一种磁性非均相UV/Fenton污水处理装置的制作方法

本发明属于水处理，具体涉及一种磁性非均相uv/fenton污水处理装置。

背景技术：

1、近20年来，利用高级氧化技术处理废水中的有机污染物，得到了广泛的关注和发展。目前典型的高级氧化技术有：芬顿（fenton）技术、类fenton技术、o3联合技术、光催化技术等。其中fenton反应体系的研究最为广泛。fenton氧化技术具有快速高效、反应条件温和、氧化无选择性、设备简单、成本低、技术要求不高等优点。

2、但fenton氧化技术也存在缺陷：反应的ph要求为酸性条件；h2o2分解快，·oh在水溶液中寿命小于10-4 s，导致氧化剂利用率低；在传统均相fenton反应中，fe2+与fe3+不能循环转化，需要持续补充fe2+，不仅加大药剂用量而且导致铁泥量增多，大大增加废水处理成本。在紫外联合fenton（uv/fenton）体系中，紫外光可实现fe3+/fe2+循环，提高h2o2利用率，减少fe2+的投加量，降低铁污泥产量，加快fenton反应速率。然而，目前uv/fenton技术中常使用的紫外光源照射方式为在反应器外照射或者固定式照射，存在透光性能较差、反应速率慢和能耗高等问题；同时催化剂的分离和反复使用也是有待解决的难题。这些问题给污水处理工作带来了不便。

3、本发明针对传统fenton及uv/fenton技术应用的局限性提出了一种磁性非均相uv/fenton污水处理装置，解决传统工艺ph限制、铁泥过多以及能耗高的问题。

技术实现思路

1、针对常规fenton反应现存问题，结合上述背景本发明提出了一种磁性非均相uv/fenton污水处理装置。

2、本发明的污水处理装置中废水经过进水泵从装置底部进入，进水扰动和搅拌器的搅拌使装置内的固相磁性催化剂处于流动状态；此外构建以紫外发光二极管为中心轴的紫外螺旋搅拌器，联合紫外光源与电搅拌器，通过搅拌增强固液传质，提高透光性能，强化h2o2催化性能，同时促进fe3+/fe2+循环，减少药剂投加量。反应结束后，用电磁排泥装置集中排泥，实现催化剂快速有效回收与重复使用。该装置通过紫外光催化和fenton氧化联用，降解水中的有机污染物，实现出水达标排放。

3、本发明技术方案如下：

4、一种磁性非均相uv/fenton污水处理装置，主要包括：装置外壳、进水泵、紫外螺旋搅拌器、ph自控装置、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、ph检测仪、磁性催化剂、电源、电磁排泥装置、加药箱，加药泵、出水口。其特征在于：废水通过进水泵从装置底部进入反应器内，通过ph检测仪测定溶液的ph值，ph自控装置使用盐酸溶液、氢氧化钠溶液调节系统至一定的ph值；通过加药泵向体系内添加一定量的30% h2o2；加入适量磁性催化剂，并开启紫外螺旋搅拌器进行非均相uv/fenton；反应结束后，打开底部电磁排泥装置连接的电源，磁性催化剂被捕获在电磁铁上，实现快速回收和重复利用，上层清液从出水口排出体系。

5、所述紫外螺旋搅拌器由电机、紫外光源和搅拌器联用；

6、所述紫外螺旋搅拌器转速200~300 rpm/min；

7、所述紫外光源使用的是紫外发光二极管；

8、所述紫外发光二极管的功率为20~40 w；

9、所述紫外发光二极管长度是反应装置高度的2/3~3/4；

10、所述紫外发光二极管体积为整个反应器的1/10～1/5；

11、所述底部电磁排泥装置在反应器底部，呈漏斗形；

12、所述电磁排泥装置安装有电磁铁，通过间歇式通电—断电操作完成磁性催化剂使用与收集的循环，实现催化剂的重复利用；

13、所述磁性催化剂包括但不限于：纳米零价铁、碳基纳米零价铁复合材料、纳米铁氧化物、碳基纳米铁氧化物复合材料；

14、所述磁性催化剂的用量为180~300 mg/l；

15、所述磁性非均相uv/fenton污水处理装置可以用来处理酸性、中性、弱碱性的废水；

16、所述磁性非均相uv/fenton污水处理装置既可用于生物法处理的预处理段，也可应用于废水的深度处理，具有普适性。

17、本发明的进一步改进是：本发明构建紫外螺旋搅拌器，联合使用搅拌器和紫外发光二极管，一方面搅拌可增强固液传质，提高fenton氧化速率；另一方面旋转紫外灯源解决传统uv/fenton技术中透光性能差的问题，使紫外光与废水充分接触，强化体系中fe3+还原成fe2+的转化性能，提高紫外光催化反应速率；本发明装置反应速率快，反应时间短，大大降低了紫外光照射能耗和废水处理成本；针对传统uv/fenton技术中催化剂与废水不易分离的问题，本发明装置底部的排泥口安装电磁铁装置，在回收催化剂阶段，装置通电捕获磁性催化剂，断电释放催化剂，催化剂从排泥口排出，简化催化剂回收过程，提高回收效率。

