Fenton氧化法是一種高效且經(jīng)濟(jì)的廢水高級(jí)氧化技術(shù)，過氧化氫和亞鐵離子反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基(·OH)，氧化降解廢水中污染物。其化學(xué)反應(yīng)機(jī)制：H2O2+Fe2+→•OH+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓影響Fenton法氧化反應(yīng)效果與速率因子：反應(yīng)物本身的特性，H2O2的劑量，F(xiàn)e2+的濃度，pH值，反應(yīng)時(shí)間，溫度。Fenton氧化法具有氧化能力強(qiáng)、設(shè)備簡單、易于操作、操作成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于造紙、印染、制藥等行業(yè)工業(yè)廢水處理。

1 加硫酸亞鐵后多久加入雙氧水

芬頓試劑的主要藥劑是硫酸亞鐵與雙氧水與堿。硫酸亞鐵與雙氧水的投加順序會(huì)影響到廢水的處理效果。先通過正交實(shí)驗(yàn)將硫酸亞鐵與雙氧水的投加比例得出(一旦控制不好便容易返色)。再按照先調(diào)PH值，投加硫酸亞鐵，再投加雙氧水，再進(jìn)芬頓試劑投加順序與污泥沉降處理行pH值調(diào)節(jié)的順序進(jìn)行投加。在硫酸亞鐵投加后反應(yīng)15分鐘左右，再進(jìn)行雙氧水的投加，反應(yīng)20~40分鐘后再加入堿回調(diào)pH值，處理效果更佳。

2 污水處理中需要哪些設(shè)備

加藥設(shè)備：硫酸加藥池、亞鐵加藥池、雙氧水加藥池、PAM加藥池（有的建議設(shè)曝氣裝置），當(dāng)然也要配備加藥泵。

反應(yīng)池：攪拌機(jī)，如果想提高效率可以采用類芬頓反應(yīng)原理（添加紫外光源，微波發(fā)射器等），不過一般的芬頓反應(yīng)池可以不用。

監(jiān)測設(shè)備：PH探頭，ORP探頭。

絮凝池：攪拌機(jī)，PAM加藥泵。

沉淀池：一般采用斜管沉淀池，污泥泵。

反應(yīng)過程：先調(diào)節(jié)PH到適合，進(jìn)入芬頓反應(yīng)池反應(yīng)，絮凝，沉淀。

3 在水處理上的應(yīng)用

1 處理氰化物

氰化物是劇毒性的物質(zhì)，在廢水的排放中都要嚴(yán)格控制氰化物的含量。

芬頓試劑可有效地處理氰化物，處理過程中，游離的氰化物分兩步被分解。

俄羅斯學(xué)者研究了采用Fenton試劑處理含有氰化物和硫氰化物的廢水（質(zhì)量濃度均為1000mg/L)，前者氧化率為99.8%，后者氧化率為84.0%。

2 處理酚類

酚類物質(zhì)有較高的毒性，對(duì)人體有致癌作用，屬于難降解的工業(yè)有機(jī)廢水。芬頓試劑可用于處理苯酚、甲酚、氯代酚等多種酚類，效果均極好。在室溫、pH=3-6和FeS04催化劑存在的情況下，H202可快速破壞酚結(jié)構(gòu)，氧化過程中先將苯環(huán)分裂為二元酸，最后生成CO2和H2O。

研究用芬頓試劑氧化法處理對(duì)氨基酚(PAP)，探討了影響處理結(jié)果的因素。在選定的條件下，PAP去除率為96%-98%，廢水色度明顯變淺，降低了廢水的生物毒害性，改善了廢水的生物降解性能。除了可以直接降解氯酚類物質(zhì)外，還可以用芬頓試劑氧化作為生物處理技術(shù)的前處理過程，使廢水的毒性降低，可生化性提高。在用芬頓試劑和生物法聯(lián)合處理含有五氯酚的廢水時(shí)，集瑞環(huán)保實(shí)驗(yàn)人員觀察到在預(yù)處理中采用芬頓試劑與只采用H202相比，在后續(xù)的生物處理過程中五氯酚的吸收速率顯著提高。

