[发明专利]一种多级强化催化氧化还原曝气内电解反应器及其应用

说明书

本发明涉及一种多级强化催化氧化还原曝气内电解反应器及其应用，所述的反应器从下到上依次设置沉淀层(1)、进水布气层(2)、多级填料层(3)和出水层(4)，所述的多级填料层(3)内装填有内置内电解填料的填料球；反应器处理废水时，待处理废水先加酸调节pH值为3，再从进水布气层(2)进入反应器中。与现有技术相比，本发明具有填料更换方便、内电解反应充分、节省反应器空间、与处理效果好等优点。

技术领域

本发明涉及一种内电解反应器及其应用，尤其是涉及一种多级强化催化氧化还原曝气内电解反应器及其应用。

背景技术

微电解是以铁和碳构成原电池，通过正负极上发生的复杂的氧化还原反应，并利用原电池自身的电富集物理吸附及絮凝等作用提高废水的可生化性，以达到废水预处理的目的。

近几年国内对内电解法研究越来越多，特别在对电镀、印染及化工染料等废水的处理上应用广泛，并得到了工程化应用，但生产性内电解法反应器多为滤池形式，有的采用钢衬玻璃钢设备，有的采用钢筋混凝土构筑物。查到已有的曝气内电解反应器(专利号ZL200520098793.1)和强氧化内电解反应器(专利号ZL20032011500.3)，都采用内装铁碳材料，池底设有大阻力配水系统。该种形式内电解法反应器实际应用中存在下列问题：

(1)填料更换困难

内电解反应器中，碳作为阴极不消耗，铁作为阳极转化为铁离子进入水中，因此内电解主要消耗铁，随着反应时间的推移，铁屑不断被消耗，当铁屑减少到一定程度后将会影响内电解的处理效果，必须补充铁屑。如果从池顶直接投加铁屑，新铁屑和碳粒不能充分混合均匀，影响内电解的处理效果。如果将填料全部清出，重新装入混合好的新填料，这一过程在实际过程中工作量非常大，同时需要较大的场地，实施较为困难。

(2)反应柱堵塞

随内电解法絮凝床运行时间的增长，填料中会附聚越来越多的悬浮物，加上金属氢氧化物的浓集和对悬浮物吸附作用，将会堵塞填料孔隙。因此需定期反冲洗，由于铁屑比重较大，需要非常大的反冲洗强度。因而工程中必须配套较大的设备，增大了投资成本。

(3)铁屑结块

内电解法絮凝床中，最常用的填料为钢铁屑和铸铁屑，钢铁屑含碳量较低，内电解反应较慢，处理效果差；铸铁屑含碳量高，处理效果好，但铁屑强度低，易压碎，随着处理时间的增加，铁屑的粒径逐渐减小，由于铸铁屑强度低，易被压碎成粉末状而结块，使内电解法絮凝床出现沟流，处理效率降低。

(4)污泥处理

内电解法通常在酸性条件下进行，酸性条件下铁屑消耗量大，反调pH过程中将产生大量铁泥，给污泥脱水工序增加一定负担，污泥中含有大量铁给污泥的处置带来一定问题。目前一般将废渣送至炼铁厂处置或掺合制作建筑材料，还考虑用铁泥制作磁性材料，关于铁泥的处置问题还有待于深入研究和实践。

(5)工程放大后，处理效果下降

反应器的构造设计是否合理，直接影响微电解反应效果的好坏。一般，在实验室所进行的微电解实验大多在较小的容器内，污水可以和填料充分接触，反应比较充分；但是，当微电解应用到实际工程中，由于反应器尺寸的放大，反应条件的变化，使得反应过程中容易发生短流、死角、铁屑板结，造成反应不充分，处理效果明显下降。

(6)日常维护及运行成本高

微电解反应器主要分为固定床和搅拌床两类。固定床就是将铁屑和碳粉颗粒固定在床体内，使废水通过床层中的铁碳填料层发生微电解反应。搅拌床一般采用搅拌机将废水与铁屑和碳粒混合。无论是固定床还是搅拌床都存在铁屑板结问题，影响处理效果，板结问题给设备的日常维护和运行带来了很大困难，导致维护费用及运行成本增加。

(7)能耗高、处理效率低