[發明專利]一種自動采樣并實時監測參數的一體化固定床反應器和應用

有效

• 申請號: 201810825815.1
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108996564B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 鞠勇明;鄧東陽;鐘昌琴;張漫雯;徐星宇
• 申請（專利權）人: 生態環境部華南環境科學研究所
• 主分類號: C02F1/00
• 分類號: C02F1/00;B01J8/02;C02F101/38;C02F101/36;C02F101/30
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 孫紅穎

本發明提供了一種自動采樣并實時監測參數的一體化固定床反應器，包括進水裝置、固定床反應器、水質理化性質在線監測裝置和自動采樣器，其特征在于：進水裝置通過管路將混合后的廢水和氧化劑送入固定床反應器，固定床反應器設置多層有機玻璃填充柱，水質理化性質在線監測裝置的傳感器設置于多層有機玻璃填充柱的壁面，每層的多層有機玻璃填充柱上的兩個排水口分別與出水儲存罐和自動采樣器相連；同時還公開一種檢測方法。該方案能夠能夠全程記錄ZVI反應體系溶解氧、pH值和氧化還原電極電位(ORP)等核心參數變化，并具有定時自動收集樣品功能的固定式模擬反應器。

技術領域

本發明專利涉及水處理領域，更具體地說，涉及一種去除工業廢水或地下水中難降解有機物的零價鐵固定床反應器，能夠自動實時監測固定床中核心參數變化、自動定時采集采樣點樣品的一體化固定式模擬裝置。

背景技術

零價鐵(Zero Valent Iron,ZVI)技術具有成本低、可循環利用、環境友好等顯著優點，被廣泛應用于去除水體中染料、有機鹵代化合物、農藥、硝酸鹽和重金屬等污染物(Inorganic Chemistry,1995,34(1):28-35；Environmental ScienceTechnology,1997,31(7):2154-2156；Journal of Hazardous Materials,2012,211-212:112-125.)。其中，鐵碳微電解和可滲透反應墻等成熟的ZVI技術分別被用于預處理具有生物毒性的難降解工業廢水和修復地下水鹵代有機物污染。然而，ZVI在消耗溶解氧發生腐蝕反應過程中引起反應床體中溶液pH值升高、甚至變成堿性溶液(Environmental Engineering Science 2007,24(4):401-423)，不利于ZVI催化反應進行(公式(1)-(4))，而ZVI表面上包覆一層鈍化層顯著降低ZVI催化還原反應的處理效率及催化活性。實時監控反應體系溶解氧(DO)、溶液pH值和氧化還原電位等核心參數變化并及時調整運行參數是至關重要的，有利于更好維護ZVI反應體系并延長使用壽命。專利ZL201320583241.4(申請日期：2013年9月18日；授權公告日：2014年3月5日)提供了一套模擬可滲透墻反應器去除地下水污染的裝置，柱狀殼體底部開設有入水口、頂部開設有出水口、側壁開設有取樣口(取樣口上接有取樣插頭)。但是，該套系統不能自動定時采樣，采用人工采樣費時費力、難以完成夜間連續采樣工作；也沒有詳細監控模擬反應器柱體內核心參數變化，無法有效指導滲透墻反應器的運行和調試。

Fe+2H₂O＝Fe²⁺+H₂+2OH^- (1)

2Fe+O₂+2H₂O＝2Fe²⁺+4OH^- (2)

Fe+RCl+H⁺＝Fe²⁺+RH+Cl^- (3)

Fe+3H₂+4H⁺+NO₃^-＝Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O (4)

因此，研發能夠同時監控核心參數變化并自動采樣的固定式模擬反應器是亟需解決的瓶頸問題；具備定時自動采樣功能的固定式模擬反應器還可以減少人力成本投入，并根據需要進行自動采樣用于詳細監控反應器運行狀況、延長ZVI體系使用壽命。然而，目前檢索暫未發現有能夠自動采樣并實時監測功能的固定式模擬反應器裝置相關專利。

發明內容

本發明的目的是對鐵碳微電解和可滲透墻技術等ZVI反應體系進行過程監控并優化ZVI反應體系溶解氧、pH值和氧化還原電極電位(ORP)等核心參數，同時實現定時自動收集樣品。