CN105236626B - 一种模组式铁碳填料的多级微电解‑芬顿反应装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模组式铁碳填料的多级微电解‑芬顿反应装置及其使用方法，属于环保水处理领域。它包括污水进水泵、H₂O₂投加装置和管道混合器，还包括微电解‑芬顿反应装置，其中，所述进水泵与所述H₂O₂投加装置连接，H₂O₂投加装置与所述管道混合器连接，管道混合器与所述多级微电解‑芬顿反应装置连接，所述多级微电解‑芬顿反应装置外观呈方型，内部沿对边中点分为4个单元，其中有2个多级微电解单元、1个氧化絮凝单元和1个沉淀单元，2个多级微电解单元相连后与氧化絮凝单元连接，氧化絮凝单元与沉淀单元连接。本发明解决了铁碳填料易钝化，更换难，以及废水脱色不彻底、曝气孔易堵塞、絮体不易沉淀的问题。

Description

一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置及其使用 方法

技术领域

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-芬顿反应装置及其使用方法。

背景技术

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。

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COD降低、BOD升高、可生化性(B/C)提高和废水脱色等效果。

芬顿反应是在pH小于4的酸性条件下，将Fe²⁺和H₂O₂混合在一起得到氧化能力很强的·OH(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。

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——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H₂O₂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。

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：

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。

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。

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。

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H₂O₂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。

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。

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泵、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***、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COD、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H₂O₂后，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。

发明内容

1.要解决的问题

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-芬顿反应装置及其使用方法，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。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，包括污水进水泵、H₂O₂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，所述污水进水泵设置在污水进水管上，污水进水管与所述H₂O₂投加装置连通之后，H₂O₂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；

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。

优选地，所述H₂O₂投加装置包括H₂O₂储槽、H₂O₂加药管和H₂O₂加药泵；所述的H₂O₂储槽的底部与H₂O₂加药管连通，所述的H₂O₂加药管上设有H₂O₂加药泵。

优选地，所述H₂O₂加药管沿污水进水管的垂线***到横截面的中心点位置，H₂O₂加药管在污水进水管内的出口，沿水流方向反面切削，切削面与水流方向成45°～60°夹角，扩大H₂O₂加药管的出口面积，H₂O₂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H₂O₂能够与污水混合均匀。

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连通。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。

优选地，所述氧化絮凝单元上方设有NaOH自动加药***，NaOH自动加药***由NaOH溶液储槽、NaOH加药管和NaOH感应加药泵组成，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感应加药泵，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***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感应加药泵连接，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。

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***沉淀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沉淀单元内的斜板，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。

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。

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***卡槽内，每层微电解反应层上共有600～1800片片状填料。

优选地，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。

一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：

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；

B.检查并确认排泥管处于关闭状态；

C.关闭一个与微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水泵和H₂O₂加药泵，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；

D.打开另一个与微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水泵和H₂O₂加药泵，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H₂O₂加药泵向污水中加入H₂O₂；污水经污水进水泵进入污水进水管，H₂O₂储槽内的H₂O₂溶液经H₂O₂加药泵，由H₂O₂加药管从H₂O₂加药管切削面流出，进入污水进水管，与污水合流，两者在管道混合器处充分混合；

流出管道混合器的污水进入微电解单元内的布水装置中，流入布水装置上的干管，从支管上的孔内流出，随着污水不断地流进微电解单元内，水位上升，污水逐渐与各个微电解反应层接触，污水与片状填料，即铁碳填料充分接触，在酸性条件下，发生铁碳微电解反应，废水中铁和碳之间形成原电池效应，电极电位差为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COD降低、BOD升高、可生化性(B/C)提高和废水脱色等效果；

加入的H₂O₂和铁碳微电解反应产生的Fe²⁺混合在一起，在pH小于4的酸性条件下，发生芬顿反应，得到氧化能力很强的·OH(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；

综上可知，铁碳微电解反应和芬顿反应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，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——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H₂O₂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。

常规的反应器，在芬顿氧化结束后没有充氧曝气，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；本发明既没有直接曝气，也没有加碱，避免了上述两种情况的发生。

E.投加H₂O₂结束后，微电解单元的曝气装置每间隔45分钟曝气10～15分钟；而常用的微电解-芬顿反应装置中，大多在微电解单元中投加H₂O₂后开始进行曝气，大量充氧会使Fe²⁺转化为Fe³⁺，而Fe²⁺是芬顿反应的主要药剂之一，这样就减缓芬顿反应速率，降低污染物氧化效果；本发明间隔45分钟后曝气，不会使Fe²⁺转化为Fe³⁺，铁碳微电解产生的Fe²⁺能够提高芬顿反应速率，加强污染物氧化效果。铁碳反应、芬顿反应和曝气后的沉淀物，污水中的杂质和沉淀物都下沉到集泥斗里；

