【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废水处理，具体涉及一种非均相芬顿氧化反应装置及废水处理方法。
技术介绍
1、化工、食品、冶炼、电镀、纺织印染、矿山、造纸、皮革、制药、石油等工业在生产过程中会产生大量的废水和废液，即工业废水，其中主要含有随水流失的工业生产用料、中间产物以及生产过程中产生的污染物。因其种类复杂，成分繁多，大部分难降解且具有一定毒性，在处理使其可达标排放和控制成本间难以达成合适的平衡，被公认为领域内的一大难题。
2、目前针对高浓度工业废水的处理方法有高级氧化技术，此技术为利用活性物氧化、分解、矿化污水中绝大多数的有机物，实现对难降解有机物的高效去除，其中又以活性炭吸附、臭氧氧化、芬顿氧化工艺为主。但使用活性炭吸附的活性炭投加量大，回收再生费用高，易影响厂区环境。臭氧氧化则是对污染物具有一定选择性，且难以将难降解有机物彻底分解，氧化产物常为小分子的羧酸、酮、醛类物质；如cn114262117a公开了一种有机废水深度降解cod的系统，包括原水池、氧气钢瓶、臭氧发生装置、旋转填充床rpb反应器、中间调节池、空气泵、储液池和序批式活性污泥反应器sbr。该专利属于气液两相混合，臭氧氧化工艺具有选择性，只能处理一部分有机物，对于一些难以氧化的有机物，如苯、甲苯等，处理效果并不理想。芬顿氧化反应的原理是通过fe2+与h2o2在酸性条件下产生强氧化性羟基自由基(·oh)实现降解有机污染物的目的，具有操作简单、适用污染种类多、二次污染风险小等优点，是处理难降解有机污染物比较有前途的技术。
3、芬顿氧化反应包括均相芬顿氧化反应和非
4、充分发挥非均相芬顿氧化体系液固传质特性，是决定整个非均相芬顿反应过程处理效果好坏、运行成本高低的关键。
5、现有技术，主要是基于催化剂本身，通过提高催化剂本身性能，来提高污染物去除效果。如中国专利申请cn115869950a、cn115814796a、cn113856680a、cn110465300a，这些专利技术专利均从催化剂本身出发，通过研发比表面积大的固相催化剂，提高液固接触面积，进而提高难降解污染物去除效率。但比表面积大的固相催化剂的缺点是密度大，在液体里下沉快，流态化效果差。
6、除了通过优化催化剂本身性能以外，通过优化宏观混合过程，增大催化剂与反应体系的接触面积，强化反应过程，也可以达到较高的催化氧化效率。优化宏观混合过程的常规技术手段主要是通过优化反应器构型或使用机械搅拌、增大回流或者加大曝气等手段，通过增大液体扰动来提高与固相催化剂的接触程度。如cn107640854a公开的“一种氧化时间以秒计的印染废水深度处理一体化方法”、cn107473453a公开的“一种新型纯流体静态管道反应器”等，采用水射器、静态混合器等作为药剂混合方式实现了极短时的催化氧化反应，节省了塔体建造的空间和成本。但该类型反应器存在以下问题：(1)本质上仍为均相芬顿氧化反应，ph适用范围窄，药剂消耗量较大，催化效率不高；(2)在实际万吨级污水、废水处理厂中，因为停留时间导致的混合管道所需长度和占地面积均较大，对场地要求较高；(3)较长的混合管道，沿程及弯头产生的阻力损失较大，很多情况需要额外设置进水泵或增压泵等以保证废水可以顺利流进、流出，增加了整个反应过程能耗。
7、在实际运行过程中，宏观混合过程的反应器内仍然存在死区、短流现象，并且优化宏观反应过程手段粗放，流化效果不佳，也会导致固相催化剂利用率低、药剂投加量大。同时，传统非均相催化反应过程中，催化剂容易出现板结钝化现象，导致催化剂失活和浪费严重，影响催化效率。
8、综上，宏观混合过程，非均相芬顿氧化反应器存在反应时间长、尺寸高、占地面积大、流化效果差，板结失活现象严重。并且涉及二次提升及机械、曝气等混合方式导致的能耗高等问题，环境不友好。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中利用非均相芬顿反应处理废水中设备占地面积较大，耗能高，需投药量大，固相催化剂利用率低还易出现板结钝化现象的缺陷，从而提供一种非均相芬顿氧化反应装置及废水处理方法。
2、为此，本专利技术提供如下的技术方案：
3、本专利技术提供一种非均相芬顿氧化反应装置，包括空间立体金属骨架，所述空间立体金属骨架内部设有空腔，所述空间立体金属骨架至少包括一个金属环，具体地，可以包括1个、2个、3个、4个、5个等若干个金属环，对其数量不做具体限定，优选为3～7个，所述金属环设有若干贯穿所述金属环的孔洞；所述金属环的组分包括具有催化作用的单质金属和/或金属氧化物；所述单质金属包括铁、锰、铜和镍中的至少一种；所述金属氧化物包括铁氧化物、锰氧化物、铜氧化物和镍氧化物中的至少一种；金属环的材料可以是但不限于铁、锰、铜、镍、四氧化三铁、四氧化三锰等；布水器，所述布水器的出水口设置在所述空间立体金属骨架内部的空腔。
4、优选地，所述空间立体金属骨架中的若干金属环同心设置。
5、优选地，所述金属环包括至少一层金属网，所述金属网围合形成所述金属环。进一步地，金属环可以包括一层、两层、三层等不作具体限定数量的金属网；当金属环包括多层金属网时，多层金属网之间固定连接，围合，形成金属环。
6、优选地，所述非均相芬顿氧化反应装置还包括外壳，所述空间立体金属骨架设置在所述外壳内部；
7、优选地，所述金属环的厚度为所述外壳的半径的1/15～7/10。
8、优选地，所述金属网由纵横交错的金属丝组成。
9、优选地，纵横交错的金属丝形成的孔隙为贯穿所述金属环的孔洞。
