一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到如印染、化工、电镀、农药、焦化等行业废水的净化处理工程，属于环保水处理领域，具体涉及一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置。
【背景技术】
[0002]铁碳微电解和芬顿氧化技术是两种不同的废水处理技术，独立使用均可用于高浓度、难生物降解、可生化性差的有机废水处理。
[0003]铁碳微电解是在酸性条件下，废水与铁碳微电解填料充分接触时，废水中铁和碳之间形成原电池效应(电极电位差1.2V)，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应。反应产生的新生态原子[H]和Fe2+等能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，可达到使废水C0D降低、BOD升高、可生化性(B/C)提高和废水脱色等效果。
[0004]芬顿反应是在pH小于4的酸性条件下，将Fe2+和H202混合在一起得到氧化能力很强的.0Η(氧化电极电位2.80V)，从而将废水中的污染物氧化分解的反应。具有反应迅速、氧化较彻底、不产生二次污染等优点。
[0005]综上可知，二者都是在酸性条件下进行反应，铁碳微电解过程中产生的Fe2+是芬顿反应的主要药剂之一。基于上述原因，逐渐有研究将铁碳微电解和芬顿氧化技术结合在一起，形成一种新的废水处理高级氧化技术一一铁碳微电解-芬顿氧化技术。在酸性条件下，铁碳微电解反应产生的Fe2+，与加入废水中的H202发生强氧化反应，减少好芬顿反应Fe2+投加量，提高了装置对污染物的处理能力。
[0006]但在实际应用中，目前常用的铁碳微电解-芬顿反应装置主要存在以下问题:
[0007]1).使用的传统铁碳填料外形一般为圆球形、粒状、环形或小片状，一般由物理压合成型，没有经过高温烧制固化，使用中容易软化、松化、被压实，长期运行后填料表面易脱落形成钝化膜，部分铁碳泥等悬浮颗粒逐渐沉积在处于底部的填料表面，阻隔了填料与废水的有效接触，导致废水处理效率降低。
[0008]2).传统铁碳微电解反应器中，填料一般采用堆填状态，使用时堆在一起没有相对固定的结构支撑，长期运转后填料尺寸变小，填料间孔隙率下降；上层含铁较多质量较重的填料逐渐下沉，压碎下层较小填料的同时造成池内填料分布不均匀，形成断流或死水区，不仅影响废水流态，影响微电解效果造成处理效率下降，也使后续填料更换难度大大增加。即使排空反应器内全部废水进行清理，如果暴露时间较长，还可能使整个填料层全部结块，导致反应器整个报废。
[0009]3).常用的铁碳微电解-芬顿反应装置中，微电解填料堆放在一起作为一层，由于支撑板承重能力有限，填料层厚度一般较小，废水经过微电解层后，继续向上推流的过程中无法与铁碳填料再次发生接触，微电解效果有限。
[0010]4).常用的微电解-芬顿反应装置中，大多在微电解单元中投加H202后开始进行曝气，大量充氧会使Fe2+转化为Fe3+，减缓芬顿反应速率，降低污染物氧化效果；但在芬顿氧化结束后却没有充氧曝气，导致出水中Fe2+较多，加碱后形成的Fe(OH) 2质量较轻不易沉淀，且废水中由于残留的Fe2+显色导致废水色度较高，视觉感观较差。
[0011]5).芬顿反应后形成的絮凝体，由于曝气时间较长，絮体表面附着有很多微小气泡不易沉淀，常规沉淀方法效果不佳。
[0012]中国发明专利，公开号:103880225A，公开日:2014.6.25，公开了一种多级铁碳微电解耦合芬顿氧化床反应器，其特征在于它包括提升水栗、进水管道、过氧化氢投加装置、进水管道混合器、配水室、多级铁碳微电解耦合芬顿氧化床反应器本体、取换料口、单质铁和颗粒活性碳混合物层、出水澄清区、筛板布水系统、排泥口、反应器出水渠、出水管和沉淀池，沉淀池包括沉淀池本体、出水管道和排泥管道。该发明所提出的一种多级铁碳微电解耦合芬顿氧化床反应器，解决了传统焦化废水处理工艺对难降解复杂有机污染物去除效果不理想而导致出水中C0D、氨氮、总氮及色度不达标等问题，对于废水中的难降解多环、杂环类有机物和有毒有害物质的处理极为有效。其不足之处在于，1)过氧化氢投加装置设置在进水管道混合器上，使得废水与过氧化氢的不能够充分混合，进一步地不利于混合液体在多级铁碳微电解耦合芬顿氧化床反应器本体内所进行的微电解和芬顿反应；2)单质铁和颗粒活性碳为混合物层，长期运转后，上层含铁较多质量较重的填料逐渐下沉，压碎下层较小填料的同时造成混合物层内填料分布不均匀，不仅影响废水流态，而且影响微电解芬顿反应效果，造成处理效率下降；3)取换料口取换料位于单质铁和颗粒活性碳混合物层的侧面，换料的过程中不能够保证填料均匀，且废铁渣要清理干净，长期堆叠会结块，形成短流或死水区，否则会影响微电解芬顿反应效果，难以清除，费时费力，取换不便；4)微电解单元中投加H202后，导致出水中Fe 2+较多，加碱后形成的Fe(OH) 2质量较轻不易沉淀，且废水中由于残留的Fe2+显色导致废水色度较高，视觉感观较差。
【发明内容】
[0013]1.要解决的问题
[0014]针对现有技术中废水处理存在的填料易钝化、结块，反应器内存在死区或短流区致使微电解芬顿反应效果不佳的现象，本发明提出一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，它解决了废水处理效果差、出水返色的问题，结构简单，填料不易钝化、结块，安装更换方便，装置内无短流区、死区产生，填料在池内多层分布、处理效果稳定。