另外，上面一层微电解反应层脱落下来的铁泥渣，可能会附着在微电解反应层的表面，因此在微电解单元内间歇曝气，以脱附微电解反应层表面的铁泥渣，提高微电解-芬顿装置的反应效果。

F.氧化絮凝单元底部的曝气装置连续曝气，气水比6～15：1；微电解单元内的带有Fe²⁺的污水通过出水槽上的出水管流进氧化絮凝单元的中心进水管里，由中心进水管底部的伞形扩散器进入氧化絮凝单元的底部；由氧化絮凝单元底部的曝气装置入口，连续曝气，气水比6～15：1，将废水中Fe²⁺氧化成后Fe³⁺，去除污水的色度；

G.当废水水位到达出水槽内，出水槽内的pH在线监测仪，监测废水的pH值，当pH小于6时自动开启NaOH感应加药泵，将NaOH溶液投加到中心进水管中，生成絮状物Fe(OH)₃，进一步裹挟污染物沉淀到集泥斗里；

微电解-芬顿反应后的出水进入氧化絮凝单元，投加NaOH并连续充氧，能够起到以下作用：将废水中残留的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，脱去Fe²⁺色度，避免出水返色现象；使废水中有机物进一步氧化分解；碱性条件下形成絮凝体，曝气起到搅拌作用。

H.氧化絮凝单元处理过后废水由出水槽右侧底部的出水管流入沉淀单元的中心进水管里，进入到沉淀单元底部，进行进一步的沉淀，斜板阻挡废水中的沉淀物进一步沉淀，沉淀到集泥斗里，处理后的废水水位逐渐升高由沉淀单元内的出水管进入下一工序处理；

I.当微电解单元、氧化絮凝单元和沉淀单元中任一单元的集泥斗里充满沉淀物时，打开对应的排泥管进行排泥；

J.当微电解单元里的模组式填料使用完，或停运维护时，关闭污水进水泵和H₂O₂加药泵，打开安装在微电解单元的出水管上的抽水泵将微电解单元内的废水全部送入氧化絮凝单元里，关闭与此微电解单元连通的出水管上的阀门，打开与另一个微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水泵和H₂O₂加药泵，确保污水处理连续不间断进行。

K.移出关闭了污水进水泵和H₂O₂加药泵的微电解单元里的出水槽，将微电解单元内的微电解反应层依次拿出，再依次放入新的微电解反应层，将出水槽放置于微电解单元上，以备下次正在使用的微电解单元停运维护或者模组式填料使用完时启用。

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***卡槽内；

所述的片状填料中各组分的质量份数和目数分别为：

铸铁或生铁屑：55～60份，50～60目；

焦炭粉：30～35份，60～70目；

铜粉：5～10份，50～60目；

粘结剂：3～5份；

粘结剂包括细黄沙和硅酸盐水泥，质量比为1:2～3；

其制作步骤如下：

以尺寸为8*8*0.8的铁丝网，为骨架，经高压压制成型后，入炉充氮高温煅烧成型，温度为：1050～1200℃，烧制时间为：4～5小时。

由于加入了铜，形成比传统铁碳填料更大的电位差，具有使用时不钝化、不碎裂、不结块等特征；模组式填料中片状填料单元数量，可视废水水质情况灵活把握，进行适当增减；所述的撑板由玻璃钢栅条构成，承重大。

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，导致废水处理效果降低；本发明采用这种层层分开的形式，避免了悬浮颗粒沉积填料表面，使铁碳填料能够与废水有效充分接触，提高废水处理效果；

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；本发明在微电解单元内设置多层微电解反应层，层层分开，每一层均由支撑板支撑，支撑板上并列设置有多组模组式填料，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***卡槽内，长期运行，不存在填料下沉，造成分布不均，而形成断流或死水区的现象，也不存在结块或使反应器报废的情况，微电解效率稳定高效，运行一段时间后，能够将微电解反应层拿出来，PVC托架能够回收，重新更换填料后继续使用，方便操作，节省成本，提高填料利用率，提高污水处理效果；

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；本发明在微电解单元内设置多层微电解反应层，层层分开，每一层均由支撑板支撑，支撑板上并列设置有多组模组式填料，废水向上推流能够与多层微电解反应层接触，增加了废水与填料的接触时间，处理效率比传统微电解填料更优，处理效果稳定。

本发明的多级微电解-芬顿反映装置可用于小型污水处理***也可用于城市大型污水处理***，只需根据不同的的应用场合设计不同参数的技术特征的结构尺寸即可。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明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；设置斜板用以增强沉淀效果；曝气装置的孔用于曝气，布水装置的孔用于布水，以防止废水中絮体或颗粒物堵塞孔口；这些设置都能够使所述的装置有效地运行，降低了故障维护率，保证了装置正常工作；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，不会出现更换填料时，或停运维护时反应器要暂停运营的情况发生；

