本發(fā)明屬于廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉處理廢水的系統(tǒng)，具體涉及一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉強(qiáng)化處理廢水的系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

近年來，由于礦業(yè)、冶金、化工、醫(yī)藥等行業(yè)的迅猛發(fā)展，工業(yè)廢水肆意排放，此類廢水有毒性大、代謝慢、易積累、可生化性差、不可逆等特點，嚴(yán)重污染地表水及地下水，導(dǎo)致工業(yè)污染事件頻發(fā)。

金屬鐵作為一種環(huán)境友好型還原劑，其應(yīng)用于水環(huán)境污染治理得到較多的關(guān)注和應(yīng)用。其反應(yīng)通常在常溫常壓下進(jìn)行，具有能耗低、對污染物降解效率高和可同時降解多種污染物等特點。

零價鐵材料中，主要報道及應(yīng)用的有鐵刨花、各類鐵炭燒結(jié)體、鐵碳復(fù)合體、鐵屑、微米鐵粉、納米鐵粉等。其顆粒粒徑及尺寸涵蓋厘米級到納米級不等。對于較大鐵顆?；蜩F刨花，將鐵材料堆積或結(jié)構(gòu)化，形成的鐵材料固定床是目前主要應(yīng)用的反應(yīng)裝置。如專利cn105502817提供的“一種上向流零價鐵類芬頓—生物濾池集成的工業(yè)廢水處理工藝及設(shè)備”，其利用厚度為1m的鐵刨花濾層完成零價鐵類芬頓反應(yīng)。以鐵材料固定床為主要

技術(shù)實現(xiàn)要素：
的專利還有cn102807272、cn102951719、cn1935680和cn101734826等。此類固定床由于使用過程中鐵材料表面易氧化，形成不溶性鐵氧化物，易在固定床內(nèi)沉積，長期運行后，導(dǎo)致固定床反應(yīng)器的堵塞和短流，降低反應(yīng)器內(nèi)部傳質(zhì)效率，嚴(yán)重影響處理效果，降低了鐵的利用率。

納米零價鐵因具有較大的比表面積和較高的反應(yīng)活性，其在有機(jī)物和重金屬污染修復(fù)的應(yīng)用得到廣泛關(guān)注。如專利cn103112918提供了“一種處理廢水的一體化工藝”，其利用納米零價鐵的吸附/氧化還原特性，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)將重金屬污染物從水體中轉(zhuǎn)移至納米零價鐵顆粒表面，實現(xiàn)廢水中重金屬污染物的去除。以納米零價鐵為主要發(fā)明內(nèi)容的專利還有cn1041002107、cn101857295、cn101857295、cn102897889、cn103253757和cn102942242等。但是納米鐵在應(yīng)用中也存在成本過高和在制備、運輸及應(yīng)用過程中極易老化等問題。

為克服鐵材料固定床和納米零價鐵的弊端，專利cn102795690提供了“一種超聲強(qiáng)化微米級鐵銅雙金屬粒子處理廢水的方法”，此種方法主要利用超聲使鐵銅雙金屬粒子處于流化狀態(tài)，以提高反應(yīng)器傳質(zhì)效率，解決了固定床易板結(jié)和納米零價鐵成本過高的問題。但是也存在許多問題，此方法雖實現(xiàn)了微米鐵流態(tài)化，但是流化狀態(tài)下鐵銅粒子也易流失，使得鐵的耗量大大增加，處理成本提高；超聲探頭在酸性條件下易發(fā)生嚴(yán)重空化腐蝕，影響其使用壽命和處理效果；超聲技術(shù)在規(guī)模化工程應(yīng)用中有許多限制，難以工程化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉處理廢水的系統(tǒng)，在流化態(tài)鐵粉反應(yīng)器的不同反應(yīng)區(qū)域中均勻分布呈流化狀態(tài)的細(xì)鐵粉，使流化態(tài)鐵粉與廢水在軸流推進(jìn)式攪拌的作用下，將廢水中的污染物轉(zhuǎn)移至流化態(tài)鐵粉表面，再通過固液分離區(qū)的重力沉降作用、懸浮球形填料的截留作用和鐵分離裝置的磁力吸引、重力分層作用，將鐵粉與處理水進(jìn)行分離，然后對鐵粉進(jìn)行清洗后回流，實現(xiàn)鐵粉的內(nèi)循環(huán)，提高了鐵粉的利用率，并有效、持續(xù)對廢水進(jìn)行處理。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明第一方面提供一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉處理廢水的系統(tǒng)，包括有反應(yīng)器、分離裝置、鐵粉清洗裝置，所述反應(yīng)器內(nèi)由下至上設(shè)有依次連通的刮泥區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、固液分離區(qū)，所述刮泥區(qū)進(jìn)水口與廢水進(jìn)水管路相連通，所述固液分離區(qū)經(jīng)管路與所述分離裝置相連通，所述分離裝置還分別經(jīng)管路與廢水出水口、鐵粉清洗裝置相連通，所述鐵粉清洗裝置還分別經(jīng)管路與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、刮泥區(qū)出水口、廢水進(jìn)水管路相連通。

所述流化態(tài)鐵粉是指呈流化狀態(tài)的鐵粉顆粒，即鐵粉顆粒在多級反應(yīng)區(qū)內(nèi)通過推進(jìn)式攪拌，使鐵粉顆粒在流動的水流中形成流化狀態(tài)，具體結(jié)果見圖2。

優(yōu)選地，所述刮泥區(qū)與初級反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有第一布水板，所述初級反應(yīng)區(qū)與一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有第二布水板，所述一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)之間設(shè)有第三布水板。

更優(yōu)選地，所述第一布水板上的開孔孔徑為1～2mm。

更優(yōu)選地，所述第二布水板上的開孔孔徑為2～3mm。

更優(yōu)選地，所述第三布水板上的開孔孔徑為3～4mm。

更優(yōu)選地，所述第一布水板、第二布水板、第三布水板上的開孔率均為50～70％。

優(yōu)選地，所述刮泥區(qū)的側(cè)面與水平面之間形成夾角為20-40°的坡度。所述刮泥區(qū)呈錐尖向下的圓錐形。

優(yōu)選地，所述刮泥區(qū)的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有刮泥機(jī)。所述刮泥機(jī)為常規(guī)使用的周邊傳動式刮泥機(jī)，可從市場上購買獲得。

