一种自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器，包括进水装置、固定床反应器、水质理化性质在线监测装置和自动采样器，其特征在于：进水装置通过管路将混合后的废水和氧化剂送入固定床反应器，固定床反应器设置多层有机玻璃填充柱，水质理化性质在线监测装置的传感器设置于多层有机玻璃填充柱的壁面，每层的多层有机玻璃填充柱上的两个排水口分别与出水储存罐和自动采样器相连；同时还公开一种检测方法。该方案能够能够全程记录ZVI反应体系溶解氧、pH值和氧化还原电极电位(ORP)等核心参数变化，并具有定时自动收集样品功能的固定式模拟反应器。

【技术实现步骤摘要】
一种自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器和应用
本专利技术专利涉及水处理领域，更具体地说，涉及一种去除工业废水或地下水中难降解有机物的零价铁固定床反应器，能够自动实时监测固定床中核心参数变化、自动定时采集采样点样品的一体化固定式模拟装置。
技术介绍
零价铁(ZeroValentIron,ZVI)技术具有成本低、可循环利用、环境友好等显著优点，被广泛应用于去除水体中染料、有机卤代化合物、农药、硝酸盐和重金属等污染物(InorganicChemistry,1995,34(1):28-35；EnvironmentalScience&Technology,1997,31(7):2154-2156；JournalofHazardousMaterials,2012,211-212:112-125.)。其中，铁碳微电解和可渗透反应墙等成熟的ZVI技术分别被用于预处理具有生物毒性的难降解工业废水和修复地下水卤代有机物污染。然而，ZVI在消耗溶解氧发生腐蚀反应过程中引起反应床体中溶液pH值升高、甚至变成碱性溶液(EnvironmentalEngineeringScience2007,24(4):401-423)，不利于ZVI催化反应进行(公式(1)-(4))，而ZVI表面上包覆一层钝化层显著降低ZVI催化还原反应的处理效率及催化活性。实时监控反应体系溶解氧(DO)、溶液pH值和氧化还原电位等核心参数变化并及时调整运行参数是至关重要的，有利于更好维护ZVI反应体系并延长使用寿命。专利ZL201320583241.4(申请日期：2013年9月18日；授权公告日：2014年3月5日)提供了一套模拟可渗透墙反应器去除地下水污染的装置，柱状壳体底部开设有入水口、顶部开设有出水口、侧壁开设有取样口(取样口上接有取样插头)。但是，该套系统不能自动定时采样，采用人工采样费时费力、难以完成夜间连续采样工作；也没有详细监控模拟反应器柱体内核心参数变化，无法有效指导渗透墙反应器的运行和调试。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，研发能够同时监控核心参数变化并自动采样的固定式模拟反应器是亟需解决的瓶颈问题；具备定时自动采样功能的固定式模拟反应器还可以减少人力成本投入，并根据需要进行自动采样用于详细监控反应器运行状况、延长ZVI体系使用寿命。然而，目前检索暂未发现有能够自动采样并实时监测功能的固定式模拟反应器装置相关专利。
技术实现思路
本专利技术的目的是对铁碳微电解和可渗透墙技术等ZVI反应体系进行过程监控并优化ZVI反应体系溶解氧、pH值和氧化还原电极电位(ORP)等核心参数，同时实现定时自动收集样品。为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术的技术方案是提供了一种自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器，包括进水装置、固定床反应器、水质理化性质在线监测装置和自动采样器；其特征在于：进水装置通过管路将混合后的废水和氧化剂送入固定床反应器，固定床反应器设置多层有机玻璃填充柱，水质理化性质在线监测装置的传感器设置于多层有机玻璃填充柱的壁面，每层的多层有机玻璃填充柱上的两个排水口分别与出水储存罐和自动采样器相连。