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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）　　

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)與二價鐵離子的混合溶液具有強氧化性，可以將當(dāng)時很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態(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)過對污水各行業(yè)廢水進(jìn)行不同比例的實驗，芬頓反應(yīng)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(tǒng)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(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。

　　3.芬頓反應(yīng)的原理

　　RH:代表有機物

　　R·:代表有機物產(chǎn)生的自由基

　　文字解釋:

　　（1）雙氧水和二價鐵反應(yīng)生成羥基自由基

　?。?）有機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鐵離子氧化成無機產(chǎn)物或者小分子有機物

　?。?）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）

　?。?）二價鐵離子和羥基自由基反應(yīng)生成三價鐵離子

　?。?）三價鐵離子氧化雙氧水生成超氧化氫自由基

　?。?）超氧化氫自由基和三價鐵離子生成氧氣

　　（8）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和各類有機物和有機物反應(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(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，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(nèi)降解。此時有機物的反應(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。同時造成藥劑的大量浪費。

　　(4）反應(yīng)時間，反應(yīng)溫度：根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)原理，隨著溫度的增加，反應(yīng)速度加快。但是對于芬頓試劑這樣復(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產(chǎn)生硫化氫，含氰化物的廢水酸性條件會產(chǎn)生氰化氫。

　?。?）進(jìn)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(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)的無機離子或污染物濃度，其限制濃度應(yīng)在確定工藝前做出對應(yīng)小試，根據(jù)試驗結(jié)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(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(tǒng)自動調(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、機械攪拌或空氣攪拌，混合時間不宜小于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，可降至20%，宜采用計量泵定量投加。

　　（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，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，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、機械攪拌或空氣攪拌，混合時間不宜小于2min。

　　氧化反應(yīng)和中和工序未采用空氣攪拌時，應(yīng)設(shè)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(yīng)依據(jù)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(yīng)根據(jù)廢水特性，經(jīng)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(tǒng)應(yīng)包括藥劑的儲存、調(diào)制、輸送、計量和投加設(shè)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(yīng)遠(yuǎn)離熱源、避免陽光直射。

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