[发明专利]声-气耦合驱动类铁碳填充床活化过硫酸盐的设备及其处理废水的方法

说明书

本发明涉及环境科学与工程技术领域，具体涉及声‑气耦合驱动类铁碳填充床活化过硫酸盐的设备及其处理废水的方法。包括倒锥柱形反应器，通气单元，管道混合器以及超声振棒；所述倒锥柱形反应器设置有出水口、活动床体；所述管道混合器设置有加药口和进水口；所述超声振棒有效区插入活动床体中。本发明通过调节上下垫圈位置控制反应活性区；通过简单的加药口和曝气系统形成复合催化氧化体系；利用棒状超声驱动活化体系，可清除铁碳颗粒填料钝化产生的氧化层，有效耦合铁碳微电解复合过硫酸盐氧化体系处理废水。本发明设备易于搭建，成品化，可适合多重场景下的污废水处理需要，便于推广基于声‑气催化的高级氧化技术。

技术领域

本发明涉及环境科学与工程技术领域，具体涉及声-气耦合驱动类铁碳填充床活化过硫酸盐的设备及其处理废水的方法。

背景技术

难降解有机废水的处理方法包括物理法、化学法和生物法。生物处理方法由于具有设备简单和运行费用低的优点而广泛应用于废水处理，但其设备占地面积大、处理周期长，特别是对一些难降解有机物，采用普通的生物法很难达到良好的处理效果，需驯化特殊菌种，处理较复杂。而传统的物理化学方法如絮凝和气提法等只是把污染物从液相转移到固相或气相，并没有完全消除有机污染物质，从而造成二次污染等问题。因此化学法是现有技术中难降解有机废水的主要处理方法。

化学法处理难降解有机废水中，基于硫酸根自由基的过硫酸盐活化技术是近年来发展起来的新型氧化技术，在环境领域的应用愈来愈广泛。现有技术中，对于过硫酸盐活化方面已经开展了丰富的研究，不少技术已经投入实际工程应用中，在实际废水处理中作为某一环节，如大幅降低出水化学需氧量值，提高后续可生化性，或破坏难生物降解大分子化合物(如存在于二级出水中；以药品及个人护理品及内分泌干扰素为代表)为易被生化或矿化的小分子化合物；在环境修复中，对有机物污染(如总石油烃、挥发性有机物和半挥发有机物)场地(包括土壤和地下水)的原、异位修复，同时对地下水中的轻质非水相液体也有一定的效果。但是，过硫酸盐在常温下反应速率较慢，对有机物的降解效果不明显，过硫酸盐催化/活化主要包括物理法和化学法，其中化学法包含非金属基、金属基、有机共价金属化合物、复合材料(如非金属-金属)以及氧化剂等。其中金属基包括零价金属、(单、双、多)金属氧化物或化合物；物理手段如声、光、热和微波等。过硫酸盐在热、光、过渡金属离子等条件下可降解大部分有机物。但热、光、过渡金属离子活化过硫酸盐的方法系统复杂、操作条件苛刻、成本高，阻碍了过硫酸盐技术在有机废水处理中的应用。

超声一般以纵波形式在传递过程与介质相互作用，使其发生物理或化学变化，产生声效应，主要包括机械效应、热效应、空化效应以及其引发的次生效应。超声设备简单、操作方便、清洁、无二次污染属于环境友好型，但是超声在环境修复方面一直以来以“辅助”的形式存在，相比于光催化，声催化受关注较少，现有技术中对于系统阐述超声在催化活化氧化剂中的作用研究不足。尤其是加入中间媒介后，如何有效利用声催化对于中间媒介的物理化学作用，以便深度挖掘超声在环境催化中的潜在作用，将有利于推广声催化的应用。故亟需设计相应的反应体系与设备，从而发挥超声催化、氧化剂活化、催化剂催化的多方协同作用，以便有效、深度地处理废水。

发明内容

基于上述内容，本发明提供一种声-气耦合驱动类铁碳填充床活化过硫酸盐的设备及其处理废水的方法。

本发明的技术方案之一，一种声-气耦合驱动类铁碳填充床活化过硫酸盐的设备，包括倒锥柱形反应器，设置在所述倒锥柱形反应器底部的通气单元，与所述倒锥柱形反应器底部一侧连通的管道混合器以及由所述倒锥柱形反应器顶部插入的超声振棒；

所述倒锥柱形反应器上部一侧设置有出水口，所述出水口下方设置有活动床体；

所述超声振棒连接有超声发生器，所述管道混合器设置有加药口和进水口；

所述超声振棒有效区插入活动床体中；

所述通气单元包括曝气头和产气器，其中所述曝气头设置在所述倒锥柱形反应器底部内侧，所述产气器设置在所述倒锥柱形反应器底部外侧。