芬顿反应器的原理

过氧化氢(H2O2) 与二价铁离子Fe的混合溶液把大分子氧化成小分子把小分子氧化成二氧化碳和水,同时FeSO4可以被氧化成3价铁离子,有一定的絮凝的作用,3价铁离子变成氢氧化铁,有一定的网捕作用,从而达到处理水的目的。

Fenton试剂法的优点

Fenton试剂是一种常用的高级氧化技术,相对其他氧化剂而言,其在黑暗中就能破坏有机物,具有操作过程简单、反应易得、运行成本低廉、设备投资少且对环境友好性等优点。

芬顿Fenton高级氧化法

Fenton法的原理

Fenton化学氧化法是应用双氧水(H2O2)与亚铁(Fe2+)反应产生氢氧自由基的原理,进行氧化有机污染反应,将废水中有机物污染氧化成二氧化碳和水的一种高级氧化处理技术。其化学反应机制如下：

H2O2+Fe2+→OH+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓

影响Fenton法氧化反应效果与速率因子：反应物本身的特性,H2O2的剂量,Fe2+的浓度,pH值,反应时间,温度。

Fenton法的优点

①对环境友善：处理后不像其它的化学药品,如漂白水(次氯酸钠),易产生氯化有机物等毒性物质,对环境造成伤害。

②占地空间小：有机物氧化的速度相当快,所需的停留时间短,约0.5~2小时即可,不像一般的生物处理约需12~24小时,因时间短,相对反应槽容积不需太大,可节省空间。

③操作弹性大：可依进流水水质的好坏来改变操作条件,提高处理量。而一般的生物处理难以弹性操作。针对较高的污染量只需提高亚铁及H2O2加药量及适当的pH控制即可。

④初设成本低：与一般的生物处理系统相较,约只须其投资成本的1/3~1/4。

⑤氧化能力强：所产生的氢氧自由基(OH)氧化能力相当强。可处理多种毒性物质,如氯乙烯、BTEX、氯苯、1,4Dioxane,酚、多氯联苯、TCE、DCE、PCE等,另EDTA和酮类MTBE、MEK等亦有效。

传统Fenton法缺点

①瓶颈1：Fe2+为催化剂,使H2O2产生成OH及OH-,但同时也伴随着大量污泥,Fe(OH)3的产生成为应用中的一大缺点。

②瓶颈2：COD达一定的去除率后,无法再继续去除有机物,易造成H2O2用药的消耗。

传统Fenton法改良

针对污泥含量高的缺点,中国台湾工研院陆续开发了改良式低污泥的废水高级氧化处理技术,其中之一就是流体化床-Fenton法。

①流体化床-Fenton法

原理：利用0.2~0.5mm硅砂担体在结晶槽中作为结晶核种,将要处理的废水及添加药剂由反应池底部进入并向上流动。而反应槽外接有一回流水回路,用以调整进流水过饱和度及达到担体上流速度,使待处理的无机离子于硅砂担体表面形成稳态结晶体,当晶体粒径达1~2mm后,排出槽外进行回收再利用或达到废弃物减排的目的。

反应机制：

H2O2+Fe2+→OH+Fe(OH)2+→……FeOOH,H2O2+FeOOH→……

技术特点：同相及异相的催化反应,污泥减少70%。减少H2O2用药的浪费。

适用废水COD浓度：50~1000mg/l。

②深度处理规划构想

A.现有工厂的废水处理系统,一般为二沉池后直接排放。因此拟规划一套流体化床系统直接将现在放流水排至FBR进流暂存池,接续后段FBR-Fenton反应。FBR-Fenton系统包含进流水调节池,FBR反应槽,脱气池,中和池,慢混池,快沉池,泡药系统与加药系统。经FBR-Fenton处理后的水排回原来排放口排放。

B.Fenton流体化床系统须新设一套FeSO4泡置系统供应系统所须的亚铁,一套H2O2储存与加药系统,一套Ca(OH)2加药系统。

C.考虑现场用地,为节省空间采用机器式快沉槽作为污泥沉降用。

D.预估各阶段水质：

项目化学反应系统出水

(即FBR-Fenton进水)FBR-Fenton出水

S.S(mg/l)<30<30

COD(mg/l)80~110<50