一种电化学脉冲Fenton水处理装置的制作方法

本发明用于水处理技术领域，特别是涉及一种电化学脉冲fenton水处理装置。

背景技术：

fenton氧化反应器是在化学氧化法中的一个比较有效的高级污水氧化处理工艺。fenton氧化法是利用催化剂或光电化学作用，通过双氧水产生具有强氧化性的羟基自由基(·oh)处理有机物的技术。而fe-fenton氧化法是使h2o2在fe²⁺的催化作用下分解产生·oh，其氧化电位达到2.8v，是最强的氧化点位之一，它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。

传统的fenton氧化法在水处理中存在以下不足：

1.高浓度难处理工业废水的bod5/codcr不超过0.3，可生化性差，成分复杂，营养单一失衡，色度高，cod浓度高；

2.传统的fenton技术一般fe²⁺都是以溶液的形式投加，属于均相催化剂，投加的铁盐随水流出，提高出水色变，影响出水效果；

3.传统的fenton技术需投加较多的fe²⁺试剂和h2o2，且反应条件要求较严，在实际运行过程中，污泥产量较高，易造成二次污染；

4.电化学-脉冲fenton技术中的电化学部分常用金属及其氧化物，石墨等材料作为阴极材料，而由于这些阴极材料催化活性不高，h2o2生成量较低，fe²⁺再生效率不高，适应范围窄，电流效率低等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电化学脉冲fenton水处理装置，其具有以下特点：能够提高废水的可生化性；提高传统fenton的处理效率，保证出水水质；减少药剂投加量，减少污泥产量，运行费用低；提高微电场电流效率、从而提高h2o2生成量和fe²⁺再生效率及循环使用效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电化学脉冲fenton水处理装置，包括fenton氧化塔、电源、设在所述fenton氧化塔上方的脉冲罐以及能够将fenton氧化塔中的水送入脉冲罐中的循环水泵，脉冲罐和/或fenton氧化塔上设有亚铁药剂加药装置，fenton氧化塔上设有出水口，fenton氧化塔中设有与电源正极连接的阳极板和与电源负极连接的阴极板，fenton氧化塔中设有伸至阴极板处的曝气装置。

进一步作为本发明技术方案的改进，fenton氧化塔的侧壁上设有循环水泵接口，所述阴极板和阳极板均呈圆筒状，阳极板设在阴极板的外侧，并与阴极板同心设置，脉冲罐上设有引入阴极板内部的脉冲管，阴极板和阳极板在fenton氧化塔内部形成使由脉冲管引入的内循环水流迂回流至循环水泵接口的水流通道。

进一步作为本发明技术方案的改进，脉冲管在fenton氧化塔的底部连接布水器。

进一步作为本发明技术方案的改进，脉冲罐和/或fenton氧化塔上设有ph在线监测仪和orp在线监测仪，还包括自动控制系统，循环水泵、ph在线监测仪和orp在线监测仪均与自动控制系统连接。

进一步作为本发明技术方案的改进，fenton氧化塔中在出水口的内侧设有出水堰板。

进一步作为本发明技术方案的改进，fenton氧化塔的底部设有排泥口。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述脉冲管的顶端伸入至脉冲罐内，脉冲罐内设有罩在所述脉冲管外侧的引流罩，所述引流罩与脉冲管间形成由引流罩的底部端口引至脉冲管的顶部管口的虹吸通道，脉冲罐内还设有引气管，所述引气管在引流罩的顶部内侧形成内部管口，在引流罩的外侧形成外部管口，所述外部管口高于内部管口。

进一步作为本发明技术方案的改进，脉冲罐顶端设有排气管。

本发明的有益效果：

1.可提高传统fenton氧化工艺的氧化性，去除废水中的codcr，从而提高bod5/codcr比值，改善生化性；

2.采用脉冲内循环的方式，投加的亚铁试剂在系统循环可被充分利用，保证废水的有机物被充分降解外，还保证出水的色度；

3.技术耦合微电场作用，通过向阳极喷射氧气并使氧气还原提供h2o2，故不需要投加h2o2试剂，同时可减少fe²⁺试剂的投加量，最终可实现污泥减量化；

4.采用脉冲内循环的方式，可有效解决提高电流效率，废水在系统的内塔和外塔循环，氧气可充分与电极板接触，提高h2o2生成量和fe²⁺再生效率及循环使用效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例结构示意图。

具体实施方式

参照图1，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各部件的结构特点，而如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，是以图1所示的结构为参考描述，但本发明的实际使用方向并不局限于此。