(2)本发明污水经污水进水泵进入污水进水管，H₂O₂储槽内的H₂O₂溶液经H₂O₂加药泵，由H₂O₂加药管从H₂O₂加药管切削面流出，进入污水进水管，与污水合流，两者在管道混合器处充分混合；流出管道混合器的污水进入微电解单元内的布水装置中，流入布水装置上的干管，从支管上的孔内流出，随着污水不断地流进微电解单元内，水位上升，污水逐渐与各个微电解反应层接触，污水与片状填料，即铁碳填料充分接触，在酸性条件下，发生铁碳微电解反应，废水中铁和碳之间形成原电池效应，电极电位差为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COD降低、BOD升高、可生化性(B/C)提高和废水脱色等效果；

(3)本发明加入的H₂O₂和铁碳微电解反应产生的Fe²⁺混合在一起，在pH小于4的酸性条件下，发生芬顿反应，得到氧化能力很强的·OH(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；

(4)本发明铁碳微电解反应和芬顿反应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，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——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H₂O₂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；常规的反应器，在芬顿氧化结束后没有充氧曝气，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；本发明既没有直接曝气，也没有加碱，避免了上述两种情况的发生；

(5)常用的微电解-芬顿反应装置中，大多在微电解单元中投加H₂O₂后开始进行曝气，大量充氧会使Fe²⁺转化为Fe³⁺，而Fe²⁺是芬顿反应的主要药剂之一，这样就减缓芬顿反应速率，降低污染物氧化效果；本发明间隔45分钟后曝气，不会使Fe²⁺转化为Fe³⁺，铁碳微电解产生的Fe²⁺能够提高芬顿反应速率，加强污染物氧化效果。铁碳反应、芬顿反应和曝气后的沉淀物，污水中的杂质和沉淀物都下沉到集泥斗里；另外，上面一层微电解反应层脱落下来的铁泥渣，可能会附着在微电解反应层的表面，因此在微电解单元内间歇曝气，以脱附微电解反应层表面的铁泥渣，提高微电解-芬顿装置的反应效果；

(6)本发明微电解-芬顿反应后的出水进入氧化絮凝单元，投加NaOH并连续充氧，能够起到以下作用：将废水中残留的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，脱去Fe²⁺色度，避免出水返色现象；使废水中有机物进一步氧化分解；碱性条件下形成絮凝体，曝气起到搅拌作用；

(7)本发明所述的片状填料是在传统铁碳填料中添加铜粉、粘结剂模压成片状后经高温烧制成型；由于加入铜，形成比传统铁碳填料更大的电位差，具有使用时不钝化、不碎裂、不结块等特征；模组式填料中片状填料单元数量，可视废水水质情况灵活把握，进行适当增减；所述的撑板由玻璃钢栅条构成，承重大；

(8)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，导致废水处理效果降低；本发明采用这种层层分开的形式，避免了悬浮颗粒沉积填料表面，使铁碳填料能够与废水有效充分接触，提高废水处理效果；

(9)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；本发明在微电解单元内设置多层微电解反应层，层层分开，每一层均由支撑板支撑，支撑板上并列设置有多组模组式填料，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***卡槽内，长期运行，不存在填料下沉，造成分布不均，而形成断流或死水区的现象，也不存在结块或使反应器报废的情况，微电解效率稳定高效，运行一段时间后，能够将微电解反应层拿出来，PVC托架能够回收，重新更换填料后继续使用，方便操作，节省成本，提高填料利用率，提高污水处理效果；

(10)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；本发明在微电解单元内设置多层微电解反应层，层层分开，每一层均由支撑板支撑，支撑板上并列设置有多组模组式填料，废水向上推流能够与多层微电解反应层接触，增加了废水与填料的接触时间，处理效率比传统微电解填料更优，处理效果稳定；

(11)本发明的多级微电解-芬顿反映装置可用于小型污水处理***也可用于城市大型污水处理***，只需根据不同的的应用场合设计不同参数的技术特征的结构尺寸即可。

附图说明

图1为本发明的布水装置示意图；

图2为本发明的支管横截面图；

图3为本发明的H₂O₂投加装置的结构示意图；

图4为本发明模组式铁碳填料示意图。

1、污水进水泵；2、H₂O₂加药泵；2-1、H₂O₂储槽；2-2、H₂O₂加药管；3、管道混合器；4-14-1干管；4-14-2、支管；4-15模组式填料；4-15-1、片状填料；4-15-2、PVC托架。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

