一種高鐵酸鹽在線合成及有機物降解設備的制作方法

本實用新型涉及有機物降解設備領域，具體涉及的是一種高鐵酸鹽在線合成及有機物降解設備。

背景技術：

高鐵酸鹽是一種新型的強氧化劑，在廢水處理中可以有效降解水中的有機物，同時可以起到脫色、除臭、絮凝沉降的作用，且具有見效快、無殘留毒性和不對水體造成二次污染等突出優點，具有重要的研究開發和推廣前景。

目前合成高鐵酸鹽的方法主要有高溫熔融氧化法、次氯酸鹽氧化法和電解法，相對于高溫熔融氧化法和次氯酸鹽氧化法，電解法操作簡單，且操作過程相對安全可靠。

在有機物降解工藝中，通常都是先合成出高鐵酸鹽，再將合成出的高鐵酸鹽濃縮到一定濃度后，才能加入到有機物降解設備中對有機物進行降解，高鐵酸鹽的合成、濃縮和對有機物的降解過程都是分開進行的，存在操作復雜、設備占用空間大、降解成本高及降解效率低等問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種高鐵酸鹽在線合成及有機物降解設備，結構設計緊湊合理，能夠將合成的高鐵酸鹽直接在線用于有機物的降解，降解效果好，降解效率高。

為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是：

一種高鐵酸鹽在線合成及有機物降解設備，包括外殼和分別設置在所述外殼內的高鐵酸鹽合成裝置、靜電分離裝置、降解反應裝置以及過濾槽，所述外殼內設置有一隔板，所述隔板將所述外殼內的空間分成前腔室和后腔室，所述高鐵酸鹽合成裝置、所述降解反應裝置以及所述過濾槽分別設置在所述前腔室內，所述靜電分離裝置設置在所述后腔室內，所述高鐵酸鹽合成裝置設置在所述降解反應裝置的上方，所述過濾槽設置在所述降解反應裝置的一側；

所述高鐵酸鹽合成裝置為雙陰極電解室，所述雙陰極電解室設置有多根用于補充堿液的進液管和多根供高鐵酸鹽溶液流出的出液管，所述進液管的進液端通過導管連接有一堿液槽，所述出液管的出液端通過導管與所述靜電分離裝置連接，所述靜電分離裝置上設置有待濃縮液進口、濃縮液出口以及淡液出口，所述濃縮液出口通過導管與所述降解反應裝置連接，所述雙陰極電解室內還設置有多根用于廢棄堿液流出的廢液管，所述廢液管通過導管連接有一廢液槽。

所述雙陰極電解室包括處于中間的陽極室和分別位于所述陽極室兩側的陰極室，所述陽極室與各個所述陰極室之間設置有防止生成的高鐵酸鹽進入所述陰極室的陽離子交換膜，所述陰極室的陰極選用碳棒，所述陽極室的陽極采用鐵絲網。

所述靜電分離裝置包括至少一級靜電分離管，所述靜電分離管的一端設置有所述待濃縮液進口，所述靜電分離管的另一端分別設置有所述濃縮液出口和所述淡液出口。

所述靜電分離裝置包括由上至下設置的多級濃縮靜電分離管及多級回收靜電分離管，第一級的所述濃縮靜電分離管的待濃縮液進口通過導管與所述出液管連接，第一級的所述濃縮靜電分離管的淡液出口通過導管與第一級的所述回收靜電分離管的待濃縮液進口連接，下一級的所述濃縮靜電分離管的濃縮液出口與上一級的所述濃縮靜電分離管的待濃縮液進口連接，下一級的所述濃縮靜電分離管的待濃縮液進口與上一級的所述濃縮靜電分離管的淡液出口連接，最上級的所述濃縮靜電分離管的濃縮液出口與所述降解反應裝置連接；第一級的所述回收靜電分離管的濃縮液出口與第一級的所述濃縮靜電分離管的待濃縮液連接，下一級的所述回收靜電分離管的濃縮液出口與上一級的所述回收靜電分離管的待濃縮液進口連接，下一級的所述回收靜電分離管的待濃縮液進口與上一級的所述回收靜電分離管的淡液出口連接，最下級的所述回收靜電分離管的淡液出口通過導管與所述廢液槽連接。

所述高鐵酸鹽合成裝置和所述靜電分離裝置之間還連接有一緩沖罐，所述緩沖罐的入液口分別與出液管、第一級的所述回收靜電分離管的濃縮液出口以及第二級的所述濃縮靜電分離管的淡液出口連接，所述緩沖罐的出液口與第一級的所述濃縮靜電分離管的待濃縮液進口連接。

