芬顿法及芬顿反应器处理废水工艺原理讲解（芬顿氧化处理废水工艺流程）
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添加时间：2022-12-27 浏览次数:12166
1.芬顿名字的由来
1893年,化学家Fenton HJ（人名）发现，过氧化氢(H2O2)与二价铁离子的混合溶液具有强氧化性，可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分显著。为了纪念化学家Fenton HJ（人名），所以叫芬顿反应。
2.芬顿反应适用的污水种类
经过对污水各行业废水进行不同比例的实验，芬顿反应在难降解有机污染物的去除上效果明显。很好的补充了传统生化处理难降解有机物方面的不足。尤其是在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。
3.芬顿反应的原理
RH:代表有机物
R·:代表有机物产生的自由基
文字解释:
（1）双氧水和二价铁反应生成羟基自由基
（2）有机物和羟基自由基反应生成还原性自由基
（3）还原性自由基被三价铁离子氧化成无机产物或者小分子有机物
（4）双氧水和羟基自由基反应生成超氧化氢自由基（活性极高）
（5）二价铁离子和羟基自由基反应生成三价铁离子
（6）三价铁离子氧化双氧水生成超氧化氢自由基
（7）超氧化氢自由基和三价铁离子生成氧气
（8）反应过程产生的羟基自由基和超氧化氢自由基和氧气会和各类有机物和有机物反应产物反应达到去除COD的目的。
4.芬顿的影响因素和影响机理
（1）双氧水的投加量:双氧水浓度过低则不能彻底将二价铁氧化成三价铁，也不会产生足够的羟基自由基，也就没有芬顿反应中后几步地方反应；双氧水的浓度过高时，过量的双氧水不但不能通过分解产生更多的自由基，反而在反应的一开始就把Fe2+迅速氧化成Fe 3+，使氧化在Fe3+社的催化下进行，这样就既消耗了双氧水又抑制羟基自由基的产生的产生。
(2)Fe 2＋投加量：Fe 2＋浓度过低，反应速度极慢；Fe2＋过量，它还原双氧水且自身氧化为Fe 3+，消耗药剂的同时增加出水色度。
(3)pH值：芬顿试剂是在酸性条件下发生作用的，根据大量实验证明，pH值在3~4附近时去除率最大，此时的有机物降解速率快，能够在短短几分钟内降解。此时有机物的反应速率常数正比于Fe2+和过氧化氢的初始浓度。如果PH过高，的环境中Fe 2＋不能催化氧化双氧水产生羟基自由基，抑制反应（1），而变成了单纯的氧化还原反应。如果PH过低过多的氢离子会促进反应（5）的进行，抑制反应（6）（7）的进行从而使芬顿只具备了预氧化的作用。COD可能不降反升。同时造成药剂的大量浪费。
(4）反应时间，反应温度：根据反应动力学原理，随着温度的增加，反应速度加快。但是对于芬顿试剂这样复杂的反应体系，温度升高，不仅加速正反应的进行，也加速副反应。因此，温度对于芬顿试剂处理废水的影响复杂，适当的温度可以激活羟基自由基，温度过高会使双氧水分解成水和氧气。
5.不适合芬顿工艺的污水
（1）在酸性条件下易产生有毒有害气体的污染物不应进入芬顿氧化工艺单元；比如含硫离子污水在酸性条件下会产生硫化氢，含氰化物的废水酸性条件会产生氰化氢。
（2）进水中悬浮物过高不宜使用芬顿工艺，因为过高的悬浮物会大大增加药剂的使用量，造成处理成本增加。进水悬浮物宜小于200 mg/L；
（3）应控制进水中Cl-、H2PO-、HCO3-、油类和其他影响芬顿氧化反应的无机离子或污染物浓度，其限制浓度应在确定工艺前做出对应小试，根据试验结果确定。比如磷酸根和碳酸根会消耗二价铁，油类会造成药剂的大量消耗等。
6.芬顿反应操作工艺
芬顿氧化法废水处理工程工艺流程主要包括调酸、催化剂混合、氧化反应、中和、固液分离、药剂投配及污泥处理系统。
（1）调酸
根据氧化反应池最佳pH值条件要求，应通过投加浓硫酸或稀硫酸来调整废水的pH值，pH值宜控制在3.0～4.0。
调酸池宜采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌，混合时间不宜小于2min。
浓硫酸或稀硫酸宜采用计量泵投加，采用在线pH值控制仪等自控系统自动调节投加量。
如果来水是酸水此步骤可省略。
（2）催化剂混合
催化剂一般用硫酸亚铁，在催化剂混合池完成混合过程，催化剂混合池宜采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌，混合时间不宜小于2min。硫酸亚铁溶液质量百分浓度宜小于30%，当冬季温度较低时，可降至20%，宜采用计量泵定量投加。
（3）氧化反应
应投加过氧化氢溶液，在氧化反应池中完成氧化反应，氧化反应池可采用完全混合式或推流式，完全混合式氧化反应池尽量达到2段以上，通过溢流或穿孔墙连接。
（4）中和
中和池投加碱液调整pH值至中性，碱液宜采用氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液，不宜采用氢氧化钙溶液。当芬顿氧化法出水直接排放时，pH值应调整至满足固液分离要求和排放要求；当芬顿氧化法出水进入后续处理工艺时，pH值应调整至满足固液分离要求和后续处理工艺要求。
中和池可采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌，混合时间不宜小于2min。
氧化反应和中和工序未采用空气搅拌时，应设空气搅拌脱气池，水力停留时间不宜小于15 min，气水比不宜小于5:1。
（5）固液分离
可采用沉淀或气浮完成固液分离，若分离效果不佳可投加助凝剂，助凝剂宜采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量宜为3 mg/L～5 mg/L。药剂种类和投加比例有条件时应依据试验确定。
（6）药剂投配
芬顿试剂、酸碱试剂、助凝剂等药剂的用量，应根据废水特性，经试验后确定。
芬顿试剂和助凝剂的投加方式宜选择计量泵投加，并安装流量计。芬顿试剂和助凝剂投加系统应包括药剂的储存、调制、输送、计量和投加设施等。
投药混合采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌等。硫酸亚铁不宜采用空气搅拌，否则容易使二价铁部分氧化成三价铁，造成药剂的浪费。
双氧水的储存装置应远离热源、避免阳光直射。
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