结合图1-4，一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，包括污水进水泵1、H₂O₂投加装置和管道混合器3，它还包括微电解-芬顿反应装置，其中，所述污水进水泵1设置在污水进水管上，污水进水管与所述H₂O₂投加装置连通之后，H₂O₂投加装置与所述管道混合器3连通，所述的管道混合器3通过管道与所述微电解-芬顿反应装置连通；

所述H₂O₂投加装置包括H₂O₂储槽2-1、H₂O₂加药管2-2和H₂O₂加药泵2；所述的H₂O₂储槽2-1的底部与H₂O₂加药管2-2连通，所述的H₂O₂加药管2-2上设有H₂O₂加药泵2。

所述H₂O₂加药管2-2沿污水进水管的垂线***到横截面的中心点位置，H₂O₂加药管2-2在污水进水管内的出口，沿水流方向反面切削，切削面与水流方向成45°～60°夹角，扩大H₂O₂加药管2-2的出口面积，H₂O₂加药管2-2与污水进水管连通的位置处与管道混合器3之间的距离大于300mm，使得H₂O₂能够与污水混合均匀。

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。

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3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连通。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。

所述微电解反应层由支撑板和模组式填料4-15组成，支撑板上并列设置有模组式填料4-15，所述的模组式填料4-15由片状填料4-15-1、PVC托架4-15-2组成，所述的PVC托架4-15-2为长方体型，内置卡槽，所述的片状填料4-15-1竖直***卡槽内，每层微电解反应层上共有600～1800片片状填料4-15-1。

所述氧化絮凝单元上方设有NaOH自动加药***，NaOH自动加药***由NaOH溶液储槽、NaOH加药管和NaOH感应加药泵组成，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感应加药泵，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***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感应加药泵连接，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。

所述的曝气装置与布水装置结构相同，由干管4-14-1、支管4-14-2组成，支管4-14-2对称均匀地设置在干管4-14-1的两侧，支管4-14-2与干管4-14-1垂直，支管4-14-2表面上设置有孔，与支管4-14-2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，所述的曝气装置的干管4-14-1与外设的空压机连接，空压机向干管4-14-1内通入压缩空气，曝气装置的孔用于曝气，可将Fe²⁺(蓝绿色)氧化成Fe³⁺(棕黄色)，更有利于沉淀并可进一步降低出水色度，以吹脱附着在微电解填料表面的细小颗粒物和泥渣，避免长时间使用时颗粒物附着造成微电解效果下降，布水装置用于布水。

所述沉淀单元的中心轴线设置有中心进水管，中心进水管上部竖直***沉淀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沉淀单元内的斜板，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。

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，以防止泥渣堵塞造成排泥不畅。

一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：

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；

B.检查并确认排泥管处于关闭状态；

C.关闭一个与微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水泵1和H₂O₂加药泵2，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；

D.打开另一个与微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水泵1和H₂O₂加药泵2，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H₂O₂加药泵2向污水中加入H₂O₂；污水经污水进水泵1进入污水进水管，H₂O₂储槽2-1内的H₂O₂溶液经H₂O₂加药泵2，由H₂O₂加药管2-2从H₂O₂加药管2-2切削面流出，进入污水进水管，与污水合流，两者在管道混合器3处充分混合；

微电解工作原理为：

废水与改良铁碳微电解填料单元充分接触时，以铁为阳极、碳(铜)为阴极发生微电解反应，电极反应如下：

阳极(Fe):Fe-2e＝Fe²⁺ E⁰＝-0.44V，

阴极(C)：2H⁺+2e＝H₂ E⁰＝0V，

当有氧存在时阴极发生如下反应：

O₂+4H⁺+4e＝H₂O E⁰＝-1.23V

O₂+2H₂O+4e＝5OH^-- E⁰＝0.40V

铜粉作为阴极材料，在酸性条件下的电极电位为：E⁰＝-0.34V；碱性条件下的电极电位：E⁰＝-0.22V。铜粉的存在扩大了微电解反应的电位差和适用pH范围，即在传统铁碳微电解效果不佳的pH偏中性甚至碱性条件下仍可使微电解反应持续进行，使废水中的污染物在微电解作用下分解更为彻底。

芬顿反应的工作原理为：

在微电解反应器中加入双氧水(H₂O₂)时，微电解反应产生的Fe²⁺催化H₂O₂分解产生具有强氧化性的·OH：

Fe²⁺+H₂O₂＝Fe³⁺+OH^-+·OH E⁰＝2.80V

·OH具有很强的氧化性，尤其在酸性废水中氧化能力很强，在自然界仅次于F。常见的小分子有机物可完全氧化，也可将普通氧化剂难氧化的芳香类有机物和一些杂环类有机物等几乎全部降解掉。

