芬頓反應器

芬頓反應器，又叫做芬頓設備、芬頓氧化設備，芬頓反應設備，芬頓反應裝置等，是對廢水進行氧化的必要設備。

一、芬頓設備主要特點：

投資省;占地小;處理效率高;運行費用低;易自控;氧化能力強，運行費相對低;pH值正常;反應時間少等。

二、芬頓設備工藝的優(yōu)點

①對環(huán)境友善：處理后不像其它的化學藥品，如漂白水(次氯酸鈉)，易產(chǎn)生氯化有機物等毒性物質(zhì)，對環(huán)境造成傷害。

②占地空間小：有機物氧化的速度相當快，所需的停留時間短,約0.5~2小時即可，不像一般的生物處理約需12~24小時，因時間短，相對反應槽容積不需太大，可節(jié)省空間。

③操作彈性大：可依進流水水質(zhì)的好壞來改變操作條件，提高處理量。而一般的生物處理難以彈性操作。針對較高的污染量只需提高亞鐵及H2O2加藥量及適當?shù)?/span>pH控制即可。

④初設成本低：與一般的生物處理系統(tǒng)相較，約只須其投資成本的1/3~1/4。

⑤氧化能力強：所產(chǎn)生的氫氧自由基(OH)氧化能力相當強。可處理多種毒性物質(zhì)，如氯乙烯、BTEX、氯苯、酚、多氯聯(lián)苯、TCE、DCE、PCE等，另EDTA和酮類MTBE、MEK等亦有效。

三、芬頓設備的原理

過氧化氫(H2O2)與二價鐵離子(Fe2+)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，同時FeSO4可以被氧化成3價鐵離子，有一定的絮凝的作用，3價鐵離子變成氫氧化鐵，有一定的網(wǎng)捕作用，從而達到處理水的目的。芬頓試劑在環(huán)境化學中找到了它的位置，具有去除難降解有機污染物的高能力的芬頓試劑，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)了很廣泛的應用。

四、影響芬頓設備反應的因素

影響Fenton法氧化反應效果與速率因子：反應物本身的特性，H2O2的劑量，Fe2+的濃度，pH值，反應時間，溫度。

1、溫度因素

在芬頓反應中，溫度是影響其效果的重要因素，溫度不斷升高，芬頓反應的速度會逐漸加快，隨著溫度的提高，˙OH的生成速度會提高，能夠促進˙OH與有機物發(fā)生反應，使氧化效果得到提升，提高CODCr的去除率。溫度的升高也會使H2O2的分解速度加快，分解成O2與H2O，這對于˙OH的生成是不利的芬頓。不同類型的工業(yè)廢水中，芬頓反應的最合適溫度也是不同的，

2、pH值

通常情況下，在酸性環(huán)境下，芬頓試劑才會發(fā)生反應，pH的提高會使˙OH得出現(xiàn)受到限制，并且會出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀，催化能力喪失。如果溶液中有濃度較高的H+，Fe3+不能被還原為Fe2+，催化反應就會受到阻礙芬頓。有研究結(jié)果表明在酸性環(huán)境下，尤其是pH在3-5之間時，芬頓試劑有很強的氧化能力，這時有機物的降解速度比較快，能夠在幾分鐘內(nèi)降解。同時有機物的反應速率與Fe2+以及過氧化氫的初始濃度成正比例關(guān)系。在工業(yè)處理中使用芬頓工藝，需要將廢水的pH調(diào)到3.5左右為最佳。

3、有機物

對于不同類型的工業(yè)廢水，芬頓試劑的使用量以及氧化效果是存在差異的，主要是由于不同類型的工業(yè)廢水中，存在著不同類型的有機物。對于糖類等碳水化合物，由于受到羥基自由基的作用，分子會出現(xiàn)脫氫反應，C-C鍵斷鏈;對于具有水溶性的高分子和乙烯化合物，羥基自由基會使C=C鍵斷裂。羥基自由基能夠使芳香族化合物出現(xiàn)開環(huán)進而形成脂肪類的化合物，使這種類型廢水中的生物毒性降低，使其可生化性得到改善。