[0015]2.技术方案
[0016]为解决上述问题，本发明提供的技术方案为:
[0017]一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，包括污水进水栗、H202投加装置和管道混合器，它还包括微电解-芬顿反应装置，其中，所述污水进水栗设置在污水进水管上，污水进水管与所述H202投加装置连通之后，Η 202投加装置与所述管道混合器连通，所述的管道混合器通过管道与所述微电解-芬顿反应装置连通；
[0018]所述微电解-芬顿反应装置包括四个单元，其中有两个微电解单元、一个氧化絮凝单元和一个沉淀单元，两个微电解单元相连后与氧化絮凝单元连通，氧化絮凝单元与沉淀单元连通，所述的沉淀单元侧面设有出水管，所述的沉淀单元底部设有排泥管。所述微电解-芬顿反应装置外观呈方型，内部沿对边中点平均分为4个单元；两微电解单元并联，正常运行时只使用一个，停运维护时开启另一单元，可确保装置连续运转。
[0019]优选地，所述Η202投加装置包括Η 202储槽、Η 202加药管和Η 202加药栗；所述的Η 202储槽的底部与h202加药管连通，所述的H 202加药管上设有H 202加药栗。
[0020]优选地，所述H202加药管沿污水进水管的垂线插入到横截面的中心点位置，H202加药管在污水管道内的出口，沿水流方向反面切削，切削面与水流方向成45°?60°夹角，扩大H202加药管的出口面积，H 202加药管与污水进水管连通的位置处与管道混合器之间的距离大于300mm，使得H202能够与污水混合均勾。
[0021]优选地，所述微电解单元的底部设有排泥管，排泥管与集泥斗连接，集泥斗上设置有曝气装置，曝气装置上方设置有布水装置，布水装置上方设置有3-6层微电解反应层，以增加废水与填料的接触时间，确保了微电解反应效果，微电解反应层上方设置有出水槽，出水槽右侧底部设置有出水管，曝气装置所在平面、布水装置所在平面与微电解反应层所在平面互相平行，所述的布水装置通过管道与所述的管道混合器连通，所述微电解单元内的出水管与氧化絮凝单元内的中心进水管。由微电解单元底部进水，微电解单元上部的出水槽出水，运行产生的泥渣从设置在微电解单元底部的排泥管排放。
[0022]优选地，所述氧化絮凝单元上方设有NaOH自动加药系统，NaOH自动加药系统由NaOH溶液储槽、NaOH加药管和NaOH感应加药栗，所述的NaOH溶液储槽的底部与NaOH加药管连通，所述的NaOH加药管上设有NaOH感应加药栗，所述的NaOH加药管伸入中心进水管内，中心进水管设置在氧化絮凝单元的中心轴线上，中心进水管的上部竖直插入氧化絮凝单元顶部的出水槽内，出水槽内设置有pH在线监测仪，所述的pH在线监测仪与NaOH感应加药栗连接，出水槽右侧底部设置有出水管，中心进水管底部设置有伞形扩散器，氧化絮凝单元的底部设有曝气装置，曝气装置的下面设置有集泥斗，集泥斗的下面设置有排泥管，所述氧化絮凝单元内的出水管与沉淀单元内的中心进水管连通。
[0023]优选地，所述沉淀单元的中心轴线上设置有中心进水管，中心进水管上部竖直插入氧化絮凝单元顶部的出水槽内，出水槽的侧面底部设有出水管连通，中心进水管穿过设置在氧化絮凝单元内的斜板，针对芬顿反应后形成的絮凝体，由于曝气时间较长，絮体表面附着有很多微小气泡不易沉淀，常规沉淀方法效果不佳的现象；斜板用以增强沉淀效果；中心进水管底部设置有伞形扩散器，沉淀单元底部设有集泥斗，集泥斗的下面设置有排泥管。
[0024]优选地，所述的曝气装置与布水装置结构相同，由干管、支管组成，支管对称均匀地设置在干管的两侧，支管与干管垂直，支管表面上设置有孔，支管上的孔与支管横截面垂直方向呈45°夹角均匀分布在垂线两侧。以防止废水中絮体或颗粒物堵塞孔口，曝气装置的孔用于曝气，布水装置的孔用于布水。
[0025]优选地，所述微电解反应层由支撑板和模组式填料组成，支撑板上并列设置有模组式填料，所述的模组式填料由片状填料、PVC托架组成，所述的PVC托架为长方体型，内置卡槽，所述的片状填料竖直插入卡槽内，每层微电解反应层上共有600?1800片片状填料。
[0026]优选地，其特征在于，所述中心进水管，直径为D，底部设置伞形扩散器，扩散器边角30°，底部长度为(1.2?1.5)D，所述集泥斗主视图形状为倒置梯形，所述排泥管直径不小于200mm。
[0027]—种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置的使用方法，步骤为:
[0028]A.根据上文所述，构建所述的一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置；
[0029]B.检查并确认排泥管处于关闭状态；
[0030]C.关闭一个与微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水栗和H202加药栗，使微电解-芬顿反应装置中的微电解单元仅有一个能够用于污水处理；
[0031]D.打开另一个与微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水栗和H202加药栗，使微电解-芬顿反应装置中的微电解单元仅有一个能够用于污水处理；打开h202加药栗
(2)向