fenton氧化设计参考

1、fenton 氧化设计参考fenton氧化设计参考Fenton家族废水高级氧化处理技术 Fenton Family - Advanced Oxidation Technologies for Wastewater Treatment 一、技术简述目前有很多产业的废水 处理场，需增设废水高级处理单元才能达到当地政府的放流 水标准，至今已发展的废水高级处理技术包括臭氧氧化法、 活性碳吸附法、薄膜分离法、湿式氧化法及Fenton氧化法等， 其中以Fenton氧化法(H2O2/Fe2+)被认为是一种最有效、 简单且经济的方法，其他方法则因初设成本或操作成本太高而较难被业者接受。Fenton氧化法虽有高

2、效率、低操作费的优点，但同时因其 会产生大量的铁污泥，成为应用时的一大缺点。自 1994 年起以 Fenton 氧化法产生OH (hydroxyl radical)的原理为基础，开发改良低污泥的废水高级氧化处理技术，我们称此为Fenton家族(Fenton Family )高级氧化处理技术。Fenton氧化法的反应式如式(1),所产生 OH的氧化能 力在所有氧化剂中排第二，仅次于氟。H2O2 + Fe2+ f OH + OH+ Fe3+ f Fe(OH)3 ；(前 响Fenton法氧化反应效果与速率的因子有下列几项：1.反应物本身的特性2. H2O2的剂量3. Fe2+的浓度4.pH值Fent

3、on法反应的pH值一般约在34。5.反应时间6.温度等。Fenton家族处理技术乃针对 Fenton法污泥产量太多的缺 点加以改良，利用电场或结晶技术来提升处理效果及降低化 学污泥产量，使适用范围大为增加。Fenton家族高级处理技术的演进由传统 Fenton法、电解氧 化-Fenton法（简称 Fentonn）、电解还原-Fenton法（简称 Fenton ID） > 至流体化床-Fenton 法（简称 Fenton IV）。下图为Fenton家族高级处理技术发展历程，Fentonin及FentonW分别为目前高浓度与低浓度废水的重点低污泥处理 技术。Fenton家族高级处理技术发展历

4、程Fenton家族处理技术与其它高级处理技术的比较项目比较基准：COD = 200 mg/L处理至 COD = 100 mg/L薄膜分离法 活性碳吸附法化学混凝法臭氧氧化法传统Fenton法 电解还原-Fenton法 流体化床-Fenton法特点 提浓 污 染物吸附有机物混凝有机物氧化有机物氧化有机 物 氧化 有机物 氧化 有机物 COD去除率（ ） 9095 2075 2050 3060 6585 7090 7090设备成本（万元 / m3 ） 0.5 1 0.225 0.375 0.05 0.125 0.5 1 0.05 0.125 0.125 0.375 0.0625 0.175 操作成

5、本（元 / m3 ） 3.75 8.75 3 10 0.75 3.75 6.25 8.75 2.5 6.25 1 3.75 2 3.75 操作成本 （元 / kgCOD ） 37.5 87.5 25 100 7.5 37.5 62.587.5 2562.5 2037.5 2537.5 技术差异性 需处理提浓液需再生活性碳需处理污泥需处理O3废气 需处理污泥污泥量较传统 Fenton少80%污泥量较传统 Fenton少70%下图为Fenton家族处理技术的应用方式，其 中电解还原-Fenton法(Fentonm)适用于高浓度生物难分解废 水(COD>1000mg/L)的处理，可作为生物前处

6、理以改善水质，提升后续生物处理能力；流体化床-Fenton法(Fenton IV)适用于低浓度生物难分解废水 (COD1000mg/L)而言，电解还 原-Fenton法的处理效果往往优于Fenton法，这可能是因为Fenton法氧化有机物的后段中间产物多是简单的有机酸(如醋酸、草酸、甲酸)，OH对这些分子态有机酸的反应速率 较低，尤其当水中存在无机离子 (如PO43-、Cl-、HCO3-)时，无机离子便会与OH产生竞争反应而使得 COD去除率降低。但在电解还原-Fenton系统中，有机酸会电离成离子态，便大大的提高了有机酸与.OH的反应速率。电解还原-Fenton法处理各种高浓度 COD废液的

7、处理结 果废水来源处理前 COD(mg/L)处理后 COD(mg/L) COD去除率(%)化工厂油墨废液 74601 2387 96.8化工厂 HEXA 废水 29640 38 99.9电镀厂化学镇废水27870 194293.0手工造纸厂黑液 30880 347 98.9乳胶厂AN废液5800 564 90.3化工厂树脂废水 2480 358 85.8人纤厂 RG 废水24900 619 97.5 工专实验室废液 23900 4780 80.0 Fenton III 处理槽外观回页首2、流体化床-Fenton法流体化床-Fenton系利用流体化床的方式使Fenton法所产生之三价铁大部份得以