優(yōu)選地，所述初級反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)之間的高度之比為5:4:3～7:5:3。具體如，所述初級反應(yīng)區(qū)的高度為2.4～3m。所述一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)的高度為1.8～2.4m。所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)的高度為1.3～1.8m。

優(yōu)選地，所述初級反應(yīng)區(qū)與刮泥區(qū)之間的高度之比為3:1～4:1。具體如，刮泥區(qū)的高度為0.5～1m。

優(yōu)選地，所述固液分離區(qū)與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)之間的高度之比為2:1～3:1。具體如，所述固液分離區(qū)的高度為2～3m。

優(yōu)選地，所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、刮泥區(qū)底面的直徑(d1)相等。具體如，所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、刮泥區(qū)底面的直徑(d1)均為2～5m。

優(yōu)選地，所述固液分離區(qū)由上至下依次包括有第一區(qū)段、第二區(qū)段，所述第二區(qū)段的側(cè)面與水平面之間形成夾角為30-40°的坡度。

更優(yōu)選地，所述第一區(qū)段與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)之間的直徑之比為3:2～2:1。具體如，所述第一區(qū)段的直徑(d2)為4～6m。

更優(yōu)選地，所述第二區(qū)段的頂面與所述第一區(qū)段的直徑相等，所述第二區(qū)段的底面與所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)的直徑相等。

優(yōu)選地，所述固液分離區(qū)的上部設(shè)有多個懸浮球形填料層。所述懸浮球形填料層的厚度為10～20cm。

更優(yōu)選地，所述懸浮球形填料層由多個懸浮球形填料經(jīng)絲繩串聯(lián)而成，所述絲繩兩端分別固定在所述固液分離區(qū)的對應(yīng)兩側(cè)內(nèi)側(cè)壁。所述絲繩的材質(zhì)為鋼。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述懸浮球形填料為中國發(fā)明專利號zl01112857.7所述的疊片展開式填料。該填料型號為zyzx，由上海中耀環(huán)保實業(yè)有限公司生產(chǎn)。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述懸浮球形填料的投加量占所述固液分離區(qū)中第一區(qū)段的體積百分比為10-30％。

優(yōu)選地，所述固液分離區(qū)頂部的外側(cè)壁上設(shè)有人工清洗平臺。

優(yōu)選地，所述固液分離區(qū)頂部的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有溢流堰，所述溢流堰的出水槽經(jīng)管路與所述分離裝置相連通。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)器內(nèi)還包括有攪拌槳，所述攪拌槳為軸流推進(jìn)式攪拌槳，所述攪拌槳包括有攪拌軸，所述攪拌軸由上至下依次貫穿所述固液分離區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)且深入所述初級反應(yīng)區(qū)內(nèi)，所述攪拌軸側(cè)壁上設(shè)有至少一個第一槳葉、至少一個第二槳葉和至少一個第三槳葉，所述第一槳葉設(shè)置在所述初級反應(yīng)區(qū)內(nèi)，所述第二槳葉設(shè)置在所述一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)，所述第三槳葉設(shè)置在所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)。

更優(yōu)選地，所述攪拌槳外接有攪拌電機(jī)，所述攪拌電機(jī)用于驅(qū)動攪拌軸上的槳葉旋轉(zhuǎn)。

更優(yōu)選地，所述第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉均為軸流推進(jìn)式槳葉，用于使槳葉的排液方向與攪拌軸平行。

更優(yōu)選地，所述第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉的攪拌轉(zhuǎn)速為40～200rpm。

更優(yōu)選地，所述第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉的攪拌速度梯度(g值)為200～400s^-1。

更優(yōu)選地，所述第一槳葉的直徑(d1)為0.4～0.5d1，所述第一槳葉至第一布水板的垂直距離為所述第一槳葉的直徑的1.45-1.55倍(1.45-1.55d1)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一槳葉至第一布水板的垂直距離為所述第一槳葉的直徑的1.5倍(1.5d1)。

更優(yōu)選地，所述第二槳葉的直徑(d1)為0.32～0.38d1，所述第二槳葉至第二布水板的垂直距離為所述第二槳葉的直徑的1.25-1.35倍(1.25-1.35d1)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第二槳葉至第二布水板的垂直距離為所述第二槳葉的直徑的1.3倍(1.3d1)。

更優(yōu)選地，所述第三槳葉的直徑(d1)為0.25～0.30d1，所述第三槳葉至第三布水板的垂直距離為所述第三槳葉的直徑的1.05-1.15倍(1.05-1.15d1)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第三槳葉至第三布水板的垂直距離為所述第三槳葉的直徑的1.1倍(1.1d1)。

上述d1為二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、刮泥區(qū)底面的直徑。

優(yōu)選地，所述廢水進(jìn)水管路上，沿進(jìn)水方向依次設(shè)有進(jìn)水流量計、進(jìn)水提升泵、進(jìn)水控制閥。

優(yōu)選地，所述固液分離區(qū)與分離裝置之間的管路上設(shè)有第一出水控制閥。

優(yōu)選地，所述分離裝置與廢水出水口之間的管路上設(shè)有第二出水控制閥。

優(yōu)選地，所述分離裝置與鐵粉清洗裝置之間的管路上設(shè)有第一回收鐵控制閥。

優(yōu)選地，所述鐵粉清洗裝置與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)之間的管路上設(shè)有補(bǔ)鐵控制閥。

優(yōu)選地，所述鐵粉清洗裝置與刮泥區(qū)之間的管路上設(shè)有第二回收鐵控制閥，所述第二回收鐵控制閥與鐵粉清洗裝置之間的管路上還設(shè)有回收鐵提升泵。

優(yōu)選地，所述鐵粉清洗裝置與廢水進(jìn)水管路之間的管路上設(shè)有清洗廢水控制閥。

優(yōu)選地，所述分離裝置為常規(guī)使用的磁性分離器，可從市場上購買獲得。具體如，由ferroclean公司生產(chǎn)的ferrocleani磁性分離器。所述磁性分離器利用永磁材料的磁力作用，實現(xiàn)對廢水中鐵顆粒的分離。

