一种磁性催化-电芬顿反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种磁性催化-电芬顿反应装置，属于工业废水处理技术领域。
【背景技术】
[0002]高浓度难降解工业废水的处理，是目前国内外污水处理界公认的难题。此类废水具有成分复杂、色度高、毒性大、可生化性差等特点，对人们的健康和生态环境具有极大的危害。对于此类废水的处理，一般是采用生化法处理，但是由于微生物自身活性或环境限制，往往不能适应处理具有生物毒性的废水。传统高级氧化技术利用羟基自由基的强氧化还原电位(2.8V)和极强的氧化能力，处理高浓度难降解工业废水。比如传统芬顿法可以有效去除水体中的染料、酚类、芳香族胺类、多环芳香族等，是简单有效的高级氧化技术。但也存在许多不足:一方面传统芬顿反应需要将废水PH调为2.5?3.5，需要投加大量的酸；另一方面废水中需要投加大量的过氧化氢，成本高昂；另外反应器中铁肩容易板结，出水铁离子含量很高，色度较深。在传统芬顿基础上，人们开发了很多类芬顿反应工艺，其中电芬顿反应技术有较好发展前景。但由于电芬顿反应阴极材料的限制，阴极产生过氧化氢的量一直不高，限制了该技术的推广。
[0003]工业废水的污染物种类很多，对于含有磁性污染物的工业废水，比如钢铁行业、电镀行业、化工行业等，可以采用电磁的方法处理。对于非磁性的工业废水，可以先向污水中投加磁种，然后再利用电磁方法处理。本实用新型为强化电芬顿处理高浓度难降解工业废水的能力，引入电磁处理技术，提出一种磁性催化-电芬顿反应装置。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种磁性催化-电芬顿反应装置，以克服目前现有技术存在的不足。
[0005]本实用新型提供的一种磁性催化-电芬顿反应装置由磁性催化反应和电芬顿反应两部分构成，相互作用，达到强化处理高浓度难降解工业废水的能力。
[0006]磁性催化反应主要由安装于反应器两侧的磁场发生器构成。磁场发生器产生强大的磁场，磁化水体中的磁性物质，进而提高水体中的磁场梯度强度，使水体中极性和非极性分子发生裂解，使许多在常温、常压条件下不可能发生的氧化反应发生，从而降低水体的有机物。通过投加磁种可以大大提高水体中的磁场强度，对于磁性废水可以不投加或少量投机磁种，对于非磁性废水则需要投加磁种。
[0007]电芬顿反应体系中，阴极板在电流的作用下，与水体中的氧反应生成过氧化氢，然后在阳极离子的催化作用下，生成具有极强氧化能力的羟基自由基，氧化水体中的有机物。
[0008]对水体曝气，一方面可以增加水体的溶解氧含量，从而增强过氧化氢的产生效率；另一方面还可以搅动水体，使磁种与水体混合均匀。
[0009]磁性催化反应中的强变化磁场，还可以增强羟基自由基的产生效率，强化电芬顿处理废水的能力。
[0010]本实用新型所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置包括:反应器、直流稳压电源、阳极板、阴极板、磁场发生器、微孔曝气装置、鼓风机、磁种、磁场电源、变压器、进水口、出水口、出水过滤装置、磁场测定仪。其特征在于:废水通过进水口进入反应器后，与投加的磁种充分混合，然后在反应器中发生磁性催化和电芬顿反应，处理后的水由出水口流出；电芬顿阳极板与阴极板固定在反应器中，分别与直流稳压电源正、负极相连接；磁场电源通过变压器调节电压，控制反应器周围磁场强度；出水口内壁设置出水过滤装置，防止磁种随水流流出；微孔曝气装置置于反应器底部，向反应器中曝气，增强水体溶解氧含量，提高阴极表面过氧化氢的产生效率。
[0011]本实用新型所述反应器为圆柱形钢体结构，集电芬顿反应与电磁反应于一体。
[0012]本实用新型所述阳极板为钛基镀Ir02/Ta205、铂(Pt)，且表面涂硅掺硼金刚石材料；阴极板为碳材料，主要由碳-聚四氟乙烯、玻璃碳、多孔石墨、活性炭纤维中的一种或几种复合构成并经过活化处理。
[0013]本实用新型所述微孔曝气装置优选膜片微孔曝气器，设置于反应器底部中间，孔径大小为80?100 μ m。
[0014]本实用新型所述出水口安装出水过滤装置，中间填充过滤海绵，空隙率为90%?95%。
[0015]本实用新型所述磁种优选铁粉、磁铁矿、磁-赤铁矿，优选磁种投加量为0.5?
