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芬頓法及芬頓反應(yīng)器處理廢水工藝原理講解(芬頓氧化處理廢水工藝流程)
標(biāo)簽:     添加時(shí)間:2022-12-27 瀏覽次數(shù):11964

芬頓法及芬頓反應(yīng)器處理廢水工藝原理講解(芬頓氧化處理廢水工藝流程)  


       1.芬頓名字的由來


  1893年,化學(xué)家Fenton HJ(人名)發(fā)現(xiàn),過氧化氫(H2O2)與二價(jià)鐵離子的混合溶液具有強(qiáng)氧化性,可以將當(dāng)時(shí)很多已知的有機(jī)化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機(jī)態(tài),氧化效果十分顯著。為了紀(jì)念化學(xué)家Fenton HJ(人名),所以叫芬頓反應(yīng)。

  2.芬頓反應(yīng)適用的污水種類

  經(jīng)過對(duì)污水各行業(yè)廢水進(jìn)行不同比例的實(shí)驗(yàn),芬頓反應(yīng)在難降解有機(jī)污染物的去除上效果明顯。很好的補(bǔ)充了傳統(tǒng)生化處理難降解有機(jī)物方面的不足。尤其是在印染廢水、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(yīng)用。

  3.芬頓反應(yīng)的原理

  RH:代表有機(jī)物

  R·:代表有機(jī)物產(chǎn)生的自由基

  文字解釋:

  (1)雙氧水和二價(jià)鐵反應(yīng)生成羥基自由基

  (2)有機(jī)物和羥基自由基反應(yīng)生成還原性自由基

  (3)還原性自由基被三價(jià)鐵離子氧化成無機(jī)產(chǎn)物或者小分子有機(jī)物

  (4)雙氧水和羥基自由基反應(yīng)生成超氧化氫自由基(活性極高)

  (5)二價(jià)鐵離子和羥基自由基反應(yīng)生成三價(jià)鐵離子

  (6)三價(jià)鐵離子氧化雙氧水生成超氧化氫自由基

  (7)超氧化氫自由基和三價(jià)鐵離子生成氧氣

  (8)反應(yīng)過程產(chǎn)生的羥基自由基和超氧化氫自由基和氧氣會(huì)和各類有機(jī)物和有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)物反應(yīng)達(dá)到去除COD的目的。

  4.芬頓的影響因素和影響機(jī)理

  (1)雙氧水的投加量:雙氧水濃度過低則不能徹底將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵,也不會(huì)產(chǎn)生足夠的羥基自由基,也就沒有芬頓反應(yīng)中后幾步地方反應(yīng);雙氧水的濃度過高時(shí),過量的雙氧水不但不能通過分解產(chǎn)生更多的自由基,反而在反應(yīng)的一開始就把Fe2+迅速氧化成Fe 3+,使氧化在Fe3+社的催化下進(jìn)行,這樣就既消耗了雙氧水又抑制羥基自由基的產(chǎn)生的產(chǎn)生。

  (2)Fe 2+投加量:Fe 2+濃度過低,反應(yīng)速度極慢;Fe2+過量,它還原雙氧水且自身氧化為Fe 3+,消耗藥劑的同時(shí)增加出水色度。

  (3)pH值:芬頓試劑是在酸性條件下發(fā)生作用的,根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)證明,pH值在3~4附近時(shí)去除率最大,此時(shí)的有機(jī)物降解速率快,能夠在短短幾分鐘內(nèi)降解。此時(shí)有機(jī)物的反應(yīng)速率常數(shù)正比于Fe2+和過氧化氫的初始濃度。如果PH過高,的環(huán)境中Fe 2+不能催化氧化雙氧水產(chǎn)生羥基自由基,抑制反應(yīng)(1),而變成了單純的氧化還原反應(yīng)。如果PH過低過多的氫離子會(huì)促進(jìn)反應(yīng)(5)的進(jìn)行,抑制反應(yīng)(6)(7)的進(jìn)行從而使芬頓只具備了預(yù)氧化的作用。COD可能不降反升。同時(shí)造成藥劑的大量浪費(fèi)。