優(yōu)選地，所述鐵粉清洗裝置沿廢水出水方向依次設(shè)有超聲部分和清洗部分，所述超聲部分經(jīng)管路與清洗部分相連通。

更優(yōu)選地，所述超聲部分為超聲波清洗機(jī)。所述超聲波清洗機(jī)為常規(guī)使用的超聲波清洗機(jī)，可從市場上購買獲得。

更優(yōu)選地，所述清洗部分為內(nèi)置有噴頭的容器。所述容器為耐酸堿腐蝕的玻璃或塑料容器。所述清洗部分通過噴頭先后通入酸液、水對超聲后的鐵粉顆粒進(jìn)行清洗。

上述管路均為耐酸堿腐蝕的塑料管路。

本發(fā)明第二方面提供一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉處理廢水的方法，具體包括以下步驟：

1)將廢水送入反應(yīng)器，依次流入刮泥區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)，分別與初級反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的不同粒徑的鐵粉接觸，從而對廢水進(jìn)行處理，獲得鐵粉顆粒懸濁液；

2)將步驟1)獲得的鐵粉顆粒懸濁液，流入固液分離區(qū)，實現(xiàn)鐵粉顆粒與處理水的初步分離，處理水經(jīng)管路流入分離裝置，鐵粉顆粒依次回流入二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、刮泥區(qū)，并由刮泥區(qū)出水口經(jīng)管路回流入鐵粉清洗裝置進(jìn)行清洗；

3)將步驟2)獲得的處理水在分離裝置中實現(xiàn)鐵粉顆粒與處理水的進(jìn)一步分離，處理水經(jīng)管路由廢水出水口流出，分離出的鐵粉顆粒經(jīng)管路流入鐵粉清洗裝置進(jìn)行清洗；

4)將步驟2)和/或3)中清洗后的鐵粉顆粒，經(jīng)管路回流入二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)補(bǔ)充反應(yīng)器內(nèi)的鐵粉量，清洗鐵粉顆粒的廢水經(jīng)管路重新流入廢水進(jìn)水管路。

優(yōu)選地，步驟1)中，所述反應(yīng)器中使用的鐵粉的粒徑為0.5～100μm，比表面積為0.01～3m²/g。所述鐵粉通過特定軸流推進(jìn)式攪拌作用、反應(yīng)器限制性分區(qū)作用和重力篩分作用，實現(xiàn)在反應(yīng)器內(nèi)不同反應(yīng)區(qū)域具有不同粒徑。

更優(yōu)選地，所述反應(yīng)器的初級反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為50～100μm，比表面積為0.01～0.08m²/g。

更優(yōu)選地，所述反應(yīng)器的一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為10～50μm，比表面積為0.08～0.2m²/g。

更優(yōu)選地，所述反應(yīng)器的二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為0.5～10μm，比表面積為0.2～3m²/g。

優(yōu)選地，步驟1)中，所述反應(yīng)器中使用的鐵粉濃度為10～80g/l。

優(yōu)選地，步驟1)中，所述廢水在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間為2～8h。

優(yōu)選地，步驟1)中，所述反應(yīng)器內(nèi)通過攪拌槳進(jìn)行軸流推進(jìn)式攪拌。使得鐵粉流化并與廢水接觸，進(jìn)行處理。

更優(yōu)選地，所述初級反應(yīng)區(qū)內(nèi)通過第一槳葉的軸流推進(jìn)式攪拌，所述一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)通過第二槳葉的軸流推進(jìn)式攪拌，所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)通過第三槳葉的軸流推進(jìn)式攪拌，使得鐵粉流化并與廢水接觸，進(jìn)行處理。

更優(yōu)選地，所述攪拌槳的攪拌轉(zhuǎn)速為40～200rpm。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉的攪拌轉(zhuǎn)速為40～200rpm。

優(yōu)選地，步驟2)中，所述固液分離區(qū)通過懸浮球形填料層中的懸浮球形填料，對鐵粉顆粒懸濁液中的鐵粉顆粒進(jìn)行截留，鐵粉顆粒懸濁液中的處理水通過溢流堰的出水槽經(jīng)管路流入分離裝置。從而實現(xiàn)鐵粉顆粒懸濁液中鐵粉顆粒與處理水的初步分離。

優(yōu)選地，步驟2)中，所述鐵粉顆?；亓魅牍文鄥^(qū)，經(jīng)刮泥機(jī)刮下的鐵粉顆粒經(jīng)管路回流入鐵粉清洗裝置進(jìn)行清洗。

優(yōu)選地，步驟2)中，所述鐵粉顆粒由刮泥區(qū)出水口經(jīng)管路回流入鐵粉清洗裝置的回流時間為5～10min，回流時間間隔為1～3h。

優(yōu)選地，步驟2)中，所述刮泥區(qū)中刮泥機(jī)在第二回收鐵控制閥開啟時開始工作，所述刮泥機(jī)的刮泥時間與所述鐵粉顆粒的回流時間相同。

更優(yōu)選地，所述刮泥機(jī)的刮泥時間為5～10min。

優(yōu)選地，步驟3)中，所述分離裝置的磁力分離條件為：磁密度為5000～12000gs；磁場強(qiáng)度為1～2t。

優(yōu)選地，步驟2)或3)中，所述鐵粉清洗裝置中超聲部分的超聲條件為：頻率為40～100khz，超聲時間為5～10min。

優(yōu)選地，步驟2)或3)中，所述鐵粉清洗裝置中清洗部分先后依次對鐵粉顆粒進(jìn)行酸洗、水洗。

更優(yōu)選地，所述酸洗采用的酸洗液為鹽酸和硫酸的混合溶液。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述酸洗液中鹽酸和硫酸的摩爾濃度之比為2:1～5:1。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述酸洗液的ph為1～3。

更優(yōu)選地，所述酸洗的時間為30～60min。

更優(yōu)選地，所述水洗采用的水洗液為水。所述水為自來水。

更優(yōu)選地，所述水洗的時間為30～60min。

優(yōu)選地，步驟4)中，所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)補(bǔ)充的鐵粉量為0.6～2kg/周。更優(yōu)選地，所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)補(bǔ)充的鐵粉量為0.8～1kg/周。

