铁碳微电解反应器的制作方法

1.本实用新型涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种铁碳微电解反应器。


背景技术：

2.微电解工艺是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2v电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。
3.目前使用范围最广的是固定床铁碳微电解反应器，其结构简单、安装方便，但也存在铁碳填料钝化、板结、堵塞等严重技术难题。铁床经过一段时间的运行后，填料表面会形成钝化膜，废水中的悬浮颗粒也会部分沉积在填料表面上，这样就阻隔了填料与废水的有效接触，导致铁床处理效率降低。铁床填料的板结除了导致铁床内部废水流态恶化致使处理效果降低外，还会使填料更换的难度大大增加。
4.流化床铁碳微电解反应器在工程上使用较少，其特点是通过高速水流使铁碳填料处于流体化状态，增加传质面积，填料在水中碰撞摩擦，避免了填料钝化、板结问题，但由于铁碳填料密度大，要维持填料流体化状态需要消耗大量的能量，这在工程上是不经济的，故使用较少。
5.因此，如何采用较少的能量避免铁碳填料的板结、钝化现象的发生是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的在于提供一种铁碳微电解反应器，以解决现有技术中铁碳填料的板结、钝化的问题。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种铁碳微电解反应器，包括：反应池，用于进行微电解反应；填料床，设置在所述反应池内，所述填料床内用于填充碳铁填料；布水装置，所述布水装置设置在所述反应池内，所述布水装置位于所述填料床的下方，所述布水装置用于向所述反应池内布水；布气装置，所述布气装置设置在所述反应池内，所述布气装置位于所述布水装置与所述填料床之间，所述布气装置用于向所述反应池内布气。
8.进一步地，所述布气装置包括：布气管，所述布气管具有进气口和多个出气口，所述进气口用于与气源连通，所述出气口间隔分布在所述布气管的外壁上；曝气器，设置在所述布气管的外壁上，所述曝气器与所述出气口连通。
9.进一步地，所述布水装置包括：布水管，所述布水管穿设在所述反应池的池壁上，所述布水管具有进水口和出水孔，所述进水口位于所述反应池的外部，所述出水孔位于所述反应池的内部；水泵，所述水泵的进水端与水源连通，所述水泵的出水端与所述进水口连通。
10.进一步地，所述反应池的外壁上还设置有与所述反应池连通的循环水口，所述循环水口位于所述填料床的上方，所述循环水口通过管路与所述水泵的进水端连通。
11.进一步地，所述反应池的顶部设置有出水堰和出水槽，所述出水堰沿所述出水槽外周设置；所述反应池的外壁还设置有循环水口，所述循环水口与所述出水槽连通，所述循环水口位于所述填料床的上方，所述循环水口通过管路与所述水泵的进水端连通。
12.进一步地，所述填料床可转动地设置在所述反应池内。
13.进一步地，所述填料床包括：壳体，所述壳体内设置有用于填充碳铁填料的容纳腔，所述壳体上间隔分布有多个与所述容纳腔连通的通孔；转轴，水平设置，所述转轴与所述壳体连接，所述壳体通过所述转轴可转动地设置在所述反应池内。
14.进一步地，所述铁碳微电解反应器还包括：驱动装置，所述驱动装置与所述填料床驱动连接，所述驱动装置用于驱动所述填料床转动。
15.进一步地，所述填料床为多个，多个所述填料床自上而下间隔分布在所述反应池内。
16.进一步地，所述铁碳微电解反应器还包括：超声波发生器，所述超声波发生器设置在所述反应池的内壁上，所述超声波发生器的设置位置与所述填料床位置相对应。
17.应用本实用新型的技术方案，使用时，废水原水通过布水装置进入反应池中，空气通过布气装置进入填料床下方的反应池中，在高速水流和高速气流同步作用下使铁碳微电解填料处于膨胀状态，避免了填料堆积导致的钝化、板结堵塞等问题，延长填料的使用寿命，而且膨胀状态的铁碳填料增加了和污水的传质面积，提高处理效果，和流化床铁碳微电解反应器相比，降低了设备运行中的能量消耗，减少运行费用。
18.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
