上流式電芬頓固定床反應裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種上流式電芬頓固定床反應裝置。
【背景技術】
[0002]隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，大量有毒有害污染物進入環(huán)境水體，使水質狀況惡化，部分環(huán)境功能喪失。據(jù)環(huán)保部發(fā)布的《2012年中國環(huán)境狀況公報》顯示:包括長江、黃河、珠江等在內的十大流域國控斷面中，1-1II類、IV-V類和劣V類水質斷面的比例分別為68.9%、20.9%和10.2%。我國工業(yè)企業(yè)多沿江、沿河分布，部分企業(yè)廢水成分復雜，僅采用生化方法難以達到排放或回用標準。因此，針對廢水達標排放或回用的難題，開發(fā)新型、高效的污水深度處理技術具有重要的現(xiàn)實意義，也是水污染治理領域亟需解決的關鍵問題。
[0003]電芬頓作為一種電化學水處理方法，是在氧氣(O2)存在條件下在陰極發(fā)生02的兩電子還原反應生成過氧化氫(H2O2),并通過亞鐵離子(Fe2+)的催化作用生成強氧化性的羥基自由基(.0H)，對有機物進行氧化降解。與臭氧氧化、化學芬頓等氧化技術相比，電芬頓反應相對溫和，并且可以通過改變電壓、電流等外部條件調節(jié)電化學過程，具有很強的可控性。電芬頓技術一方面實現(xiàn)了 H2O2的原位產生，在降低藥劑費用的同時避免了 H2O2在儲運過程中的危險；另一方面實現(xiàn)了 Fe2+的陰極再生，減少了鐵泥的產生量和處置成本，但是電芬頓技術也存在著自由基產率低、污染物降解速率慢和礦化不徹底等問題。針對以上問題，研宄人員開展了多方面的研宄工作，如投加臭氧等輔助氧化劑，利用紫外光或太陽光形成光電芬頓體系，將顆?；钚蕴颗c電芬頓結合形成復合體系等。
[0004]CN1789154A涉及一種利用感應電芬頓反應去除水中有機物的方法及裝置，提供了一種去除難降解有機物的感應電芬頓方法，將感應鐵電極引入到電芬頓反應中，在電解過程中亞鐵離子可以不斷從鐵電極表面通過氧化還原反應產生。CN103951018A涉及一種多維電芬頓裝置及利用其處理工業(yè)污水的方法，利用鐵碳合金作為粒子電極，并用循環(huán)泵提高傳質效率，循環(huán)水量是處理水量的2-6倍。上述專利中的亞鐵粒子均由電極產生，無法調節(jié)加入量。特別是采用鐵碳合金作為粒子電極，還存在填料板結和短路電流過大的問題。
[0005]CN201110112527.X涉及一種處理有機廢水的微波電芬頓法及裝置，在微波作用下采用摻硼金剛石膜電極作為電化學降解處理的陽極材料，通過電化學方法將有機污染廢水進行高效處理。本發(fā)明利用摻硼金剛石膜電極在含二價鐵離子的廢水體系中持續(xù)產生氧化能力極強的羥基自由基，同時借助微波的熱效應和非熱效應原位活化摻硼金剛石膜電極，增加電極的活性，并且促進了有機污染物在降解過程中的傳質過程，因而強化了電芬頓反應的氧化能力，有效地加快了礦化反應速率。盡管如此，上述方法仍然不能解決反應速率慢、有機物礦化率低等問題，使電芬頓技術的實際應用受到了限制。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是傳統(tǒng)電芬頓技術反應速率慢、結構復雜、溝流和死區(qū)多、處理成本高、效果較差的問題，提供一種新的上流式電芬頓固定床反應裝置。該裝置用于污水處理中，具有反應速率快、結構簡單、操作簡便、溝流和死區(qū)少、處理成本低、處理效果好的優(yōu)點。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:一種上流式電芬頓固定床反應裝置，包括進水泵(1)、反洗泵(2)、加酸裝置(3)、加亞鐵裝置(4)、饋電極陽極(5)、饋電極陰極￠)、交直流電源轉換系統(tǒng)(7)、活性炭(8)、催化粒子電極(9)、風機(10)、加堿裝置
