[發(fā)明專利]一體式納米零價(jià)鐵反應(yīng)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711018198.6
• 申請(qǐng)日: 2017-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN107697987A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉賢;王偉;李若繁;顧天航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/48
• 分類號(hào): C02F1/48;C02F1/70
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種一體式納米零價(jià)鐵反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

納米零價(jià)鐵（nZVI）是指三維尺度中至少有一維處于納米尺度范圍且以零價(jià)鐵（Fe⁰）為主要成分的材料。因其具有比表面積高、還原活性強(qiáng)等特點(diǎn)，納米零價(jià)鐵能快速去除水中多種有機(jī)/無機(jī)污染物，如十多種重金屬離子（Cu、Pb、Ni、Co、Cd、Zn、Cr等）、非金屬含氧陰離子（N、P、As、Se等）、鹵代有機(jī)物（三氯乙烯、四氯化碳、多氯聯(lián)苯等）、偶氮染料、硝基芳香族化合物等含氮類有機(jī)物等。納米零價(jià)鐵作為一種新型的環(huán)境功能納米材料備受各國政府、學(xué)者、工程師關(guān)注，已成功應(yīng)用于土壤及地下水污染修復(fù)工程，但其在廢水處理領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用則報(bào)道較少。

Li等人率先報(bào)道了納米零價(jià)鐵分別處理含銅電路板廢水及冶煉廢水的中試研究（Li et al., Environ. Sci.: Processes Impacts, 2014, 16, 524; Li et al., Chem. Eng. J., 2014, 254, 115），結(jié)果顯示納米零價(jià)鐵能連續(xù)穩(wěn)定地去除廢水中的Cu、As、Zn、Ni等多種污染物。Li等人采用重力沉降方式對(duì)反應(yīng)后的納米零價(jià)鐵進(jìn)行分離。為了提高納米零價(jià)鐵利用率，降低藥劑成本，Li等人又將分離后的納米零價(jià)鐵回流至反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行回用。現(xiàn)有發(fā)明專利中有關(guān)利用納米零價(jià)鐵處理廢水的技術(shù)，也多采用重力沉降的方式分離納米零價(jià)鐵。如CN102897889A介紹了一種“納米零價(jià)鐵凈化廢水中鎘的方法及其裝置”，其中的分離過程即采用重力沉降方式。然而，由于納米零價(jià)鐵顆粒粒徑小，采用重力沉降方式進(jìn)行分離易產(chǎn)生沉降不完全、高水力負(fù)荷下流失嚴(yán)重（導(dǎo)致出水水質(zhì)變差）、設(shè)備占地面積大（工程化需要較大沉降池）等工程問題。此外，針對(duì)復(fù)雜工業(yè)廢水處理，CN103253757B介紹了一種利用納米零價(jià)鐵多級(jí)處理此類廢水的方法，在實(shí)際工程應(yīng)用中，若采用3級(jí)以上納米零價(jià)鐵反應(yīng)體系，則需3個(gè)以上納米零價(jià)鐵分離裝置，此時(shí)若采用沉降池分離就顯得過于占地。因此，如何充分發(fā)揮納米零價(jià)鐵去除污染物的高效反應(yīng)優(yōu)勢(shì)，并在反應(yīng)后實(shí)現(xiàn)納米零價(jià)鐵與廢水的高效分離與回用，成為目前納米零價(jià)鐵應(yīng)用于廢水處理的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高效利用納米零價(jià)鐵的一體式水處理反應(yīng)裝置。

本發(fā)明提出的一體式納米零價(jià)鐵反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)器、攪拌器、電磁鐵組和刮泥裝置；其中：

所述反應(yīng)器由依次連通的反應(yīng)區(qū)、緩沖區(qū)和磁場(chǎng)分離區(qū)組成；反應(yīng)區(qū)底側(cè)設(shè)有進(jìn)水管，頂部設(shè)有納米零價(jià)鐵進(jìn)藥管；反應(yīng)區(qū)與緩沖區(qū)之間設(shè)有主擋板，主擋板上下兩端均設(shè)有流體通道，使反應(yīng)區(qū)和緩沖區(qū)相通；緩沖區(qū)底側(cè)設(shè)有排泥管；緩沖區(qū)與磁場(chǎng)分離區(qū)之間設(shè)有子擋板，子擋板下端開口，磁場(chǎng)分離區(qū)底側(cè)與緩沖區(qū)通過子擋板下端開口部位相通；磁場(chǎng)分離區(qū)一側(cè)設(shè)有三角堰、出水槽和出水管，出水槽與出水管相連；

所述攪拌器由電動(dòng)機(jī)和攪拌槳組成，電動(dòng)機(jī)設(shè)在反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)頂端中央，電動(dòng)機(jī)與攪拌漿相連，所述攪拌漿豎直插入反應(yīng)區(qū)內(nèi)；

所述電磁鐵組包括若干個(gè)永久磁鐵或電磁鐵，電磁鐵組均勻固定在反應(yīng)器的磁場(chǎng)分離區(qū)底部外側(cè)；

所述刮泥裝置由刮泥機(jī)和刮泥板組成；刮泥機(jī)設(shè)在反應(yīng)器的磁場(chǎng)分離區(qū)頂端，刮泥機(jī)與刮泥板通過連接桿相連；刮泥板貼近反應(yīng)器的磁場(chǎng)分離區(qū)底部內(nèi)側(cè)；正常運(yùn)行時(shí)，刮泥板從反應(yīng)器的磁場(chǎng)分離區(qū)近三角堰一側(cè)向緩沖區(qū)一側(cè)做來回往復(fù)移動(dòng)。

本發(fā)明中，所述反應(yīng)器反應(yīng)區(qū)和磁場(chǎng)分離區(qū)均為長方體，緩沖區(qū)為錐形體，其中反應(yīng)區(qū)、緩沖區(qū)和磁場(chǎng)分離區(qū)的體積比為1：（0.1~0.4）：（0.1~0.4）。

本發(fā)明中，所述反應(yīng)器可在反應(yīng)區(qū)四個(gè)側(cè)面設(shè)置不超過四個(gè)緩沖區(qū)和四個(gè)磁場(chǎng)分離區(qū)，可根據(jù)待處理廢水的水質(zhì)、水量進(jìn)行選擇。

本發(fā)明中，所述反應(yīng)器的磁場(chǎng)分離區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度通過永久磁鐵或電磁鐵組控制，且不低于0.01特斯拉。

本發(fā)明中，所述刮泥板與磁場(chǎng)分離區(qū)底部呈30° ~ 90°傾角，并且刮泥板頂端至磁場(chǎng)分離區(qū)底部的距離不超過三角堰最低點(diǎn)至磁場(chǎng)分離區(qū)底部距離的1/2。

本發(fā)明中，所述反應(yīng)器的磁場(chǎng)分離區(qū)底部及刮泥板均為非磁性材質(zhì)。

本發(fā)明提出的一體式納米零價(jià)鐵反應(yīng)裝置應(yīng)用于處理含重金屬廢水，所述重金屬包括銅、鎳、鋅、鉛、鎘或銀等污染物中一種或多種。

本發(fā)明提出的一體式納米零價(jià)鐵反應(yīng)裝置應(yīng)用于處理含有含氧陰離子的廢水，所述含氧陰離子包括砷、硒、鉻、氮或磷等污染物中一種或多種。