申请日2016.07.26
公开(公告)日2016.12.14
IPC分类号C02F1/72; C02F101/34
摘要
本发明涉及一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，包括搅拌槽、搅拌轴、搅拌桨;可装载膜吸附剂或膜催化剂的搅拌桨可拆装式的安装在搅拌轴上，搅拌轴位于搅拌槽内。还涉及采用一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器的废水处理方法，该方法为湿式催化过氧化催化反应，采用的氧化剂为双氧水，其浓度为100‑6000mg/L，反应压力为常压，温度为30‑90℃，搅拌转速为100‑600转/分钟;处理的废水为含酚废水，浓度为100‑5000mg/L。本发明具有结构简单、制作方便、操作方便，属于有机废水处理技术领域。
权利要求书
1.一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，其特征在于：包括搅拌槽、搅拌轴、搅拌桨;可装载膜吸附剂或膜催化剂的搅拌桨可拆装式的安装在搅拌轴上，搅拌轴位于搅拌槽内。
2.按照权利要求1所述的一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，其特征在于：所述搅拌槽包括槽身和槽盖，槽盖盖在槽身的上方，槽盖和槽身之间可拆卸式密封连接。
3.按照权利要求2所述的一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，其特征在于：所述槽盖上有四个开口，分别是取样口、与温控装置相接的温控口、置入搅拌轴的搅拌口、与冷凝装置相接的冷凝口;其中搅拌口位于槽盖的中心位置的正上方。
4.按照权利要求1所述的一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，其特征在于：所述搅拌轴的侧壁设有若干个凹槽，一个搅拌桨嵌入一个凹槽中;搅拌轴外套有上固定环和下固定环，分别从上下方向将搅拌桨卡紧在凹槽中。
5.按照权利要求1所述的一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，其特征在于：所述搅拌桨为U形，包括左侧安装边、右侧安装边和下侧安装边;左侧安装边、右侧安装边和下侧安装边的内侧均设有安装槽，膜吸附剂或膜催化剂竖直的插入安装槽内且卡在左侧安装边、右侧安装边和下侧安装边之间。
6.按照权利要求5所述的一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，其特征在于：所述搅拌桨的数量为多个，以搅拌轴的竖直的轴线为中心圆周均匀分布。
7.按照权利要求1所述的一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，其特征在于：所述膜吸附剂或膜催化剂为陶瓷膜或分子筛膜，长度为10-40毫米，宽度为10-30毫米，厚度为1-2毫米。
8.按照权利要求1所述的一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，其特征在于：还包括铁架、第一固定架、第二固定架、搅拌装置、搅拌杆;搅拌装置通过搅拌杆与搅拌轴相接，搅拌装置驱动搅拌轴自转;高低位置可调的第一固定架安装在铁架上，搅拌装置安装在第一固定架上;高低位置可调的第二固定架安装在铁架上，搅拌槽安装在第二固定架上。
9.按照权利要求8所述的一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，其特征在于：所述搅拌槽的材质为玻璃;搅拌轴和搅拌桨的材质均为聚四氟乙烯;搅拌杆的材质为聚四氟乙烯，或内层为金属而外层覆盖聚四氟乙烯。
10.采用权利要求1-9中任一项所述的一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器的废水处理方法，其特征在于：该方法为湿式催化过氧化催化反应，采用的氧化剂为双氧水，其浓度为100-6000mg/L，反应压力为常压，温度为30-90℃，搅拌转速为100-600转/分钟;处理的废水为含酚废水，浓度为100-5000mg/L。
说明书
一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器和采用该反应器的废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种有机废水处理技术，具体的说，涉及一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器和采用该反应器的废水处理方法。
背景技术
