公布日：2023.05.23
申請日：2023.01.18
分類(lèi)號：C02F1/72(2023.01)I;C02F1/46(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，包括反應腔（10）與沉淀池（20），反應腔上端面設置開(kāi)口（101）與密封蓋（11）；密封蓋（11）設置第一電機（12），第一電機（12）設置轉動(dòng)桿（13）且轉動(dòng)桿（13）貫穿密封蓋（11）；密封蓋（11）內壁滑動(dòng)連接齒輪環(huán)（14）且齒輪環(huán)（14）內壁設置定位板（15），定位板（15）下側設置齒輪組件，轉動(dòng)桿（13）依次貫穿定位板（15）與齒輪組件；齒輪環(huán)（14）上設置三根定位桿（142）且定位桿（142）底端分別設置石墨棒（1421）、組合棒（1422）及鋅棒（1423）。該系統能夠高效利用H2O2和循環(huán)再生Fe2+，從而有效節約物料成本、避免二次污染，提高廢水處理效率、增加廢水處理的連續性。
權利要求書(shū)
1.一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：包括反應腔與沉淀池，反應腔上端面設置開(kāi)口且開(kāi)口外圈設置橫截面為“n”形結構的密封蓋；密封蓋端面設置第一電機，第一電機輸出軸固定連接轉動(dòng)桿且轉動(dòng)桿貫穿密封蓋后與反應腔內腔底面轉動(dòng)連接；密封蓋內壁滑動(dòng)連接一帶內齒的齒輪環(huán)且齒輪環(huán)內壁上端設置定位板，定位板外壁與齒輪環(huán)內壁轉動(dòng)連接且定位板上端與密封蓋之間通過(guò)彈簧與電動(dòng)伸縮桿連接；定位板下側設置用于驅動(dòng)齒輪環(huán)轉動(dòng)的齒輪組件，轉動(dòng)桿依次貫穿定位板與齒輪組件；齒輪環(huán)上且繞其中軸線(xiàn)呈行星輪式分布三根定位桿，三根定位桿分別貫穿齒輪環(huán)且它們底端分別設置石墨棒、組合棒及鋅棒，組合棒的芯軸為石墨層、外圈為鐵鍍層，反應腔內腔底面對應石墨棒設置曝氣裝置；密封蓋內側頂端對應其中兩根定位桿分別設置導電座，定位桿能夠卡接在對應導電座內。
2.根據權利要求1所述的一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：所述反應腔一側側面設置污水進(jìn)水管，另一側設置加料管。
3.根據權利要求1或2所述的一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：所述反應腔內壁設置弧形滑板且弧形滑板對應污水進(jìn)水管開(kāi)設通孔，弧形滑板外壁與反應腔內壁滑動(dòng)連接；弧形滑板通過(guò)弧形連接塊與齒輪環(huán)底面固定連接，弧形連接塊位于石墨棒、組合棒及鋅棒的外圈且反應腔頂面對應弧形連接塊開(kāi)設弧形滑槽。
4.根據權利要求1～3任一項所述的一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：所述齒輪環(huán)外圈且繞其中軸線(xiàn)均勻設置多個(gè)滑動(dòng)塊，密封蓋內壁對應滑動(dòng)塊設置豎直滑槽且豎直滑槽底端設置第一環(huán)形滑槽，多個(gè)豎直滑槽與同一環(huán)形滑槽連通，滑動(dòng)塊卡入對應的豎直滑槽內且滑動(dòng)連接，滑動(dòng)塊能夠在環(huán)形滑槽內滑動(dòng)。
5.根據權利要求1～3任一項所述的一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：所述定位板外圈且繞其中軸線(xiàn)均勻設置多個(gè)轉動(dòng)塊且轉動(dòng)塊遠離定位板的一端設置為球形結構，齒輪環(huán)內圈且位于內齒上端開(kāi)設第二環(huán)形滑槽，轉動(dòng)塊遠離定位板的一端卡入第二環(huán)形滑槽內且滑動(dòng)連接。
6.根據權利要求2所述的一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：所述電動(dòng)伸縮桿繞定位板中軸線(xiàn)均勻分布，彈簧繞定位板中軸線(xiàn)均勻分布且彈簧為兩圈、分別位于電動(dòng)伸縮桿的內圈與外圈。
7.根據權利要求2所述的一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：所述齒輪組件包括一個(gè)驅動(dòng)齒輪與三個(gè)從動(dòng)齒輪，驅動(dòng)齒輪套在轉動(dòng)桿外壁且驅動(dòng)齒輪通過(guò)吊桿吊裝在定位板底面，驅動(dòng)齒輪中部開(kāi)設花鍵孔；驅動(dòng)齒輪外圈且繞其中軸線(xiàn)均勻分布三個(gè)從動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪通過(guò)轉軸與定位板底面轉動(dòng)連接且從動(dòng)齒輪分別與驅動(dòng)齒輪、齒輪環(huán)內齒嚙合；轉動(dòng)桿位于驅動(dòng)齒輪下側的外圈且對應花鍵孔設置花鍵套。
