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)，易產生氯化有機物等毒性物質，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加藥量及適當的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：所產生的氫氧自由基(OH)氧化能力相當強。可處理多種毒性物質，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得出現受到限制，并且會出現氫氧化鐵沉淀，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系。在工業(yè)處理中使用芬頓工藝，需要將廢水的pH調到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量及其經濟性，如果其中投入的H2O2量比較大，就會提高廢水中CODCr的去除率。但是到達一定數量后，CODCr的去除率會呈現出逐漸下降的趨勢。催化劑的投入數量與H2O2的投入量存在著相同的情況，Fe2+的數量增加，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換成可生化性比較好的物質，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，并且能夠實現良好的效果。

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，氨氮的濃度比較高，微生物營養(yǎng)元素的比例嚴重失調，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廢水中的應用

酚類物質的毒性比較高，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，過氧化氫能夠對酚結構快速的破壞，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，能夠對廢水進行可生化性以及深度處理，加之其他技術實現中水回用，達到循環(huán)利用的目的。