公布日：2024.02.06

申請(qǐng)日：2023.12.25

分類號(hào)：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/32(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本發(fā)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(jìn)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(cè)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(jìn)水泵從底部進(jìn)入反應(yīng)器。通過設(shè)置紫外螺旋攪拌器，將紫外光源與攪拌器聯(lián)用，帶動(dòng)紫外光源對(duì)廢水和催化劑進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬凸庹�，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(yīng)效率。反應(yīng)結(jié)束后底部電磁排泥裝置接通電源對(duì)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(jìn)行回收和重復(fù)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(yīng)效率低，磁性催化劑回收難的問題。

權(quán)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(jìn)水泵(2)，pH自控裝置(6)，硫酸溶液(7)，氫氧化鈉溶液(8)，pH檢測(cè)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(jìn)水泵(2)從裝置底部進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，通過pH檢測(cè)儀(9)測(cè)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(diào)節(jié)系統(tǒng)至一定的pH值；通過加藥泵(14)向體系內(nèi)添加一定量的30%H2O2，加入適量磁性催化劑(10)，并開啟電動(dòng)機(jī)(5)和紫外光源(3)進(jìn)行非均相UV/Fenton；反應(yīng)結(jié)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(shí)現(xiàn)快速回收和重復(fù)利用，上層清液從出水口(15)排出體系。

2.根據(jù)權(quán)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(dòng)機(jī)(5)構(gòu)成，轉(zhuǎn)速為200~300rpm。

3.根據(jù)權(quán)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(fā)光二極管，功率為20~40W；所述紫外燈源(3)長(zhǎng)度是裝置外殼(1)高度的2/3~3/4，體積為整個(gè)反應(yīng)器的1/10～1/5。

4.根據(jù)權(quán)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(yīng)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(jù)權(quán)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(jià)鐵、碳基納米零價(jià)鐵復(fù)合材料、納米鐵氧化物、碳基納米鐵氧化物復(fù)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(quán)利要求1-5任一項(xiàng)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(quán)利要求1-5任一項(xiàng)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(yù)處理段，或者用于廢水的深度處理。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)常規(guī)Fenton反應(yīng)現(xiàn)存問題，結(jié)合上述背景本發(fā)明提出了一種磁性非均相UV/Fenton污水處理裝置。

本發(fā)明的污水處理裝置中廢水經(jīng)過進(jìn)水泵從裝置底部進(jìn)入，進(jìn)水?dāng)_動(dòng)和攪拌器的攪拌使裝置內(nèi)的固相磁性催化劑處于流動(dòng)狀態(tài)；此外構(gòu)建以紫外發(fā)光二極管為中心軸的紫外螺旋攪拌器，聯(lián)合紫外光源與電攪拌器，通過攪拌增強(qiáng)固液傳質(zhì)，提高透光性能，強(qiáng)化H2O2催化性能，同時(shí)促進(jìn)Fe3+/Fe2+循環(huán)，減少藥劑投加量。反應(yīng)結(jié)束后，用電磁排泥裝置集中排泥，實(shí)現(xiàn)催化劑快速有效回收與重復(fù)使用。該裝置通過紫外光催化和Fenton氧化聯(lián)用，降解水中的有機(jī)污染物，實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放。

本發(fā)明技術(shù)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(jìn)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(cè)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(jìn)水泵從裝置底部進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，通過pH檢測(cè)儀測(cè)定溶液的pH值，pH自控裝置使用鹽酸溶液、氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)系統(tǒng)至一定的pH值；通過加藥泵向體系內(nèi)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(jìn)行非均相UV/Fenton；反應(yīng)結(jié)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(shí)現(xiàn)快速回收和重復(fù)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(jī)、紫外光源和攪拌器聯(lián)用；所述紫外螺旋攪拌器轉(zhuǎn)速200~300rpm/min；所述紫外光源使用的是紫外發(fā)光二極管；所述紫外發(fā)光二極管的功率為20~40W；所述紫外發(fā)光二極管長(zhǎng)度是反應(yīng)裝置高度的2/3~3/4；所述紫外發(fā)光二極管體積為整個(gè)反應(yīng)器的1/10～1/5；所述底部電磁排泥裝置在反應(yīng)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(huán)，實(shí)現(xiàn)催化劑的重復(fù)利用；所述磁性催化劑包括但不限于：納米零價(jià)鐵、碳基納米零價(jià)鐵復(fù)合材料、納米鐵氧化物、碳基納米鐵氧化物復(fù)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(yù)處理段，也可應(yīng)用于廢水的深度處理，具有普適性。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是：本發(fā)明構(gòu)建紫外螺旋攪拌器，聯(lián)合使用攪拌器和紫外發(fā)光二極管，一方面攪拌可增強(qiáng)固液傳質(zhì)，提高Fenton氧化速率；另一方面旋轉(zhuǎn)紫外燈源解決傳統(tǒng)UV/Fenton技術(shù)中透光性能差的問題，使紫外光與廢水充分接觸，強(qiáng)化體系中Fe3+還原成Fe2+的轉(zhuǎn)化性能，提高紫外光催化反應(yīng)速率；本發(fā)明裝置反應(yīng)速率快，反應(yīng)時(shí)間短，大大降低了紫外光照射能耗和廢水處理成本；針對(duì)傳統(tǒng)UV/Fenton技術(shù)中催化劑與廢水不易分離的問題，本發(fā)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(jiǎn)化催化劑回收過程，提高回收效率。

本發(fā)明的特點(diǎn)是：通過耦合紫外光催化和Fenton氧化處理難生物降解有機(jī)廢水，實(shí)現(xiàn)Fe3+/Fe2+循環(huán)利用，提高Fenton氧化法對(duì)廢水處理效率；裝置為非均相Fenton反應(yīng)器，適用pH范圍廣泛，在酸性、中性、弱堿性條件下均可發(fā)生反應(yīng)；在反應(yīng)中催化劑通過緩釋溶出，減少H2O2的無(wú)效分解，提高H2O2利用率，同時(shí)降低鐵的溶出，減少鐵泥產(chǎn)量，降低后續(xù)鐵泥處理成本；構(gòu)建紫外螺旋攪拌器，聯(lián)合使用紫外燈源和攪拌器，增強(qiáng)傳質(zhì)，并提高反應(yīng)系統(tǒng)透光性能，加快反應(yīng)速率，降低反應(yīng)能耗和處理成本；裝置底部設(shè)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(huán)，實(shí)現(xiàn)催化劑的重復(fù)利用。

（發(fā)明人：李海松;閻登科;范艷艷;荊亮;李建偉;宋宇）