本发明公开了一种内循环式铁碳微电解反应器，其结构包括：筒体(1)、进水管(2)、布水器(3)、进气管(4)和内循环管(5)；污水依次经由进水管(2)和布水器(3)分散到筒体(1)下部的铁碳填料(a)中，并且在与铁碳填料(a)接触过程中不断净化，直至形成净化后出水，由筒体出水口(6)排出；而气体经由进气管(4)进入到筒体(1)底部的铁碳填料(a)中，形成向上运动的曝气气泡；曝气气泡带动铁碳填料(a)穿过内循环管(5)，并排出到净化后出水中；铁碳填料(a)不断沉降，直至回落到铁碳填料(a)的堆积床，从而形成铁碳填料(a)的曝气循环。可见，本发明实施例不仅能耗低、磨损小、操作简单，而且可以连续高效地处理污水。
1.一种内循环式铁碳微电解反应器，用于通过铁碳填料(a)对污水进行净化，其特征在于，包括：筒体(1)、进水管(2)、布水器(3)、进气管(4)和内循环管(5)；
进水管(2)由筒体(1)的侧壁伸入到筒体(1)的内部，并且与设于筒体(1)内部的布水器(3)连通，而布水器(3)的出水管分布在筒体(1)的下部；筒体(1)顶部的侧壁上设有筒体出水口(6)；
进气管(4)设于筒体(1)的底部，并且进气管(4)的出气口伸入到筒体(1)的内部；至少一根内循环管(5)竖直设于筒体(1)的内部，并且每根内循环管(5)均由筒体(1)的上部延伸到筒体(1)的下部，而每根内循环管(5)的底部开口均位于进气管(4)的出气口的正上方；筒体(1)的顶部设有筒体出气口(11)；
铁碳填料(a)装填于筒体(1)的内部，并且铁碳填料(a)的堆积床的最高位置低于内循环管(5)的顶部开口；
污水经由进水管(2)流动到布水器(3)内，并通过布水器(3)的出水管分散到筒体(1)下部的铁碳填料(a)中；在后续污水的推动下，污水穿过铁碳填料(a)的间隙向上运动，并且在与铁碳填料(a)接触过程中不断净化，形成净化后出水，再由筒体出水口(6)排出；
气体经由进气管(4)进入到筒体(1)底部的铁碳填料(a)中，形成向上运动的曝气气泡；
曝气气泡带动铁碳填料(a)由内循环管(5)的底部开口进入到内循环管(5)内，并通过内循环管(5)的顶部开口排出到净化后出水中；曝气气泡穿过净化后出水，并由筒体出气口(11)排出；而由内循环管(5)的顶部开口排出的铁碳填料(a)进入到净化后出水中后，不断沉降，直至回落到铁碳填料(a)的堆积床，从而形成了铁碳填料(a)的曝气循环。
2.根据权利要求1所述的内循环式铁碳微电解反应器，其特征在于，筒体(1)的顶端设有稳流盖(7)；筒体出气口(11)竖直设于稳流盖(7)的中部；稳流盖(7)的底部竖直设有环形隔板(71)；该环形隔板(71)将内循环管(5)的顶部开口与筒体出水口(6)隔开，并且该环形隔板(71)的底端低于内循环管(5)的顶部开口。
3.根据权利要求1或2所述的内循环式铁碳微电解反应器，其特征在于，筒体出水口(6)位于筒体(1)内的部分向上延伸，从而形成一个环形的出水堰(61)；该出水堰(61)的顶部高于内循环管(5)的顶部开口；净化后出水溢流到出水堰(61)内，再由筒体出水口(6)排出。
4.根据权利要求1或2所述的内循环式铁碳微电解反应器，其特征在于，内循环管(5)的顶部的侧壁上设有用于对铁碳填料(a)的表面进行清洁的搓洗器(51)。
5.根据权利要求1或2所述的内循环式铁碳微电解反应器，其特征在于，布水器(3)的每根出水管的底部均设有多个出水孔(31)。
6.根据权利要求1或2所述的内循环式铁碳微电解反应器，其特征在于，筒体(1)的底端设有用于将筒体(1)内的铁碳填料(a)排出的放空法兰(8)。
7.根据权利要求1或2所述的内循环式铁碳微电解反应器，其特征在于，当内循环管(5)为多根时，多根内循环管(5)均布在筒体(1)的内部。
8.根据权利要求1或2所述的内循环式铁碳微电解反应器，其特征在于，布水器(3)的出水管在筒体(1)的下部呈十字型对称分布。
9.根据权利要求1或2所述的内循环式铁碳微电解反应器，其特征在于，布水器(3)和内循环管(5)为一体式结构；内循环管(5)由上至下竖直穿过布水器(3)，并且布水器(3)的顶部与内循环管(5)的交接位置以及布水器(3)的底部与内循环管(5)的交接位置均采用密封处理。
