本發(fā)明涉及廢水處理領域，更具體地，涉及一種反應器。

背景技術：

電芬頓法是一種電化學高級氧化技術，電芬頓法是以電化學法產生的亞鐵離子和過氧化氫作為芬頓試劑的持續(xù)來源，其通過一系列反應產生具有強氧化能力的羥基自由基，降解有機污染物。

傳統(tǒng)的電芬頓反應器是由兩個平面極板作為陽極和陰極，鐵板陽極氧化速度緩慢，且受溶液的ph值影響較大，同時陽極經常會被氧化沉積物覆蓋，從而降低了陽極氧化的速度；另外，極板制作復雜、成本高。

技術實現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明在于克服現(xiàn)有技術中陽極氧化速度慢且容易被氧化沉積物覆蓋的缺陷，提供一種反應器。

其技術方案如下：

一種反應器，包括：反應塔體、第一進氣管、第一進水管、出水管、作為陽極的金屬刨花或金屬碎屑以及陰極；所述第一進水管設于反應塔體內，且所述第一進水管與外部水源連通，所述第一進水管的管壁上設有第一通孔，所述金屬刨花或金屬碎屑填充至第一進水管內，且作為陽極的金屬刨花或金屬碎屑與直流電源的正極連接，所述陰極與直流電源的負極連接，所述第一進氣管設于反應塔體內且所述第一進氣管與外部氣源連接，所述出水管與所述反應塔體連通，排出反應塔體內的液體。需要處理的廢水經由第一進水管進入反應塔體內，設于第一進水管內的金屬刨花或金屬碎屑作為陽極與廢水反應，產生金屬離子；而廢水及第一進氣管中通入的氣體中所含的氧氣則在陰極發(fā)生還原反應生成過氧化氫；在此過程中，氧氣通過第一進氣管進入反應塔體內，溶解于反應塔體內的廢水中，然后在廢水中遷移到至陰極表面，在陰極表面還原成過氧化氫；陽極失電子被氧化，產生金屬離子，金屬離子再與陰極產生的過氧化氫反應，產生強氧化性的羥基自由基，降解廢水中的有機污染物。

本技術方案的第一進水管一方面作為進水導流工具將廢水導入反應塔體內，另一方面作為容納金屬刨花或金屬碎屑的容器，將金屬刨花或金屬碎屑集中于第一進水管中后與直流電源的正極連接，并使得廢水在通入之后的第一時間內與金屬刨花或金屬碎屑充分接觸。本技術方案采用的金屬刨花或金屬碎屑作為陽極，不僅使廢物得到了充分利用，降低了成本，克服了電極材料制備工藝復雜、價格昂貴、設備投資與運行費用高的弊??；所述管壁上的第一通孔使得廢水與金屬刨花或金屬碎屑反應后所產生的溶解于廢水中的金屬離子更快地進入到反應塔體內，且管壁上的第一通孔避免了因反應后期金屬刨花或金屬碎屑堆積而堵塞第一進水管；同時金屬刨花或金屬碎屑電極與傳統(tǒng)電極相比具有更高的比表面積，能有效提高對廢水中有機污染物降解的反應速率，提高處理效率。

在其中一個實施例中，所述第一進水管的數(shù)量為一個或多個，且每個第一進水管內均填充有金屬刨花或金屬碎屑。所述第一進水管的數(shù)量具體根據(jù)廢水處理量和反應塔體的大小相應設置。廢水處理量多或反應塔體大，可適當增加第一進水管的數(shù)量以提高處理效率。

在其中一個實施例中，所述第一通孔的尺寸小于所述金屬刨花或金屬碎屑的尺寸，使得所述金屬刨花或金屬碎屑填充至第一進水管后不會漏出至反應塔體中而影響金屬刨花或金屬碎屑與直流電源正極的連通。