3 處理染料廢水

紡織印染廢水的組成非常復(fù)雜，多數(shù)分子是以苯環(huán)為核心的稠環(huán)、雜環(huán)結(jié)構(gòu)，屬于高度穩(wěn)定且有高致癌性的廢水，它難以降解，并含有大量殘余的染料和助劑。目前染料廢水主要問題是殘余染料所產(chǎn)生的色度。染料廢水中顏色來源于染料分子的共扼體系，芬頓試劑在酸性條件下生成HO·能夠氧化打破這種共扼結(jié)構(gòu)，使之變成無色的有機(jī)分子進(jìn)一步礦化。

采用芬頓氧化法對(duì)染料廢水進(jìn)行處理具有高效低耗、無二次污染的優(yōu)勢。集瑞環(huán)保實(shí)驗(yàn)人員研究用芬頓試劑降解直接染料，發(fā)現(xiàn)染料分解是由2步反應(yīng)進(jìn)行的，第一步反應(yīng)很快，第二步反應(yīng)較慢，在優(yōu)化反應(yīng)條件下，30℃和30 min內(nèi)，染料97%可被降解，60min后COD可去除70%。

4 處理染料中間體或染料助劑廢水

染料中間體廢水中常含有大量的蒽醌、萘、苯的各種取代基衍生物，具有COD高、色度高等特點(diǎn)，是目前較難處理的工業(yè)廢水之一。用芬頓試劑處理此類廢水的集瑞環(huán)保實(shí)驗(yàn)人員研究也在陸續(xù)開展，并取得良好效果。

研究用芬頓試劑處理B一萘磺酸鈉。先用Fecl3,進(jìn)行混凝處理，后用芬頓試劑氧化。在適宜的條件下，廢水的COD和色度去除率分別達(dá)到99.6%和95.3%，處理后廢水可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 處理農(nóng)藥（草甘膦）廢水

農(nóng)藥廢水是一種難治理的有機(jī)化工廢水，具有COD高、毒性大、難生物降解等特點(diǎn)。近來針對(duì)這點(diǎn)，出現(xiàn)了一些用Fenton法進(jìn)行處理的研究。

實(shí)驗(yàn)人員研究用芬頓法與光芬頓法降解2,4-二氯苯氧乙烯(2,4-D)，探索了反應(yīng)條件對(duì)降解效果的影響。在2,4-D質(zhì)量濃度為200m g/I,H202質(zhì)量濃度為200mg/L,Fe 2+質(zhì)量濃度為40200mg/L,pH為3.5的情況下，可在10 min內(nèi)使農(nóng)藥的降解率達(dá)到85%,TOC去除率也可達(dá)到80%以上。

6 處理焦化廢水

煉焦廢水含有數(shù)十種無機(jī)和有機(jī)化合物，包括氨氮、硫氰化物、硫化物、氰化物、酚、苯胺、苯并比等，其中一些是高致癌物，屬于高污染難治理的工業(yè)廢水。

芬頓氧化/混凝協(xié)同處理焦化廢水經(jīng)生物處理后的出水，經(jīng)此處理后，出水可達(dá)國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。如后續(xù)再經(jīng)生物處理，最后出水將可穩(wěn)定地達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。研究試驗(yàn)中，還通過分析相對(duì)分子質(zhì)量分布和小分子有機(jī)物組成，揭示了焦化廢水生物處理后出水的物質(zhì)組成及其在芬頓氧化/混凝協(xié)同處理后的污染物變化規(guī)律。

7 處理垃圾滲濾液

城市垃圾滲濾液是一種組成成分復(fù)雜的污水，將會(huì)污染地下水，對(duì)城市環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。由于其含有多種有毒有害的難降解有機(jī)物，不易用傳統(tǒng)的生化法來處理。不同的填埋場的垃圾滲濾液的組成、濃度不同。因此，對(duì)垃圾滲濾液的處理效率，集瑞環(huán)保實(shí)驗(yàn)人員研究主要是從降低COD和去除的混合物中有機(jī)物分子量來考察。

垃圾滲透液中的應(yīng)用，進(jìn)行了用芬頓法處理垃圾滲濾液的中型試驗(yàn)，反應(yīng)在連續(xù)的攪拌發(fā)生器中進(jìn)行，當(dāng)試劑加入量適當(dāng)時(shí)，COD的去除率可達(dá)67.5%，從而提高了可生化性，有利于進(jìn)一步的處理。