一种内循环式铁碳微电解反应器
技术领域
[0001] 本发明涉及电化学污水处理装置领域，尤其涉及一种内循环式铁碳微电解反应器。
背景技术
[0002] 在污水处理中，铁碳微电解主要是指将铁屑和碳粒混合成铁与碳密切接触的铁碳床层，当待处理污水经过铁碳床层时，活泼的铁会形成阳极，而惰性的碳会形成阴极，这将在污水中构成无数个微原电池，并且微原电池的两极会发生一系列电化学的氧化还原反应，从而可以达到将污水中污染物降解的目的。铁碳微电解不仅具有成本低、处理效能高、操作管理方便等优点，而且可以对高色度、高盐度、高浓度难降解等各种有机污水进行处理，当将铁碳微电解用作一种生化处理前的预处理技术时，铁碳微电解能够大大降低有机物浓度，有效去除或降低污水毒性，提高污水的可生化性，因此铁碳微电解特别适用于医药、化工、电镀、印染等重污染行业的污水预处理工序。
[0003] 目前，现有的铁碳微电解技术至少存在以下缺点：(1)铁屑容易钝化板结，并最终完全堵塞，这会使铁碳床层失去污水处理能力。(2)铁屑容易被快速消耗，需要经常将剩余的碳颗粒取出，在与新铁屑混合后重新填装，费时费力。(3)铁离子在pH较高时容易形成沉淀，而沉淀会堵塞铁碳床层的缝隙，从而使铁碳床层污水处理效果大幅降低。为了解决这些问题，现有技术中出现了基于泵回流搅拌的铁碳微电解技术和基于搅拌机搅拌的铁碳微电解技术，但这两种技术都存在能耗高、磨损大、处理效率低等问题。
发明内容
[0004] 针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种内循环式铁碳微电解反应器，不仅能耗低、磨损小、操作简单，而且可以连续高效地处理污水。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种内循环式铁碳微电解反应器，用于通过铁碳填料a对污水进行净化，包括：筒体1、进水管2、布水器3、进气管4和内循环管5；进水管2由筒体1的侧壁伸入到筒体1的内部，并且与设于筒体1内部的布水器3连通，而布水器3的出水管分布在筒体1的下部；筒体1顶部的侧壁上设有筒体出水口6；进气管4设于筒体1的底部，并且进气管4的出气口伸入到筒体1的内部；至少一根内循环管5竖直设于筒体1的内部，并且每根内循环管5均由筒体1的上部延伸到筒体1的下部，而每根内循环管5的底部开口均位于进气管4的出气口的正上方；筒体1的顶部设有筒体出气口11；铁碳填料a装填于筒体1的内部，并且铁碳填料a的堆积床的最高位置低于内循环管5的顶部开口；
[0007] 污水经由进水管2流动到布水器3内，并通过布水器3的出水管分散到筒体1下部的铁碳填料a中；在后续污水的推动下，污水穿过铁碳填料a的间隙向上运动，并且在与铁碳填料a接触过程中不断净化，形成净化后出水，再由筒体出水口6排出；
[0008] 气体经由进气管4进入到筒体1底部的铁碳填料a中，形成向上运动的曝气气泡；曝气气泡带动铁碳填料a由内循环管5的底部开口进入到内循环管5内，并通过内循环管5的顶部开口排出到净化后出水中；曝气气泡穿过净化后出水，并由筒体出气口11排出；而由内循环管5的顶部开口排出的铁碳填料a进入到净化后出水中后，不断沉降，直至回落到铁碳填料a的堆积床，从而形成了铁碳填料a的曝气循环。
[0009] 优选地，筒体1的顶端设有稳流盖7；筒体出气口11竖直设于稳流盖7的中部；稳流盖7的底部竖直设有环形隔板71；该环形隔板71将内循环管5的顶部开口与筒体出水口6隔开，并且该环形隔板71的底端低于内循环管5的顶部开口。
[0010] 优选地，筒体出水口6位于筒体1内的部分向上延伸，从而形成一个环形的出水堰61；该出水堰61的顶部高于内循环管5的顶部开口；净化后出水溢流到出水堰61内，再由筒体出水口6排出。
[0011] 优选地，内循环管5的顶部侧壁上设有用于对铁碳填料a表面进行清洁的搓洗器51。
[0012] 优选地，布水器3的每根出水管的底部均设有多个出水孔31。
[0013] 优选地，筒体1的底端设有用于将筒体1内的铁碳填料a排出的放空法兰8。
