公布日：2024.02.06
申请日：2023.12.25
分类号：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/32(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种磁性催化剂非均相UV/Fenton污水处理装置，包含装置外壳、进水泵、紫外螺旋搅拌器、pH自控装置、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、pH检测仪、磁性催化剂、电源、电磁排泥装置、加药箱，加药泵、出水口。废水通过进水泵从底部进入反应器。通过设置紫外螺旋搅拌器，将紫外光源与搅拌器联用，带动紫外光源对废水和催化剂进行充分搅拌和光照，使固相催化剂均匀分散，也保证紫外光充分照射，加速Fe3+还原为Fe2+，提高反应效率。反应结束后底部电磁排泥装置接通电源对磁性催化剂快速捕获，断开电源后电磁排泥装置失去磁性，催化剂滑落下来进行回收和重复利用。磁性催化剂非均相UV/Fenton污水处理装置解决了光Fenton反应效率低，磁性催化剂回收难的问题。
权利要求书
1.一种磁性非均相UV/Fenton污水处理装置，主要包括：装置外壳(1)，进水泵(2)，pH自控装置(6)，硫酸溶液(7)，氢氧化钠溶液(8)，pH检测仪(9)，磁性催化剂(10)，电源(11)，电磁排泥装置(12)，加药箱(13)，加药泵(14)，出水口(15)，紫外螺旋搅拌器(16)，其特征在于：废水通过进水泵(2)从装置底部进入反应器内，通过pH检测仪(9)测定溶液的pH值，pH自控装置(6)使用硫酸溶液(7)，氢氧化钠溶液(8)调节系统至一定的pH值；通过加药泵(14)向体系内添加一定量的30%H2O2，加入适量磁性催化剂(10)，并开启电动机(5)和紫外光源(3)进行非均相UV/Fenton；反应结束后，打开底部电磁排泥装置(12)连接的电源(11)，磁性催化剂被捕获在电磁铁上，实现快速回收和重复利用，上层清液从出水口(15)排出体系。
2.根据权利要求1所述的磁性非均相UV/Fenton污水处理装置，其特征在于：所述紫外螺旋搅拌器(16)由紫外光源(3)，搅拌器(4)和电动机(5)构成，转速为200~300rpm。
3.根据权利要求2所述的紫外螺旋搅拌器(16)，其特征在于：所述紫外光源(3)使用的是紫外发光二极管，功率为20~40W；所述紫外灯源(3)长度是装置外壳(1)高度的2/3~3/4，体积为整个反应器的1/10～1/5。
4.根据权利要求1所述的磁性非均相UV/Fenton污水处理装置，其特征在于：所述电磁排泥装置(12)在反应器底部，呈漏斗形，安装有电磁铁，利用通电磁力吸泥，断电磁性消失。
5.根据权利要求1所述的磁性催化剂非均相UV/Fenton污水处理装置，其特征在于：所述磁性催化剂(10)包括纳米零价铁、碳基纳米零价铁复合材料、纳米铁氧化物、碳基纳米铁氧化物复合材料中的一种或多种，所述磁性催化剂(10)的用量为180~300mg/L。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的磁性催化剂非均相UV/Fenton污水处理装置的用途，其特征在于：所述磁性非均相UV/Fenton污水处理装置用于处理酸性、中性或弱碱性的废水。
7.一种如权利要求1-5任一项所述的磁性非均相UV/Fenton污水处理装置的用途，其特征在于：所述磁性非均相UV/Fenton污水处理装置既用于生物法处理的预处理段，或者用于废水的深度处理。
发明内容
针对常规Fenton反应现存问题，结合上述背景本发明提出了一种磁性非均相UV/Fenton污水处理装置。
