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Fenton家族廢水高級氧化處理技術（Fenton Family - Advanced Oxidation Technologies for Wastewater Treatment）一、技術簡介目前台灣有很多產業的廢水處理場須增設高級廢水處理單元才能達到1998年的放流水標準，至今已發展的高級廢水處理技術包括臭氧氧化法、活性碳吸附法、薄膜分離法、濕式氧化法及Fenton氧化法等，其中以Fenton氧化法（H2O2/Fe2+）被認為是一種最有效、簡單且經濟的方法，其他方法則因初設成本或操作成本太高而較難被業者接受。Fenton氧化法雖有高效率、低操作費的優點，但同時因其會產生大量的鐵污泥，成為應用時的一大缺點。本研究團隊於1994年度起決定以Fenton氧化法產生OH (hydroxyl radical）的原理為基礎，開發改良式低污泥的廢水高級氧化處理技術，我們稱此為Fenton家族（Fenton Family）高級處理技術。Fenton氧化法的反應式如式(1)，所產生OH的氧化能力在所有氧化劑中排第二，僅次於氟。H2O2+Fe2+ . OH+OH-+Fe3+ Fe(OH)3 (1)影響Fenton法氧化反應效果與速率的因數有下列幾項： （1）反應物本身的特性、（2）H2O2的劑量、（3）Fe2+的濃度、（4）pH值、（5）反應時間及（6）溫度等。Fenton法反應的pH值一般約在34。Fenton家族處理技術乃針對Fenton法污泥產量太多的缺點加以改良，利用電場或結晶技術來提升處理效果及降低化學污泥產量，使適用範圍大為增加。Fenton家族高級處理技術的演進由傳統Fenton法、電解氧化-Fenton法（簡稱Fenton）、電解還原-Fenton法（簡稱Fenton）、至流體化床-Fenton法（簡稱Fenton）。圖1為Fenton家族高級處理技術發展歷程，Fenton及Fenton分別為目前高濃度與低濃度廢水的重點低污泥處理技術。表1為Fenton家族處理技術與其他高級處理技術的比較。FentonFentonFentonFenton先期投入技術開發模廠設計實廠應用技術開發模廠設計實廠應用先期投入技術開發模廠設計實廠應用技術開發模廠設計實廠應用94年度 95年度 96年度 97年度 98年度 99年度 2000年度 2001年度 圖1. Fenton家族高級處理技術發展歷程表1. Fenton家族處理技術與其他高級處理技術的比較項目比較基準：COD200mg/L處理至COD100mg/L薄膜分離法活性碳吸附法化學混凝法臭氧氧化法傳統Fenton法電解還原-Fenton法流體化床-Fenton法特點提濃污染物吸附有機物混凝有機物氧化有機物氧化有機物氧化有機物氧化有機物COD去除率（）90-9520-7520-5030-6065-8570-9070-90設備成本（萬元/m3）0.5-10.225-0.3750.05-0.1250.5-10.05-0.1250.125-0.3750.0625-0.175操作成本(元/m3)3.75-8.753-100.75-3.756.25-8.752.5-6.251-3.752-3.75操作成本(元/kgCOD)37.5-87.525-1007.5-37.562.5-87.525-62.520-37.525-37.5技術差異性需處理提濃液需再生活性碳需處理污泥需處理O3廢氣需處理污泥污泥量較傳統Fenton少80污泥量較傳統Fenton少70圖2為Fenton家族處理技術的應用方式，其中電解還原-Fenton法(Fenton)適用於高濃度生物難分解廢水(COD1000mg/L)的處理，可作為生物前處理以改善水質，提升後續生物處理能力；流體化床-Fenton法(Fenton)適用於低濃度生物難分解廢水(COD1000mg/L，一般用於COD1000mg/L)而言，電解還原-Fenton法的處理效果往往優於Fenton法，這可能是因為Fenton法氧化有機物的後段中間產物多是簡單的有機酸(如醋酸、草酸、甲酸)，.OH對這些分子態有機酸的反應速率較低，尤其當水中存在無機離子(如PO43-、Cl-、HCO3-)時，無機離子便會與.OH產生競爭反應而使得COD去除率降低。但在電解還原-Fenton系統中，有機酸會電離成離子態，便大大的提高了有機酸與. OH的反應速率。電解還原-Fenton系統主要包含反應槽(迴流處理水用)、電解槽(Fenton tank)、電源電源供應器(power supply)、控制及加藥系統等部份，其處理流程如圖4所示，簡單說明如下：當廢水抽送入反應槽後，先將反應槽調整至適合操作的pH，然後抽送進入Fenton槽中進行電解/氧化作用，反應完畢後返回反應槽。此系統周邊配備基本上包含進流抽水機，pH控制器、循環抽水機、加藥機和攪拌系統。表5.電解還原-Fenton法處理各種高濃度COD廢液的處理結果廢水來源處理前COD(mg/L)處理後COD(mg/L) COD去除率（）A化工廠油墨廢液74601238796.8B化工廠HEXA廢水296403899.9C電鍍廠化學鎳廢水27870194293.0D手工造紙廠黑液3088034798.9E乳膠廠AN廢液580056490.3F化工廠樹脂廢水248035385.8G人纖廠RG廢水2490061997.5H工專實驗室廢液23900478080.0圖4 電解還原-Fenton系統的處理流程 相片1 Fenton III處理槽外觀4.2流體化床-Fenton法圖5為某案例廠流體化床-Fenton處理槽及其前後單元的P&I圖，流體化床的上流速度約控制在100m/h，pH則控制在3.5-4.0。