在其中一個實施例中，所述第一通孔均勻分布于第一進水管的管壁上。

在其中一個實施例中，還包括直流電源，所述直流電源的正極與金屬刨花或金屬碎屑連接，所述直流電源的負極與陰極連接。

在其中一個實施例中，所述第一進水管和第一進氣管為絕緣體，避免第一進水管和第一進氣管在反應過程中產生消耗而破壞反應器的完整性。

在其中一個實施例中，所述陰極包括活性碳纖維氈。所述活性碳纖維氈作為陰極增大了廢水與氧氣接觸的比表面積，能夠產生更多的過氧化氫。

在其中一個實施例中，所述第一進氣管位于所述反應塔體內，且所述第一進氣管的管壁上設有第二通孔，所述活性碳纖維氈纏繞于所述第一進氣管的外壁。第一進氣管中充入的氧氣通過管壁上的第二通孔進入至反應塔體內，同時，由于活性碳纖維氈纏繞于第一進氣管的管壁上，增大了廢水與氧氣接觸的比表面積，因此氧氣能夠快速并充分地在陰極發(fā)生還原反應，產生過氧化氫。

在其中一個實施例中，所述反應塔體包括反應腔和與反應腔連接的底座，所述第一進水管、第一進氣管、陽極和陰極設于反應腔內，所述出水管與所述反應腔連通，所述反應腔則用于容納廢水。

在其中一個實施例中，還包括第二進水管和進水開關，所述第二進水管的一端與第一進水管的一端連通，且所述第二進水管上設有進水開關。所述第二進水管與第一進水管數(shù)量相應，且所述第一進水管的一端的管口位于所述反應腔與底座的連接處，所述第二進水管的一端通過該管口與所述第一進水管連通，所述第二進水管的另一端則與外界水源連通，且所述第二進水管上還設有進水開關，所述進水開關可以調節(jié)各進水管中的水量大小，使得每個第一進水管中的水量保持一致，從而確保每個陽極所發(fā)生的反應速率均衡，避免出現(xiàn)其中一個第一進水管中的金屬刨花或金屬碎屑已反應完，而其他第一進水管中的金屬刨花或金屬碎屑還有剩余，降低了整體反應速率。

在其中一個實施例中，還包括第二進氣管和進氣開關，所述第二進氣管的一端與第一進氣管的一端連通，且所述第二進氣管上設有進氣開關。所述第二進氣管與第一進氣管的數(shù)量相應，且所述第一進氣管的一端的管口位于所述反應腔與底座的連接處，所述第二進氣管的一端通過該管口與所述第一進氣管連通，所述第二進氣管的另一端則與外界氣源連通，且所述第二進氣管上還設有進氣開關，所述進氣開關可根據(jù)陽極的數(shù)量相應控制第一進氣管中的進氣量大小。

在其中一個實施例中，還包括充氣裝置，所述充氣裝置與第一進氣管連接。

本發(fā)明的有益效果在于：

本技術方案的第一進水管一方面作為進水導流工具將廢水導入反應塔體內，另一方面作為容納金屬刨花或金屬碎屑的容器，將金屬刨花或金屬碎屑集中于第一進水管中后與直流電源的正極連接，并使得廢水在通入之后的第一時間內與金屬刨花或金屬碎屑充分接觸。本技術方案采用的金屬刨花或金屬碎屑作為陽極，不僅使廢物得到了充分利用，降低了成本，克服了電極材料制備工藝復雜、價格昂貴、設備投資與運行費用高的弊病；所述管壁上的第一通孔使得廢水與金屬刨花或金屬碎屑反應后所產生的溶解于廢水中的金屬離子更快地進入到反應塔體內，且管壁上的通孔避免了因反應后期金屬刨花或金屬碎屑堆積而堵塞第一進水管；同時，金屬刨花或金屬碎屑電極與傳統(tǒng)電極相比具有更高的比表面積，能有效提高對廢水中有機污染物降解的反應速率，提高處理效率。

