一种氧化、还原双效微电解复合反应器及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明专利技术主要用于废水处理，属于环境保护领域。
【背景技术】
[0002] 铁碳微电解是通过铁和碳之间存在电位差，从而在水中形成无数个微小的原电池 来对废水进行处理的方法。铁碳微电解工艺的电解材料一般采用铸铁肩和活性炭或者焦 炭。铁和碳的颗粒均与溶液接触，同时铁和碳之间保持接触，可进行电子的转移。当将其浸 入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1. 2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系 统，在其作用空间构成一个电场。在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组 分发生氧化还原反应。
[0003] 当废水与铁碳接触后发生如下电化学反应： 阳极：Fe-2e-Fe2+Eo(Fe/Fe) =一0.4V阴极：2H++2e-Η2Eo(Η+/Η2) = 0V 整体体现出还原的性质，将电解质中的成分还原； 当有氧存在时，阴极反应如下： 02+4H++4e- 2Η20 Eo(02)= +1. 23V 02+2H20+4e- 40 - Eo(02/0H-) = +0· 41V 整体体现出氧化的性质，将电解质中成分氧化； 由此可以看出，铁碳微电解在不同条件下可以使电解质溶液整体发生氧化反应或者是 还原反应。但是，在现有的铁碳微电解反应器均是采用其单一功能，其中氧化功能应用最为 广泛，即具有曝气性能的反应器应用最多，用于处理不同行业产生的含有机物废水，以将废 水中大分子有机物分解为小分子有机物，没有出现能将铁碳微电解氧化、还原性质均能实 现的双效反应器。
【发明内容】
[0004] 本发明技术针对现在铁碳微电解反应器只利用其单一功能的缺陷，公开了一种氧 化、还原双效微电解复合反应器。
[0005] 本发明一种氧化、还原双效微电解复合反应器，其特征在于，所述的反应器内含有 特种铁碳催化填料、无氧搅拌系统和有氧搅拌系统。
[0006] 进一步地，所述双效微电解复合反应器，包括筒体和特种铁碳催化填料，所述筒体 中心设有通道挡板，所述通道挡板为带有筛孔的圆柱形挡板，所述特种铁碳催化填料填装 于通道挡板与筒体之间形成的填料区内；所述通道挡板内部设有循环管道，所述循环管道 通过栗与筒体上端相连；所述填料区底部设有微孔曝气板，所述微孔曝气板与曝气发生器 相连；所述筒体底端设有入水口，顶部设有出水口；所述入水口高度高于填料区底部，所述 出水口高度高于整个循环管道。其中，通过栗的作用使水经过循环管道进行循环流通或通 过微孔曝气板曝无氧气体，从而形成无氧搅拌系统；通过微孔曝气板曝含氧气体，形成有氧 搅拌系统。
[0007] 进一步地，所述特种铁碳催化填料，是将氯化稀土材料负载到常规的铁碳填料上。 所形成的特种铁碳催化填料，催化效果好，反应速度快。
[0008] 所述的氯化稀土优选为氯化镧、氯化铈稀土。
[0009] 所述通道挡板顶部设有单向阀，用于增强有氧搅拌或无氧搅拌的效果。
[0010] 所述曝气发生器为空气曝气发生器、臭氧曝气发生器或者氮气曝气发生器。
[0011] 所述的反应器筒体内壁设有紫外灯，顶部设有排气管，所述的紫外灯在进行有氧 搅拌系统使用时打开，无氧搅拌系统使用时关闭；所述排气管内装有还原物质，避免在进行 有氧曝气时造成臭氧超标的问题；所述还原物质为活性炭或者铁粉或者两者的组合。
[0012] 本发明还提供所述双效微电解复合反应器在废水处理中的应用。
[0013] 优选的，用于废水处理工艺中，废水的最佳pH为2-6。
[0014] 本发明还提供所述双效微电解复合反应器在含有重金属和磷元素的废水处理中 的应用。
[0015] 所述反应器在重金属和磷元素中的具体应用方法为：调节废水的pH至2-4左右， 温度在10-40°C之间，曝气搅拌l-3h。
[0016] 本发明所述的新型重金属废水预处理反应器，其中的铁碳材料每12个月人工更 换一次即可。相对于现有技术，本发明所述的氧化、还原双效微电解复合反应器，当采用栗 和循环管道进行水力搅拌或通过氮气曝气发生器曝氮气的时候，发生还原反应，当打开空 气曝气发生器或臭氧曝气发生器曝含氧气体的时候，则发生氧化反应。在污水处理中，当需 要处理含重金属废水、高硝态氮等废水时，则使用水力搅拌或者氮气曝气，使其发生还原反 应；在处理高C0D、有机磷等废水时，则打开有氧搅拌系统，使其发生氧化反应。
[0017] 本发明相对于现有技术的优势： 1、一个反应器能够同时实现氧化和还原反应。本专利发明了能够实现氧化、还原的 双效微电解复合反应器，在进行曝气搅拌时，发生的是氧化反应，用于去除废水中是有机成 分，在进行水力搅拌时，发生的还原反应，用于去除废水中的重金属元素以及需要还原处理 的污染因子。因此，本发明只要改变反应器溶液的搅拌方式就行控制其氧化、还原反应的发 生，实现氧化、还原双效的功能，而现有的铁碳微电解反应器只能实现其中的一种功能，本 发明具有重大创新性。
[0018]、同时去除重金属元素和磷元素。一般电镀废水因使用萃取剂，会同时含有重金属 和有机磷两种污染因子。利用本发明中反应器，通过有氧曝气，可以同时去除重金属元素和 有机磷，同时改变两者在废水中的存在形态，使其转变为易于沉淀和去除的形态，为下一步 彻底去除工艺做好准备。
[0019]、降低了废水处理成本。在重金属废水处理流程中，减少了反复调酸和调碱工序中 的酸碱使用量，降低了药剂使用成本；在有机磷废水中，其减少了芬顿反应中亚铁离子的消 耗，直接利用铁碳反应中亚铁离子的生成。因此，本发明专利可有效减少药剂使用成本，简 化了处理工艺，减少了水处理的占地面积，大大降低了废水的处理成本。
[0020] 、应用范围广泛。本发明专利中的反应器可以通过搅拌方式控制整体反应的性质， 实现氧化和还原的功能。因此，本发明中的反应器可以应用于更多的领域，如高C0D废水、 有机磷废水等，需要氧化处理的废水，也可以应用在含重金属废水，如电镀行业废水、采选 废水以及有色金属冶炼废水中，需要还原处理的废水，其应用领域十