芬顿反应器

芬顿反应器，又叫做芬顿设备、芬顿氧化设备，芬顿反应设备，芬顿反应装置等，是对废水进行氧化的必要设备。

一、芬顿设备主要特点：

投资省;占地小;处理效率高;运行费用低;易自控;氧化能力强，运行费相对低;pH值正常;反应时间少等。

二、芬顿设备工艺的优点

①对环境友善：处理后不像其它的化学药品，如漂白水(次氯酸钠)，易产生氯化有机物等毒性物质，对环境造成伤害。

②占地空间小：有机物氧化的速度相当快，所需的停留时间短,约0.5~2小时即可，不像一般的生物处理约需12~24小时，因时间短，相对反应槽容积不需太大，可节省空间。

③操作弹性大：可依进流水水质的好坏来改变操作条件，提高处理量。而一般的生物处理难以弹性操作。针对较高的污染量只需提高亚铁及H2O2加药量及适当的pH控制即可。

④初设成本低：与一般的生物处理系统相较，约只须其投资成本的1/3~1/4。

⑤氧化能力强：所产生的氢氧自由基(OH)氧化能力相当强。可处理多种毒性物质，如氯乙烯、BTEX、氯苯、酚、多氯联苯、TCE、DCE、PCE等，另EDTA和酮类MTBE、MEK等亦有效。

三、芬顿设备的原理

过氧化氢(H2O2)与二价铁离子(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，同时FeSO4可以被氧化成3价铁离子，有一定的絮凝的作用，3价铁离子变成氢氧化铁，有一定的网捕作用，从而达到处理水的目的。芬顿试剂在环境化学中找到了它的位置，具有去除难降解有机污染物的高能力的芬顿试剂，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。

四、影响芬顿设备反应的因素

影响Fenton法氧化反应效果与速率因子：反应物本身的特性，H2O2的剂量，Fe2+的浓度，pH值，反应时间，温度。

1、温度因素

在芬顿反应中，温度是影响其效果的重要因素，温度不断升高，芬顿反应的速度会逐渐加快，随着温度的提高，˙OH的生成速度会提高，能够促进˙OH与有机物发生反应，使氧化效果得到提升，提高CODCr的去除率。温度的升高也会使H2O2的分解速度加快，分解成O2与H2O，这对于˙OH的生成是不利的芬顿。不同类型的工业废水中，芬顿反应的最合适温度也是不同的，

2、pH值

通常情况下，在酸性环境下，芬顿试剂才会发生反应，pH的提高会使˙OH得出现受到限制，并且会出现氢氧化铁沉淀，催化能力丧失。如果溶液中有浓度较高的H+，Fe3+不能被还原为Fe2+，催化反应就会受到阻碍芬顿。有研究结果表明在酸性环境下，尤其是pH在3-5之间时，芬顿试剂有很强的氧化能力，这时有机物的降解速度比较快，能够在几分钟内降解。同时有机物的反应速率与Fe2+以及过氧化氢的初始浓度成正比例关系。在工业处理中使用芬顿工艺，需要将废水的pH调到3.5左右为最佳。

3、有机物

对于不同类型的工业废水，芬顿试剂的使用量以及氧化效果是存在差异的，主要是由于不同类型的工业废水中，存在着不同类型的有机物。对于糖类等碳水化合物，由于受到羟基自由基的作用，分子会出现脱氢反应，C-C键断链;对于具有水溶性的高分子和乙烯化合物，羟基自由基会使C=C键断裂。羟基自由基能够使芳香族化合物出现开环进而形成脂肪类的化合物，使这种类型废水中的生物毒性降低，使其可生化性得到改善。

4、H2O2与催化剂投入数量

利用芬顿工艺对工业废水进行处理时，需要明确药剂投入的数量及其经济性，如果其中投入的H2O2量比较大，就会提高废水中CODCr的去除率。但是到达一定数量后，CODCr的去除率会呈现出逐渐下降的趋势。催化剂的投入数量与H2O2的投入量存在着相同的情况，Fe2+的数量增加，CODCr的去除率会提高，达到一定程度后，CODCr的去除率就会下降芬顿。在实际的工作中需要通过实验明确H2O2与催化剂的投入数量。

五、芬顿设备在部分工业废水处理中的应用

1、芬顿设备在印染废水中的应用

印染废水中色度比较高，化学需氧量的浓度比较高，含盐量也比较高，可生化性不强。芬顿试剂具有较高的氧化性，能够使一些难以通过生物降解的有机物转换成可生化性比较好的物质，对染料中发色的基团进行破坏，使色度降低，因而被广泛的应用到印染废水处理中。利用芬顿衍生的工艺手段，例如利用微电解-Fenton氧化工艺对蒽醌染整废水进行处理，这种废水难以降解，化学需氧量的去除率在93.5%左右，BOD5的去除率为93%左右，出水色度能够除掉95.5%左右。在pH为2-4之间时，过氧化氢的投入量为30g/L，催化剂的投入量是过氧化氢的1/150时，使用芬顿工艺对中间体H酸生产的废水进行处理，能够达到50%的化学需氧量去除率。

2、芬顿设备在焦化废水中的应用

焦化废水中有难以生化降解的多稠环芳烃和含氮杂环化合物，废水中含有很多生物毒性，抑制性的物质也比较多，即使进行生化处理，废水也很难达到标准。厌氧好氧工艺法无法使焦化废水达到合理的排放标准，虽然使用活性炭工艺进行处理能够达到一定的效果，但是这种工艺方法的成本消耗比较高，并且会出现二次污染。芬顿工艺在难降解有机物废水处理中有着广阔的发展前景，并且能够实现良好的效果。

3、芬顿设备垃圾渗滤液中的应用

垃圾渗滤液中含有很高浓度的有机物，其中的大部分是难以通过生物降解的有机物，还有很多有毒有害的物质，氨氮的浓度比较高，微生物营养元素的比例严重失调，使用一般的生化处理工艺，过程比较复杂，效果一般。而使用芬顿工艺对生化处理后的垃圾渗滤液进行处理，出水水质能够达到二级污水排放标准，能够提高垃圾渗滤液的可生化性，能够为接下来的生化处理提供重要的保障。

4、芬顿设备在含酚物质废水中的应用

酚类物质的毒性比较高，对人体有致癌的作用，是比较难降解的工业废水。芬顿工艺可以处理苯酚、甲酚等多种酚类，并且有很好的效果。如果室温合理，pH在3-6之间，并且有氧化铁催化剂，过氧化氢能够对酚结构快速的破坏，在氧化的过程中能够先将苯环分裂为二元酸，然后生成二氧化碳和水。

芬顿工艺在含酚废水中的应用比较多，能够使废水中的生物毒害性减小，使废水中的生物降解性能得到改善。

芬顿设备的芬顿工艺能够很好地降解有毒有机污染物，并且有着比较广泛的应用氛围，在实验室以及实际应用中都取得了良好的效果。当前工业废水处理中都提倡循环经济的发展模式，使用单一的污水处理厂对有毒的废水进行处理，不能得到理想的效果，而芬顿工艺是一种十分有效地废水处理手段，能够对废水进行可生化性以及深度处理，加之其他技术实现中水回用，达到循环利用的目的。