優(yōu)選地，上述方法中，所述廢水的ph控制在3～7之間，反應(yīng)溫度為常溫。所述常溫為20～30℃。

如上所述，本發(fā)明提供的一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉處理廢水的系統(tǒng)，利用特定尺寸及比表面積的鐵粉對廢水進(jìn)行處理，其通過特定軸流推進(jìn)式機(jī)械攪拌和反應(yīng)器限制性分區(qū)作用，使得鐵粉呈流化狀態(tài)并均勻分布于反應(yīng)器中，實現(xiàn)鐵粉與廢水的均勻混合，通過反應(yīng)器底部刮泥部分收集沉積鐵粉，通過分離裝置收集流出反應(yīng)器的鐵粉，通過鐵粉清洗裝置清洗后回流反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)鐵粉的定期回流。該系統(tǒng)實現(xiàn)了鐵粉與廢水的均勻混合攪拌、沉淀及回用的一體化反應(yīng)分離，解決了鐵材料固定床易于鈍化板結(jié)、傳統(tǒng)微米鐵處理方法中鐵顆粒分布不均且易于流失的缺點，也避免了采用納米鐵成本過高且不易回收的缺陷。具有以下有益效果：

(1)相對于傳統(tǒng)的鐵材料固定床，本發(fā)明選用平均粒徑為0.5～100μm、比表面積為0.01～3m²/g的細(xì)鐵粉，各反應(yīng)區(qū)通過特定軸流推進(jìn)式機(jī)械攪拌作用使得鐵顆粒充分流化，極大地提高了污染物在其表面?zhèn)髻|(zhì)效率。

(2)相對于傳統(tǒng)的微米鐵處理方法，本發(fā)明中的流化態(tài)鐵粉反應(yīng)器采用豎向分區(qū)，廢水由下而上依次經(jīng)過初級反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)三個反應(yīng)區(qū)，各反應(yīng)區(qū)均設(shè)有開孔率為50～70％的布水板和特定尺寸的軸流推進(jìn)式攪拌槳，使得鐵顆粒均勻分布于整個反應(yīng)器中。

(3)相對于傳統(tǒng)的微米鐵處理方法，本發(fā)明通過控制各反應(yīng)區(qū)的攪拌槳的槳葉半徑和高度，通過重力篩分作用使得反應(yīng)區(qū)的平均粒徑呈梯度變化，反應(yīng)器鐵顆粒粒徑逐級減小，比表面積逐級增大，反應(yīng)效率逐級提高，實現(xiàn)了廢水分區(qū)強(qiáng)化處理。

(4)相對于傳統(tǒng)的鐵材料固定床處理方法，本發(fā)明采用軸流推進(jìn)式機(jī)械攪拌和限制性分區(qū)作用使得反應(yīng)器中流化態(tài)鐵顆粒相互碰撞摩擦，使鐵顆粒不易聚集成塊，減緩了鈍化過程，解決了固定床中鐵材料快速鈍化板結(jié)問題。

(5)相對于傳統(tǒng)的微米鐵處理方法，本發(fā)明中分別設(shè)置了固液分離區(qū)、懸浮球形填料層和分離裝置，通過重力沉降、表面截留和磁力作用，可有效回收流出反應(yīng)區(qū)的鐵粉；同時，在反應(yīng)器底部的刮泥區(qū)設(shè)置鐵粉回流，通過控制回流時間為5～10min，回流時間間隔為1～3h，實現(xiàn)反應(yīng)裝置連續(xù)穩(wěn)定高效的運行，提高鐵的利用率，有效地節(jié)約了處理成本。

(6)本發(fā)明中所用的零價鐵為微米級的鐵粉，相比于納米鐵，成本大幅度降低，相比于鐵材料固定床，處理效果大幅提升，且本發(fā)明所用的軸流推進(jìn)式機(jī)械攪拌，能耗低。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明的一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉處理廢水的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉處理廢水的系統(tǒng)中鐵粉的流化狀態(tài)示意圖。

附圖標(biāo)記

1反應(yīng)器

11刮泥區(qū)

111刮泥機(jī)

12初級反應(yīng)區(qū)

121第一布水板

13一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)

131第二布水板

14二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)

141第三布水板

15固液分離區(qū)

151第一區(qū)段

152第二區(qū)段

153懸浮球形填料層

154溢流堰

1541出水槽

155人工清洗平臺

16攪拌槳

161攪拌軸

162第一槳葉

163第二槳葉

164第三槳葉

17攪拌電機(jī)

2分離裝置

3鐵粉清洗裝置

4廢水進(jìn)水管路

5廢水出水口

61進(jìn)水流量計

62進(jìn)水提升泵

63進(jìn)水控制閥

64第一出水控制閥

65第二出水控制閥

66第一回收鐵控制閥

67補(bǔ)鐵控制閥

68第二回收鐵控制閥

69回收鐵提升泵

610清洗廢水控制閥

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。

請參閱圖1-2。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

如圖1所示，本發(fā)明提供一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉處理廢水的系統(tǒng)，包括有反應(yīng)器1、分離裝置2、鐵粉清洗裝置3，所述反應(yīng)器1內(nèi)由下至上設(shè)有依次連通的刮泥區(qū)11、初級反應(yīng)區(qū)12、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14、固液分離區(qū)15，所述刮泥區(qū)11進(jìn)水口與廢水進(jìn)水管路4相連通，所述固液分離區(qū)15經(jīng)管路與所述分離裝置2相連通，所述分離裝置2還分別經(jīng)管路與廢水出水口5、鐵粉清洗裝置3相連通，所述鐵粉清洗裝置3還分別經(jīng)管路與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14、刮泥區(qū)11出水口、廢水進(jìn)水管路4相連通。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖2所示，所述流化態(tài)鐵粉是指呈流化狀態(tài)的鐵粉顆粒，即鐵粉顆粒在多級反應(yīng)區(qū)內(nèi)通過推進(jìn)式攪拌，使鐵粉顆粒在流動的水流中形成流化狀態(tài)。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述刮泥區(qū)11與初級反應(yīng)區(qū)12之間設(shè)有第一布水板121，所述初級反應(yīng)區(qū)12與一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13之間設(shè)有第二布水板131，所述一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14之間設(shè)有第三布水板141。