10、优选地，所述金属丝的材质为所述单质金属和/或所述金属氧化物。金属环的材料可以是但不限于铁、锰、铜、镍、四氧化三铁、四氧化三锰等，当金属环的材料包括多种组分时，其比例可以为任选比例；当金属环包括两种任选组分时，质量比可以为任选比例；例如，金属环包括铁锰两种单质，金属环包括四氧化三铁和锰单质，金属环包括四氧化三铁和四氧化三锰；再例如，任选两组分的质量比为5:3、3:7、6:1、8:3等。
11、进一步地，金属丝的截面形状为多边形或圆形，多边形可以是但不限于三角形、四边形、五边形等；当金属丝的截面形状为多边形时，由于金属丝具有棱角，可以进一步加强剪切作用。
12、优选地，当金属丝的截面形状为圆形时，所述金属丝的直径为1.2～4.0mm。
13、可选地，所述空间立体骨架中的相邻金属环间的间距可以等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述空间立体金属骨架中的若干金属环同心设置。
3.根据权利要求1或2所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述金属环包括至少一层金属网，所述金属网围合形成所述金属环；
4.根据权利要求1-3任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述单质金属包括铁、锰、铜和镍中的至少一种；所述金属氧化物包括铁氧化物、锰氧化物、铜氧化物和镍氧化物中的至少一种；
5.根据权利要求1-4任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，金属环之间等间距设置；
6.根据权利要求1-5任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述布水器至少设有3个开孔，用于将布水器内的混合液输送至所述空间立体金属骨架，混合液受到剪切力作用并发生芬顿氧化反应。
7.根据权利要求1-6任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述布水器设置在所述空间立体金属骨架的轴向方向。
8.根据权利要求1-7任一项所述的非
9.根据权利要求8所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述翅片的形状呈螺旋状、圆形或方形。
10.根据权利要求1-9任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，还包括至少1个超声波振动器；
11.根据权利要求1-10任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，还包括：
12.根据权利要求1-11任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，还包括：
13.一种废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-12任一项所述非均相芬顿氧化反应装置，包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的废水处理方法，其特征在于，所述芬顿试剂包括FeSO4和H2O2；
15.根据权利要求13或14所述的废水处理方法，其特征在于，所述混合液进行芬顿氧化反应的时间为30s～120s；
16.根据权利要求13-15任一项所述的废水处理方法，其特征在于，在进行所述芬顿氧化反应时，还包括控制超声波振动器的频率为40～80kHz，功率为30～1500W的步骤。
17.根据权利要求13-16任一项所述的废水处理方法，其特征在于，超声波振动器可采用间歇运行或连续运行的方式；
...【技术特征摘要】
1.一种非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述空间立体金属骨架中的若干金属环同心设置。
3.根据权利要求1或2所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述金属环包括至少一层金属网，所述金属网围合形成所述金属环；
4.根据权利要求1-3任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述单质金属包括铁、锰、铜和镍中的至少一种；所述金属氧化物包括铁氧化物、锰氧化物、铜氧化物和镍氧化物中的至少一种；
5.根据权利要求1-4任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，金属环之间等间距设置；
6.根据权利要求1-5任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述布水器至少设有3个开孔，用于将布水器内的混合液输送至所述空间立体金属骨架，混合液受到剪切力作用并发生芬顿氧化反应。
7.根据权利要求1-6任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，所述布水器设置在所述空间立体金属骨架的轴向方向。
8.根据权利要求1-7任一项所述的非均相芬顿氧化反应装置，其特征在于，还包括宏观混合器，与所述布水器连通；
【专利技术属性】
技术研发人员：柳蒙蒙，陈亚松，王佳琪，王子麟，聂中林，曹光荣，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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