[发明专利]一种铁碳填料三相循环流化床微电解反应工艺及反应器

说明书

技术领域

本发明属于微电解反应于废水处理的应用技术领域，特别涉及一种铁碳填料三相循环流化床微电解反应工艺及反应器。 

背景技术

微电解反应以“零价铁+辅助金属催化剂+活性碳填料”（简称“铁碳填料”）为反应载体，当废水在酸性条件下通过铁碳填料时，废水中污染物组份在铁碳填料表面上发生氧化还原反应，其中零价铁作为阳极与污染物发生氧化反应并失去电子而成为Fe⁺⁺，活性碳作为阴极与污染物发生还原反应，并可能产生H₂，于是总反应的结果是使废水污染物得到初步降解，宏观表现为废水脱色、COD降低、BOD升高、废水得到了初步的净化处理。 

在高色度的印染及染料废水净化中，微电解反应的脱色效果十分显著。更多的研究也表明在合适的反应条件下，微电解反应对化工、造纸、制药、皮革等有机化工废水的预处理效果也是显著的，而且成本低廉。 

近年来许多生产实践也表明微电解反应对重金属废水的处理效果优越，它不但能使废水中重金属析出，而且还能使废水脱色、COD降低，一举多得，因此在电镀、电络板行业废水处理中得到越来越多的运用。 

但是微电解反应有个严重的缺陷：废水与铁碳填料反应进行一段时间后，铁碳填料容易发生钝化、板结。 

在搅拌反应器中铁碳填料一旦钝化，废水与铁碳填料反应便不能进行。在过滤床反应器中，铁碳填料首先发生钝化，使废水的脱色率及COD去除率显著降低，接着铁碳填料板结，废水无法通过；如果停止运转数天又不及时处理，整个铁碳填料会板结成块，无法松开，导致反应器报废。 

为了解决上述问题，研究人员提出了许多不同的解决方案，勉强可取的方案是：把铁碳填料压铸或烧结成型，如球状、粒状、翅片状、瓷环状，放入塔或反应器中以过滤方式运行，这种方式可以大大延长反应塔的正常运行周期，一般是60-90天，但这个周期过后，同样会发生铁碳填料的钝化、板结、堵塞的现象，而且这种现象往往首先在塔底部发生。铁碳填料在与废水中的污染物反应的过程中，容易被软化、松化、继而被压实，于是造成板结、堵塞。为了解决板结、堵塞的问题，需要定期通过人工翻松填料，进行酸洗，但是这样劳动强度大，而且劳动条件很恶劣。 

铁碳填料钝化、板结的原因在于微电解反应过程中，发生如下反应： 

（1）、零价铁失去两个电子，成为两价铁离子：Fe°→Fe²⁺;

（2）、两价铁离子水解生成氢氧化铁：Fe²⁺→Fe（OH）₂;

（3）、在空气中氧的作用下，部份氢氧化铁被氧化成水合氧化铁：Fe（OH）₂→Fe₂O₃ ·nH₂O。

上述反应产物，都会不同程度地附着在零价铁颗粒表面，既阻碍了零价铁与水中染物的反应，也成为粘结剂，使不同颗粒的铁碳相互粘结、成块，也造成了铁碳填料的钝化、板结堵塞过水通道。 

前述使铁碳填料压铸结成型的方法，只会迟延填料钝化、板结的时间，但不能从根本上解决填料钝化、板结问题。 

因此，亟需一种新的微电解反应工艺及反应器，能够克服现有技术存在的缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供能够克服现有技术中的微电解反应器的铁碳填料容易发生钝化、板结的缺点的一种铁碳填料三相循环流化床微电解反应工艺及反应器。 

本发明的目的是这样实现的。 

一种铁碳填料三相循环流化床微电解反应工艺，它包括以下方法步骤： 

（a）废水进入流化床的分布孔板的下方，铁碳填料层设置于流化床的分布孔板的上方；

（b）压缩空气同时进入铁碳填料层；

（c）逐步增加废水的流量，铁碳填料层形成流态化悬浮层，铁碳填料相互碰撞摩擦，废水中的污染物组分于铁碳填料的表面发生微电解反应；

（d）微电解反应的产物被废水带出流化床外，然后进入循环槽进行沉积；

（e）废水在循环槽内沉积分离微电解反应的产物后，部分流出作为产水，部分作为循环废水返回流化床中。

其中，所述步骤（e）之后，进一步包括步骤（f）：微电解反应的产物从循环槽排出。 

进一步的，一种铁碳填料三相循环流化床微电解反应工艺由以下具体的方法步骤组成：（a）外界废水通过进水泵和循环废水通过循环泵进入流化床的分布孔板的下方，铁碳填料层设置于流化床的分布孔板的上方； 

（b）压缩空气同时通过空气泵进入铁碳填料层；