8.根據權利要求7所述的一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：所述轉動(dòng)桿、齒輪環(huán)、定位板、驅動(dòng)齒輪、密封蓋的中軸線(xiàn)共線(xiàn)。
9.根據權利要求8所述的一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：所述反應腔與沉淀池通過(guò)連通管連通，連通管上設置控制閥；沉淀池上端面外側設置第二電機，第二電機輸出軸貫穿沉淀池上端且位于沉淀池內腔連接攪拌裝置；沉淀池端面且位于第二電機一側設置添加口；沉淀池一側側面由上至下依次設置出水管與污泥管。
發(fā)明內容
針對以上現有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，該系統能夠高效利用H2O2和循環(huán)再生Fe2+，從而有效節約物料成本、避免二次污染，提高廢水處理效率、增加廢水處理的連續性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的方法，用于匹配上述系統。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現：
一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的系統，其特征在于：包括反應腔與沉淀池，反應腔上端面設置開(kāi)口且開(kāi)口外圈設置橫截面為“n”形結構的密封蓋；密封蓋端面設置第一電機，第一電機輸出軸固定連接轉動(dòng)桿且轉動(dòng)桿貫穿密封蓋后與反應腔內腔底面轉動(dòng)連接；密封蓋內壁滑動(dòng)連接一帶內齒的齒輪環(huán)且齒輪環(huán)內壁上端(即內齒上側)設置定位板，定位板外壁與齒輪環(huán)內壁轉動(dòng)連接且定位板上端與密封蓋之間通過(guò)彈簧與電動(dòng)伸縮桿連接；定位板下側設置用于驅動(dòng)齒輪環(huán)轉動(dòng)的齒輪組件，轉動(dòng)桿依次貫穿定位板與齒輪組件；齒輪環(huán)上且繞其中軸線(xiàn)呈行星輪式分布三根定位桿，三根定位桿分別貫穿齒輪環(huán)且它們底端分別設置石墨棒、組合棒及鋅棒，組合棒的芯軸為石墨層、外圈為鐵鍍層，反應腔內腔底面對應石墨棒設置曝氣裝置；密封蓋內側頂端對應其中兩根定位桿分別設置導電座，定位桿能夠卡接在對應導電座內。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述反應腔一側側面設置污水進(jìn)水管，另一側設置加料管。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述反應腔內壁設置弧形滑板且弧形滑板對應污水進(jìn)水管開(kāi)設通孔，弧形滑板外壁與反應腔內壁滑動(dòng)連接；弧形滑板通過(guò)弧形連接塊與齒輪環(huán)底面固定連接，弧形連接塊位于石墨棒、組合棒及鋅棒的外圈且反應腔頂面對應弧形連接塊開(kāi)設弧形滑槽；通過(guò)弧形滑板與弧形連接塊的配合實(shí)現齒輪環(huán)轉動(dòng)過(guò)程中對污水進(jìn)水管口的封閉與打開(kāi)，進(jìn)而實(shí)現對于污水進(jìn)量的控制。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述齒輪環(huán)外圈且繞其中軸線(xiàn)均勻設置多個(gè)滑動(dòng)塊，密封蓋內壁對應滑動(dòng)塊設置豎直滑槽且豎直滑槽底端設置第一環(huán)形滑槽，多個(gè)豎直滑槽與同一環(huán)形滑槽連通，滑動(dòng)塊卡入對應的豎直滑槽內且滑動(dòng)連接，滑動(dòng)塊能夠在環(huán)形滑槽內滑動(dòng)，從而實(shí)現齒輪環(huán)在密封蓋內的上下滑動(dòng)以及相對轉動(dòng)。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述定位板外圈且繞其中軸線(xiàn)均勻設置多個(gè)轉動(dòng)塊且轉動(dòng)塊遠離定位板的一端設置為球形結構，齒輪環(huán)內圈且位于內齒上端開(kāi)設第二環(huán)形滑槽，轉動(dòng)塊遠離定位板的一端(即球形結構頭)卡入第二環(huán)形滑槽內且滑動(dòng)連接，從而實(shí)現定位板與齒輪環(huán)之間的相對轉動(dòng)且確保定位板與齒輪環(huán)進(jìn)行同時(shí)上下滑動(dòng)。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述電動(dòng)伸縮桿繞定位板中軸線(xiàn)均勻分布，彈簧繞定位板中軸線(xiàn)均勻分布且彈簧為兩圈、分別位于電動(dòng)伸縮桿的內圈與外圈。