芬頓法及芬頓反應(yīng)器處理廢水工藝原理講解（芬頓氧化處理廢水工藝流程）
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1.芬頓名字的由來
1893年,化學(xué)家Fenton HJ（人名）發(fā)現(xiàn)，過氧化氫(H2O2)與二價(jià)鐵離子的混合溶液具有強(qiáng)氧化性，可以將當(dāng)時(shí)很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài)，氧化效果十分顯著。為了紀(jì)念化學(xué)家Fenton HJ（人名），所以叫芬頓反應(yīng)。
2.芬頓反應(yīng)適用的污水種類
經(jīng)過對(duì)污水各行業(yè)廢水進(jìn)行不同比例的實(shí)驗(yàn)，芬頓反應(yīng)在難降解有機(jī)污染物的去除上效果明顯。很好的補(bǔ)充了傳統(tǒng)生化處理難降解有機(jī)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(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。
3.芬頓反應(yīng)的原理
RH:代表有機(jī)物
R·:代表有機(jī)物產(chǎn)生的自由基
文字解釋:
?。?）雙氧水和二價(jià)鐵反應(yīng)生成羥基自由基
?。?）有機(jī)物和羥基自由基反應(yīng)生成還原性自由基
?。?）還原性自由基被三價(jià)鐵離子氧化成無機(jī)產(chǎn)物或者小分子有機(jī)物
?。?）雙氧水和羥基自由基反應(yīng)生成超氧化氫自由基（活性極高）
（5）二價(jià)鐵離子和羥基自由基反應(yīng)生成三價(jià)鐵離子
（6）三價(jià)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(jià)鐵離子生成氧氣
?。?）反應(yīng)過程產(chǎn)生的羥基自由基和超氧化氫自由基和氧氣會(huì)和各類有機(jī)物和有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)達(dá)到去除COD的目的。
4.芬頓的影響因素和影響機(jī)理
?。?）雙氧水的投加量:雙氧水濃度過低則不能徹底將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，也不會(huì)產(chǎn)生足夠的羥基自由基，也就沒有芬頓反應(yīng)中后幾步地方反應(yīng)；雙氧水的濃度過高時(shí)，過量的雙氧水不但不能通過分解產(chǎn)生更多的自由基，反而在反應(yīng)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(jìn)行，這樣就既消耗了雙氧水又抑制羥基自由基的產(chǎn)生的產(chǎn)生。
(2)Fe 2＋投加量：Fe 2＋濃度過低，反應(yīng)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(shí)增加出水色度。
(3)pH值：芬頓試劑是在酸性條件下發(fā)生作用的，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)證明，pH值在3~4附近時(shí)去除率最大，此時(shí)的有機(jī)物降解速率快，能夠在短短幾分鐘內(nèi)降解。此時(shí)有機(jī)物的反應(yīng)速率常數(shù)正比于Fe2+和過氧化氫的初始濃度。如果PH過高，的環(huán)境中Fe 2＋不能催化氧化雙氧水產(chǎn)生羥基自由基，抑制反應(yīng)（1），而變成了單純的氧化還原反應(yīng)。如果PH過低過多的氫離子會(huì)促進(jìn)反應(yīng)（5）的進(jìn)行，抑制反應(yīng)（6）（7）的進(jìn)行從而使芬頓只具備了預(yù)氧化的作用。COD可能不降反升。同時(shí)造成藥劑的大量浪費(fèi)。
(4）反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)溫度：根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理，隨著溫度的增加，反應(yīng)速度加快。但是對(duì)于芬頓試劑這樣復(fù)雜的反應(yīng)體系，溫度升高，不僅加速正反應(yīng)的進(jìn)行，也加速副反應(yīng)。因此，溫度對(duì)于芬頓試劑處理廢水的影響復(fù)雜，適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢约せ盍u基自由基，溫度過高會(huì)使雙氧水分解成水和氧氣。
5.不適合芬頓工藝的污水
?。?）在酸性條件下易產(chǎn)生有毒有害氣體的污染物不應(yīng)進(jìn)入芬頓氧化工藝單元；比如含硫離子污水在酸性條件下會(huì)產(chǎn)生硫化氫，含氰化物的廢水酸性條件會(huì)產(chǎn)生氰化氫。
（2）進(jìn)水中懸浮物過高不宜使用芬頓工藝，因?yàn)檫^高的懸浮物會(huì)大大增加藥劑的使用量，造成處理成本增加。進(jìn)水懸浮物宜小于200 mg/L；
?。?）應(yīng)控制進(jìn)水中Cl-、H2PO-、HCO3-、油類和其他影響芬頓氧化反應(yīng)的無機(jī)離子或污染物濃度，其限制濃度應(yīng)在確定工藝前做出對(duì)應(yīng)小試，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定。比如磷酸根和碳酸根會(huì)消耗二價(jià)鐵，油類會(huì)造成藥劑的大量消耗等。
6.芬頓反應(yīng)操作工藝
芬頓氧化法廢水處理工程工藝流程主要包括調(diào)酸、催化劑混合、氧化反應(yīng)、中和、固液分離、藥劑投配及污泥處理系統(tǒng)。
（1）調(diào)酸
根據(jù)氧化反應(yīng)池最佳pH值條件要求，應(yīng)通過投加濃硫酸或稀硫酸來調(diào)整廢水的pH值，pH值宜控制在3.0～4.0。
調(diào)酸池宜采用水力攪拌、機(jī)械攪拌或空氣攪拌，混合時(shí)間不宜小于2min。
濃硫酸或稀硫酸宜采用計(jì)量泵投加，采用在線pH值控制儀等自控系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)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(jī)械攪拌或空氣攪拌，混合時(shí)間不宜小于2min。硫酸亞鐵溶液質(zhì)量百分濃度宜小于30%，當(dāng)冬季溫度較低時(shí)，可降至20%，宜采用計(jì)量泵定量投加。
（3）氧化反應(yīng)
應(yīng)投加過氧化氫溶液，在氧化反應(yīng)池中完成氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)池可采用完全混合式或推流式，完全混合式氧化反應(yīng)池盡量達(dá)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(diào)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(dāng)芬頓氧化法出水直接排放時(shí)，pH值應(yīng)調(diào)整至滿足固液分離要求和排放要求；當(dāng)芬頓氧化法出水進(jìn)入后續(xù)處理工藝時(shí)，pH值應(yīng)調(diào)整至滿足固液分離要求和后續(xù)處理工藝要求。
中和池可采用水力攪拌、機(jī)械攪拌或空氣攪拌，混合時(shí)間不宜小于2min。
氧化反應(yīng)和中和工序未采用空氣攪拌時(shí)，應(yīng)設(shè)空氣攪拌脫氣池，水力停留時(shí)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(shí)應(yīng)依據(jù)試驗(yàn)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(yīng)根據(jù)廢水特性，經(jīng)試驗(yàn)后確定。
芬頓試劑和助凝劑的投加方式宜選擇計(jì)量泵投加，并安裝流量計(jì)。芬頓試劑和助凝劑投加系統(tǒng)應(yīng)包括藥劑的儲(chǔ)存、調(diào)制、輸送、計(jì)量和投加設(shè)施等。
投藥混合采用水力攪拌、機(jī)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(jià)鐵部分氧化成三價(jià)鐵，造成藥劑的浪費(fèi)。
雙氧水的儲(chǔ)存裝置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源、避免陽光直射。
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