進(jìn)一步地，如圖1所示，所述第一布水板上121的開孔孔徑為1～2mm。所述第二布水板上131的開孔孔徑為2～3mm。所述第三布水板141上的開孔孔徑為3～4mm。所述第一布水板121、第二布水板131、第三布水板141上的開孔率均為50～70％。

進(jìn)一步地，如圖1所示，所述刮泥區(qū)11的側(cè)面與水平面之間形成夾角為20-40°的坡度。所述刮泥區(qū)11呈錐尖向下的圓錐形。所述刮泥區(qū)11的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有刮泥機(jī)111。

在一個優(yōu)選實施例中，所述初級反應(yīng)區(qū)12、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14之間的高度(h)之比為5:4:3～7:5:3。具體如，所述初級反應(yīng)區(qū)12的高度為2.4～3m。所述一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13的高度為1.8～2.4m。所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14的高度為1.3～1.8m。

在一個優(yōu)選實施例中，所述初級反應(yīng)區(qū)12與刮泥區(qū)11之間的高度之比為3:1～4:1。具體如，刮泥區(qū)11的高度為0.5～1m。

在一個優(yōu)選實施例中，所述固液分離區(qū)15與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14之間的高度之比為2:1～3:1。具體如，所述固液分離區(qū)15的高度為2～3m。

在一個優(yōu)選實施例中，所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13、初級反應(yīng)區(qū)12、刮泥區(qū)11底面的直徑(d1)相等。具體如，所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13、初級反應(yīng)區(qū)12、刮泥區(qū)11底面的直徑(d1)均為2～5m。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述固液分離區(qū)15由上至下依次包括有第一區(qū)段151、第二區(qū)段152，所述第二區(qū)段152的側(cè)面與水平面之間形成夾角為30-40°的坡度。所述第一區(qū)段151與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14之間的直徑之比為3:2～2:1。具體如，所述第一區(qū)段151的直徑(d2)為4～6m。所述第二區(qū)段152的頂面與所述第一區(qū)段151的直徑相等，所述第二區(qū)段152的底面與所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14的直徑相等。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述固液分離區(qū)15的上部設(shè)有多個懸浮球形填料層153，所述懸浮球形填料層153的厚度為10～20cm。所述懸浮球形填料層153由多個懸浮球形填料經(jīng)絲繩串聯(lián)而成，所述絲繩兩端分別固定在所述固液分離區(qū)15的對應(yīng)兩側(cè)內(nèi)側(cè)壁。所述絲繩的材質(zhì)為鋼。所述懸浮球形填料的投加量占所述固液分離區(qū)15中第一區(qū)段151的體積百分比為10-30％。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述固液分離區(qū)15頂部的外側(cè)壁上設(shè)有人工清洗平臺155。便于人進(jìn)行清洗懸浮球形填料層153和溢流堰154上截留的鐵粉。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述固液分離區(qū)15頂部的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有溢流堰154，所述溢流堰154的出水槽1541經(jīng)管路與所述分離裝置2相連通。便于廢水出水。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述反應(yīng)器1內(nèi)還包括有攪拌槳16，所述攪拌槳16為軸流推進(jìn)式攪拌槳，所述攪拌槳16包括有攪拌軸161，所述攪拌軸161由上至下依次貫穿所述固液分離區(qū)15、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13且深入所述初級反應(yīng)區(qū)12內(nèi)，所述攪拌軸161側(cè)壁上設(shè)有至少一個第一槳葉162、至少一個第二槳葉163和至少一個第三槳葉164，所述第一槳葉162設(shè)置在所述初級反應(yīng)區(qū)12內(nèi)，所述第二槳葉163設(shè)置在所述一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13內(nèi)，所述第三槳葉164設(shè)置在所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14內(nèi)。

進(jìn)一步地，如圖1所示，所述攪拌槳16外接有攪拌電機(jī)17，所述攪拌電機(jī)17用于驅(qū)動攪拌槳16上的槳葉(162、163、164)旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，如圖1-2所示，所述第一槳葉162、第二槳葉163、第三槳葉164均為軸流推進(jìn)式槳葉，用于使槳葉的排液方向與攪拌軸161平行。所述第一槳葉162、第二槳葉163、第三槳葉164的攪拌轉(zhuǎn)速為40～200rpm。所述第一槳葉162、第二槳葉163、第三槳葉164的攪拌速度梯度(g值)為400～200s^-1。其中，所述第一槳葉162的直徑(d1)為0.4～0.5d，所述第一槳葉162至第一布水板121的垂直距離為所述第一槳葉162的直徑的1.45-1.55倍(1.45-1.55d1)，優(yōu)選為1.5倍(1.5d1)。所述第二槳葉163的直徑(d1)為0.32～0.38d，所述第二槳葉163至第二布水板131的垂直距離為所述第二槳葉163的直徑的1.25-1.35倍(1.25-1.35d1)，優(yōu)選為1.3倍(1.3d1)。所述第三槳葉164的直徑(d1)為0.25～0.30d，所述第三槳葉164至第三布水板141的垂直距離為所述第三槳葉141的直徑的1.05-1.15倍(1.05-1.15d1)，優(yōu)選為1.1倍(1.1d1)。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述廢水進(jìn)水管路4之間的管路上，沿進(jìn)水方向依次設(shè)有進(jìn)水流量計61、進(jìn)水提升泵62、進(jìn)水控制閥63。用于控制廢水從廢水進(jìn)水管路4流入刮泥區(qū)11進(jìn)水口。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述固液分離區(qū)15與分離裝置2之間的管路上設(shè)有第一出水控制閥64。用于控制處理后的處理水從固液分離區(qū)15流入分離裝置2。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述分離裝置2與廢水出水口5之間的管路上設(shè)有第二出水控制閥65。用于控制處理后的水從分離裝置2流出廢水出水口5。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述分離裝置2與鐵粉清洗裝置3之間的管路上設(shè)有第一回收鐵控制閥66。用于控制從固液分離區(qū)15流出的鐵粉顆粒從分離裝置2流入鐵粉清洗裝置3進(jìn)行清洗。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述鐵粉清洗裝置3與二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14之間的管路上設(shè)有補(bǔ)鐵控制閥67。用于控制清洗后的鐵粉顆粒從鐵粉清洗裝置3回流入二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14進(jìn)行補(bǔ)充鐵粉量。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述鐵粉清洗裝置3與刮泥區(qū)11之間的管路上設(shè)有第二回收鐵控制閥68，所述第二回收鐵控制閥68與鐵粉清洗裝置3之間的管路上還設(shè)有回收鐵提升泵69。用于控制從刮泥區(qū)11出水口流出的鐵粉顆粒流入鐵粉清洗裝置3進(jìn)行清洗。

