公布日：2023.05.23
申请日：2023.01.18
分类号：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/46(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明提供一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，包括反应腔（10）与沉淀池（20），反应腔上端面设置开口（101）与密封盖（11）；密封盖（11）设置第一电机（12），第一电机（12）设置转动杆（13）且转动杆（13）贯穿密封盖（11）；密封盖（11）内壁滑动连接齿轮环（14）且齿轮环（14）内壁设置定位板（15），定位板（15）下侧设置齿轮组件，转动杆（13）依次贯穿定位板（15）与齿轮组件；齿轮环（14）上设置三根定位杆（142）且定位杆（142）底端分别设置石墨棒（1421）、组合棒（1422）及锌棒（1423）。该系统能够高效利用H2O2和循环再生Fe2+，从而有效节约物料成本、避免二次污染，提高废水处理效率、增加废水处理的连续性。
权利要求书
1.一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：包括反应腔与沉淀池，反应腔上端面设置开口且开口外圈设置横截面为“n”形结构的密封盖；密封盖端面设置第一电机，第一电机输出轴固定连接转动杆且转动杆贯穿密封盖后与反应腔内腔底面转动连接；密封盖内壁滑动连接一带内齿的齿轮环且齿轮环内壁上端设置定位板，定位板外壁与齿轮环内壁转动连接且定位板上端与密封盖之间通过弹簧与电动伸缩杆连接；定位板下侧设置用于驱动齿轮环转动的齿轮组件，转动杆依次贯穿定位板与齿轮组件；齿轮环上且绕其中轴线呈行星轮式分布三根定位杆，三根定位杆分别贯穿齿轮环且它们底端分别设置石墨棒、组合棒及锌棒，组合棒的芯轴为石墨层、外圈为铁镀层，反应腔内腔底面对应石墨棒设置曝气装置；密封盖内侧顶端对应其中两根定位杆分别设置导电座，定位杆能够卡接在对应导电座内。
2.根据权利要求1所述的一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：所述反应腔一侧侧面设置污水进水管，另一侧设置加料管。
3.根据权利要求1或2所述的一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：所述反应腔内壁设置弧形滑板且弧形滑板对应污水进水管开设通孔，弧形滑板外壁与反应腔内壁滑动连接；弧形滑板通过弧形连接块与齿轮环底面固定连接，弧形连接块位于石墨棒、组合棒及锌棒的外圈且反应腔顶面对应弧形连接块开设弧形滑槽。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：所述齿轮环外圈且绕其中轴线均匀设置多个滑动块，密封盖内壁对应滑动块设置竖直滑槽且竖直滑槽底端设置第一环形滑槽，多个竖直滑槽与同一环形滑槽连通，滑动块卡入对应的竖直滑槽内且滑动连接，滑动块能够在环形滑槽内滑动。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：所述定位板外圈且绕其中轴线均匀设置多个转动块且转动块远离定位板的一端设置为球形结构，齿轮环内圈且位于内齿上端开设第二环形滑槽，转动块远离定位板的一端卡入第二环形滑槽内且滑动连接。
6.根据权利要求2所述的一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：所述电动伸缩杆绕定位板中轴线均匀分布，弹簧绕定位板中轴线均匀分布且弹簧为两圈、分别位于电动伸缩杆的内圈与外圈。