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述齒輪組件包括一個(gè)驅動(dòng)齒輪與三個(gè)從動(dòng)齒輪，驅動(dòng)齒輪套在轉動(dòng)桿外壁且驅動(dòng)齒輪通過(guò)吊桿吊裝在定位板底面，驅動(dòng)齒輪中部開(kāi)設花鍵孔；驅動(dòng)齒輪外圈且繞其中軸線(xiàn)均勻分布三個(gè)從動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪通過(guò)轉軸與定位板底面轉動(dòng)連接且從動(dòng)齒輪分別與驅動(dòng)齒輪、齒輪環(huán)內齒嚙合；轉動(dòng)桿位于驅動(dòng)齒輪下側的外圈且對應花鍵孔設置花鍵套。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述轉動(dòng)桿、齒輪環(huán)、定位板、驅動(dòng)齒輪、密封蓋的中軸線(xiàn)共線(xiàn)。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述開(kāi)口內壁的反應腔頂面對應石墨棒、組合棒及鋅棒設置弧形卡槽，用于對石墨棒、組合棒及鋅棒進(jìn)行限位。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述轉動(dòng)桿位于反應腔內腔的外壁且位于石墨棒、組合棒及鋅棒內圈設置攪拌桿。
作進(jìn)一步優(yōu)化，所述反應腔與沉淀池通過(guò)連通管連通，連通管上設置控制閥；沉淀池上端面外側設置第二電機，第二電機輸出軸貫穿沉淀池上端且位于沉淀池內腔連接攪拌裝置；沉淀池端面且位于第二電機一側設置添加口；沉淀池一側側面由上至下依次設置出水管與污泥管。
一種電解時(shí)Fenton氧化處理廢水的方法，其特征在于：采用上述系統，包括：
步驟一、通過(guò)污水進(jìn)水管通過(guò)待處理的廢水、并同時(shí)通過(guò)加料管通入H2SO4溶液；驅動(dòng)第一電機，完成廢水與H2SO4溶液的混合，完成廢水pH值的調節；
步驟二、初始時(shí)，組合棒與石墨棒對應的定位桿分別卡入兩個(gè)導電座內，兩個(gè)導電座分別接通電源正負極、同時(shí)通過(guò)曝氣裝置進(jìn)行間斷曝氣，完成Fenton氧化反應降解有機污染物；
步驟三、降解一段時(shí)間后(即組合棒外圈的鐵鍍層完全溶解)，暫停第一電機，啟動(dòng)電動(dòng)伸縮桿伸長(cháng)、使得花鍵套卡入花鍵孔內；再次啟動(dòng)第一電機，使得轉動(dòng)桿帶動(dòng)齒輪環(huán)轉動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)定位桿帶動(dòng)石墨棒、組合棒及鋅棒轉動(dòng)，使得鋅棒與僅含芯軸的組合棒與導電座對應，然后再次暫停第一電機、啟動(dòng)電動(dòng)伸縮桿縮短，使得鋅棒與組合棒卡入導電座，導電座通電進(jìn)行電化學(xué)反應；
步驟四、再次啟動(dòng)齒輪環(huán)旋轉，使得石墨棒、組合棒及鋅棒回到初始位置；然后繼續進(jìn)行Fenton氧化反應降解有機污染物，并實(shí)時(shí)補充H2SO4溶液完成pH值的調控；
步驟五、循環(huán)步驟二～步驟四，直至廢水中的有機污染物完全降解；
步驟六、導通連通管，將反應腔內有機物降解后的廢水通入沉淀池內，向沉淀池內加入Ba(OH)2，并啟動(dòng)第二電機進(jìn)行攪拌；攪拌一段時(shí)間后，靜置沉淀，并依次通過(guò)出水管與污泥管進(jìn)行固液分離。
本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：
本申請通過(guò)密封蓋、第一電機、轉動(dòng)桿、齒輪環(huán)、定位板、齒輪組件以及定位桿、石墨棒、組合棒與鋅棒的配合，實(shí)現了Fenton氧化反應-電化學(xué)反應-Fenton氧化反應的循環(huán)處理，從而完成Fe單質(zhì)向Fe2+轉化、由Fe2+轉換為Fe3+、再由Fe3+轉換為Fe2+的過(guò)程，實(shí)現催化劑Fe2+的重復利用，滿(mǎn)足大量廢水的連續處理過(guò)程，有效避免多次、反復添加Fe2+而出現增加物料成本、產(chǎn)生大量含鐵污泥的問(wèn)題；同時(shí)，通過(guò)Fenton氧化反應-電化學(xué)反應-Fenton氧化反應的循環(huán)處理，通過(guò)間斷式曝氣產(chǎn)生H2O2，實(shí)現Fenton氧化反應的連續性，避免一次性過(guò)量投加H2O2、造成Fe2+氧化生成的Fe3+快速催化分解H2O2、進(jìn)而抑制羥基自由基的生成，有效提高廢水中有機物降解的效率、提高羥基自由基的產(chǎn)率以及H2O2的利用率，實(shí)現高效、充分降解廢水中的有機物。此外，降低Fe2+的無(wú)機鹽的使用，能夠有效避免添加大量無(wú)機鹽(如：FeSO4)造成廢水中微生物細胞滲透壓升高，引起微生物細胞原生質(zhì)分離，抑制廢水中微生物的生長(cháng)和酶促作用。
本申請降解廢水中的有機物效率高、成本低、連續性強，能夠適用于各種廢水的處理、更為經(jīng)濟有效。
（發(fā)明人：吳秉橋;何莉;齊龍;張臻;危思安;張紹博）