由以上對(duì)各種廢水的研究可知用芬頓試劑處理廢水的特點(diǎn)，一是反應(yīng)啟動(dòng)快，反應(yīng)在酸性的環(huán)境中，常溫常壓，條件溫和；二是不需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的反應(yīng)系統(tǒng)，設(shè)備簡單、能耗小。

實(shí)驗(yàn)人員認(rèn)為芬頓試劑氧化性強(qiáng)，反應(yīng)過程中可以將污染物徹底地?zé)o害化，而且氧化劑H2O:參加反應(yīng)后的剩余物可以自行分解掉，不留殘余，同時(shí)也是良好的絮凝劑，效果好。Fenton試劑在處理各種廢水的時(shí)候，其反應(yīng)條件差別不大，這就方便了Fenton試劑的工業(yè)化應(yīng)用。

4 芬頓氧化后污泥沉降如何處理

由于芬頓氧化過程中硫酸亞鐵的大量投加，使得硫酸亞鐵中鐵離子的大量沉淀，產(chǎn)了大量的鐵泥。甚至?xí)�造成大量的污泥懸浮物在廢水中難以沉降。出現(xiàn)這種情況的原因大多數(shù)是因硫酸亞鐵與雙氧水的投加比例沒有控制好，或雙氧水投加過量、反應(yīng)不徹底導(dǎo)致。出現(xiàn)這種情況后可以通過投加絮凝劑(聚丙烯酰胺)進(jìn)行強(qiáng)化絮凝沉淀�；蛘咄ㄟ^投加石灰粉進(jìn)行PH值調(diào)節(jié)及助凝對(duì)懸浮物進(jìn)行凝聚沉淀。

5 芬頓處理缺點(diǎn)及問題

采用芬頓深度處理工藝的特點(diǎn)是需要有條件，要求前面處理效果比較好，污染物溶度比較低等。芬頓法處理的主要藥劑是硫酸亞鐵，雙氧水，酸，堿（方法是反應(yīng)后回調(diào)PH值）芬頓存在不少問題，主要如下：

1、芬頓處理勞動(dòng)強(qiáng)度大。雙氧水操作難度大，硫酸亞鐵投加必須是固體，且硫酸亞鐵含鐵20%左右，相對(duì)于聚鐵的11%含鐵，大大增加了污泥處理強(qiáng)度。

2、芬頓處理的成本高，污泥多。如雙氧水的藥劑成本高也是一方面，并且現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)所計(jì)算的成本往往還不包括污泥增加（硫酸亞鐵的投加帶來的大量污泥），設(shè)備折舊，維修費(fèi)用等。

3、芬頓處理容易返色。（如雙氧水與硫酸亞鐵的投加量與投加比例控制不好，或三價(jià)鐵不沉淀容易導(dǎo)致廢水呈現(xiàn)出微黃色或黃褐色。)

4、比較難控制。因?yàn)殡p氧水與硫酸亞鐵的最佳比例需要進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)才可以得出，并且受到反應(yīng)PH值、反映時(shí)間長短、攪拌混合程度的影響，所以比例很難控制。

5、芬頓處理腐蝕性大，連水泥池都被腐蝕掉。雙氧水強(qiáng)氧化性，其氧化性僅次于氟氣（F2），如果防護(hù)不好對(duì)人體都有一定程度的腐蝕，硫酸亞鐵也具有一定的腐蝕性。

6、芬頓的處理效果也不是像文獻(xiàn)說的那么好。大部份文獻(xiàn)說可以把COD處理到0mg/L，實(shí)際上通過眾多客戶的驗(yàn)證很難以處理到50mg/L，根本達(dá)不到新的排放標(biāo)準(zhǔn)。

6 改良：流體化床-Fenton法

針對(duì)污泥含量高的缺點(diǎn)，臺(tái)灣工研院陸續(xù)開發(fā)了改良式低污泥的廢水高級(jí)氧化處理技術(shù)，其中之一就是流體化床-Fenton法。

