一種模組式鐵碳填料的多級微電解-芬頓反應裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到如印染、化工、電鍍、農(nóng)藥、焦化等行業(yè)廢水的凈化處理工程，屬于環(huán)保水處理領(lǐng)域，具體涉及一種模組式鐵碳填料的多級微電解-芬頓反應裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵碳微電解和芬頓氧化技術(shù)是兩種不同的廢水處理技術(shù)，獨立使用均可用于高濃度、難生物降解、可生化性差的有機廢水處理。
[0003]鐵碳微電解是在酸性條件下，廢水與鐵碳微電解填料充分接觸時，廢水中鐵和碳之間形成原電池效應(電極電位差1.2V)，在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學反應。反應產(chǎn)生的新生態(tài)原子[H]和Fe2+等能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應，可達到使廢水C0D降低、BOD升高、可生化性(B/C)提高和廢水脫色等效果。
[0004]芬頓反應是在pH小于4的酸性條件下，將Fe2+和H202混合在一起得到氧化能力很強的.0Η(氧化電極電位2.80V)，從而將廢水中的污染物氧化分解的反應。具有反應迅速、氧化較徹底、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。
[0005]綜上可知，二者都是在酸性條件下進行反應，鐵碳微電解過程中產(chǎn)生的Fe2+是芬頓反應的主要藥劑之一?；谏鲜鲈颍饾u有研究將鐵碳微電解和芬頓氧化技術(shù)結(jié)合在一起，形成一種新的廢水處理高級氧化技術(shù)一一鐵碳微電解-芬頓氧化技術(shù)。在酸性條件下，鐵碳微電解反應產(chǎn)生的Fe2+，與加入廢水中的H202發(fā)生強氧化反應，減少好芬頓反應Fe2+投加量，提高了裝置對污染物的處理能力。
[0006]但在實際應用中，目前常用的鐵碳微電解-芬頓反應裝置主要存在以下問題:
[0007]1).使用的傳統(tǒng)鐵碳填料外形一般為圓球形、粒狀、環(huán)形或小片狀，一般由物理壓合成型，沒有經(jīng)過高溫燒制固化，使用中容易軟化、松化、被壓實，長期運行后填料表面易脫落形成鈍化膜，部分鐵碳泥等懸浮顆粒逐漸沉積在處于底部的填料表面，阻隔了填料與廢水的有效接觸，導致廢水處理效率降低。
[0008]2).傳統(tǒng)鐵碳微電解反應器中，填料一般采用堆填狀態(tài)，使用時堆在一起沒有相對固定的結(jié)構(gòu)支撐，長期運轉(zhuǎn)后填料尺寸變小，填料間孔隙率下降；上層含鐵較多質(zhì)量較重的填料逐漸下沉，壓碎下層較小填料的同時造成池內(nèi)填料分布不均勻，形成斷流或死水區(qū)，不僅影響廢水流態(tài)，影響微電解效果造成處理效率下降，也使后續(xù)填料更換難度大大增加。即使排空反應器內(nèi)全部廢水進行清理，如果暴露時間較長，還可能使整個填料層全部結(jié)塊，導致反應器整個報廢。
[0009]3).常用的鐵碳微電解-芬頓反應裝置中，微電解填料堆放在一起作為一層，由于支撐板承重能力有限，填料層厚度一般較小，廢水經(jīng)過微電解層后，繼續(xù)向上推流的過程中無法與鐵碳填料再次發(fā)生接觸，微電解效果有限。
[0010]4).常用的微電解-芬頓反應裝置中，大多在微電解單元中投加H202后開始進行曝氣，大量充氧會使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，減緩芬頓反應速率，降低污染物氧化效果；但在芬頓氧化結(jié)束后卻沒有充氧曝氣，導致出水中Fe2+較多，加堿后形成的Fe(OH) 2質(zhì)量較輕不易沉淀，且廢水中由于殘留的Fe2+顯色導致廢水色度較高，視覺感觀較差。
[0011]5).芬頓反應后形成的絮凝體，由于曝氣時間較長，絮體表面附著有很多微小氣泡不易沉淀，常規(guī)沉淀方法效果不佳。