所述活性碳纖維氈作為陰極增大了廢水與氧氣接觸的比表面積，能夠產生更多的過氧化氫。第一進氣管中充入的氧氣通過管壁上的通孔進入至反應塔體內，同時，由于活性碳纖維氈纏繞于第一進氣管的管壁上，增大了廢水與氧氣接觸的比表面積，因此氧氣能夠快速并充分地在陰極發(fā)生還原反應，產生過氧化氫。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的反應器的結構示意圖；

圖2為圖1中a部分的局部放大示意圖；

圖3為圖1中b部分的局部放大示意圖；

圖4為圖1中的反應塔體的俯視圖。

附圖標記說明：

10、反應塔體；11、反應腔；12、底座；20、第一進氣管；21、第二通孔；30、第一進水管；31、第一通孔；40、出水管；41、出水開關；50、金屬刨花或金屬碎屑；60、陰極；61、活性碳纖維氈；70、直流電源；80、第二進水管；81、進水開關；90、第二進氣管；91、進氣開關；100、充氣裝置。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，一種反應器，包括：反應塔體10、第一進氣管20、第一進水管30、出水管40、作為陽極的金屬刨花或金屬碎屑50、陰極60和直流電源70；所述第一進水管30設于反應塔體10內，且所述第一進水管30與外部水源連通，所述金屬刨花或金屬碎屑50填充至第一進水管30內，且作為陽極的金屬刨花或金屬碎屑50與直流電源70的正極連接，所述陰極與直流電源70的負極連接，所述第一進氣管20設于反應塔體10內且所述第一進氣管20與外部氣源連接，所述出水管40與所述反應塔體10連通，排出反應塔體10內的液體。需要處理的廢水經由第一進水管30進入反應塔體10內，設于第一進水管30內的金屬刨花或金屬碎屑50作為陽極與廢水反應，產生金屬離子；而廢水及第一進氣管20中通入的氣體中所含的氧氣則在陰極60發(fā)生還原反應生成過氧化氫；在此過程中，氧氣通過第一進氣管20進入反應塔體10內，溶解于反應塔體內10的廢水中，然后在廢水中遷移到至陰極60表面，在陰極60表面還原成過氧化氫；陽極失電子被氧化，產生的金屬離子，金屬離子再與陰極60產生的過氧化氫反應，產生強氧化性的羥基自由基，降解廢水中的有機污染物。

本實施方式的第一進水管30一方面作為進水導流工具將廢水導入反應塔體10內，另一方面作為容納金屬刨花或金屬碎屑50的容器，將金屬刨花或金屬碎屑50集中于第一進水管30中后與直流電源70的正極連接，并使得廢水在通入之后的第一時間內與金屬刨花或金屬碎屑50充分接觸。本實施方案采用金屬刨花或金屬碎屑50作為陽極，不僅使廢物得到了充分利用，降低了成本，克服了電極材料制備工藝復雜、價格昂貴、設備投資與運行費用高的弊病，并且金屬刨花或金屬碎屑50作為陽極與傳統(tǒng)電極相比具有更高的比表面積，能有效提高對廢水中有機污染物降解的反應速率，提高處理效率。

進一步地，本實施方式中，所述金屬刨花或金屬碎屑50為鐵刨花或鐵屑，鐵刨花或鐵屑作為氧化的反應物與催化劑，無需在反應過程中另外加入氧化劑與催化劑，能進一步節(jié)能降耗，降低成本。在其他實施例中，采用其他金屬刨花或金屬碎屑產生的其他金屬離子也可將氧化氫催化分解為自由基和氫氧根離子，例如過渡金屬元素的過渡金屬離子cu²⁺等也可以將過氧化氫催化分解為自由基和氫氧根離子。

進一步地，所述第一進水管30的數(shù)量為一個或多個，且每個第一進水管20內均填充有金屬刨花或金屬碎屑50。所述第一進水管30的數(shù)量具體根據(jù)廢水處理量和反應塔體10的大小相應設置。廢水處理量多或反應塔體10大，可適當增加第一進水管30的數(shù)量以提高處理效率。

