公布日：2024.02.06
申請日：2023.12.25
分類號：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/32(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發明公開了一種磁性催化劑非均相UV/Fenton污水處理裝置，包含裝置外殼、進水泵、紫外螺旋攪拌器、pH自控裝置、鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液、pH檢測儀、磁性催化劑、電源、電磁排泥裝置、加藥箱，加藥泵、出水口。廢水通過進水泵從底部進入反應器。通過設置紫外螺旋攪拌器，將紫外光源與攪拌器聯用，帶動紫外光源對廢水和催化劑進行充分攪拌和光照，使固相催化劑均勻分散，也保證紫外光充分照射，加速Fe3+還原為Fe2+，提高反應效率。反應結束后底部電磁排泥裝置接通電源對磁性催化劑快速捕獲，斷開電源后電磁排泥裝置失去磁性，催化劑滑落下來進行回收和重復利用。磁性催化劑非均相UV/Fenton污水處理裝置解決了光Fenton反應效率低，磁性催化劑回收難的問題。
權利要求書
1.一種磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置，主要包括：裝置外殼(1)，進水泵(2)，pH自控裝置(6)，硫酸溶液(7)，氫氧化鈉溶液(8)，pH檢測儀(9)，磁性催化劑(10)，電源(11)，電磁排泥裝置(12)，加藥箱(13)，加藥泵(14)，出水口(15)，紫外螺旋攪拌器(16)，其特征在于：廢水通過進水泵(2)從裝置底部進入反應器內，通過pH檢測儀(9)測定溶液的pH值，pH自控裝置(6)使用硫酸溶液(7)，氫氧化鈉溶液(8)調節系統至一定的pH值；通過加藥泵(14)向體系內添加一定量的30%H2O2，加入適量磁性催化劑(10)，并開啟電動機(5)和紫外光源(3)進行非均相UV/Fenton；反應結束后，打開底部電磁排泥裝置(12)連接的電源(11)，磁性催化劑被捕獲在電磁鐵上，實現快速回收和重復利用，上層清液從出水口(15)排出體系。
2.根據權利要求1所述的磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置，其特征在于：所述紫外螺旋攪拌器(16)由紫外光源(3)，攪拌器(4)和電動機(5)構成，轉速為200~300rpm。
3.根據權利要求2所述的紫外螺旋攪拌器(16)，其特征在于：所述紫外光源(3)使用的是紫外發光二極管，功率為20~40W；所述紫外燈源(3)長度是裝置外殼(1)高度的2/3~3/4，體積為整個反應器的1/10～1/5。
4.根據權利要求1所述的磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置，其特征在于：所述電磁排泥裝置(12)在反應器底部，呈漏斗形，安裝有電磁鐵，利用通電磁力吸泥，斷電磁性消失。
5.根據權利要求1所述的磁性催化劑非均相UV/Fenton污水處理裝置，其特征在于：所述磁性催化劑(10)包括納米零價鐵、碳基納米零價鐵復合材料、納米鐵氧化物、碳基納米鐵氧化物復合材料中的一種或多種，所述磁性催化劑(10)的用量為180~300mg/L。
6.一種如權利要求1-5任一項所述的磁性催化劑非均相UV/Fenton污水處理裝置的用途，其特征在于：所述磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置用于處理酸性、中性或弱堿性的廢水。
7.一種如權利要求1-5任一項所述的磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置的用途，其特征在于：所述磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置既用于生物法處理的預處理段，或者用于廢水的深度處理。
發明內容
針對常規Fenton反應現存問題，結合上述背景本發明提出了一種磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置。