出流水經pH調整後，依SS濃度的高低，後段可搭配沉澱槽、浮除槽或砂濾槽相片2 Fenton 處理槽外觀4.3流體化床Fenton 實例4.3.1廣東鼎豐紙業有限公司以下相片3為廣東鼎豐紙業有限公司流體化床Fenton 現場外觀，利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質總COD約180 mg/l,色度約80倍，SS約60mg/l，處理到COD小於70 mg/l，色度小於15倍，SS小於30mg/l。流體化床Fenton氧化法操作成本最低；與傳統Fenton化學氧化法比較，流體化床Fenton氧化法污泥產生量較低；具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優點。相片3 廣東鼎豐紙業有限公司Fenton 現場外觀4.3.2海南金海漿紙業有限公司以下相片4為海南金海漿紙業有限公司流體化床Fenton 現場外觀，利用流體化床氧化法將A/O生物沉澱池出流水的水質總COD約800 mg/l, SS約100mg/l，處理到COD小於100 mg/l，SS小於40 mg/l。流體化床Fenton氧化法操作成本最低；與傳統Fenton化學氧化法比較，流體化床Fenton氧化法污泥產生量較低；具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優點。相片4 海南金海漿紙業有限公司Fenton 現場外觀4.3.3重慶理文造紙有限公司以下相片5為重慶理文造紙有限公司流體化床Fenton 現場外觀，利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質總COD約350 mg/l, ,色度約300倍，處理到COD小於100 mg/l，色度小於30倍。流體化床Fenton氧化法操作成本最低；與傳統Fenton化學氧化法比較，流體化床Fenton氧化法污泥產生量較低；具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優點。相片5 重慶理文造紙有限公司Fenton 現場外觀4.3.4韶能集團股份有限公司珠璣紙業分公司以下相片6為韶能集團股份有限公司珠璣紙業分公司流體化床Fenton 現場外觀，利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質總COD約150 mg/l, SS約60mg/l，處理到COD小於70 mg/l，SS小於30倍。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優點。相片6韶能集團股份有限公司珠璣紙業分公司Fenton 現場外觀4.3.5安琪酵母(伊犁)有限公司以下相片6為安琪酵母(伊犁)有限公司流體化床Fenton 現場外觀，酵母工業廢水是處理難度較大的高濃度有機廢水之一。隨著酵母工業迅速發展，廢水的排放量不斷增加，對環境的污染日趨嚴重，已成為制約酵母生產企業發展的瓶頸。為了解決酵母廢水污染，國內外許多學者對酵母廢水處理進行了研究。生化處理是目前酵母廢水處理的主要手段，但其出水不能達到目前該類廢水的排放標準。因此，本公司採用了流體化床Fenton氧化法可以達到降低COD的預期效果，利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質總COD約1000 mg/l,處理到COD小於300 mg/l，色度小於50倍。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優點。图7.安琪酵母-流体化床现场(室外) 图8.安琪酵母-流体化床现场(室内)4.3.6寧波亞洲漿紙業有限公司利用流體化床氧化法將A/O生物沉澱池出流水的水質總COD約250 mg/l,處理到COD小於80 mg/l。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優點。相片9寧波亞洲漿紙業有限公司Fenton 現場外觀4.3.7山東華泰紙業股份有限公司(調試中)利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質總COD約500 mg/l,處理到COD小於60 mg/l，色度小於30倍。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優點。相片10 山東華泰紙業股份有限公司Fenton 現場外觀4.3.7江門市新會仁科環保有限公司(施工中，暫缺相片)廣東銀洲湖紙業基地集中水處理A廠污水處理廠一期工程Fenton高級氧化裝置設備，利用流體化床氧化法將2#气浮出流水的水質溶解性COD約200 mg/l,處理到COD小於50 mg/l，費用在每噸水270元。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優點。4.3.8無錫榮成紙業有限公司(施工中，暫缺相片)利用流體化床氧化法將二沉池出流水的水質溶解性COD約200 mg/l,處理到COD小於55 mg/l。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優點。4.3.9安徽華泰林漿紙有限公司(施工中，暫缺相片)利用流體化床氧化