如圖2所示，所述第一進水管30的管壁上設有第一通孔31。所述管壁上的第一通孔31使得廢水與金屬刨花或金屬碎屑50反應后所產生的溶解于廢水中的金屬離子更快地進入到反應塔體10內，且管壁上的第一通孔31避免了因反應后期金屬刨花或金屬碎屑50堆積而堵塞第一進水管30。

進一步地，所述第一通孔31均勻分布于第一進水管30的管壁上。

進一步地，所述陰極60包括活性碳纖維氈。所述活性碳纖維氈61作為陰極60增大了廢水與氧氣接觸的比表面積，能夠產生更多的過氧化氫。

進一步地，如圖3所示，所述第一進氣管20位于所述反應塔體10內，且所述第一進氣管20的管壁上設有第二通孔21，所述活性碳纖維氈61纏繞于所述第一進氣管20的外壁。第一進氣管20中充入的氧氣通過管壁上的第二通孔21進入至反應塔體10內，同時，由于活性碳纖維氈61纏繞于第一進氣管20的管壁上，增大了廢水與氧氣接觸的比表面積，因此氧氣能夠快速并充分地在陰極60發(fā)生還原反應，產生過氧化氫。

進一步地，所述第一進水管30和第一進氣管20為絕緣體，避免第一進水管30以及第一進氣管20在反應過程中產生消耗而破壞反應器的完整性。

進一步地，所述反應塔體10包括反應腔11和與反應腔11連接的底座12，所述第一進水管30、第一進氣管20、陽極和陰極60設于反應腔11內，所述出水管40與所述反應腔11連通，所述反應腔11則為反應塔體10的反應部分，用于容納廢水。

如圖4所示，本實施方式的陽極有三個，陰極為一個，且陰極設于所述反應腔11的中間，陽極則圍繞四周陰極均勻設置，保證反應腔內各個區(qū)域的陽極都反應均衡。

進一步地，本實施方式的反應器還包括第二進水管80和進水開關81，所述第二進水管80的一端與第一進水管30的一端連通，且所述第二進水管80上設有進水開關81。所述第二進水管80與第一進水管30數(shù)量相應，且所述第一進水管30的一端的管口位于所述反應腔11與底座12的連接處，所述第二進水管80的一端通過該管口與所述第一進水管連通，所述第二進水管80的另一端則與外界水源連通，且所述第二進水管80上還設有進水開關81，所述進水開關81可以調節(jié)各進水管中的水量大小，使得每個第一進水管30中的水量保持一致，從而確保每個陽極所發(fā)生的反應速率均衡，避免出現(xiàn)其中一個第一進水管30中的金屬刨花或金屬碎屑50已反應完，而其他第一進水管30中的金屬刨花或金屬碎屑50還有剩余，降低了整體反應速率。

進一步地，本實施方式的出水管40設于所述反應腔11的上端部分，可設置一液位最高線，所述出水管40的位置則與液位最高限匹配，當反應腔11內的液體到達液位最高線時，反應腔11的液體則通過與反應腔連通的出水管40排出，所述出水管40上設有出水開關41。

進一步地，本實施方式的反應器還包括第二進氣管90和進氣開關91，所述第二進氣管90的一端與第一進氣管20的一端連通，且所述第二進氣管90上設有進氣開關91。所述第二進氣管80與第一進氣管20的數(shù)量相應，且所述第一進氣管20的一端的管口位于所述反應腔11與底座12的連接處，所述第二進氣管90的一端通過該管口與所述第一進氣管20連通，所述第二進氣管90的另一端則與外界氣源連通，且所述第二進氣管90上還設有進氣開關91，所述進氣開關91可根據(jù)陽極的數(shù)量相應控制第一進氣管20中的進氣量大小。

進一步地，本實施方式的反應器還包括充氣裝置100，所述充氣裝置100與第一進氣管20連接。在本實施方式中，充氣裝置100則是通過第二進氣管90與第一進氣管20連接，即第二進氣管90的一端與第一進氣管20連接，第二進氣管90的另一端與充氣裝置100連接。

進一步地，本實施方式的充氣裝置100為空氣壓縮機。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。