[发明专利]一种处理废水的空化撞击流微电解反应器及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理技术领域的新方法及设备，具体是指一种空化撞击流微电解方法及空化撞击流微电解反应器，适用于处理废水领域。

背景技术

微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺。 它是在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生1.2V电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。当系统通水后，设备内会形成无数的微电池系统，在其作用空间构成一个电场。在处理过程中产生的新生态 [H] 、 Fe^{2 +} 、 Fe^{3 +}、羟基自由基等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，达到降解脱色的作用；生成的 Fe^{2 +} 进一步氧化成 Fe^{3 +} ，它们的水合物具有较强的吸附 - 絮凝活性，特别是在加碱调 pH 值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的吸附能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水中分散的微小颗粒，金属粒子及有机大分子。其工作原理基于电化学、氧化 - 还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。该法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、操作维护方便，不需消耗电力资源等优点。该工艺用于难降解高浓度废水的处理可大幅度地降低 COD 和色度，提高废水的可生化性，同时可对氨氮的脱除具有很好的效果。

传统上微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和炭颗粒，使用的过程中很容易钝化、板结，这导致了频繁地更换微电解材料，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率。另外，传统微电解法处理废水需要很长的时间，增加了吨水投资成本，这都严重影响了微电解工艺的利用和推广。

空化射流是利用流体动力学特性人为地从喷嘴射出的射流内诱发空化。空泡溃灭时将在空泡周围的极小空间内出现热点(Hot spot)，产生瞬时的高温(约5200 K)和高压 (50 MPa以上)，并能形成强烈的冲击波和速度高达100 m/s以上的微射流(Microjet)，并伴有碰撞、剪切、拉伸、挤压，这样的极端条件为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种非常特殊的物理环境，并将引发复杂的化学效应，主要表现在三个方面：直接热分解、自由基氧化和超临界水氧化。有研究表明，利用空化水射流能降解垃圾渗滤液中结构复杂、难生化降解的有机物，显著提高渗滤液的可生化性，改善水质。为了进一步提高降解率，一些学者将空化射流与其他技术联合进行了降解实验，如Amey A. 等采用水力空化和Fenton进行了对硝基酚降解实验，降解率在60-80%。卢义玉等的实验结果表明，空化水射流结合双氧水处理苯酚是有效的，苯酚去除率可达99.85%；空化和Fenton的联合工艺存在协同效应，即空化射流结合Fenton氧化降解硝基苯效率高于单独空化和Fenton降解效率之和，且硝基苯去除率可达95.06％。利用空化射流处理有机废水的研究虽然取得了一些成果，但存在能耗大、降解率低、循环时间较长等问题；因此找到一种可以强化空化效应、提高自由基产量，并使产生的自由基迅速与污染物混合，进而提高降解率、降低能耗、缩短处理时间的高效技术与空化射流技术联用，是将空化射流处理有机废水工业化的关键。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，解决钝化、板结等问题，同时提高废水处理效率，提供一种新型高效的空化撞击流反应器。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实施的：

一种处理废水的空化撞击流微电解反应器，该反应器包括有筒体，筒体上设置的出气口、加料口、出液口、余料口；其特征在于：筒体两端形状为向外的锥形封头，内侧设有空化撞击流喷嘴，空化撞击流喷嘴相对设置并在同一轴线上；两锥形封头上分别设有左、右切向的空气入口。

筒体顶部设有气室，气室顶部设出气口，侧面设加料口。

一种采用如上所述反应器的废水处理方法，其特征在于：该方法为空化射流与撞击流相耦合处理废水的方法，即：采用一对相向设置的空化撞击流喷嘴，废水在空化撞击流喷嘴内产生空化并相对高速喷出，两股相向流动的流体撞击产生气、液、固三相流；空气从两端封头切向进入，螺旋推动、搅拌液体，使铁、碳颗粒在反应器内均匀分布。

反应器的两端采用锥形封头，能够改善流形，避免铁、碳颗粒沉积死角。

优点及效果：

本发明具有以下特点：

（1）避免了传统微电解工艺的钝化、板结现象。因此不必频繁地更换微电解材料。