2.0g/L，优选粒径为5?15 μ m。
[0016]本实用新型所述磁场发生器由铜质材料构成，安装于反应器内壁，与磁场电源相连接，为磁性催化反应提供强大磁场，并磁化水体中的磁种；变压器通过磁场测定仪的数据对反应器中的磁场强度进行调节。
[0017]本实用新型所述直流稳压电源，电压为10?35V，电流5?15A ;磁场电源为380V，优选磁场强度为5?20T。
[0018]本实用新型所述一种磁性催化-电芬顿反应装置优点:
[0019]1.本实用新型所述高强度磁场，能够磁化水体中的磁种，提高磁场梯度，使水体中的极性或非极性有机物发生裂解，从而使许多在常温、常压条件下不可能发生的氧化反应发生；另外高强度磁场还能够提高羟基自由基产生速率，增强电芬顿处理高浓度难降解工业废水的能力。
[0020]2.本实用新型所述磁种，在反应器中还具有三维电极作用，大大提高反应器的比表面积和电流效率，构成三维电极-电芬顿耦合工艺，提高装置处理浓度难降解工业废水的能力。
[0021]3.本实用新型装置集合电芬顿与电磁技术优点，容易实现自动化，不受自然温度影响，工作可靠，出水稳定。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型所述一种磁性催化-电芬顿反应装置的结构示意图。
[0023]该装置包括反应器1、直流稳压电源2、阳极板3、阴极板4、磁场发生器5、微孔曝气装置6、鼓风机7、磁种8、磁场电源9、变压器10、进水口 11、出水口 12、出水过滤装置13、磁场测定仪14。
【具体实施方式】
[0024]本实用新型具体实施方法如下:
[0025]污水通过进水口 12进入反应器I后，将污水pH值调节至2?5，投加一定量磁种8，同时开启鼓风机7，对水体进行增氧的同时使磁种8与水体充分混合；开启直流稳压电源2，此时反应器I水体中发生电芬顿反应，阴极板4表面在电流的作用下与水体中的氧发生反应，生成过氧化氢，然后在阳极离子的催化作用下，生成羟基自由基，氧化水体中的有机物，降低废水的COD ;开启磁场电源10，此时反应器I水体中发生电磁反应，磁化水体中的磁种8，通过调节变压器11，控制反应器I中的磁场强度，使水体中的极性或非极性分子发生裂解，从而使许多在常温、常压条件下不可能发生的氧化反应发生，与电芬顿反应共同作用，进一步降低废水中的COD ;经过处理后的水体，从出水口 13中流出，进入其他污水处理工艺。
[0026]根据以上具体实施方法，河北某农药厂的废水COD为15800mg/L，BOD为3500mg/L，油浓度为25mg/L，进入反应器后，将废水pH值调为2?3。向废水中投加的磁种8优选磁铁矿Fe3O4，粒径优选10 μ m以下，投加量为1.2g/L。电芬顿阳极板3、阴极板4分别采用钛基镀Ir02/Ta205、多孔石墨组合。微孔曝气装置6优选膜片微孔曝气器，孔径大小选用80微米。直流稳压电源2电压为10?35V，电流5?15A ;磁场电源10为360V，磁场发生器5为铜质材料，优选磁场强度为10?15T。在这些参数条件下，本实用新型所述一种磁性催化-电芬顿反应装置对废水进行稳定运行处理后，出水COD为750mg/L，B0D为340mg/L，油含量为4.5mg/L0本实用新型装置对废水COD的去除率高达95 %，并且废水可生化性由原来的0.22提高到0.45，处理后的废水只需要经过常规的生物处理工艺便可以达标排放。
【主权项】
1.一种磁性催化-电芬顿反应装置，其特征在于:电芬顿阳极板与阴极板固定在反应器中，分别与直流稳压电源正、负极相连接；磁场电源通过变压器调节电压；出水口内壁设置出水过滤装置；微孔曝气装置置于反应器底部。2.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置，其特征在于:反应器为圆柱形钢体结构。3.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置，其特征在于:阳极板为钛基镀Ir02/Ta205、铂(Pt)，且表面涂硅掺硼金刚石材料；阴极板为碳材料，由碳-聚四氟乙烯、玻璃碳、多孔石墨、活性炭纤维中的一种或几种复合构成并经过活化处理。4.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置，其特征在于:磁种为铁粉、磁铁矿、磁-赤铁矿，粒径为5?15 μ m，磁种投加量为0.5?2.0g/L。5.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置，其特征在于:磁场发生器由铜质材料构成，安装于反应器内壁，与磁场电源相连接。6.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置，其特征在于:微孔曝气装置为膜片微孔曝气器，设置于反应器底部中间，孔径大小为80?100 μπι。7.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置，其特征在于:出水口安装出水过滤装置，中间填充过滤海绵，空隙率为90%?95%。
【专利摘要】本实用新型所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置，属于工业废水处理技术领域。本实用新型将磁性催化与电芬顿反应相结合，共同作用于高浓度难降解工业废水，能够有效处理钢铁行业、电镀行业、化工行业等含磁性废水。对于非磁性的工业废水，可以向废水中先投加磁种，构成磁性废水，然后用本工艺处理。本实用新型结构紧凑，集磁性催化反应和电芬顿反应于一体，相互协同作用，大大提高了处理高浓度难降解工业废水的能力，适用于各种工业废水的处理。
【IPC分类】C02F1/48, C02F1/467, C02F1/72, C02F1/461
【公开号】CN204873961
【申请号】CN201520377073
【发明人】殷衡
【申请人】殷衡
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年6月4日