原理：利用0.2~0.5mm硅砂擔(dān)體在結(jié)晶槽中作為結(jié)晶核種，將要處理的廢水及添加藥劑由反應(yīng)池底部進(jìn)入并向上流動(dòng)。而反應(yīng)槽外接有一回流水回路，用以調(diào)整進(jìn)流水過飽和度及達(dá)到擔(dān)體上流速度，使待處理的無機(jī)離子于硅砂擔(dān)體表面形成穩(wěn)態(tài)結(jié)晶體，當(dāng)晶體粒徑達(dá)1~2mm后，排出槽外進(jìn)行回收再利用或達(dá)到廢棄物減排的目的。

反應(yīng)機(jī)制：H2O2+Fe2+→•OH+Fe(OH)2+→……FeOOH，H2O2+FeOOH→……

技術(shù)特點(diǎn)：同相及異相的催化反應(yīng)，污泥減少70%。減少H2O2用藥的浪費(fèi)。

適用廢水COD濃度：50~1000mg/l。

深度處理規(guī)劃構(gòu)想

A:現(xiàn)有工廠的廢水處理系統(tǒng)，一般為二沉池后直接排放。因此擬規(guī)劃一套流體化床系統(tǒng)直接將現(xiàn)在放流水排至FBR進(jìn)流暫存池，接續(xù)后段FBR-Fenton反應(yīng)。FBR-Fenton系統(tǒng)包含進(jìn)流水調(diào)節(jié)池，F(xiàn)BR反應(yīng)槽，脫氣池，中和池，慢混池，快沉池，泡藥系統(tǒng)與加藥系統(tǒng)。經(jīng)FBR-Fenton處理后的水排回原來排放口排放。

B:Fenton流體化床系統(tǒng)須新設(shè)一套FeSO4泡置系統(tǒng)供應(yīng)系統(tǒng)所須的亞鐵，一套H2O2儲(chǔ)存與加藥系統(tǒng)，一套Ca(OH)2加藥系統(tǒng)。

C:考慮現(xiàn)場用地，為節(jié)省空間采用機(jī)器式快沉槽作為污泥沉降用。

D:預(yù)估各階段水質(zhì)：

項(xiàng)目化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)出水(即FBR-Fenton進(jìn)水)FBR-Fenton出水:SS(mg/l)<30<30,COD(mg/l)80~110<50.

單元說明與設(shè)備規(guī)范

PCB及電鍍產(chǎn)業(yè)而言廢水因?yàn)橛盟疁p量的緣故，經(jīng)化學(xué)與生物處理后的排放水，無法達(dá)到COD小于50mg/L的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。需增設(shè)高級(jí)氧化系統(tǒng)降解COD，使其穩(wěn)定達(dá)到50mg/L以下排放值。采用流體化床（Fenton-FBR）做為高級(jí)氧化處理系統(tǒng)。Fenton處理程序是利用雙氧水在酸性系統(tǒng)下，經(jīng)亞鐵離子的催化產(chǎn)生氫氧自由基（OH．），能有效降解環(huán)類、苯基、螯合機(jī)等極難分解的化合物。而流體化的目的為降低亞鐵用量與鐵污泥減量。其原理如下：

流體化床-Fenton是利用流體化床的模式使Fenton法所產(chǎn)生的三價(jià)鐵大部份得以結(jié)晶或沉淀披覆在流體化床的擔(dān)體表面上，是一項(xiàng)結(jié)合了同相化學(xué)氧化（Fenton法）、異相化學(xué)氧化（H2O2/FeOOH）、流體化床結(jié)晶及FeOH的還原溶解等功能的新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)將傳統(tǒng)的Fenton氧化法作了大幅度的改良，如此可減少Fenton法大量的化學(xué)污泥產(chǎn)量，同時(shí)在擔(dān)體表面形成的鐵氧化物具有異相催化的效果，而流體化床的模式亦促進(jìn)了化學(xué)氧化反應(yīng)及質(zhì)傳效率，使COD去除率提升。其反應(yīng)后的出流水經(jīng)pH調(diào)整后會(huì)產(chǎn)生含鐵污泥。選用此系統(tǒng)另一優(yōu)勢為可利用雙氧水加藥量調(diào)整，調(diào)整COD去除量。如此將可有效控制廢水的COD排放濃度。

來源|環(huán)保之家