在一個優(yōu)選實施例中，如圖1所示，所述鐵粉清洗裝置3與廢水進(jìn)水管路4之間的管路上設(shè)有清洗廢水控制閥610。用于控制清洗鐵粉顆粒的廢水回流入廢水進(jìn)水管路4。

在一個優(yōu)選實施例中，所述鐵粉清洗裝置3沿廢水出水方向依次設(shè)有超聲部分和清洗部分，所述超聲部分經(jīng)管路與清洗部分相連通。所述超聲部分為超聲波清洗機(jī)。所述清洗部分為內(nèi)置有噴頭的容器。所述清洗部分通過噴頭先后通入酸液、水對超聲后的鐵粉顆粒進(jìn)行清洗。

本發(fā)明還提供一種流化態(tài)分區(qū)鐵粉處理廢水的方法，具體包括以下步驟：

1)將廢水送入反應(yīng)器，依次流入刮泥區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)，分別與初級反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的不同粒徑的鐵粉接觸，從而對廢水進(jìn)行處理，獲得鐵粉顆粒懸濁液；

2)將步驟1)獲得的鐵粉顆粒懸濁液，流入固液分離區(qū)，實現(xiàn)鐵粉顆粒與處理水的初步分離，處理水經(jīng)管路流入分離裝置，鐵粉顆粒依次回流入二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、刮泥區(qū)，并由刮泥區(qū)出水口經(jīng)管路回流入鐵粉清洗裝置進(jìn)行清洗；

3)將步驟2)獲得的處理水在分離裝置中實現(xiàn)鐵粉顆粒與處理水的進(jìn)一步分離，處理水經(jīng)管路由廢水出水口流出，分離出的鐵粉顆粒經(jīng)管路流入鐵粉清洗裝置進(jìn)行清洗；

4)將步驟2)和/或3)中清洗后的鐵粉顆粒，經(jīng)管路回流入二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)補(bǔ)充反應(yīng)器內(nèi)的鐵粉量，清洗鐵粉顆粒的廢水經(jīng)管路重新流入廢水進(jìn)水管路。

進(jìn)一步地，步驟1)中，所述反應(yīng)器中使用的鐵粉的粒徑為0.5～100μm，比表面積為0.01～3m²/g。其中，所述反應(yīng)器的初級反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為50～100μm，比表面積為0.01～0.08m²/g。所述反應(yīng)器的一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為10～50μm，比表面積為0.08～0.2m²/g。所述反應(yīng)器的二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為0.5～10μm，比表面積為0.2～3m²/g。

進(jìn)一步地，步驟1)中，所述反應(yīng)器中使用的鐵粉濃度為10～80g/l。所述廢水在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間為2～8h。

進(jìn)一步地，步驟1)中，所述反應(yīng)器內(nèi)通過攪拌槳進(jìn)行軸流推進(jìn)式攪拌，所述攪拌槳的攪拌轉(zhuǎn)速為40～200rpm。

進(jìn)一步地，步驟2)中，所述鐵粉顆粒由刮泥區(qū)出水口經(jīng)管路回流入鐵粉清洗裝置的回流時間為5～10min，回流時間間隔為1～3h。

進(jìn)一步地，步驟2)中，所述刮泥區(qū)中刮泥機(jī)在第二回收鐵控制閥開啟時開始工作，所述刮泥機(jī)的刮泥時間與所述鐵粉顆粒的回流時間相同。具體如，所述刮泥機(jī)的刮泥時間為5～10min。

進(jìn)一步地，步驟3)中，所述分離裝置的磁力分離條件為：磁密度為5000～12000gs；磁場強(qiáng)度為1～2t。

進(jìn)一步地，步驟2)或3)中，所述鐵粉清洗裝置中超聲部分的超聲條件為：頻率為40～100khz，超聲時間為5～10min。

進(jìn)一步地，步驟2)或3)中，所述鐵粉清洗裝置中清洗部分先后依次對鐵粉顆粒進(jìn)行酸洗、水洗。

更進(jìn)一步地，所述酸洗采用的酸洗液為鹽酸和硫酸的混合溶液。所述酸洗液中鹽酸和硫酸的摩爾濃度之比為2:1～5:1。所述酸洗液的ph為1～3。所述酸洗的時間為30～60min。

更進(jìn)一步地，所述水洗采用的水洗液為水。所述水洗的時間為30～60min。

進(jìn)一步地，步驟4)中，所述二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)補(bǔ)充的鐵粉量為0.6～2kg/周，優(yōu)選為0.8～1kg/周。