[0014] 优选地，当内循环管5为多根时，多根内循环管5均布在筒体1的内部。
[0015] 优选地，布水器3的出水管在筒体1的下部呈十字型对称分布。
[0016] 优选地，布水器3和内循环管5为一体式结构；内循环管5由上至下竖直穿过布水器3，并且布水器3的顶部与内循环管5的交接位置以及布水器3的底部与内循环管5的交接位置均采用密封处理。
[0017] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的内循环式铁碳微电解反应器通过进气管4将气体送入到筒体1底部的铁碳填料a中，形成向上运动的曝气气泡，而该曝气气泡可以带动铁碳填料a穿过内循环管5，并排出到净化后出水中，再逐渐沉降到铁碳填料a的堆积床上，从而形成铁碳填料a的曝气循环；在这一铁碳填料a的曝气内循环作用下，铁屑不会发生钝化板结，铁碳填料a的间隙不会被堵塞，铁碳微电解反应可以连续稳定进行，铁碳填料a的堆积床的污水净化能力不会下降，从而该内循环式铁碳微电解反应器不仅可以连续高效地处理污水，而且能耗低、磨损小、操作简单。
附图说明
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0019] 图1为本发明实施例所提供的内循环式铁碳微电解反应器的结构示意图。
具体实施方式
[0020] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0021] 下面对本发明所提供的内循环式铁碳微电解反应器进行详细描述。
[0022] 如图1所示，一种内循环式铁碳微电解反应器，用于通过铁碳填料a对污水进行净化，其具体结构包括：筒体1、进水管2、布水器3、进气管4和内循环管5；进水管2由筒体1的侧壁伸入到筒体1的内部，并且与设于筒体1内部的布水器3连通，而布水器3的出水管分布在筒体1的下部；筒体1顶部的侧壁上设有筒体出水口6。进气管4设于筒体1的底部，并且进气管4的出气口伸入到筒体1的内部；至少一根内循环管5竖直设于筒体1的内部，并且每根内循环管5均由筒体1的上部延伸到筒体1的下部，而每根内循环管5的底部开口均位于进气管4的出气口的正上方；筒体1的顶部设有筒体出气口11。铁碳填料a装填于筒体1的内部，并且铁碳填料a的堆积床的最高位置低于内循环管5的顶部开口。
[0023] 具体地，该内循环式铁碳微电解反应器的工作过程如下：
[0024] A、水的运行过程：污水经由进水管2流动到布水器3内，并通过布水器3的出水管分散到筒体1下部的铁碳填料a中；在后续污水的推动下，污水穿过铁碳填料a的间隙向上运动，并且在与铁碳填料a接触过程中，铁碳微电解反应将污水不断净化，形成净化后出水；当净化后出水向上运动到筒体出水口6后，由筒体出水口6排出。
[0025] B、气体运行过程：气体经由进气管4进入到筒体1底部的铁碳填料a中，形成向上运动的曝气气泡；曝气气泡带动铁碳填料a由内循环管5的底部开口进入到内循环管5内，并通过内循环管5的顶部开口排出到净化后出水中；曝气气泡穿过净化后出水，并由筒体出气口11排出；而由内循环管5的顶部开口排出的铁碳填料a进入到净化后出水中后，不断沉降(例如：铁碳填料a在图1所示的沉降区b中不断沉降)，直至回落到铁碳填料a的堆积床，从而形成了铁碳填料a的曝气内循环。在铁碳填料a的曝气内循环作用下，铁屑不会发生钝化板结，铁碳填料a的间隙不会被堵塞，铁碳微电解反应可以连续稳定进行，铁碳填料a的堆积床的污水净化能力不会下降，从而该内循环式铁碳微电解反应器可以低能耗、小磨损地实现连续高效地污水处理。此外，由于该内循环式铁碳微电解反应器内的铁碳填料a是曝气内循环的，因此当该内循环式铁碳微电解反应器运行一段时间后，筒体1内的铁屑消耗，只需通过筒体出气口11向筒体1内部补充铁屑即可，无需拆卸重新装填，可见，该内循环式铁碳微电解反应器操作简单，省时省力。
[0026] 进一步地，该内循环式铁碳微电解反应器可以包括如下实施方案：