本發明的污水處理裝置中廢水經過進水泵從裝置底部進入，進水擾動和攪拌器的攪拌使裝置內的固相磁性催化劑處于流動狀態；此外構建以紫外發光二極管為中心軸的紫外螺旋攪拌器，聯合紫外光源與電攪拌器，通過攪拌增強固液傳質，提高透光性能，強化H2O2催化性能，同時促進Fe3+/Fe2+循環，減少藥劑投加量。反應結束后，用電磁排泥裝置集中排泥，實現催化劑快速有效回收與重復使用。該裝置通過紫外光催化和Fenton氧化聯用，降解水中的有機污染物，實現出水達標排放。
本發明技術方案如下：一種磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置，主要包括：裝置外殼、進水泵、紫外螺旋攪拌器、pH自控裝置、鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液、pH檢測儀、磁性催化劑、電源、電磁排泥裝置、加藥箱，加藥泵、出水口。其特征在于：廢水通過進水泵從裝置底部進入反應器內，通過pH檢測儀測定溶液的pH值，pH自控裝置使用鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液調節系統至一定的pH值；通過加藥泵向體系內添加一定量的30%H2O2；加入適量磁性催化劑，并開啟紫外螺旋攪拌器進行非均相UV/Fenton；反應結束后，打開底部電磁排泥裝置連接的電源，磁性催化劑被捕獲在電磁鐵上，實現快速回收和重復利用，上層清液從出水口排出體系。
所述紫外螺旋攪拌器由電機、紫外光源和攪拌器聯用；所述紫外螺旋攪拌器轉速200~300rpm/min；所述紫外光源使用的是紫外發光二極管；所述紫外發光二極管的功率為20~40W；所述紫外發光二極管長度是反應裝置高度的2/3~3/4；所述紫外發光二極管體積為整個反應器的1/10～1/5；所述底部電磁排泥裝置在反應器底部，呈漏斗形；所述電磁排泥裝置安裝有電磁鐵，通過間歇式通電—斷電操作完成磁性催化劑使用與收集的循環，實現催化劑的重復利用；所述磁性催化劑包括但不限于：納米零價鐵、碳基納米零價鐵復合材料、納米鐵氧化物、碳基納米鐵氧化物復合材料；所述磁性催化劑的用量為180~300mg/L；所述磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置可以用來處理酸性、中性、弱堿性的廢水；所述磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置既可用于生物法處理的預處理段，也可應用于廢水的深度處理，具有普適性。
本發明的進一步改進是：本發明構建紫外螺旋攪拌器，聯合使用攪拌器和紫外發光二極管，一方面攪拌可增強固液傳質，提高Fenton氧化速率；另一方面旋轉紫外燈源解決傳統UV/Fenton技術中透光性能差的問題，使紫外光與廢水充分接觸，強化體系中Fe3+還原成Fe2+的轉化性能，提高紫外光催化反應速率；本發明裝置反應速率快，反應時間短，大大降低了紫外光照射能耗和廢水處理成本；針對傳統UV/Fenton技術中催化劑與廢水不易分離的問題，本發明裝置底部的排泥口安裝電磁鐵裝置，在回收催化劑階段，裝置通電捕獲磁性催化劑，斷電釋放催化劑，催化劑從排泥口排出，簡化催化劑回收過程，提高回收效率。
本發明的特點是：通過耦合紫外光催化和Fenton氧化處理難生物降解有機廢水，實現Fe3+/Fe2+循環利用，提高Fenton氧化法對廢水處理效率；裝置為非均相Fenton反應器，適用pH范圍廣泛，在酸性、中性、弱堿性條件下均可發生反應；在反應中催化劑通過緩釋溶出，減少H2O2的無效分解，提高H2O2利用率，同時降低鐵的溶出，減少鐵泥產量，降低后續鐵泥處理成本；構建紫外螺旋攪拌器，聯合使用紫外燈源和攪拌器，增強傳質，并提高反應系統透光性能，加快反應速率，降低反應能耗和處理成本；裝置底部設置的電磁排泥裝置，電磁排泥裝置通過間歇式通電—斷電操作完成磁性催化劑使用與收集的循環，實現催化劑的重復利用。
（發明人：李海松;閻登科;范艷艷;荊亮;李建偉;宋宇）