流出管道混合器3的污水进入微电解单元内的布水装置中，流入布水装置上的干管4-14-1，从支管4-14-2上的孔内流出，随着污水不断地流进微电解单元内，水位上升，污水逐渐与各个微电解反应层接触，污水与片状填料4-15-1，即铁碳填料充分接触，在酸性条件下，发生铁碳微电解反应，废水中铁和碳之间形成原电池效应，电极电位差为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COD降低、BOD升高、可生化性(B/C)提高和废水脱色等效果；

加入的H₂O₂和铁碳微电解反应产生的Fe²⁺混合在一起，在pH小于4的酸性条件下，发生芬顿反应，得到氧化能力很强的·OH(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；

综上可知，铁碳微电解反应和芬顿反应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，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——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H₂O₂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。

还有些在芬顿氧化结束后没有充氧曝气，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；本发明既没有直接曝气，也没有加碱，避免了上述两种情况的发生。

E.投加H₂O₂结束后，微电解单元的曝气装置每间隔45分钟曝气10～15分钟；而常用的微电解-芬顿反应装置中，大多在微电解单元中投加H₂O₂后开始进行曝气，大量充氧会使Fe²⁺转化为Fe³⁺，而Fe²⁺是芬顿反应的主要药剂之一，这样就减缓芬顿反应速率，降低污染物氧化效果；本发明间隔45分钟后曝气，不会使Fe²⁺转化为Fe³⁺，铁碳微电解产生的Fe²⁺能够提高芬顿反应速率，加强污染物氧化效果。铁碳反应、芬顿反应和曝气后的沉淀物，污水中的杂质和沉淀物都下沉到集泥斗里；

另外，上面一层微电解反应层脱落下来的铁泥渣，可能会附着在微电解反应层的表面，因此在微电解单元内间歇曝气，以脱附微电解反应层表面的铁泥渣，提高微电解-芬顿装置的反应效果。

微电解反应层由支撑板和模组式填料4-15组成，支撑板上并列设置有模组式填料4-15，所述的模组式填料4-15由片状填料4-15-1、PVC托架4-15-2组成，所述的PVC托架4-15-2为长方体型，内置卡槽，所述的片状填料4-15-1竖直***卡槽内；

片状填料4-15-1中各组分的质量份数和目数分别为：

铸铁或生铁屑：55～60份，50～60目；

焦炭粉：30～35份，60～70目；

铜粉：5～10份，50～60目；

粘结剂：3～5份；

粘结剂包括细黄沙和硅酸盐水泥，质量比为1:2～3；

其制作步骤如下：

以尺寸为8*8*0.8的铁丝网为骨架，经高压压制成型后，入炉充氮高温煅烧成型，温度为：1050～1200℃，烧制时间为：4～5小时。成品片状填料4-15-1外观尺寸为：140mm(长)×140mm(宽)×8mm(厚)。

由于铜的加入；形成比传统铁碳填料更大的电位差，具有使用时不钝化、不碎裂、不结块等特征；模组式填料4-15中片状填料单元数量，可视废水水质情况灵活把握，进行适当增减；所述的撑板由玻璃钢栅条构成，承重大。

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，导致废水处理效果降低；本发明采用这种层层分开的形式，避免了悬浮颗粒沉积填料表面，使铁碳填料能够与废水有效充分接触，提高废水处理效果；

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；本发明在微电解单元内设置多层微电解反应层，层层分开，每一层均由支撑板支撑，支撑板上并列设置有多组模组式填料4-15，所述的模组式填料4-15由片状填料4-15-1、PVC托架4-15-2组成，所述的PVC托架4-15-2为长方体型，内置卡槽，所述的片状填料4-15-1竖直***卡槽内，长期运行，不存在填料下沉，造成分布不均，而形成断流或死水区的现象，也不存在结块或使反应器报废的情况，微电解效率稳定高效，运行一段时间后，能够将微电解反应层拿出来，PVC托架4-15-2能够回收，重新更换填料后继续使用，方便操作，节省成本，提高填料利用率，提高污水处理效果；

PVC托架4-15-2的外形尺寸为：150mm(长)×150mm(宽)×150mm(高)，里面预留插槽，最多可***6片片状填料4-15-1；片状填料4-15-1之间留有一定的空隙，有利于废水通过和反应形成的铁泥落入池底集泥斗中。

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；本发明在微电解单元内设置多层微电解反应层，层层分开，每一层均由支撑板支撑，支撑板上并列设置有多组模组式填料4-15，废水向上推流能够与多层微电解反应层接触，增加了废水与填料的接触时间，处理效率比传统微电解填料更优，处理效果稳定。