[0012]中國發(fā)明專利，公開號:103880225A，公開日:2014.6.25，公開了一種多級鐵碳微電解耦合芬頓氧化床反應器，其特征在于它包括提升水栗、進水管道、過氧化氫投加裝置、進水管道混合器、配水室、多級鐵碳微電解耦合芬頓氧化床反應器本體、取換料口、單質(zhì)鐵和顆?；钚蕴蓟旌衔飳?、出水澄清區(qū)、篩板布水系統(tǒng)、排泥口、反應器出水渠、出水管和沉淀池，沉淀池包括沉淀池本體、出水管道和排泥管道。該發(fā)明所提出的一種多級鐵碳微電解耦合芬頓氧化床反應器，解決了傳統(tǒng)焦化廢水處理工藝對難降解復雜有機污染物去除效果不理想而導致出水中C0D、氨氮、總氮及色度不達標等問題，對于廢水中的難降解多環(huán)、雜環(huán)類有機物和有毒有害物質(zhì)的處理極為有效。其不足之處在于，1)過氧化氫投加裝置設置在進水管道混合器上，使得廢水與過氧化氫的不能夠充分混合，進一步地不利于混合液體在多級鐵碳微電解耦合芬頓氧化床反應器本體內(nèi)所進行的微電解和芬頓反應；2)單質(zhì)鐵和顆粒活性碳為混合物層，長期運轉(zhuǎn)后，上層含鐵較多質(zhì)量較重的填料逐漸下沉，壓碎下層較小填料的同時造成混合物層內(nèi)填料分布不均勻，不僅影響廢水流態(tài)，而且影響微電解芬頓反應效果，造成處理效率下降；3)取換料口取換料位于單質(zhì)鐵和顆粒活性碳混合物層的側(cè)面，換料的過程中不能夠保證填料均勻，且廢鐵渣要清理干凈，長期堆疊會結(jié)塊，形成短流或死水區(qū)，否則會影響微電解芬頓反應效果，難以清除，費時費力，取換不便；4)微電解單元中投加H202后，導致出水中Fe 2+較多，加堿后形成的Fe(OH) 2質(zhì)量較輕不易沉淀，且廢水中由于殘留的Fe2+顯色導致廢水色度較高，視覺感觀較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]1.要解決的問題
[0014]針對現(xiàn)有技術(shù)中廢水處理存在的填料易鈍化、結(jié)塊，反應器內(nèi)存在死區(qū)或短流區(qū)致使微電解芬頓反應效果不佳的現(xiàn)象，本發(fā)明提出一種模組式鐵碳填料的多級微電解-芬頓反應裝置，它解決了廢水處理效果差、出水返色的問題，結(jié)構(gòu)簡單，填料不易鈍化、結(jié)塊，安裝更換方便，裝置內(nèi)無短流區(qū)、死區(qū)產(chǎn)生，填料在池內(nèi)多層分布、處理效果穩(wěn)定。
[0015]2.技術(shù)方案
[0016]為解決上述問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0017]一種模組式鐵碳填料的多級微電解-芬頓反應裝置，包括污水進水栗、H202投加裝置和管道混合器，它還包括微電解-芬頓反應裝置，其中，所述污水進水栗設置在污水進水管上，污水進水管與所述H202投加裝置連通之后，Η 202投加裝置與所述管道混合器連通，所述的管道混合器通過管道與所述微電解-芬頓反應裝置連通；
[0018]所述微電解-芬頓反應裝置包括四個單元，其中有兩個微電解單元、一個氧化絮凝單元和一個沉淀單元，兩個微電解單元相連后與氧化絮凝單元連通，氧化絮凝單元與沉淀單元連通，所述的沉淀單元側(cè)面設有出水管，所述的沉淀單元底部設有排泥管。所述微電解-芬頓反應裝置外觀呈方型，內(nèi)部沿對邊中點平均分為4個單元；兩微電解單元并聯(lián)，正常運行時只使用一個，停運維護時開啟另一單元，可確保裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)。
[0019]優(yōu)選地，所述Η202投加裝置包括Η 202儲槽、Η 202加藥管和Η 202加藥栗；所述的Η 202儲槽的底部與h202加藥管連通，所述的H 202加藥管上設有H 202加藥栗。