本发明提供了一种电化学脉冲fenton水处理装置，包括fenton氧化塔1、电源2、设在所述fenton氧化塔1上方的脉冲罐3以及能够将fenton氧化塔1中的水送入脉冲罐3中的循环水泵4，脉冲罐3和/或fenton氧化塔1上设有亚铁药剂加药装置5，亚铁药剂加药装置5可采用加药管、加药孔等，fenton氧化塔1上设有出水口6，fenton氧化塔1中设有与电源2正极连接的阳极板7和与电源2负极连接的阴极板9，fenton氧化塔1中设有伸至阴极板9处的曝气装置。

本技术方案是通过耦合微小原电池以电化学的方法来自动产生fenton试剂。通过向阴极板9高效喷射氧气并使氧气还原提供h2o2，亚铁离子是通过亚铁药剂加药装置5向溶液中投加亚铁盐来获得。

采用电极板作为塔体内的分离板，耦合微电场的电化学作用，废水在循环水泵4的作用下循环流动，从而提高了反应器中的质量传递效果，电极的效率可以得到充分的提高。技术为阴极电fenton技术(即ef-h2o2-fere技术)，采用阴极曝气的方法，在酸性条件下通过反应o2+2h++2e-→h2o2产生技术所需的h2o2。阴极还原fe³⁺为fe²⁺(fe(oh)²⁺+e-→fe²⁺+oh-)，促进反应fe²⁺+h2^o2+h+→fe³⁺+h2o+·oh进行，初始氧化还原电位高达1.7mv，可以分解降解废水中绝大部分有机物，阳极还具有电氧化有机污染物的功能，可以使有机物在阳极板7进行氧化降解。将电化学及脉冲fenton氧化技术耦合在一起，电化学产生的新生态的h2o2、·o、·oh、fe²⁺等自由基及fenton试剂，在脉冲fenton氧化装置中得到充分的应用。具有铁污泥量少、无需投加h2o2等优点。

为了提升电极板的分离、导流效果，fenton氧化塔1的侧壁上设有循环水泵接口10，所述阴极板9和阳极板7均呈圆筒状，阳极板7设在阴极板9的外侧，并与阴极板9同心设置，脉冲罐3上设有引入阴极板9内部的脉冲管11，阴极板9和阳极板7在fenton氧化塔1内部形成使由脉冲管11引入的内循环水流迂回流至循环水泵接口10的水流通道。例如水流通道溢过阴极板9的顶部，再由阳极板7的底部迂回，最后由循环水泵接口10进入脉冲罐3，进行下一次循环。

为了提升布水效果，脉冲管11在fenton氧化塔1的底部连接布水器12。布水器可采用盘管、支管等。

脉冲罐3和/或fenton氧化塔1上设有ph在线监测仪13和orp在线监测仪14，还包括自动控制系统15，例如plc自动控制系统，循环水泵4的管线上设有流量计16，流量计16、循环水泵4、ph在线监测仪13和orp在线监测仪14均与自动控制系统15连接。仪表与plc联动，通过信号控制亚铁药剂的加药量和阴极板9充氧量。

此外，fenton氧化塔1中在出水口6的内侧设有出水堰板8。fenton氧化塔1的底部设有排泥口20。

脉冲罐3用于形成脉冲水流，脉冲罐3可以采用现有设计，或者采用以下设计：所述脉冲管11的顶端伸入至脉冲罐3内，脉冲罐3内设有罩在所述脉冲管11外侧的引流罩17，所述引流罩17与脉冲管11间形成由引流罩17的底部端口引至脉冲管11的顶部管口的虹吸通道，脉冲罐3内还设有引气管18，所述引气管18在引流罩17的顶部内侧形成内部管口，在引流罩17的外侧形成外部管口，所述外部管口高于内部管口。脉冲罐3顶端设有排气管19。

本发明具有以下特点：

1.耦合微电场和脉冲fenton氧化技术，利用微小原电池以电化学的方法来自动产生fenton试剂。

2.采用脉冲的形式，使得进水可以快速在塔体内均匀反应。同时设置内循环泵，使得废水可以在塔体内多次循环利用，提高药剂重复使用频次，减少药剂的使用量，更加经济有效。

3.阴阳极板采用圆柱形，作为微电场的阴阳极，也作为塔内的导流筒，使得废水能在内塔与外塔之间循环流动，提高反应效率。

4.废水在塔体内可实现多次循环利用，故所需有效反应容积比传统工艺小。故电化学—脉冲fenton还具有占地面积小等特点。

5.反应塔设置ph和orp在线监测仪表，仪表与plc联动，通过信号控制亚铁药剂的加药量和阴极板充氧量。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。