所述降解反應裝置為降解反應管，所述降解反應管內設置有降解反應室、以及分別與降解反應室連通的反應液進口管、反應液出口管和高鐵酸鹽濃縮液進口管，所述反應液出口管與所述過濾槽連通，所述降解反應管的底部設置有沉積物排出管，所述反應液出口管和所述沉積物排出管上均安裝有抽離泵，所述降解反應管的側面設置有應急溢流口，所述應急溢流口通過導管與所述過濾槽連通。

所述過濾槽內設置有用于過濾反應后的濾液中的雜質的過濾濾芯。

所述堿液槽與所述進液管連接的導管上安裝有定量泵。

采用上述結構后，本實用新型一種高鐵酸鹽在線合成及有機物降解設備，先在高鐵酸鹽合成裝置內采用電化學合成高鐵酸鹽，接著直接對合成的高鐵酸鹽進行濃縮，在靜電分離裝置內通過利用高鐵酸鹽和堿性物質在高壓電場內電性的差異將高鐵酸鹽分離出來，從而達到濃縮高鐵酸鹽溶液的目的，最后在降解反應裝置內，利用高鐵酸鹽的強氧化性降解有機廢水中的有機物，同時由于高鐵酸鹽氧化后的產物羥基氧化鐵具有較強的絮凝吸附效果，能夠在降解反應裝置內沉降分離出來，由此，便連續地實現了高鐵酸鹽的合成以及有機物的降解過程。

因此，本實用新型一種高鐵酸鹽在線合成及有機物降解設備，能夠實現合成的高鐵酸鹽直接在線用于有機物的降解，設計思路巧妙合理，結構設計緊湊合理，具有較好的降解效果和較高的降解效率。

附圖說明

圖1為本實用新型中外殼、高鐵酸鹽合成裝置、降解反應裝置和過濾槽的結構示意圖；

圖2為本實用新型中高鐵酸鹽合成裝置的結構示意圖；

圖3為本實用新型中高鐵酸鹽合成裝置的剖面結構示意圖；

圖4為本實用新型中靜電分離裝置的結構示意圖；

圖5為本實用新型中降解反應裝置的結構示意圖；

圖6為本實用新型中降解反應裝置的剖面結構示意圖；

圖7為本實用新型中實施例一的工藝流程圖；

圖8為本實用新型中實施例二的工藝流程圖。

圖中：

外殼 1 高鐵酸鹽合成裝置 2

陽極室 2a 陰極室 2b

陽離子交換膜 2c 進液管 21

出液管 22 廢液管 23

靜電分離裝置 3 濃縮靜電分離管 3a

回收靜電分離管 3b 待濃縮液進口 31

濃縮液出口 32 淡液出口 33

降解反應裝置 4 降解反應室 4a

沉積物沉降區 4b 反應液進口管 41

反應液出口管 42 高鐵酸鹽濃縮液進口管 43

沉積物排出管 44 抽離泵 441

應急溢流口 45 過濾槽 5

過濾濾芯 51 定量泵 6

通氣管 7

具體實施方式

為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。

實施例一

一種高鐵酸鹽在線合成及有機物降解設備，如圖1和圖4所示，包括外殼1和分別設置在外殼1內的高鐵酸鹽合成裝置2、靜電分離裝置3、降解反應裝置4以及過濾槽5，外殼1內設置有一隔板，隔板將外殼1內的空間分成前腔室和后腔室，過濾槽5、高鐵酸鹽合成裝置2和降解反應裝置4設置在前腔室內，靜電分離裝置3設置在后腔室內，高鐵酸鹽合成裝置2設置在降解反應裝置4的上方，過濾槽5設置在降解反應裝置4的右側，過濾槽5內設置有用于過濾反應后的濾液中的雜質的過濾濾芯51。

如圖2－3所示，高鐵酸鹽合成裝置2為雙陰極電解室，雙陰極電解室向外延伸設置有多根用于補充堿液的進液管21和多根供高鐵酸鹽溶液流出的出液管22，進液管21的進液端通過導管與一堿液槽連接，堿液槽內裝有作為電解液的KOH和NaOH，堿液槽與進液管21連接的導管上安裝有用于測定電解液流量的定量泵(圖中未示出)。雙陰極電解室內還設置有多根用于廢棄堿液流出的廢液管23，廢液管23的出液口通過導管連接有一用于回收廢棄堿液的廢液槽。