F.氧化絮凝单元底部的曝气装置连续曝气，气水比6～15：1；微电解单元内的带有Fe²⁺的污水通过出水槽上的出水管流进氧化絮凝单元的中心进水管里，由中心进水管底部的伞形扩散器进入氧化絮凝单元的底部；由氧化絮凝单元底部的曝气装置入口，连续曝气，气水比6～15：1，将废水中Fe²⁺氧化成后Fe³⁺，去除污水的色度；

G.当废水水位到达出水槽内，出水槽内的pH在线监测仪，监测废水的pH值，当pH小于6时自动开启NaOH感应加药泵，将NaOH溶液投加到中心进水管中，生成絮状物Fe(OH)₃，进一步裹挟污染物沉淀到集泥斗里；

微电解-芬顿反应后的出水中投加NaOH并连续充氧，能够起到以下作用：将废水中残留的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，脱去Fe²⁺色度，避免出水返色现象；使废水中有机物进一步氧化分解；碱性条件下形成絮凝体，曝气起到搅拌作用。

H.氧化絮凝单元处理过后废水由出水槽右侧底部的出水管流入沉淀单元的中心进水管里，进入到沉淀单元底部，进行进一步的沉淀，斜板阻挡废水中的沉淀物进一步沉淀，沉淀到集泥斗里，处理后的废水水位逐渐升高由沉淀单元内的出水管进入下一工序处理；

I.当微电解单元、氧化絮凝单元和沉淀单元中任一单元的集泥斗里充满沉淀物时，打开对应的排泥管进行排泥；

J.当微电解单元里的模组式填料使用完，或停运维护时，关闭污水进水泵1和H₂O₂加药泵2，打开安装在微电解单元的出水管上的抽水泵将微电解单元内的废水全部送入氧化絮凝单元里，关闭与此微电解单元连通的出水管上的阀门，打开与另一个微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水泵和H₂O₂加药泵，确保污水处理连续不间断进行。

K.移出关闭了污水进水泵1和H₂O₂加药泵2的微电解单元里的出水槽，将微电解单元内的微电解层依次拿出，再依次放入新的微电解层，将出水槽放置于微电解单元上，以备下次正在使用的微电解单元停运维护或者模组式填料4-15使用完时启用。

本发明的多级微电解-芬顿反映装置可用于小型污水处理***也可用于城市大型污水处理***，只需根据不同的的应用场合设计不同参数的技术特征的结构尺寸即可。

实施例2

某印染厂高浓度生产废水，该废水产生量约为300t/d；pH3.3～4.6，均值3.9；COD5000～9200mg/L，均值7300mg/L；B/C<0.15，废水可生化性较差。提出一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，如图1-4所示，其结构和使用方法同实施例1，其中，H₂O₂加药管2-2与污水进水管连通的位置处与管道混合器3之间的距离为301mm，微电解反应层的数量为3层，排泥管直径为201mm，投加H₂O₂结束后，微电解单元的曝气装置每间隔45分钟曝气10分钟，支撑板上并列设置有200组模组式填料4-15，每一层微电解反应层中的片状填料4-15-1的数量为600片。

H₂O₂加药管2-2在污水进水管内的出口，沿水流方向反面切削，切削面与水流方向成45°夹角；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1.2D；片状填料4-15-1中各组分的质量份数和目数分别为：

铸铁或生铁屑：55份，50目；

焦炭粉：30份，60目；

铜粉：5份，50目；

粘结剂：3份；

粘结剂包括细黄沙和硅酸盐水泥，质量比为1:2；经高压压制成型后，入炉充氮高温煅烧成型，温度为：1050℃，烧制时间为：4小时。

支管4-14-2的数量为8对共16支，每根支管4-14-2上共有两个组成一对的孔，共7对。

废水从底部泵入装置内，控制水力停留时间为60min，双氧水投加量为4.0mL/L，每间隔45分钟曝气10钟，气水比为6：1；氧化絮凝反应器中连续曝气，气水比为6：1，处理出水水质为：pH为6.7，COD为3160mg/L，COD去除率为56.7％，B/C＝0.36，废水可生化性得到较大改善，使用过程中反应器内改良铁碳填料未出现堵塞、破碎及板结现象，一体化装置运行状况良好。

实施例3

江苏某工厂高浓度农药生产废水，该废水产生量约为90t/d；pH1.8～3.2，均值2.6；COD4200～6500mg/L，均值5100mg/L；B/C<0.15，废水可生化性较差，提出一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，如图1-4所示，其结构和使用方法同实施例1，其中，H₂O₂加药管2-2与污水进水管连通的位置处与管道混合器3之间的距离为500mm，微电解反应层的数量为6层，排泥管直径为300mm，投加H₂O₂结束后，微电解单元的曝气装置每间隔45分钟曝气15分钟，支撑板上并列设置有150组模组式填料4-15，每一层微电解反应层中的片状填料4-15-1的数量为900片。