19.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
20.图1示出了根据本实用新型的铁碳微电解反应器的实施例一的结构示意图；以及
21.图2示出了根据本实用新型的铁碳微电解反应器的实施例二的结构示意图。
22.其中，上述附图包括以下附图标记：
23.10、反应池；11、循环水口；12、出水堰；13、出水槽；14、出水口；15、人孔；20、填料床；21、壳体；211、通孔；22、转轴；30、布水装置；31、布水管；32、水泵；40、布气装置；41、布气管；42、曝气器；50、超声波发生器；60、驱动装置。
具体实施方式
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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的实施例，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，都应
当属于本实用新型保护的范围。
26.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
28.如图1所示，根据本实用新型的实施例一，公开了一种铁碳微电解反应器，包括反应池 10、填料床20、布水装置30和布气装置40，反应池10用于进行微电解反应；填料床20设置在反应池10内，填料床20内用于填充碳铁填料；布水装置30设置在反应池10内，布水装置30位于填料床20的下方，布水装置30用于向反应池10内布水；布气装置40设置在反应池10内，布气装置40位于布水装置30与填料床20之间，布气装置40用于向反应池10 内布气。本实用新型的铁碳微电解反应器，使用时，废水原水通过布水装置30进入反应池10 中，空气通过布气装置40进入填料床20下方的反应池10中，在高速水流和高速气流同步作用下使铁碳微电解填料处于膨胀状态，避免了填料堆积导致的钝化、板结堵塞等问题，延长填料的使用寿命，而且膨胀状态的铁碳填料增加了和污水的传质面积，提高处理效果，和流化床铁碳微电解反应器相比，降低了设备运行中的能量消耗，减少运行费用。
29.需要说明的是，使用过程中，通过调节循环水量和进气量，可以控制膨胀床的高度，达到不同的处理效果。以医药化工废水为例，废水中含高浓度、难降解有机物。原水水质：cod： 12000mg/l，bod：3200mg/l。
30.在实施过程中，通过投加硫酸控制进水ph为3～4，废水在反应池10水力停留时间为4h，汽水比为5:1，循环比为1.5:1，铁碳填料的膨胀率为30％左右。通过这种方式将废水处理后，对出水水质进行化验，出水cod：8157mg/l，bod：3055mg/l，cod去除率32％，b/c提高0.11。运行三个月后，铁碳填料基本完好，无钝化、板结、堵塞现象。
31.在上述实施例中，布气装置40包括布气管41和曝气器42，布气管41具有进气口和多个出气口，进气口用于与气源连通，出气口间隔分布在布气管41的外壁上；曝气器42设置在布气管41的外壁上，曝气器42与出气口连通。通过设置曝气器42可以强制加速向水体中传递空气，不仅可以使电解填料可以更快地进入膨胀状态，还可以使气体与废水中的物质充分混合，提高反应效率。
32.布水装置30包括布水管31和水泵32，布水管31穿设在反应池10的池壁上，布水管31 具有进水口和出水孔，进水口位于反应池10的外部，出水孔位于反应池10的内部；水泵32 的进水端与水源连通，水泵32的出水端与进水口连通。通过设置布水管31和水泵32，可以通过水泵将废水原水加压，形成高速水流，从而可以提高铁碳填料的膨胀效果。
33.在图未示出的另一个实施例中，反应池10的外壁上还设置有与反应池10连通的循环水口11，循环水口11位于填料床20的上方，循环水口11通过管路与水泵32的进水端连通。
通过设置循环水口11，可以将反应池10顶部处理后的废液进行再循环，将废液多次处理，从而提高废水处理效果。
34.在图1所示的实施例一中，反应池10的顶部设置有循环水口11、出水堰12、出水槽13、出水口14和人孔15，出水槽13沿出水堰12外周设置，循环水口11和出水口14分别设置在反应池10的外壁上，且循环水口11与出水口14分别位于反应池10相对的两侧，循环水口 11、出水口14分别与出水槽13连通，循环水口11和出水口14均位于填料床20的上方，循环水口11通过管路与水泵32的进水端连通。通过设置循环水口11，废水通过与膨胀的填料反应后从反应池10顶部的出水堰12溢出进入出水槽13，出水槽13中的废水一部分通过循环水口11回流至反应池10内、另一部分通过出水口14排出反应器，通过将部分废液进行再循环，使废液多次处理，从而提高废水处理效果。