雙陰極電解室包括處于中間的陽極室2a和分別位于陽極室2a兩側的陰極室2b，陽極室2a與各個陰極室2b之間設置有防止生成的高鐵酸鹽進入陰極室的陽離子交換膜2c，陰極室2b的陰極選用碳棒，陽極室2a的陽極采用鐵絲網，電解時，高鐵酸鹽在陽極室2a生成。

如圖3和圖4所示，靜電分離裝置3為靜電分離管，靜電分離管內形成有高壓電場，靜電分離管的一端設置有待濃縮液進口31，靜電分離管的另一端分別設置有濃縮液出口32和淡液出口33。待濃縮液進口31通過導管與雙陰極電解室的出液管22連接，淡液出口33通過導管與雙陰極電解室的其中一根進液管21連接，淡液出口33流出的是含少量高鐵酸鹽的堿性溶液，可直接回收到雙陰極電解室用作電解液。

如圖1、圖5和圖6所示，降解反應裝置4為降解反應管，降解反應管內設置有降解反應室4a，以及分別與降解反應室4a連通的反應液進口管41、反應液出口管42和高鐵酸鹽濃縮液進口管43，反應液進口管41與一有機廢水儲槽連通，高鐵酸鹽濃縮液進口管43與靜電分離管的濃縮液出口32連接，反應液出口管42與過濾槽5連通，高鐵酸鹽濃縮液進口管43與靜電分離管的濃縮液出口32連通。反應液進口管41、反應液出口管42以及高鐵酸鹽濃縮液進口管43上均安裝有用于測定液體流量的定量泵6。

降解反應管的底部設置有沉積物沉降區4b，沉積物沉降區4b連接有一沉積物排出管44，沉積物排出管44上安裝有用于將沉積物抽出的抽離泵441，沉積物排出管44上還設置有用于防止沉積物排出管堵塞的通氣管7，通氣管7設置在降解反應管的左側。

降解反應管的側面設置有應急溢流口45，應急溢流口45通過導管與過濾槽5連通。當降解反應管內的反應液超過反應容積時，反應液則直接通過應急溢流口45流入過濾槽5內。

堿液槽、廢液槽和有機廢水儲槽均設置在外殼1的外部。

采用本實用新型進行的高鐵酸鹽在線合成及有機物降解的工藝，如圖7所示，包括以下工藝流程：

(1)電化學合成高鐵酸鹽：在雙陰極電解室中進行高鐵酸鹽的合成，堿液槽中的電解液通過進液管流入雙陰極電解室中，控制反應溫度為20-60℃，電解液的濃度為10-14mol/L，電流密度為40-120A/m²；

(2)高鐵酸鹽溶液的濃縮：將雙陰極電解室中生成的高鐵酸鹽溶液通入到靜電分離管中，高鐵酸鹽溶液的流速控制在1-5m/s，靜電電壓控制在100-1000V范圍內，經過靜電分離管濃縮得到的高鐵酸鹽溶液的濃度為10-20mmol/L，濃縮得到的高鐵酸鹽溶液的流量為濃縮前流量的1/2；

(3)有機廢水的降解：將濃縮得到的高鐵酸鹽溶液通入到降解反應管內，由靜電分離管的淡液出口流出的余下的堿性溶液流回雙陰極電解室繼續作為電解液使用，高鐵酸鹽溶液在降解反應管內對有機廢水進行降解，控制有機廢水的流速為1-5m/s，有機廢水的流量根據有機廢水中的有機物含量作出調節，高鐵酸鹽溶液與有機廢水的流量比為3:1-1:1，降解反應管內通過沉降分離出高鐵酸鹽氧化后得到的羥基氧化鐵等絮凝沉淀物質，絮凝沉淀物質在沉積物沉降區積累并由沉積物排出管排出，降解后的有機廢水流入到過濾槽內經過濾后流出，便完成了在線合成高鐵酸鹽以及有機物降解的工藝過程。

采用上述結構后，本實用新型一種高鐵酸鹽在線合成及有機物降解設備，先在高鐵酸鹽合成裝置2內采用電化學合成高鐵酸鹽，接著直接對合成的高鐵酸鹽進行濃縮，在靜電分離裝置3內通過利用高鐵酸鹽和堿性物質在高壓電場內電性的差異將高鐵酸鹽分離出來，從而達到濃縮高鐵酸鹽溶液的目的，最后在降解反應裝置4內，利用高鐵酸鹽的強氧化性降解有機廢水中的有機物，同時由于高鐵酸鹽氧化后的產物羥基氧化鐵具有較強的絮凝吸附效果，能夠在降解反應裝置4內沉降分離出來，由此，便連續地實現了高鐵酸鹽的合成以及有機物的降解過程。