上述方法中，所述廢水的ph控制在3～7之間，反應(yīng)溫度為常溫。

具體處理過程如下：

具體處理時，首先打開進(jìn)水控制閥63和進(jìn)水提升泵62，使難降解廢水由廢水進(jìn)水管路4流入反應(yīng)器1的刮泥區(qū)11進(jìn)水口，在此過程中通過進(jìn)水提升泵62調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，并通過進(jìn)水流量計61進(jìn)行測定。廢水流入刮泥區(qū)11后，依次通過第一布水板121流入初級反應(yīng)區(qū)12，通過第二布水板131流入一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13，通過第三布水板141流入二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14。在流動過程中，在攪拌電機(jī)17驅(qū)動下，通過第一槳葉162在初級反應(yīng)區(qū)12內(nèi)的軸流推進(jìn)式攪拌，通過第二槳葉163在一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)13內(nèi)的軸流推進(jìn)式攪拌，通過第三槳葉164在二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14內(nèi)的軸流推進(jìn)式攪拌，使得反應(yīng)器1中的鐵粉處于穩(wěn)定的流化狀態(tài)，實現(xiàn)對污染物的降解。廢水再流入固液分離區(qū)15，通過重力沉淀作用和懸浮球形填料層153中懸浮球形填料的截留作用初步分離鐵粉顆粒與處理水，獲得鐵粉顆粒懸濁液，通過溢流堰154的出水槽1541流出反應(yīng)器1。鐵粉顆粒懸濁液通過第一出水控制閥64流入分離裝置2中，在磁力和重力作用下進(jìn)一步回收出水中的鐵粉顆粒，處理水達(dá)標(biāo)后，通過第二出水控制閥65流出廢水出水口5?；厥盏蔫F粉顆粒通過第一回收鐵控制閥66流入鐵粉清洗裝置3進(jìn)行清洗。同時，當(dāng)反應(yīng)器1運行一段時間后，由于反應(yīng)產(chǎn)物的絮凝作用和重力作用，部分鐵粉會逐漸向下沉積至刮泥區(qū)11，因此，每隔一段時間需打開刮泥機(jī)111和第二回收鐵控制閥68，使得刮泥區(qū)11中沉積的鐵粉通過回流鐵提升泵69進(jìn)入鐵粉清洗裝置3進(jìn)行清洗。鐵粉清洗裝置3經(jīng)過超聲、酸洗、水洗將回收鐵粉表面的反應(yīng)沉積物、鐵銹等清洗干凈后，通過補(bǔ)鐵控制閥67，將回收鐵粉重新回流至二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)14，實現(xiàn)鐵粉的回收利用，清洗后的廢水通過清洗廢水控制閥610回流入廢水進(jìn)水管路4，與原廢水混合后再流入系統(tǒng)進(jìn)行處理。

下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實施例1

某制藥廠廢水，經(jīng)必要的預(yù)處理后，廢水中的cod濃度約為8000mg/l，氯代有機(jī)物含量約340mg/l，ph值約為4.5。

制藥廢水的處理過程如下：首先打開進(jìn)水控制閥和進(jìn)水提升泵，使廢水由廢水進(jìn)水管路流入反應(yīng)器的刮泥區(qū)進(jìn)水口，在此過程中通過進(jìn)水提升泵調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，并通過進(jìn)水流量計進(jìn)行測定。廢水流入刮泥區(qū)后，依次通過第一布水板流入初級反應(yīng)區(qū)，通過第二布水板流入一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)，通過第三布水板流入二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)。在流動過程中，在攪拌電機(jī)驅(qū)動下，通過第一槳葉在初級反應(yīng)區(qū)內(nèi)的軸流推進(jìn)式攪拌，通過第二槳葉在一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的軸流推進(jìn)式攪拌，通過第三槳葉在二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的軸流推進(jìn)式攪拌，使得反應(yīng)器中的鐵粉處于穩(wěn)定的流化狀態(tài)，實現(xiàn)對污染物的降解。其中，二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、刮泥區(qū)底面的直徑為3m。第一布水板、第二布水板、第三布水板上的開孔孔徑為3mm，開孔率為65％。初級反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)的高度分別為2.5m、2m、1.5m。第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉均為軸流推進(jìn)式槳葉，第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉的直徑依次為1.2m、0.96m、0.75m，第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉的攪拌轉(zhuǎn)速為400rpm，攪拌速度梯度(g值)為200s^-1。第一槳葉至第一布水板的垂直距離為第一槳葉的直徑的1.5倍，第二槳葉至第二布水板的垂直距離為第一槳葉的直徑的1.3倍，第三槳葉至第三布水板的垂直距離為第一槳葉的直徑的1.1倍。反應(yīng)器中的鐵粉的粒徑為0.5～100μμm，比表面積為0.01～3m²/g，其中，初級反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為50～100μm，比表面積為0.01～0.08m²/g；一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為10～50μm，比表面積為0.08～0.2m²/g；二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為0.5～10μm，比表面積為0.2～3m²/g。反應(yīng)器中使用的鐵粉濃度為50g/l。

經(jīng)鐵粉處理的廢水再流入固液分離區(qū)，通過重力沉淀作用和懸浮球形填料層中懸浮球形填料的截留作用初步分離鐵粉顆粒與處理水，獲得鐵粉顆粒懸濁液，通過溢流堰的出水槽流出反應(yīng)器。其中，固液分離區(qū)的第一區(qū)段和第二區(qū)段的頂面的直徑為5m，第二區(qū)段的底面的直徑為3m。通過反應(yīng)器管徑的變化和固液分離區(qū)頂端三層15cm厚的懸浮球形填料層中懸浮球形填料的截留作用實現(xiàn)零價鐵和處理水的分離。廢水在反應(yīng)器中停留時間為6小時。

流出反應(yīng)器的水通過第一出水控制閥流入鐵分離裝置中，在磁力和重力作用下進(jìn)一步回收出水中的鐵粉顆粒，分離裝置的磁力分離條件為：磁密度為12000gs；磁場強(qiáng)度為1t。處理水達(dá)標(biāo)后，通過第二出水控制閥流出廢水出水口?；厥盏蔫F粉顆粒通過第一回收鐵控制閥流入鐵粉清洗裝置進(jìn)行清洗。同時，當(dāng)反應(yīng)器運行一段時間后，由于反應(yīng)產(chǎn)物的絮凝作用和重力作用，部分鐵粉會逐漸向下沉積至刮泥區(qū)，因此，每隔一段時間需打開刮泥機(jī)和第二回收鐵控制閥，使得刮泥區(qū)中沉積的鐵粉通過回流鐵提升泵進(jìn)入鐵粉清洗裝置進(jìn)行清洗。其中，鐵粉顆粒由刮泥區(qū)出水口經(jīng)管路回流入鐵粉清洗裝置的回流時間為5min，回流時間間隔為1h。

