H₂O₂药剂，催化氧化反应开始；

⑥催化氧化反应器处理后上层出水自流至出水槽，催化剂在反应器内流动，不随水流出；

⑦试验开始2～3小时后，收集处理水水样。然后，采用批式试验方法，边搅拌边加30％NaOH，调节pH至7左右，搅拌10min。然后，静置沉淀2hr，取上清液出水，分析COD。分析结果见下表。

实验设备见表1。

表1：试验设备一览表

结果分析

本次分别对对原水进水和生化出水进行了实验分析，结果如下：

1)原水预处理实验

在添加等量的多金属催化剂条件下，本次试验共进行了4种加药条件的探讨，COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:2:2，COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:1:1，COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:0.5:0.5，COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:0.25:0.25，结果如图2(a)(b)所示：

在按原水COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:2:2的比例投加药剂时，处理效果最好，COD去除率可达75％，在按原水COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:0.25:0.25的比例投加药剂时，COD去除率可达47％，去除效果良好

2)对生化出水进行深度处理实验

在添加等量多金属催化剂的条件下，本次试验共进行了3种加药条件的探讨，分别为COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:0.5:0.5，COD：H₂O₂：FeSO₄＝1：0.25:0.25，COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:0.15:0.25，结果如图3(a)(b)：

在药剂添加比例为生化出水COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:0.5:0.5时，去除率72.4％，在COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:0.25:0.25时，去除率为44.3％，处理效果良好。

根据实验结果以上分析，随着加药量增加去除效率增高，一般污水采用催化氧化反应器加药量在COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:1:1即可达到较好的去除效果，而传统Fenton氧化法投药量一般为原水COD：H₂O₂：FeSO₄＝1:2:4(根据经验及运行结果得出，此次无对照实验)，因此根据本实验结果，FeSO₄加药量至少可减少50％。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。