4、H2O2與催化劑投入數(shù)量

利用芬頓工藝對工業(yè)廢水進行處理時，需要明確藥劑投入的數(shù)量及其經(jīng)濟性，如果其中投入的H2O2量比較大，就會提高廢水中CODCr的去除率。但是到達一定數(shù)量后，CODCr的去除率會呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。催化劑的投入數(shù)量與H2O2的投入量存在著相同的情況，Fe2+的數(shù)量增加，CODCr的去除率會提高，達到一定程度后，CODCr的去除率就會下降芬頓。在實際的工作中需要通過實驗明確H2O2與催化劑的投入數(shù)量。

五、芬頓設備在部分工業(yè)廢水處理中的應用

1、芬頓設備在印染廢水中的應用

印染廢水中色度比較高，化學需氧量的濃度比較高，含鹽量也比較高，可生化性不強。芬頓試劑具有較高的氧化性，能夠使一些難以通過生物降解的有機物轉(zhuǎn)換成可生化性比較好的物質(zhì)，對染料中發(fā)色的基團進行破壞，使色度降低，因而被廣泛的應用到印染廢水處理中。利用芬頓衍生的工藝手段，例如利用微電解-Fenton氧化工藝對蒽醌染整廢水進行處理，這種廢水難以降解，化學需氧量的去除率在93.5%左右，BOD5的去除率為93%左右，出水色度能夠除掉95.5%左右。在pH為2-4之間時，過氧化氫的投入量為30g/L，催化劑的投入量是過氧化氫的1/150時，使用芬頓工藝對中間體H酸生產(chǎn)的廢水進行處理，能夠達到50%的化學需氧量去除率。

2、芬頓設備在焦化廢水中的應用

焦化廢水中有難以生化降解的多稠環(huán)芳烴和含氮雜環(huán)化合物，廢水中含有很多生物毒性，抑制性的物質(zhì)也比較多，即使進行生化處理，廢水也很難達到標準。厭氧好氧工藝法無法使焦化廢水達到合理的排放標準，雖然使用活性炭工藝進行處理能夠達到一定的效果，但是這種工藝方法的成本消耗比較高，并且會出現(xiàn)二次污染。芬頓工藝在難降解有機物廢水處理中有著廣闊的發(fā)展前景，并且能夠?qū)崿F(xiàn)良好的效果。

3、芬頓設備垃圾滲濾液中的應用

垃圾滲濾液中含有很高濃度的有機物，其中的大部分是難以通過生物降解的有機物，還有很多有毒有害的物質(zhì)，氨氮的濃度比較高，微生物營養(yǎng)元素的比例嚴重失調(diào)，使用一般的生化處理工藝，過程比較復雜，效果一般。而使用芬頓工藝對生化處理后的垃圾滲濾液進行處理，出水水質(zhì)能夠達到二級污水排放標準，能夠提高垃圾滲濾液的可生化性，能夠為接下來的生化處理提供重要的保障。

4、芬頓設備在含酚物質(zhì)廢水中的應用

酚類物質(zhì)的毒性比較高，對人體有致癌的作用，是比較難降解的工業(yè)廢水。芬頓工藝可以處理苯酚、甲酚等多種酚類，并且有很好的效果。如果室溫合理，pH在3-6之間，并且有氧化鐵催化劑，過氧化氫能夠?qū)Ψ咏Y(jié)構(gòu)快速的破壞，在氧化的過程中能夠先將苯環(huán)分裂為二元酸，然后生成二氧化碳和水。

芬頓工藝在含酚廢水中的應用比較多，能夠使廢水中的生物毒害性減小，使廢水中的生物降解性能得到改善。

芬頓設備的芬頓工藝能夠很好地降解有毒有機污染物，并且有著比較廣泛的應用氛圍，在實驗室以及實際應用中都取得了良好的效果。當前工業(yè)廢水處理中都提倡循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展模式，使用單一的污水處理廠對有毒的廢水進行處理，不能得到理想的效果，而芬頓工藝是一種十分有效地廢水處理手段，能夠?qū)U水進行可生化性以及深度處理，加之其他技術(shù)實現(xiàn)中水回用，達到循環(huán)利用的目的。