进一步地，进水装置包括废水储存容器、搅拌装置、废水提升泵、第一阀门、第二阀门、第一流量计、第二流量计、氧化剂储存容器、氧化剂提升泵；氧化剂储存容器内设置有氧化剂提升泵，氧化剂提升泵的出口与废水储存容器通过管路相连，管路上设置第二阀门和第二流量计；废水储存容器内设置有搅拌装置和废水提升泵，废水提升泵与固定床反应器进水口相连，管路上设置第一阀门和第一流量计；进一步地，固定床反应器包括有机玻璃填充柱、反应器进水口、布水器、四个固定床反应器流路阀门、四个反应器-出水储存罐连接口、反应器出水口、蠕动泵和出水储存罐；其中：废水经反应器进水口后通过布水器均匀灌入，固定床反应器的底部设置有出口阀门和反应器出水口，出水经蠕动泵后流入出水储存罐；有机玻璃填充柱第二层到第五层每层连接有两个出水口，每层的第一出水口连接反应器-出水储存罐连接口，通过反应器-出水储存罐连接口流出的水流，经各层的管路引导后流入出水储存罐，各层的管路上设置有固定床反应器流路阀门。进一步地，自动采样器包括反应器-样品自动收集器连接口，蠕动泵、自动采样器阀门和样品自动收集器，其中：每层的第二出水口连接反应器-样品自动收集器连接口，经过连接反应器-样品自动收集器连接口流出的水流分别经过蠕动泵和自动采样器阀门后流入样品自动收集器。进一步地，水质理化性质在线监测装置包括数字化pH/ORP传感器、溶氧记录仪；其中，数字化pH/ORP传感器、溶氧记录仪的传感器分别设置在各层有机玻璃填充柱的侧壁。进一步地，第一反应器-样品自动收集器连接口连接着第一蠕动泵，经第一蠕动泵采集的第二层水样连接着第一自动采样器阀门和第一样品自动收集器；第二反应器-样品自动收集器连接口连接着第二蠕动泵，经第二蠕动泵采集的第三层水样连接着第二自动采样器阀门和第二样品自动收集器；第三反应器-样品自动收集器连接口连接着第三蠕动泵，经第三蠕动泵采集的第四层水样连接着第三自动采样器阀门和第三样品自动收集器；第四反应器-样品自动收集器连接口连接着第四蠕动泵，经第四蠕动泵采集的第五层水样连接着第四自动采样器阀门和样品自动收集器；进一步地，控制器与蠕动泵相连。、本专利技术还提供了一种利用自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器完成检测的方法，具体包括以下步骤：步骤1、填充固定床反应器，将毫米粒径零价铁基还原剂经过稀盐酸活化、超声波辐射和蒸馏水反复冲洗活化预处理后，再和活性炭或者砂砾按照一定比例填充到有机玻璃填充柱中；步骤2、配置目标污染物溶液并自动监测零价铁反应柱运行状况步骤2.1、氧化剂双氧水通过泵以一定流量注入含目标污染物溶液的废水储存容器中，经搅拌装置混合均匀，调节双氧水的浓度为0.25～2mM；通过添加强酸调节目标污染物和氧化剂混合溶液初始pH为3.5～4.0，调节好的混合溶液经废水提升泵、第一阀门和第一流量计注入有机玻璃填充柱中；步骤2.2、通过设置在有机玻璃填充柱侧壁的数字化pH/ORP传感器和溶氧记录仪实时监测填充柱第二到第五层每层出水口附近溶液的pH值、氧化还原电位和溶解氧，其中数字化pH/ORP传感器每隔五分钟记录一次溶液pH及氧化还原电位数据；步骤2.3、设置时间控制器程序为每隔半个小时自动采集水样，第二到第五层采集的水样经阀门及样品自动收集器收集分别收集在各自的容器中，用于后续分析水中污染物的浓度变化；同时经有机玻璃填充柱催化还原后的污染物经反应器出水口进入出水储存罐。步骤3：对难降解有机物罗丹明B经固定床反应器处理后的降解效果进行评价利用紫外-可见光分光光度计定量分析有机玻璃填充柱第二到五层自动采集的水样中目标污染物罗丹明B的浓度，罗丹明B的最大吸收波长为553.5nm，计算第二层到第五层中不同时间点罗丹明B的去除效率。进一步地，所述的毫米粒径零价铁催化剂，粒径范围为1～5mm本专利技术的有益效果在于：该技术方案能够能够全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器，包括进水装置、固定床反应器、水质理化性质在线监测装置和自动采样器，其特征在于其特征在于其特征在于：进水装置通过管路将混合后的废水和氧化剂送入固定床反应器，固定床反应器设置多层有机玻璃填充柱，水质理化性质在线监测装置的传感器设置于多层有机玻璃填充柱的壁面，每层的多层有机玻璃填充柱上的两个排水口分别与出水储存罐和自动采样器相连。