(12)，進入泵(I)出口管線伸入上流式電芬頓固定床反應器底部濾板以下，加酸裝置(3)、加亞鐵裝置(4)均有管線與進入泵(I)出口管線相連，反洗泵(2)出口管線伸入上流式電芬頓固定床反應器底部濾板以下，風機(10)出口管線伸入上流式電芬頓固定床反應器底部濾板以下，上流式電芬頓固定床反應器底部的濾板以上部分設有至少一個饋電極陽極
(5)和至少一個饋電極陰極(6)，饋電極陽極(5)和饋電極陰極(6)均與交直流電源轉換系統(tǒng)(7)相連，上流式電芬頓固定床反應器頂部設有排水管(11)，加堿裝置(12)設有管線與排水管(11)相連；其中，上流式電芬頓固定床反應器底部的濾板以上部分填充有活性炭
(8)、催化粒子電極(9)。
[0008]上述技術方案中，優(yōu)選地，所述饋電極陽極(5)采用以金屬鈦為基體的銻摻雜氧化錫/氧化鉛(Ti/Sb_Sn02/Pb02)復合電極，饋電極陰極(6)采用活性炭纖維、石墨或碳鋼電極；工作時控制進水的pH值為3?5，施加的電壓為1.0?5.0V。
[0009]上述技術方案中，優(yōu)選地，所述濾板位于床層底部，在靠近饋電極陰極側布置穿孔曝氣管與風機相連，污水亦從所述反應器底部進入，配水后向上均勻流經(jīng)整個床層，床層高度為1.0?3.0m0
[0010]上述技術方案中，優(yōu)選地，所述饋電極陽極(5)是先采用電沉積法或熱分解法在金屬鈦基體上生成銻摻雜氧化錫(Sb-SnO2)涂層、再采用電沉積法在銻摻雜氧化錫(Sb-SnO2)涂層上生成氧化鉛(PbO2)涂層制成的。
[0011]上述技術方案中，優(yōu)選地，當懸浮物堵塞床層時，利用配水和配氣系統(tǒng)進行氣擦洗和水洗，使反應器的電流效率迅速恢復。
[0012]上述技術方案中，優(yōu)選地，所述活性炭(8)與催化粒子電極(9)體積之比為3:1?1:1，活性炭(8)和催化粒子電極(9)的粒徑均為2?5mm，填充高度為所述反應器高度1/2 ?3/4。
[0013]上述技術方案中，優(yōu)選地，所述酸為硫酸或鹽酸，堿為氫氧化鈉。
[0014]上述技術方案中，優(yōu)選地，所述交直流電源轉換系統(tǒng)(7)為穩(wěn)壓直流電源或高頻脈沖直流電源，電源電壓低于30V。
[0015]上述技術方案中，優(yōu)選地，所述上流式電芬頓固定床反應器底部的濾板以上部分設有多個饋電極陽極(5)和多個饋電極陰極(6)。
[0016]本發(fā)明是基于以下原理:填充于饋電極陽極、饋電極陰極之間的粒子電極可在外加電場作用下感應成為復極性電極，使電芬頓反應由饋電極陰極擴展至粒子電極感應陰極，氧化反應由饋電極陽極擴展至粒子電極感應陽極，同時具有高析氧電位的饋電極陽極產生羥基自由基氧化有機污染物，共同強化電子傳遞過程，提高污染物去除效率。反應器結構簡單、溝流和死區(qū)少，操作簡便，可間歇操作，能夠實現(xiàn)無人值守。該反應器可用于各類污水的深度處理，保障其達標排放或回用，尤其適用于濃度較低的難降解有機廢水的處理。處理成本低，根據(jù)水質的不同，處理成本為0.5?1.5元/噸，處理費用低于臭氧、芬頓、氯氧化等化學氧化技術，取得了較好的技術效果。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述裝置的流程示意圖。
[0018]圖1中，I為進水泵；2為反洗泵；3為加酸裝置；4為加亞鐵裝置；5為饋電極陽極；6為饋電極陰