本发明的污水处理装置中废水经过进水泵从装置底部进入，进水扰动和搅拌器的搅拌使装置内的固相磁性催化剂处于流动状态；此外构建以紫外发光二极管为中心轴的紫外螺旋搅拌器，联合紫外光源与电搅拌器，通过搅拌增强固液传质，提高透光性能，强化H2O2催化性能，同时促进Fe3+/Fe2+循环，减少药剂投加量。反应结束后，用电磁排泥装置集中排泥，实现催化剂快速有效回收与重复使用。该装置通过紫外光催化和Fenton氧化联用，降解水中的有机污染物，实现出水达标排放。
本发明技术方案如下：一种磁性非均相UV/Fenton污水处理装置，主要包括：装置外壳、进水泵、紫外螺旋搅拌器、pH自控装置、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、pH检测仪、磁性催化剂、电源、电磁排泥装置、加药箱，加药泵、出水口。其特征在于：废水通过进水泵从装置底部进入反应器内，通过pH检测仪测定溶液的pH值，pH自控装置使用盐酸溶液、氢氧化钠溶液调节系统至一定的pH值；通过加药泵向体系内添加一定量的30%H2O2；加入适量磁性催化剂，并开启紫外螺旋搅拌器进行非均相UV/Fenton；反应结束后，打开底部电磁排泥装置连接的电源，磁性催化剂被捕获在电磁铁上，实现快速回收和重复利用，上层清液从出水口排出体系。
所述紫外螺旋搅拌器由电机、紫外光源和搅拌器联用；所述紫外螺旋搅拌器转速200~300rpm/min；所述紫外光源使用的是紫外发光二极管；所述紫外发光二极管的功率为20~40W；所述紫外发光二极管长度是反应装置高度的2/3~3/4；所述紫外发光二极管体积为整个反应器的1/10～1/5；所述底部电磁排泥装置在反应器底部，呈漏斗形；所述电磁排泥装置安装有电磁铁，通过间歇式通电—断电操作完成磁性催化剂使用与收集的循环，实现催化剂的重复利用；所述磁性催化剂包括但不限于：纳米零价铁、碳基纳米零价铁复合材料、纳米铁氧化物、碳基纳米铁氧化物复合材料；所述磁性催化剂的用量为180~300mg/L；所述磁性非均相UV/Fenton污水处理装置可以用来处理酸性、中性、弱碱性的废水；所述磁性非均相UV/Fenton污水处理装置既可用于生物法处理的预处理段，也可应用于废水的深度处理，具有普适性。
本发明的进一步改进是：本发明构建紫外螺旋搅拌器，联合使用搅拌器和紫外发光二极管，一方面搅拌可增强固液传质，提高Fenton氧化速率；另一方面旋转紫外灯源解决传统UV/Fenton技术中透光性能差的问题，使紫外光与废水充分接触，强化体系中Fe3+还原成Fe2+的转化性能，提高紫外光催化反应速率；本发明装置反应速率快，反应时间短，大大降低了紫外光照射能耗和废水处理成本；针对传统UV/Fenton技术中催化剂与废水不易分离的问题，本发明装置底部的排泥口安装电磁铁装置，在回收催化剂阶段，装置通电捕获磁性催化剂，断电释放催化剂，催化剂从排泥口排出，简化催化剂回收过程，提高回收效率。
本发明的特点是：通过耦合紫外光催化和Fenton氧化处理难生物降解有机废水，实现Fe3+/Fe2+循环利用，提高Fenton氧化法对废水处理效率；装置为非均相Fenton反应器，适用pH范围广泛，在酸性、中性、弱碱性条件下均可发生反应；在反应中催化剂通过缓释溶出，减少H2O2的无效分解，提高H2O2利用率，同时降低铁的溶出，减少铁泥产量，降低后续铁泥处理成本；构建紫外螺旋搅拌器，联合使用紫外灯源和搅拌器，增强传质，并提高反应系统透光性能，加快反应速率，降低反应能耗和处理成本；装置底部设置的电磁排泥装置，电磁排泥装置通过间歇式通电—断电操作完成磁性催化剂使用与收集的循环，实现催化剂的重复利用。
（发明人：李海松;阎登科;范艳艳;荆亮;李建伟;宋宇）