8、结晶或沈淀披覆在流体化床之担体表面上，是一项结合了同相化学氧化(Fenton法)、异相化学氧化(H2O2/FeOOH )、流体化床结晶及 FeOOH的还原溶解等功 能的新技术，此方法的示意图如下图所示。这项技术将传统的 Fenton氧化法作了大幅度的改良，如此可减少Fenton法大量的化学污泥产量，同时在担体表面形成的铁氧化物具有异相催化的效果，而流体化床的方式亦促 进了化学氧化反应及质传效率，使COD去除率提升。流体化床-Fenton法的示意图 重庆理文造纸有限公司流 体化床-Fenton处理槽Fenton家族技术设计重点 项目说 明电解还原-Fenton处理槽1.材料的选择：阳极、阴极材质

9、2.阴/阳极形状、配置设计 3.电源供应器的规格4.加药方式、用药比率 5.处理槽的体积、形状、 高度、回流比流体化床Fenton处理槽1.担体材料的选择： 材质、比重、密度和粒径大小2.分配盘设计3.上流速度、回流比4.加药方式、位置和用药比率 5.处理槽的体积、 形状、高度Fenton家族技术的原理和特点比较技术名称适用COD ( mg / L ) 主要原理 技术特点 传统Fenton法50 1000 H2O2 + Fe2+ f OH + OH Fe3+ 同相反应，铁污泥 多，且亦受杂质干扰 电解还原-Fenton法(Fentonm,Fered-Fenton) 1000 50000 Fe3

10、+ + e- - Fe2+ , H2O2 + Fe2+ f OH + OH+ Fe3+电解还原Fe(in)使其循环再利用，铁污 泥减量 80% 流体化床-Fenton 法(Fenton IV, FBR-Fenton) 50 1000 H2O2 + Fe2+ f OI+ Fe(OH)2 + FeOOH , H2O2 + FeOOH -.同相及异相催化反应，污泥形成结晶， 铁污泥减量70%三、技术应用产业 Fenton家族技术可应用 的产业包括：1 .石化业废水： 主要用于生物前处理。2 .化工业废水：可用于高COD各股废水如蒸储废液的处理，和生物处理后 的色度和COD去除，使放流水达 98年标准

11、。3 .人纤、纺织业废水：可用于生物前处理和生物处理后的水质把关，放流水可达98年标准。4 .染整业废水：主要用于生物处理后的色度、泡沫和COD去除，使放流水达98年标准。5 .金属表面处理业废水：主要用于高 COD各股废水如脱脂废液的处理，以避免对化 学混凝单元的混凝效果造成影响。6 .印刷电路板业废水：可用于高COD各股废水如清洗剂、剥膜显影废液的处理和 生物处理后的水质把关。7 . IC、半导体业废水：可用于高COD各股废水如显影废液、去光阻废液的处理。8 .造纸业废水：主要用于生物处理后的色度和COD去除，使放流水达98年示准。9 .合成树脂业废水：主要用于生物处理后的水质把关。10

12、.制药、皮革业废水：用于生物前处理和生物处理后的水质把关。Fenton氧化一一水解酸化一一活性污泥工艺处理增塑剂废摘要：增塑剂生产废水酸性强，有机物浓度高，且含强氧化性物质。采用Fenton氧化一一水解酸化一一活性污泥工艺对其进 行处理。实际运行表明，进水 CODcr, 60008000 mg/L时，处 理后CODcr可降至500mg/L以下，达到污水综合排放标 准(GB 89781996)三级标准。生化系统应定期投加尿素和磷酸盐作为微生物补充营养关键词:增塑剂废水 Fenton氧化水解酸化活性污泥工艺1工程 概况 环氧大豆油是一类绿色增塑剂产品，具有无毒和良好 的光、热稳定性，广泛应用于食品

13、、药物等包装材料。江苏奥企业是以可再生植物脂肪酸脂类和有机酸为主要原料1,在过氧化氢存在的条件下有机竣酸与双氧水发生环 氧化反应合成环氧大豆油，其生产工艺主要包括：原材料预处理、酯交换反应、精微、环氧化反应、水洗脱酸、 蒸播脱水6个步骤。其排放水中含有大豆油、脂肪酸甲酯、双氧水、甲酸、皂 化物等，具有酸性强，有机物浓度高，含强氧化性物质等特 点°其生产废水量为 1 00m3 / d, CODcr6000 8000 mg / L , BOD5 2 5003000 mg/L, pH23,氨氮 根据废水特性， 最终确定的处理工艺流程见图 1。废水首先通过隔油调节池，浮油被隔离回用；由于废水