H₂O₂加药管2-2在污水进水管内的出口，沿水流方向反面切削，切削面与水流方向成60°夹角；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1.5D；片状填料4-15-1中各组分的质量份数和目数分别为：

铸铁或生铁屑：60份，60目；

焦炭粉：35份，70目；

铜粉：10份，60目；

粘结剂：5份；

粘结剂包括细黄沙和硅酸盐水泥，质量比为1:3；经高压压制成型后，入炉充氮高温煅烧成型，温度为：1200℃，烧制时间为：5小时。

支管4-14-2的数量为10对共20支，每根支管4-14-2上共有两个组成一对的孔，共9对。

废水从底部泵入装置内，控制水力停留时间为120min，双氧水投加量为3.0mL/L，每间隔45分钟曝气15分钟，气水比为10：1；氧化絮凝反应器中连续曝气，气水比为12：1，处理出水水质为：pH为6.4，COD为1780mg/L，COD去除率为65.10％，B/C＝0.39，废水可生化性得到较大改善。使用过程中反应器内改良铁碳填料未出现堵塞、破碎及板结现象，一体化装置运行状况良好。

实施例4

浙江某高浓度焦化废水，该废水产生量约为420t/d，测得调节池中废水水质约为：pH4.5，色度1200，COD5860mg/L，B/C<0.15。提出一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，如图1-4所示，其结构和使用方法同实施例1，其中，H₂O₂加药管2-2与污水进水管连通的位置处与管道混合器3之间的距离为800mm，微电解反应层的数量为5层，排泥管直径为500mm，投加H₂O₂结束后，微电解单元的曝气装置每间隔45分钟曝气13分钟，支撑板上并列设置有180组模组式填料4-15，每一层微电解反应层中的片状填料4-15-1的数量为1800片。

H₂O₂加药管2-2在污水进水管内的出口，沿水流方向反面切削，切削面与水流方向成50°夹角；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1.4D；片状填料4-15-1中各组分的质量份数和目数分别为：

铸铁或生铁屑：58份，55目；

焦炭粉：34份，67目；

铜粉：7份，56目；

粘结剂：4份；

粘结剂包括细黄沙和硅酸盐水泥，质量比为1:2.8；经高压压制成型后，入炉充氮高温煅烧成型，温度为：1100℃，烧制时间为：4.5小时。

支管4-14-2的数量为9对共18支，每根支管4-14-2上共有两个组成一对的孔，共8对。

控制水力停留时间为90min，双氧水投加量为6.0mL/L，每间隔45分钟曝气15分钟，气水比为15：1；氧化絮凝反应器中连续曝气，气水比为15：1，处理出水水质为：pH为6.8，COD为1840mg/L，COD去除率为68.6％，B/C＝0.37，废水可生化性得到较大改善。使用过程中反应器内改良铁碳填料未出现堵塞、破碎及板结现象，一体化装置运行状况良好。

Claims (9)

1.一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，包括污水进水泵(1)、H₂O₂投加装置和管道混合器(3)，其特征在于，它还包括微电解-芬顿反应装置，其中，所述污水进水泵(1)设置在污水进水管上，污水进水管与所述H₂O₂投加装置连通之后，H₂O₂投加装置与所述管道混合器(3)连通，所述的管道混合器(3)通过管道与所述微电解-芬顿反应装置连通；

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；所述微电解单元的底部设有排泥管；

所述氧化絮凝单元上方设有NaOH自动加药***，NaOH自动加药***由NaOH溶液储槽、NaOH加药管和NaOH感应加药泵组成，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感应加药泵，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***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感应加药泵连接，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。

2.根据权利要求1所述的一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，其特征在于，所述H₂O₂投加装置包括H₂O₂储槽(2-1)、H₂O₂加药管(2-2)和H₂O₂加药泵(2)；所述的H₂O₂储槽(2-1)的底部与H₂O₂加药管(2-2)连通，所述的H₂O₂加药管(2-2)上设有H₂O₂加药泵(2)。

3.根据权利要求2所述的一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，其特征在于，所述H₂O₂加药管(2-2)沿污水进水管的垂线***到横截面的中心点位置，H₂O₂加药管(2-2)在污水进水管内的出口，沿水流方向反面切削，切削面与水流方向成45°～60°夹角，H₂O₂加药管(2-2)与污水进水管连通的位置处与管道混合器(3)之间的距离大于300mm。

4.根据权利要求1所述的一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，其特征在于，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，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(3)连通，所述的出水管与氧化絮凝单元内的中心进水管连通。