[0020]優(yōu)選地，所述H202加藥管沿污水進水管的垂線插入到橫截面的中心點位置，H202加藥管在污水管道內(nèi)的出口，沿水流方向反面切削，切削面與水流方向成45°?60°夾角，擴大H202加藥管的出口面積，H 202加藥管與污水進水管連通的位置處與管道混合器之間的距離大于300mm，使得H202能夠與污水混合均勾。
[0021]優(yōu)選地，所述微電解單元的底部設有排泥管，排泥管與集泥斗連接，集泥斗上設置有曝氣裝置，曝氣裝置上方設置有布水裝置，布水裝置上方設置有3-6層微電解反應層，以增加廢水與填料的接觸時間，確保了微電解反應效果，微電解反應層上方設置有出水槽，出水槽右側(cè)底部設置有出水管，曝氣裝置所在平面、布水裝置所在平面與微電解反應層所在平面互相平行，所述的布水裝置通過管道與所述的管道混合器連通，所述微電解單元內(nèi)的出水管與氧化絮凝單元內(nèi)的中心進水管。由微電解單元底部進水，微電解單元上部的出水槽出水，運行產(chǎn)生的泥渣從設置在微電解單元底部的排泥管排放。
[0022]優(yōu)選地，所述氧化絮凝單元上方設有NaOH自動加藥系統(tǒng)，NaOH自動加藥系統(tǒng)由NaOH溶液儲槽、NaOH加藥管和NaOH感應加藥栗，所述的NaOH溶液儲槽的底部與NaOH加藥管連通，所述的NaOH加藥管上設有NaOH感應加藥栗，所述的NaOH加藥管伸入中心進水管內(nèi)，中心進水管設置在氧化絮凝單元的中心軸線上，中心進水管的上部豎直插入氧化絮凝單元頂部的出水槽內(nèi)，出水槽內(nèi)設置有pH在線監(jiān)測儀，所述的pH在線監(jiān)測儀與NaOH感應加藥栗連接，出水槽右側(cè)底部設置有出水管，中心進水管底部設置有傘形擴散器，氧化絮凝單元的底部設有曝氣裝置，曝氣裝置的下面設置有集泥斗，集泥斗的下面設置有排泥管，所述氧化絮凝單元內(nèi)的出水管與沉淀單元內(nèi)的中心進水管連通。
[0023]優(yōu)選地，所述沉淀單元的中心軸線上設置有中心進水管，中心進水管上部豎直插入氧化絮凝單元頂部的出水槽內(nèi)，出水槽的側(cè)面底部設有出水管連通，中心進水管穿過設置在氧化絮凝單元內(nèi)的斜板，針對芬頓反應后形成的絮凝體，由于曝氣時間較長，絮體表面附著有很多微小氣泡不易沉淀，常規(guī)沉淀方法效果不佳的現(xiàn)象；斜板用以增強沉淀效果；中心進水管底部設置有傘形擴散器，沉淀單元底部設有集泥斗，集泥斗的下面設置有排泥管。
[0024]優(yōu)選地，所述的曝氣裝置與布水裝置結(jié)構(gòu)相同，由干管、支管組成，支管對稱均勻地設置在干管的兩側(cè)，支管與干管垂直，支管表面上設置有孔，支管上的孔與支管橫截面垂直方向呈45°夾角均勻分布在垂線兩側(cè)。以防止廢水中絮體或顆粒物堵塞孔口，曝氣裝置的孔用于曝氣，布水裝置的孔用于布水。
[0025]優(yōu)選地，所述微電解反應層由支撐板和模組式填料組成，支撐板上并列設置有模組式填料，所述的模組式填料由片狀填料、PVC托架組成，所述的PVC托架為長方體型，內(nèi)置卡槽，所述的片狀填料豎直插入卡槽內(nèi)，每層微電解反應層上共有600?1800片片狀填料。
[0026]優(yōu)選地，其特征在于，所述中心進水管，直徑為D，底部設置傘形擴散器，擴散器邊角30°，底部長度為(1.2?1.5)D，所述集泥斗主視圖形狀為倒置梯形，所述排泥管直徑不小于200mm。
[0027]—種模組式鐵碳填料的多級微電解-芬頓反應裝置的使用方法，步驟為:
[0028]A.根據(jù)上文所述，構(gòu)建所述的一種模組式鐵碳填料的多級微電解-芬頓反應裝置；
[0029]B.檢查并確認排泥管處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0030]C.關(guān)閉一個與微電解單元連通的出水管上的閥門、污水進水栗和H202加藥栗，使微電解-芬頓反應裝置中的微電解單元僅有一個能夠用于污水處理；
[0031]D.打開另一個與微電解單元連通的出水管上的閥門、污水進水栗和H202加藥栗，使微電解-芬頓反應裝置中的微電解單元僅有一個能夠用于污水處理；打開h202加藥栗
(2)向