[0027] (1)筒体1的顶端最好设有稳流盖7；筒体出气口11竖直设于稳流盖7的中部；稳流盖7的底部竖直设有环形隔板71；该环形隔板71将内循环管5的顶部开口与筒体出水口6隔开，并且该环形隔板71的底端低于内循环管5的顶部开口。当曝气气泡带动铁碳填料a由内循环管5的顶部开口排出时，内循环管5的顶部开口处的净化后出水会产生较大波动，该环形隔板71可以起到良好的稳流作用，而且可以有效阻挡铁碳填料a飞溅出筒体出水口6。
[0028] (2)筒体出水口6位于筒体1内的部分向上延伸，从而形成一个环形的出水堰61；该出水堰61的顶部高于内循环管5的顶部开口；净化后出水溢流到出水堰61内，再由筒体出水口6排出。这种通过溢流到出水堰61将水排出的方式，不仅可以保证出水量的稳定，而且可以避免铁碳填料a或未充分净化的出水在波动作用下由筒体出水口6排出。
[0029] (3)内循环管5的顶部的侧壁上最好设有用于对铁碳填料a的表面进行清洁的搓洗器51；在环形隔板71的阻隔下，由内循环管5的顶部开口排出的铁碳填料a仅会通过环形隔板71与内循环管5之间的沉降区b向下沉降，因此设于内循环管5顶部侧壁上的搓洗器51可以对沉降中的铁碳填料a的表面进行有效清洁，这可以进一步防止铁屑表面发生钝化。
[0030] (4)布水器3的出水管最好在筒体1下部呈十字型对称分布，并且布水器3的每根出水管的底部最好均设有多个出水孔31，这可以使进水分布更加均匀，有利于污水净化。
[0031] (5)筒体1的底端设有用于将筒体1内的铁碳填料a排出的放空法兰8。当该内循环式铁碳微电解反应器正常工作时，放空法兰8可以处于闭合状态，铁碳填料a不会从放空法兰8排出；而当污水净化处理结束时，只需将放空法兰8调整到打开状态，筒体1内的铁碳填料a就可以从筒体1内排出，这不仅操作方便，而且省时省力。
[0032] (6)当内循环管5为多根时，多根内循环管5可以均布在筒体1的内部，而进气管4的出气口也可以为多个，并且每根内循环管5的底部开口各位于一个进气管4的出气口的正上方。
[0033] (7)布水器3和内循环管5为一体式结构；内循环管5由上至下竖直穿过布水器3，并且布水器3的顶部与内循环管5的交接位置以及布水器3的底部与内循环管5的交接位置均采用密封处理。
[0034] (8)在铁碳填料a中，铁与碳的体积比最好为1:1，这一比例可以使铁碳微电解反应更加持续稳定地进行，有利于促进该反应器连续高效地工作。在实际应用中，针对不同的待处理污水，可以根据实际情况灵活调节曝气量和铁碳填料a的铁碳比例。
[0035] 综上可见，本发明实施例不仅能耗低、磨损小、操作简单，而且可以连续高效地处理污水，因此本发明所提供的内循环式铁碳微电解反应器可以广泛用于各种难降解、高色度、高浓度、高盐度的工业污水的预净化处理中。
[0036] 为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面通过具体实施例对本发明所提供的内循环式铁碳微电解反应器进行详细描述。
[0037] 实施例一
[0038] 利用上述技术方案中所述的内循环式铁碳微电解反应器分别对配置模拟的染料污水和实际的染料污水进行预净化处理，其具体处理过程如下：先利用硫酸将染料污水的pH值到2.0～4.0，然后通入到本发明所提供的内循环式铁碳微电解反应器中；染料污水经布水器3均匀分散到筒体1下部的铁碳填料a(铁与碳的体积比为1:1)中，并且穿过铁碳填料a的间隙向上运动；铁碳填料a在该内循环式铁碳微电解反应器中曝气内循环，处理1～2小时后，即可完成对染料污水的预净化处理。进一步地，可以向预净化处理后的染料污水中加入碱，再进行后续的生化处理，从而就可以实现对染料污水的完整净化处理。
[0039] 经测算，在对配置模拟的染料污水进行上述预净化处理后，COD的去除率可以达到90.2％，色度去除率可以达到86.9％，BOD5/COD的比值提高了15倍；在对实际的染料污水进行上述预净化处理后，COD的去除率可以达到73.5％，色度去除率可以达到98.5％，BOD5/COD的比值提高了23倍。
[0040] 综上可见，本发明实施例不仅能耗低、磨损小、操作简单，而且可以连续高效地处理污水。
[0041] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