5.根据权利要求1所述的一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，其特征在于，所述沉淀单元的中心轴线设置有中心进水管，中心进水管上部竖直***沉淀单元顶部的出水槽内，出水槽的侧面底部与出水管连通，中心进水管穿过设置在沉淀单元内的斜板，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；

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。

6.根据权利要求4所述的一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，其特征在于，所述的曝气装置与布水装置结构相同，由干管(4-14-1)、支管(4-14-2)组成，支管(4-14-2)对称均匀地设置在干管(4-14-1)的两侧，支管(4-14-2)与干管(4-14-1)垂直，支管(4-14-2)表面上设置有孔，与支管(4-14-2)横截面垂直方向呈45°夹角均匀分布在垂线两侧，所述的曝气装置的干管(4-14-1)与外设的空压机连接。

7.根据权利要求4所述的一种模组式铁碳填料的多级微电解-芬顿反应装置，其特征在于，所述微电解反应层由支撑板和模组式填料(4-15)组成，支撑板上并列设置有模组式填料(4-15)，所述的模组式填料(4-15)由片状填料(4-15-1)、PVC托架(4-15-2)组成，所述的PVC托架(4-15-2)为长方体型，内置卡槽，所述的片状填料(4-15-1)竖直***卡槽内，每层微电解反应层上共有600～1800片片状填料(4-15-1)。

8.一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：

A.根据权利要求1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；

B.检查并确认排泥管处于关闭状态；

C.关闭一个与微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水泵(1)和H₂O₂加药泵(2)，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；

D.打开另一个与微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水泵(1)和H₂O₂加药泵(2)，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H₂O₂加药泵(2)向污水中加入H₂O₂；

E.投加H₂O₂结束后，微电解单元的曝气装置每间隔45分钟曝气10～15分钟；

F.氧化絮凝单元底部的曝气装置连续曝气，气水比6～15：1；微电解单元内的带有Fe²⁺的污水通过出水槽上的出水管流进氧化絮凝单元的中心进水管里，由中心进水管底部的伞形扩散器进入氧化絮凝单元的底部；由氧化絮凝单元底部的曝气装置入口，连续曝气，气水比6～15：1，将废水中Fe²⁺氧化成后Fe³⁺，去除污水的色度；

G.当废水水位到达出水槽内，出水槽内的pH在线监测仪，监测废水的pH值，当pH小于6时自动开启NaOH感应加药泵，将NaOH溶液投加到中心进水管中，生成絮状物Fe(OH) ₃，进一步裹挟污染物沉淀到集泥斗里；

H.氧化絮凝单元处理过后废水由出水槽右侧底部的出水管流入沉淀单元的中心进水管里，进入到沉淀单元底部，进行进一步的沉淀，斜板阻挡废水中的沉淀物进一步沉淀，沉淀到集泥斗里，处理后的废水水位逐渐升高由沉淀单元内的出水管排出，进入下一工序处理；

I.当微电解单元、氧化絮凝单元和沉淀单元中任一单元的集泥斗里充满沉淀物时，打开对应的排泥管进行排泥；

J.当微电解单元里的模组式填料(4-15)使用完，或停运维护时，关闭污水进水泵(1)和H₂O₂加药泵(2)，打开安装在微电解单元的出水管上的抽水泵将微电解单元内的废水全部送入氧化絮凝单元里，关闭与此微电解单元连通的出水管上的阀门，打开与另一个微电解单元连通的出水管上的阀门、污水进水泵(1)和H₂O₂加药泵(2)，确保污水处理连续不间断进行；

K.移出关闭了污水进水泵(1)和H₂O₂加药泵(2)的微电解单元里的出水槽，将微电解单元内的微电解反应层依次拿出，再依次放入新的微电解反应层，将出水槽放置于微电解单元上，以备下次正在使用的微电解单元停运维护或者模组式填料(4-15)使用完时启用。

9.根据权利要求8所述的一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，其特征在于，所述微电解反应层由支撑板和模组式填料(4-15)组成，支撑板上并列设置有600～1800个模组式填料(4-15)，所述的模组式填料(4-15)由片状填料(4-15-1)和PVC托架(4-15-2)组成，所述的PVC托架(4-15-2)为长方体型，内置卡槽，所述的片状填料(4-15-1)竖直***卡槽内；

所述的片状填料(4-15-1)中各组分的质量份数和目数分别为：

铸铁或生铁屑：55～60份，50～60目；

焦炭粉：30～35，60～70目；

铜粉：5～10，50～60目；

粘结剂：3～5；

粘结剂包括细黄沙和硅酸盐水泥，质量比为1:2～3；

经高压压制成型后，入炉充氮高温煅烧成型，温度为：1050～1200℃，烧制时间为：4～5小时。