14、中含有双氧水，且本身为强酸性，因此采用添加FeSO4使之 形成Fenton氧化系统，利用 Fenton反应形成的氧化能力很 强的羟基自由基2 ( OH)对废水中的大分子有机物进行破 坏降解成小分子物质。Fenton反应后投加Ca(OH)2使得系统的pH调整为8左右。同时投加 PAM ,使体系的铁离子形成沉淀通过沉淀池去 除。Fenton高级氧化和中和反应采用穿孔管气体搅拌。物化处理后通过水解和好氧系统对有机物进行最终处理。由于废水中氨氮和磷不足，运行中定期投加尿素和磷酸二 氢钾以满足微生物生长需要。主要构筑物及工艺参数见表lo2运行及处理效果 2. 1高级氧化和中和 经隔油处理后 废水CODc

15、r在6000 mg/ L左右。Fenton氧化反应中,Fe2+马上被双氧水和空气中的氧气氧 化成Fe3+,系统同时存在 Fe3+和双氧水反应的类 Fenton氧 化3。中和段利用氢氧化钙中和混合液体，形成氢氧化铁沉淀， 通过PAM的混凝作用，形成矶花通过物化沉淀池去除。运行中Fe2+和双氧水的物质的量之比分别为1:20 和 1 :10时的去除效果见图2和图3。从现场试验分析，当双氧水与Fe2+的物质的量之比为20: l时Fenton氧化的平均去除率为 35. 36%,当双氧水与 Fe2+ 物质的量之比为10:1时Fenton氧化的平均去除率为 37. 92%。两段平均去除率接近；且过多的Fe2

16、+会导致大量的污泥和 影响Fenton反应的效率4,因此选择20:1为合理。中和段经物化沉淀池后由水CODcr为3 0003 500 mg /L。2. 2生化系统 接种污泥取自园区综合废水处理厂污泥浓 缩池，采用阶段增加负荷法驯化 5,首先稳定污泥性状，污 泥接种后好氧段空曝气，水解酸化段间歇采用空气搅拌，然 后按照比例添加营养物质和废水，提高微生物对废水的适应 能力。驯化过程中，适应能力差的微生物不断死亡，当 MLSS下 降到1 g/L左右，继续投加接种污泥，以满足微生物种群的 数量和提高微生物对废水的耐受性以及有效细菌的循环繁 殖要求。驯化初始，水解酸化段和好氧段都按MLSS34 g/L进

17、行接种，水解酸化段间歇采用大孔管空气搅拌，防止污泥沉 淀，使得微生物附着生长于填料上，形成生物膜6。由于调试驯化时为 7月，温度较高，利于驯化，历时40 d, 基本驯化完成。水解酸化段填料附着微生物呈现暗褐色，且不易脱落；好 氧池污泥黄褐色且沉淀迅速，沉淀后上清液透亮，少有悬浮 物质。驯化完成后好氧段 MLSS 2.42.8 g/L,污泥负荷在0.2 kgCODcr/(kgMLSS d)左右。整个驯化和后续连续过程中按照比例投加磷酸盐和尿素，以保证废水C:N:P比例。驯化完成后连续运行 15 d表明(见图4),水解酸化段对废 水CODcr的平均去除率为 21. 42%,好氧段包括沉淀池由 水的

18、平均去除率为83. 38%,生化系统总平均去除率为87. 13%,系统最终产水平均 CODcr为420 mg/L。废水系统整体运行能满足污水综合排放标准(GB8978 1996)三级标准。3小结(1)采用高级氧化和絮凝沉淀去除了部分有机物， 弥补了厌氧工艺处理速度慢、占地面积大、系统脆弱等缺点；Fenton氧化及好氧反应迅速，节约用地面积。(2)充分利用了废水中含有的双氧水，使之形成Fenton反应；消除了双氧水对微生物的毒害作用。且在混凝沉淀过程中，偏碱性条件下去除了废水中呈乳化 状的废油，为生化减轻了负荷。(3)FeSO4部分采用钢厂废酸性液，很好地节约了成本。且少量的Fe2+进入生化系统有利于生物的驯化和生长7 o(4)系统总投资约48万元，单位废水处理直接成本，以石 灰、FeSO4、PAM、尿素、磷酸盐等药剂和电耗计算，需要 3. 54元/ m3,从废水水质分析，经济上比较合理。参考文献l陈浩乾，张颖，许馨予，等.绿色增塑剂环氧大豆油的开发与应用.广州化工，2008, 36(4):68 2邵强，闫光绪，王嘉麟，等. Fenton试剂氧化降解丙 烯酰胺污水及其反应动力学研究.环境污染与防治， 2007 ,29(10):754758