18、本发明的特点是：通过耦合紫外光催化和fenton氧化处理难生物降解有机废水，实现fe3+/fe2+循环利用，提高fenton氧化法对废水处理效率；装置为非均相fenton反应器，适用ph范围广泛，在酸性、中性、弱碱性条件下均可发生反应；在反应中催化剂通过缓释溶出，减少h2o2的无效分解，提高h2o2利用率，同时降低铁的溶出，减少铁泥产量，降低后续铁泥处理成本；构建紫外螺旋搅拌器，联合使用紫外灯源和搅拌器，增强传质，并提高反应系统透光性能，加快反应速率，降低反应能耗和处理成本；装置底部设置的电磁排泥装置，电磁排泥装置通过间歇式通电—断电操作完成磁性催化剂使用与收集的循环，实现催化剂的重复利用。

技术特征：

1.一种磁性非均相uv/fenton污水处理装置，主要包括：装置外壳(1)，进水泵(2)，ph自控装置(6)，硫酸溶液(7)，氢氧化钠溶液(8)，ph检测仪(9)，磁性催化剂(10)，电源(11)，电磁排泥装置(12)，加药箱(13)，加药泵(14)，出水口(15)，紫外螺旋搅拌器(16)，其特征在于：废水通过进水泵(2)从装置底部进入反应器内，通过ph检测仪(9)测定溶液的ph值，ph自控装置(6)使用硫酸溶液(7)，氢氧化钠溶液(8)调节系统至一定的ph值；通过加药泵(14)向体系内添加一定量的30% h2o2，加入适量磁性催化剂(10)，并开启电动机(5)和紫外光源(3)进行非均相uv/fenton；反应结束后，打开底部电磁排泥装置(12)连接的电源(11)，磁性催化剂被捕获在电磁铁上，实现快速回收和重复利用，上层清液从出水口(15)排出体系。

2.根据权利要求1所述的磁性非均相uv/fenton污水处理装置，其特征在于：所述紫外螺旋搅拌器(16)由紫外光源(3)，搅拌器(4)和电动机(5)构成，转速为200~300 rpm。

3.根据权利要求2所述的紫外螺旋搅拌器(16)，其特征在于：所述紫外光源(3)使用的是紫外发光二极管，功率为20~40 w；所述紫外灯源(3)长度是装置外壳(1)高度的2/3~3/4，体积为整个反应器的1/10～1/5。

4.根据权利要求1所述的磁性非均相uv/fenton污水处理装置，其特征在于：所述电磁排泥装置(12)在反应器底部，呈漏斗形，安装有电磁铁，利用通电磁力吸泥，断电磁性消失。

5.根据权利要求1所述的磁性催化剂非均相uv/fenton污水处理装置，其特征在于：所述磁性催化剂(10)包括纳米零价铁、碳基纳米零价铁复合材料、纳米铁氧化物、碳基纳米铁氧化物复合材料中的一种或多种，所述磁性催化剂(10)的用量为180~300 mg/l。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的磁性催化剂非均相uv/fenton污水处理装置的用途，其特征在于：所述磁性非均相uv/fenton污水处理装置用于处理酸性、中性或弱碱性的废水。

7.一种如权利要求1-5任一项所述的磁性非均相uv/fenton污水处理装置的用途，其特征在于：所述磁性非均相uv/fenton污水处理装置既用于生物法处理的预处理段，或者用于废水的深度处理。

技术总结
本发明公开了一种磁性催化剂非均相UV/Fenton污水处理装置，包含装置外壳、进水泵、紫外螺旋搅拌器、pH自控装置、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、pH检测仪、磁性催化剂、电源、电磁排泥装置、加药箱，加药泵、出水口。废水通过进水泵从底部进入反应器。通过设置紫外螺旋搅拌器，将紫外光源与搅拌器联用，带动紫外光源对废水和催化剂进行充分搅拌和光照，使固相催化剂均匀分散，也保证紫外光充分照射，加速Fe<supgt;3+</supgt;还原为Fe<supgt;2+</supgt;，提高反应效率。反应结束后底部电磁排泥装置接通电源对磁性催化剂快速捕获，断开电源后电磁排泥装置失去磁性，催化剂滑落下来进行回收和重复利用。磁性催化剂非均相UV/Fenton污水处理装置解决了光Fenton反应效率低，磁性催化剂回收难的问题。

技术研发人员：李海松,阎登科,范艳艳,荆亮,李建伟,宋宇
受保护的技术使用者：知和环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8