7.根据权利要求2所述的一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：所述齿轮组件包括一个驱动齿轮与三个从动齿轮，驱动齿轮套在转动杆外壁且驱动齿轮通过吊杆吊装在定位板底面，驱动齿轮中部开设花键孔；驱动齿轮外圈且绕其中轴线均匀分布三个从动齿轮，从动齿轮通过转轴与定位板底面转动连接且从动齿轮分别与驱动齿轮、齿轮环内齿啮合；转动杆位于驱动齿轮下侧的外圈且对应花键孔设置花键套。
8.根据权利要求7所述的一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：所述转动杆、齿轮环、定位板、驱动齿轮、密封盖的中轴线共线。
9.根据权利要求8所述的一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：所述反应腔与沉淀池通过连通管连通，连通管上设置控制阀；沉淀池上端面外侧设置第二电机，第二电机输出轴贯穿沉淀池上端且位于沉淀池内腔连接搅拌装置；沉淀池端面且位于第二电机一侧设置添加口；沉淀池一侧侧面由上至下依次设置出水管与污泥管。
发明内容
针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，该系统能够高效利用H2O2和循环再生Fe2+，从而有效节约物料成本、避免二次污染，提高废水处理效率、增加废水处理的连续性。
本发明的另一个目的在于提供一种电解时Fenton氧化处理废水的方法，用于匹配上述系统。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种电解时Fenton氧化处理废水的系统，其特征在于：包括反应腔与沉淀池，反应腔上端面设置开口且开口外圈设置横截面为“n”形结构的密封盖；密封盖端面设置第一电机，第一电机输出轴固定连接转动杆且转动杆贯穿密封盖后与反应腔内腔底面转动连接；密封盖内壁滑动连接一带内齿的齿轮环且齿轮环内壁上端(即内齿上侧)设置定位板，定位板外壁与齿轮环内壁转动连接且定位板上端与密封盖之间通过弹簧与电动伸缩杆连接；定位板下侧设置用于驱动齿轮环转动的齿轮组件，转动杆依次贯穿定位板与齿轮组件；齿轮环上且绕其中轴线呈行星轮式分布三根定位杆，三根定位杆分别贯穿齿轮环且它们底端分别设置石墨棒、组合棒及锌棒，组合棒的芯轴为石墨层、外圈为铁镀层，反应腔内腔底面对应石墨棒设置曝气装置；密封盖内侧顶端对应其中两根定位杆分别设置导电座，定位杆能够卡接在对应导电座内。
作进一步优化，所述反应腔一侧侧面设置污水进水管，另一侧设置加料管。
作进一步优化，所述反应腔内壁设置弧形滑板且弧形滑板对应污水进水管开设通孔，弧形滑板外壁与反应腔内壁滑动连接；弧形滑板通过弧形连接块与齿轮环底面固定连接，弧形连接块位于石墨棒、组合棒及锌棒的外圈且反应腔顶面对应弧形连接块开设弧形滑槽；通过弧形滑板与弧形连接块的配合实现齿轮环转动过程中对污水进水管口的封闭与打开，进而实现对于污水进量的控制。
作进一步优化，所述齿轮环外圈且绕其中轴线均匀设置多个滑动块，密封盖内壁对应滑动块设置竖直滑槽且竖直滑槽底端设置第一环形滑槽，多个竖直滑槽与同一环形滑槽连通，滑动块卡入对应的竖直滑槽内且滑动连接，滑动块能够在环形滑槽内滑动，从而实现齿轮环在密封盖内的上下滑动以及相对转动。
作进一步优化，所述定位板外圈且绕其中轴线均匀设置多个转动块且转动块远离定位板的一端设置为球形结构，齿轮环内圈且位于内齿上端开设第二环形滑槽，转动块远离定位板的一端(即球形结构头)卡入第二环形滑槽内且滑动连接，从而实现定位板与齿轮环之间的相对转动且确保定位板与齿轮环进行同时上下滑动。