鐵粉清洗裝置經(jīng)過超聲、酸洗、水洗將回收鐵粉表面的反應(yīng)沉積物、鐵銹等清洗干凈后，通過補(bǔ)鐵控制閥，將回收鐵粉重新回流至二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)，實現(xiàn)鐵粉的回收利用，清洗后的廢水通過清洗廢水控制閥回流入廢水進(jìn)水管路，與原廢水混合后再流入系統(tǒng)進(jìn)行處理。其中，每隔一周通過管道向反應(yīng)器的二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中補(bǔ)充鐵粉1kg，保持反應(yīng)器高效運行。鐵粉清洗裝置中超聲部分的超聲條件為：頻率為40khz，超聲時間為10min。酸洗液中鹽酸和硫酸的摩爾濃度之比為2:1。所述酸洗液的ph為1。酸洗的時間為30min。水洗的時間為30min。

對處理后的水進(jìn)行鹵代有機(jī)物和cod濃度測試，結(jié)果表明處理水中鹵代有機(jī)物濃度為146mg/l，cod濃度為5200mg/l，表明該方法對鹵代有機(jī)物去除率高于60％，cod去除率高于35％。

實施例2

某化工廠廢水，經(jīng)必要的預(yù)處理后，廢水中的cod濃度約為7600mg/l，三氯甲烷含量500mg/l，ph值約為3.8。

化工廢水的處理過程如下：首先打開進(jìn)水控制閥和進(jìn)水提升泵，使廢水由廢水進(jìn)水管路流入反應(yīng)器的刮泥區(qū)進(jìn)水口，在此過程中通過進(jìn)水提升泵調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，并通過進(jìn)水流量計進(jìn)行測定。廢水流入刮泥區(qū)后，依次通過第一布水板流入初級反應(yīng)區(qū)，通過第二布水板流入一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)，通過第三布水板流入二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)。在流動過程中，在攪拌電機(jī)驅(qū)動下，通過第一槳葉在初級反應(yīng)區(qū)內(nèi)的軸流推進(jìn)式攪拌，通過第二槳葉在一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的軸流推進(jìn)式攪拌，通過第三槳葉在二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的軸流推進(jìn)式攪拌，使得反應(yīng)器中的鐵粉處于穩(wěn)定的流化狀態(tài)，實現(xiàn)對污染物的降解。其中，二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、初級反應(yīng)區(qū)、刮泥區(qū)底面的直徑為2.8m。第一布水板、第二布水板、第三布水板上的開孔孔徑為3mm，開孔率為60％。初級反應(yīng)區(qū)、一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)、二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)的高度分別為2.2m、1.8m、1.5m。第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉均為軸流推進(jìn)式槳葉，第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉的直徑依次為1.4m、1.1m、0.85m，第一槳葉、第二槳葉、第三槳葉的攪拌轉(zhuǎn)速為200rpm，攪拌速度梯度(g值)為200s^-1。第一槳葉至第一布水板的垂直距離為第一槳葉的直徑的1.5倍，第二槳葉至第二布水板的垂直距離為第一槳葉的直徑的1.3倍，第三槳葉至第三布水板的垂直距離為第一槳葉的直徑的1.1倍。反應(yīng)器中的鐵粉的粒徑為0.5～100μμm，比表面積為0.01～3m²/g，其中，初級反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為50～100μm，比表面積為0.01～0.08m²/g；一級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為10～50μm，比表面積為0.08～0.2m²/g；二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中使用的鐵粉的粒徑為0.5～10μm，比表面積為0.2～3m²/g。反應(yīng)器中使用的鐵粉濃度為80g/l。

經(jīng)鐵粉處理的廢水再流入固液分離區(qū)，通過重力沉淀作用和懸浮球形填料層中懸浮球形填料的截留作用初步分離鐵粉顆粒與處理水，獲得鐵粉顆粒懸濁液，通過溢流堰的出水槽流出反應(yīng)器。其中，固液分離區(qū)的第一區(qū)段和第二區(qū)段的頂面的直徑為4.5m，第二區(qū)段的底面的直徑為2.8m。通過反應(yīng)器管徑的變化和固液分離區(qū)頂端三層10cm厚的懸浮球形填料層中懸浮球形填料的截留作用實現(xiàn)零價鐵和處理水的分離。廢水在反應(yīng)器中停留時間為5小時。

流出反應(yīng)器的水通過第一出水控制閥流入鐵分離裝置中，在磁力和重力作用下進(jìn)一步回收出水中的鐵粉顆粒，分離裝置的磁力分離條件為：磁密度為5000gs；磁場強(qiáng)度為2t。處理水達(dá)標(biāo)后，通過第二出水控制閥流出廢水出水口?；厥盏蔫F粉顆粒通過第一回收鐵控制閥流入鐵粉清洗裝置進(jìn)行清洗。同時，當(dāng)反應(yīng)器運行一段時間后，由于反應(yīng)產(chǎn)物的絮凝作用和重力作用，部分鐵粉會逐漸向下沉積至刮泥區(qū)，因此，每隔一段時間需打開刮泥機(jī)和第二回收鐵控制閥，使得刮泥區(qū)中沉積的鐵粉通過回流鐵提升泵進(jìn)入鐵粉清洗裝置進(jìn)行清洗。其中，鐵粉顆粒由刮泥區(qū)出水口經(jīng)管路回流入鐵粉清洗裝置的回流時間為10min，回流時間間隔為3h。

鐵粉清洗裝置經(jīng)過超聲、酸洗、水洗將回收鐵粉表面的反應(yīng)沉積物、鐵銹等清洗干凈后，通過補(bǔ)鐵控制閥，將回收鐵粉重新回流至二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)，實現(xiàn)鐵粉的回收利用，清洗后的廢水通過清洗廢水控制閥回流入廢水進(jìn)水管路，與原廢水混合后再流入系統(tǒng)進(jìn)行處理。其中，每隔一周通過管道向反應(yīng)器的二級強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)中補(bǔ)充鐵粉0.8kg，保持反應(yīng)器高效運行。鐵粉清洗裝置中超聲部分的超聲條件為：頻率為100khz，超聲時間為5min。酸洗液中鹽酸和硫酸的摩爾濃度之比為5:1。所述酸洗液的ph為3。酸洗的時間為60min。水洗的時間為60min。

對處理后的水進(jìn)行鹵代有機(jī)物和cod濃度測試，結(jié)果表明處理水中三氯甲烷濃度為350mg/l，cod濃度為3950mg/l，表明該方法對鹵代有機(jī)物去除率高于50％，cod去除率高于38％。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。