有机废水，特别是芳香族有机废水，例如苯酚，氯酚和硝基苯酚等具有来源广泛、毒性大且难以降解的特点。这些有机废水来自于各种各样的工业过程中，例如焦油厂、汽油厂、制药厂等。同时，芳香族有机化合物难以生物降解，会长时间存在于自然界中，对人类和动植物危害很大。
有机废水的降解方法包括生物降解法、物理分离法和化学氧化法。
生物降解有机废水需要采用生物菌落，只能降解底浓度的有机污染物，因为高浓度的有机物会杀死细菌，不利于细菌的生物降解。
物理分离法处理有机废水包括蒸馏法、萃取法、吸附法和膜分离的方法，其中蒸馏法耗能大，萃取法的分离效率不高，吸附法面临吸附剂再生问题，而膜分离法技术要求高，并且分离时间较长。
化学氧化法，特别是高级氧化法处理有机废水是一种高效、快速、简单易操作的方法，可以处理高浓度的有机废水溶液。其中，湿式催化过氧化法采用双氧水作为绿色环保氧化剂，用于有机废水的降解中，其反应产物是水和氧气，具有绿色化学的特性。传统的湿式催化过氧化法是采用Fenton(芬顿)试剂作为高氧化活性的羟基自由基的来源，但是在均相反应中面临着pH值要求苛刻、金属离子分离困难等缺点，因此非均相Fenton催化剂应运而生，而且广泛地被科研工作者们研究。非均相Fenton催化剂的活性组分主要包括Fe和Cu元素，载体主要包括具有高比表面积的多孔材料，例如活性Al2O3、活性炭、分子筛、黏土、分子筛膜等。
湿式催化过氧化法降解有机废水就是将非均相类Fenton催化剂用于有机废水的降解反应中，可以采用间歇搅拌槽反应器和固定床反应器等装置。近年来研究较多的是有机废水在间歇搅拌槽反应器中的湿式催化过氧化降解反应，在 这个工艺中，催化剂以颗粒或者粉末的形式与反应物充分接触进行反应。这种普通的反应装置存在催化剂接触效率不高、活性组分浸出浓度大、反应结束之后需要对催化剂进行二次分离等缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器和采用该反应器的废水处理方法，将非均相的膜催化剂或膜吸附剂直接装载于搅拌桨上，可以增加膜催化剂或膜吸附剂与废水的接触效率，提高传质速率，并且反应结束后可以直接将膜催化剂或膜吸附剂与溶液分离，具有操作快捷方便等优点。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，包括搅拌槽、搅拌轴、搅拌桨;可装载膜吸附剂或膜催化剂的搅拌桨可拆装式的安装在搅拌轴上，搅拌轴位于搅拌槽内。
搅拌槽包括槽身和槽盖，槽盖盖在槽身的上方，槽盖和槽身之间可拆卸式密封连接。搅拌槽内壁无挡板，整体呈椭球形或复曲面设计，能尽可能增大反应体积，最大反应体积为1000mL。
槽盖上有四个开口，分别是取样口、与温控装置相接的温控口、置入搅拌轴的搅拌口、与冷凝装置相接的冷凝口;其中搅拌口位于槽盖的中心位置的正上方。
搅拌轴的侧壁设有若干个凹槽，一个搅拌桨嵌入一个凹槽中;搅拌轴外套有上固定环和下固定环，分别从上下方向将搅拌桨卡紧在凹槽中。
搅拌桨为U形，包括左侧安装边、右侧安装边和下侧安装边;左侧安装边、右侧安装边和下侧安装边的内侧均设有安装槽，膜吸附剂或膜催化剂竖直的插入安装槽内且卡在左侧安装边、右侧安装边和下侧安装边之间。
搅拌桨的数量为多个，以搅拌轴的竖直的轴线为中心圆周均匀分布。
膜吸附剂或膜催化剂为陶瓷膜或分子筛膜，长度为10-40毫米，宽度为10-30毫米，厚度为1-2毫米。
一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器，还包括铁架、第一固定架、第二固定架、搅拌装置、搅拌杆;搅拌装置通过搅拌杆与搅拌轴相接，搅拌装置驱动 搅拌轴自转;高低位置可调的第一固定架安装在铁架上，搅拌装置安装在第一固定架上;高低位置可调的第二固定架安装在铁架上，搅拌槽安装在第二固定架上。
搅拌槽的材质为玻璃;搅拌轴和搅拌桨的材质均为聚四氟乙烯;搅拌杆的材质为聚四氟乙烯，或内层为金属而外层覆盖聚四氟乙烯。
采用一种用于废水处理的搅拌槽膜反应器的废水处理方法，该方法为湿式催化过氧化催化反应，采用的氧化剂为双氧水，其浓度为100-6000mg/L，反应压力为常压，温度为30-90℃，搅拌转速为100-600转/分钟;处理的废水为含酚废水，浓度为100-5000mg/L。涉及到的废水包括含酚废水例如：苯酚、氯酚、硝基酚及其它们的衍生物，染料废水及其他难降解的有机废水。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.将膜吸附剂或膜催化剂制作成膜片状，装载在搅拌桨中，可增大接触面积，提升催化效率，同时也便于装拆，可与液体快速分离。
2.膜吸附剂或膜催化剂和搅拌桨采用插槽式连接，装拆方便。
3.结构简单、制作方便、操作方便。
4.采用转动式搅拌轴结构，可提高传质速率。