35.铁碳微电解反应器还包括超声波发生器50，超声波发生器50设置在反应池10的内壁上，超声波发生器50的设置位置与填料床20位置相对应。由于超声波是一种纵波，当超声波发生器50工作时，超声波在废水中传播时，具有推动介质的作用，使废水中压力变化而产生无数微小真空泡，即空化效应。当真空泡受压爆破时，会产生强大的冲击，不仅可以充分分散铁碳填料，避免填料的板结，而且还可以使污染物分解反应快速充分进行。
36.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例一实现了如下技术效果：铁碳填料在水中处于膨胀状态，避免了填料堆积导致的钝化、板结堵塞等问题，延长填料的使用寿命；膨胀状态的铁碳填料增加了和污水的传质面积，提高处理效果；和流化床铁碳微电解反应器相比，降低了设备运行中的能量消耗，减少运行费用。
37.如图2所示的本实用新型的实施例二，还公开了一种铁碳微电解反应器，其结构与实施例一中的铁碳微电解反应器基本相同，区别在于，在本实施例中，填料床20可转动地设置在反应池10内，通过将填料床20设置为可转动，在填料床20转动过程中，增加了铁碳填料的搅动和摩擦，在结合高速水流和气流，可以效避免铁碳填料的铁碳间相互结块、钝化的问题，延长填料的使用寿命，而且进一步增加了铁碳填料和污水的传质面积，提高处理效果。
38.填料床20包括壳体21和转轴22，壳体21内设置有用于填充碳铁填料的容纳腔，壳体 21上间隔分布有多个与容纳腔连通的通孔211，通孔211的孔径小于铁碳填料的尺寸；转轴 22是水平设置的，转轴22与壳体21连接，壳体21通过转轴22可转动地设置在反应池10内。通过设置带通孔211的壳体21，既可以防止在填料床20转动过程中铁碳填料掉落，还可以保证废水与空气可以进入壳体21内与铁碳填料反应。由于转动轴线是水平的，在转动过程中，铁碳填料在竖直方向受到重力的作用，不断地在壳体21内翻滚、搅动和摩擦，从而有效避免了铁碳填料长期存在的铁碳间相互结块、钝化的问题。
39.为了提高转动效率，铁碳微电解反应器还包括驱动装置60，驱动装置60与填料床20驱动连接，驱动装置60用于驱动填料床20转动。
40.填料床20为多个，多个填料床20自上而下间隔分布在反应池10内。通过设置多个填料床20，可以提高反应池10的使用率。
41.另外，在本实施例中，超声波发生器50可以设置在转轴22的上方，在填料床20转动过程中，被转到填料床20上方的铁碳填料在超声波的作用下更容易分离，然后在重力的作用下翻滚、搅动，因此，通过超声波发生器50与可转动的填料床20叠加，可以达到更好的搅动效果，大大提高结块、钝化的去除效果，并且进一步提高反应效率。
42.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例二在实施例一的基础上，还实现了如下技术效果：通过将填料床20设置为可转动，在填料床20转动过程中，增加了铁碳填料的搅动和摩擦，在结合高速水流和气流，可以效避免铁碳填料的铁碳间相互结块、钝化的问题，延长填料的使用寿命，而且进一步增加了铁碳填料和污水的传质面积，提高处理效果。
43.超声波发生器50可以设置在转轴22的上方，在填料床20转动过程中，被转到填料床20 上方的铁碳填料在超声波的作用下更容易分离，然后在重力的作用下翻滚、搅动，因此，通过超声波发生器50与可转动的填料床20叠加，可以达到更好的搅动效果，大大提高结块、钝化的去除效果，并且进一步提高反应效率。
44.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
45.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
46.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
47.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。