因此，本實用新型一種高鐵酸鹽在線合成及有機物降解設備，能夠實現合成的高鐵酸鹽直接在線用于有機物的降解，設計思路巧妙合理，結構設計緊湊合理，具有較好的降解效果和較高的降解效率。

實施例二

本實施例與實施例一的區別在于：如圖1－圖6和圖8所示，靜電分離裝置3包括由上至下設置的多級濃縮靜電分離管3a及多級回收靜電分離管3b，在多級濃縮靜電分離管3a中，以設置在下方的濃縮靜電分離管為第一級的濃縮靜電分離管3a，由下往上逐級遞增，在多級回收靜電分離管3b中，以設置在上方的回收靜電分離管為第一級的回收靜電分離管，由上往下逐級遞減，第一級的濃縮靜電分離管3a的待濃縮液進口31通過導管與出液管22連接，第一級的濃縮靜電分離管3a的淡液出口33通過導管與第一級的回收靜電分離管3b的待濃縮液進口31連接，下一級的濃縮靜電分離管3a的濃縮液出口32與上一級的濃縮靜電分離管3a的待濃縮液進口31連接，下一級的濃縮靜電分離管3a的待濃縮液進口31與上一級的濃縮靜電分離管3a的淡液出口33連接，最上級的濃縮靜電分離管3a的濃縮液出口32與降解反應管的高鐵酸鹽濃縮液進口管43連接；第一級的回收靜電分離管3b的濃縮液出口32與第一級的濃縮靜電分離管3a的待濃縮液31連接，下一級的回收靜電分離管3b的濃縮液出口32與上一級的回收靜電分離管3b的待濃縮液進口31連接，下一級的回收靜電分離管3b的待濃縮液進口31與上一級的回收靜電分離管3b的淡液出口33連接，最下級的回收靜電分離管3b的淡液出口33通過導管與廢液槽連接。

高鐵酸鹽合成裝置2和靜電分離裝置3之間還連接有一緩沖罐，緩沖罐的入液口分別與出液管22、第一級的回收靜電分離管3b的濃縮液出口32以及第二級的濃縮靜電分離管3a的淡液出口33連接，緩沖罐的出液口與第一級的濃縮靜電分離管3a的待濃縮液進口31連接。緩沖罐作為不同濃度的濃縮液的中轉站，將濃縮液混合均勻后再通入第一級的濃縮靜電分離管3a內，有利于提高濃縮效率。

采用本實用新型進行的高鐵酸鹽在線合成及有機物降解的工藝，包括以下工藝流程：

(1)電化學合成高鐵酸鹽：在雙陰極電解室中進行高鐵酸鹽的合成，堿液槽中的電解液通過進液管流入雙陰極電解室中，控制反應溫度為20-60℃，電解液的濃度為10-14mol/L，電流密度為40-120A/m²；

(2)高鐵酸鹽溶液的濃縮：將雙陰極電解室中生成的高鐵酸鹽溶液通入到靜電分離管中，高鐵酸鹽溶液的流速控制在1-5m/s，靜電電壓控制在100-1000V范圍內，經過多級濃縮靜電分離管及多級回收靜電分離管濃縮得到的高鐵酸鹽溶液的濃度為10-20mmol/L，濃縮得到的高鐵酸鹽溶液的流量為濃縮前流量的1/4；

(3)有機廢水的降解：將濃縮得到的高鐵酸鹽溶液通入到降解反應管內，由靜電分離管的淡液出口流出的余下的堿性溶液流回雙陰極電解室繼續作為電解液使用，高鐵酸鹽溶液在降解反應管內對有機廢水進行降解，控制有機廢水的流速為1-5m/s，有機廢水的流量根據有機廢水中的有機物含量作出調節，高鐵酸鹽溶液與有機廢水的流量比為1:1-0.5:1，降解反應管內通過沉降分離出高鐵酸鹽氧化后得到的羥基氧化鐵等絮凝沉淀物質，絮凝沉淀物質在沉積物沉降區積累并由沉積物排出管排出，降解后的有機廢水流入到過濾槽內經過濾后流出，便完成了在線合成高鐵酸鹽以及有機物降解的工藝過程。

本實用新型中，雙陰極電解室、靜電分離管、降解反應管、定量泵和抽離泵均為本領域的公知部件。

上述實施例和圖式并非限定本實用新型的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本實用新型的專利范疇。