【技术特征摘要】
1.一种自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器，包括进水装置、固定床反应器、水质理化性质在线监测装置和自动采样器，其特征在于其特征在于其特征在于：进水装置通过管路将混合后的废水和氧化剂送入固定床反应器，固定床反应器设置多层有机玻璃填充柱，水质理化性质在线监测装置的传感器设置于多层有机玻璃填充柱的壁面，每层的多层有机玻璃填充柱上的两个排水口分别与出水储存罐和自动采样器相连。2.根据权利要求1所述的自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器，其特征在于：进水装置包括废水储存容器(1)、搅拌装置(2)、废水提升泵(3)、第一阀门(4-1)、第二阀门(4-2)、第一流量计(5-1)、第二流量计(5-2)、氧化剂储存容器(6)、氧化剂提升泵(7)；氧化剂储存容器(6)内设置有氧化剂提升泵(7)，氧化剂提升泵(7)的出口与废水储存容器(1)通过管路相连，管路上设置第二阀门(4-2)和第二流量计(5-2)；废水储存容器(1)内设置有搅拌装置(2)和废水提升泵(3)，废水提升泵(3)与固定床反应器进水口(8)相连，管路上设置第一阀门(4-1)和第一流量计(5-1)。3.根据权利要求1所述的自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器，其特征在于：固定床反应器包括有机玻璃填充柱、反应器进水口(8)、布水器(9)、四个固定床反应器流路阀门(4-3、4-4、4-5、4-6)、四个反应器-出水储存罐连接口(14-1、14-2、14-3、14-4)、反应器出水口(16)、蠕动泵(13-5)和出水储存罐(18)；其中：废水经反应器进水口(8)后通过布水器(9)均匀灌入，固定床反应器的底部设置有出口阀门(4-7)和反应器出水口(16)，出水经蠕动泵(13-5)后流入出水储存罐；有机玻璃填充柱第二层到第五层每层连接有两个出水口，每层的第一出水口连接反应器-出水储存罐连接口(14-1、14-2、14-3、14-4)，通过反应器-出水储存罐连接口(14-1、14-2、14-3、14-4)流出的水流，经各层的管路引导后流入出水储存罐(18)，各层的管路上设置有固定床反应器流路阀门(4-3、4-4、4-5、4-6)。4.根据权利要求3所述的自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器，其特征在于：自动采样器包括反应器-样品自动收集器连接口(15-1、15-2、15-3、15-4)，蠕动泵(13-1、13-2、13-3、13-4)、自动采样器阀门(4-8、4-9、4-9、4-10)和样品自动收集器(17-1、17-2、17-3、17-4)，其中：每层的第二出水口连接反应器-样品自动收集器连接口(15-1、15-2、15-3、15-4)，经过连接反应器-样品自动收集器连接口(15-1、15-2、15-3、15-4)流出的水流分别经过蠕动泵(13-1、13-2、13-3、13-4)和自动采样器阀门后流入样品自动收集器(17-1、17-2、17-3、17-4)。5.根据权利要求1所述的自动采样并实时监测参数的一体化固定床反应器，其特征在于：水质理化性质在线监测装置包括数字化pH/ORP传感器(10-1、10-2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠勇明，邓东阳，钟昌琴，张漫雯，徐星宇，
申请(专利权)人：环境保护部华南环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44