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芬頓法及芬頓反應器處理廢水工藝原理講解（芬頓氧化處理廢水工藝流程）

標簽：添加時間：2022-12-27 瀏覽次數:15939

芬頓法及芬頓反應器處理廢水工藝原理講解（芬頓氧化處理廢水工藝流程）　　

1.芬頓名字的由來

　　1893年,化學家Fenton HJ（人名）發現，過氧化氫(H2O2)與二價鐵離子的混合溶液具有強氧化性，可以將當時很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態，氧化效果十分顯著。為了紀念化學家Fenton HJ（人名），所以叫芬頓反應。

　　2.芬頓反應適用的污水種類

　　經過對污水各行業廢水進行不同比例的實驗，芬頓反應在難降解有機污染物的去除上效果明顯。很好的補充了傳統生化處理難降解有機物方面的不足。尤其是在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現了很廣泛的應用。

　　3.芬頓反應的原理

　　RH:代表有機物

　　R·:代表有機物產生的自由基

　　文字解釋:

　　（1）雙氧水和二價鐵反應生成羥基自由基

　　（2）有機物和羥基自由基反應生成還原性自由基

　　（3）還原性自由基被三價鐵離子氧化成無機產物或者小分子有機物

　　（4）雙氧水和羥基自由基反應生成超氧化氫自由基（活性極高）

　　（5）二價鐵離子和羥基自由基反應生成三價鐵離子

　　（6）三價鐵離子氧化雙氧水生成超氧化氫自由基

　　（7）超氧化氫自由基和三價鐵離子生成氧氣

　　（8）反應過程產生的羥基自由基和超氧化氫自由基和氧氣會和各類有機物和有機物反應產物反應達到去除COD的目的。

　　4.芬頓的影響因素和影響機理

　　（1）雙氧水的投加量:雙氧水濃度過低則不能徹底將二價鐵氧化成三價鐵，也不會產生足夠的羥基自由基，也就沒有芬頓反應中后幾步地方反應；雙氧水的濃度過高時，過量的雙氧水不但不能通過分解產生更多的自由基，反而在反應的一開始就把Fe2+迅速氧化成Fe 3+，使氧化在Fe3+社的催化下進行，這樣就既消耗了雙氧水又抑制羥基自由基的產生的產生。

　　(2)Fe 2＋投加量：Fe 2＋濃度過低，反應速度極慢；Fe2＋過量，它還原雙氧水且自身氧化為Fe 3+，消耗藥劑的同時增加出水色度。

　　(3)pH值：芬頓試劑是在酸性條件下發生作用的，根據大量實驗證明，pH值在3~4附近時去除率最大，此時的有機物降解速率快，能夠在短短幾分鐘內降解。此時有機物的反應速率常數正比于Fe2+和過氧化氫的初始濃度。如果PH過高，的環境中Fe 2＋不能催化氧化雙氧水產生羥基自由基，抑制反應（1），而變成了單純的氧化還原反應。如果PH過低過多的氫離子會促進反應（5）的進行，抑制反應（6）（7）的進行從而使芬頓只具備了預氧化的作用。COD可能不降反升。同時造成藥劑的大量浪費。

　　(4）反應時間，反應溫度：根據反應動力學原理，隨著溫度的增加，反應速度加快。但是對于芬頓試劑這樣復雜的反應體系，溫度升高，不僅加速正反應的進行，也加速副反應。因此，溫度對于芬頓試劑處理廢水的影響復雜，適當的溫度可以激活羥基自由基，溫度過高會使雙氧水分解成水和氧氣。

　　5.不適合芬頓工藝的污水

　　（1）在酸性條件下易產生有毒有害氣體的污染物不應進入芬頓氧化工藝單元；比如含硫離子污水在酸性條件下會產生硫化氫，含氰化物的廢水酸性條件會產生氰化氫。

　　（2）進水中懸浮物過高不宜使用芬頓工藝，因為過高的懸浮物會大大增加藥劑的使用量，造成處理成本增加。進水懸浮物宜小于200 mg/L；

　　（3）應控制進水中Cl-、H2PO-、HCO3-、油類和其他影響芬頓氧化反應的無機離子或污染物濃度，其限制濃度應在確定工藝前做出對應小試，根據試驗結果確定。比如磷酸根和碳酸根會消耗二價鐵，油類會造成藥劑的大量消耗等。

　　6.芬頓反應操作工藝

　　芬頓氧化法廢水處理工程工藝流程主要包括調酸、催化劑混合、氧化反應、中和、固液分離、藥劑投配及污泥處理系統。

　　（1）調酸

　　根據氧化反應池最佳pH值條件要求，應通過投加濃硫酸或稀硫酸來調整廢水的pH值，pH值宜控制在3.0～4.0。

　　調酸池宜采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌，混合時間不宜小于2min。

　　濃硫酸或稀硫酸宜采用計量泵投加，采用在線pH值控制儀等自控系統自動調節投加量。

　　如果來水是酸水此步驟可省略。

　　（2）催化劑混合

　　催化劑一般用硫酸亞鐵，在催化劑混合池完成混合過程，催化劑混合池宜采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌，混合時間不宜小于2min。硫酸亞鐵溶液質量百分濃度宜小于30%，當冬季溫度較低時，可降至20%，宜采用計量泵定量投加。

　　（3）氧化反應

　　應投加過氧化氫溶液，在氧化反應池中完成氧化反應，氧化反應池可采用完全混合式或推流式，完全混合式氧化反應池盡量達到2段以上，通過溢流或穿孔墻連接。

　　（4）中和

　　中和池投加堿液調整pH值至中性，堿液宜采用氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液，不宜采用氫氧化鈣溶液。當芬頓氧化法出水直接排放時，pH值應調整至滿足固液分離要求和排放要求；當芬頓氧化法出水進入后續處理工藝時，pH值應調整至滿足固液分離要求和后續處理工藝要求。

　　中和池可采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌，混合時間不宜小于2min。

　　氧化反應和中和工序未采用空氣攪拌時，應設空氣攪拌脫氣池，水力停留時間不宜小于15 min，氣水比不宜小于5:1。

　　（5）固液分離

　　可采用沉淀或氣浮完成固液分離，若分離效果不佳可投加助凝劑，助凝劑宜采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量宜為3 mg/L～5 mg/L。藥劑種類和投加比例有條件時應依據試驗確定。

　　（6）藥劑投配

　　芬頓試劑、酸堿試劑、助凝劑等藥劑的用量，應根據廢水特性，經試驗后確定。

　　芬頓試劑和助凝劑的投加方式宜選擇計量泵投加，并安裝流量計。芬頓試劑和助凝劑投加系統應包括藥劑的儲存、調制、輸送、計量和投加設施等。

　　投藥混合采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌等。硫酸亞鐵不宜采用空氣攪拌，否則容易使二價鐵部分氧化成三價鐵，造成藥劑的浪費。

　　雙氧水的儲存裝置應遠離熱源、避免陽光直射。

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