作进一步优化，所述电动伸缩杆绕定位板中轴线均匀分布，弹簧绕定位板中轴线均匀分布且弹簧为两圈、分别位于电动伸缩杆的内圈与外圈。
作进一步优化，所述齿轮组件包括一个驱动齿轮与三个从动齿轮，驱动齿轮套在转动杆外壁且驱动齿轮通过吊杆吊装在定位板底面，驱动齿轮中部开设花键孔；驱动齿轮外圈且绕其中轴线均匀分布三个从动齿轮，从动齿轮通过转轴与定位板底面转动连接且从动齿轮分别与驱动齿轮、齿轮环内齿啮合；转动杆位于驱动齿轮下侧的外圈且对应花键孔设置花键套。
作进一步优化，所述转动杆、齿轮环、定位板、驱动齿轮、密封盖的中轴线共线。
作进一步优化，所述开口内壁的反应腔顶面对应石墨棒、组合棒及锌棒设置弧形卡槽，用于对石墨棒、组合棒及锌棒进行限位。
作进一步优化，所述转动杆位于反应腔内腔的外壁且位于石墨棒、组合棒及锌棒内圈设置搅拌杆。
作进一步优化，所述反应腔与沉淀池通过连通管连通，连通管上设置控制阀；沉淀池上端面外侧设置第二电机，第二电机输出轴贯穿沉淀池上端且位于沉淀池内腔连接搅拌装置；沉淀池端面且位于第二电机一侧设置添加口；沉淀池一侧侧面由上至下依次设置出水管与污泥管。
一种电解时Fenton氧化处理废水的方法，其特征在于：采用上述系统，包括：
步骤一、通过污水进水管通过待处理的废水、并同时通过加料管通入H2SO4溶液；驱动第一电机，完成废水与H2SO4溶液的混合，完成废水pH值的调节；
步骤二、初始时，组合棒与石墨棒对应的定位杆分别卡入两个导电座内，两个导电座分别接通电源正负极、同时通过曝气装置进行间断曝气，完成Fenton氧化反应降解有机污染物；
步骤三、降解一段时间后(即组合棒外圈的铁镀层完全溶解)，暂停第一电机，启动电动伸缩杆伸长、使得花键套卡入花键孔内；再次启动第一电机，使得转动杆带动齿轮环转动，进而通过定位杆带动石墨棒、组合棒及锌棒转动，使得锌棒与仅含芯轴的组合棒与导电座对应，然后再次暂停第一电机、启动电动伸缩杆缩短，使得锌棒与组合棒卡入导电座，导电座通电进行电化学反应；
步骤四、再次启动齿轮环旋转，使得石墨棒、组合棒及锌棒回到初始位置；然后继续进行Fenton氧化反应降解有机污染物，并实时补充H2SO4溶液完成pH值的调控；
步骤五、循环步骤二～步骤四，直至废水中的有机污染物完全降解；
步骤六、导通连通管，将反应腔内有机物降解后的废水通入沉淀池内，向沉淀池内加入Ba(OH)2，并启动第二电机进行搅拌；搅拌一段时间后，静置沉淀，并依次通过出水管与污泥管进行固液分离。
本发明具有如下技术效果：
本申请通过密封盖、第一电机、转动杆、齿轮环、定位板、齿轮组件以及定位杆、石墨棒、组合棒与锌棒的配合，实现了Fenton氧化反应-电化学反应-Fenton氧化反应的循环处理，从而完成Fe单质向Fe2+转化、由Fe2+转换为Fe3+、再由Fe3+转换为Fe2+的过程，实现催化剂Fe2+的重复利用，满足大量废水的连续处理过程，有效避免多次、反复添加Fe2+而出现增加物料成本、产生大量含铁污泥的问题；同时，通过Fenton氧化反应-电化学反应-Fenton氧化反应的循环处理，通过间断式曝气产生H2O2，实现Fenton氧化反应的连续性，避免一次性过量投加H2O2、造成Fe2+氧化生成的Fe3+快速催化分解H2O2、进而抑制羟基自由基的生成，有效提高废水中有机物降解的效率、提高羟基自由基的产率以及H2O2的利用率，实现高效、充分降解废水中的有机物。此外，降低Fe2+的无机盐的使用，能够有效避免添加大量无机盐(如：FeSO4)造成废水中微生物细胞渗透压升高，引起微生物细胞原生质分离，抑制废水中微生物的生长和酶促作用。
本申请降解废水中的有机物效率高、成本低、连续性强，能够适用于各种废水的处理、更为经济有效。
（发明人：吴秉桥;何莉;齐龙;张臻;危思安;张绍博）