  (4)反應(yīng)時(shí)間,反應(yīng)溫度:根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理,隨著溫度的增加,反應(yīng)速度加快。但是對(duì)于芬頓試劑這樣復(fù)雜的反應(yīng)體系,溫度升高,不僅加速正反應(yīng)的進(jìn)行,也加速副反應(yīng)。因此,溫度對(duì)于芬頓試劑處理廢水的影響復(fù)雜,適當(dāng)?shù)臏囟瓤梢约せ盍u基自由基,溫度過高會(huì)使雙氧水分解成水和氧氣。

  5.不適合芬頓工藝的污水

  (1)在酸性條件下易產(chǎn)生有毒有害氣體的污染物不應(yīng)進(jìn)入芬頓氧化工藝單元;比如含硫離子污水在酸性條件下會(huì)產(chǎn)生硫化氫,含氰化物的廢水酸性條件會(huì)產(chǎn)生氰化氫。

  (2)進(jìn)水中懸浮物過高不宜使用芬頓工藝,因?yàn)檫^高的懸浮物會(huì)大大增加藥劑的使用量,造成處理成本增加。進(jìn)水懸浮物宜小于200 mg/L;

  (3)應(yīng)控制進(jìn)水中Cl-、H2PO-、HCO3-、油類和其他影響芬頓氧化反應(yīng)的無機(jī)離子或污染物濃度,其限制濃度應(yīng)在確定工藝前做出對(duì)應(yīng)小試,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定。比如磷酸根和碳酸根會(huì)消耗二價(jià)鐵,油類會(huì)造成藥劑的大量消耗等。

  6.芬頓反應(yīng)操作工藝

  芬頓氧化法廢水處理工程工藝流程主要包括調(diào)酸、催化劑混合、氧化反應(yīng)、中和、固液分離、藥劑投配及污泥處理系統(tǒng)。

  (1)調(diào)酸

  根據(jù)氧化反應(yīng)池最佳pH值條件要求,應(yīng)通過投加濃硫酸或稀硫酸來調(diào)整廢水的pH值,pH值宜控制在3.0~4.0。

  調(diào)酸池宜采用水力攪拌、機(jī)械攪拌或空氣攪拌,混合時(shí)間不宜小于2min。

  濃硫酸或稀硫酸宜采用計(jì)量泵投加,采用在線pH值控制儀等自控系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)投加量。

  如果來水是酸水此步驟可省略。

  (2)催化劑混合

  催化劑一般用硫酸亞鐵,在催化劑混合池完成混合過程,催化劑混合池宜采用水力攪拌、機(jī)械攪拌或空氣攪拌,混合時(shí)間不宜小于2min。硫酸亞鐵溶液質(zhì)量百分濃度宜小于30%,當(dāng)冬季溫度較低時(shí),可降至20%,宜采用計(jì)量泵定量投加。

  (3)氧化反應(yīng)

  應(yīng)投加過氧化氫溶液,在氧化反應(yīng)池中完成氧化反應(yīng),氧化反應(yīng)池可采用完全混合式或推流式,完全混合式氧化反應(yīng)池盡量達(dá)到2段以上,通過溢流或穿孔墻連接。

  (4)中和

  中和池投加堿液調(diào)整pH值至中性,堿液宜采用氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液,不宜采用氫氧化鈣溶液。當(dāng)芬頓氧化法出水直接排放時(shí),pH值應(yīng)調(diào)整至滿足固液分離要求和排放要求;當(dāng)芬頓氧化法出水進(jìn)入后續(xù)處理工藝時(shí),pH值應(yīng)調(diào)整至滿足固液分離要求和后續(xù)處理工藝要求。

  中和池可采用水力攪拌、機(jī)械攪拌或空氣攪拌,混合時(shí)間不宜小于2min。

  氧化反應(yīng)和中和工序未采用空氣攪拌時(shí),應(yīng)設(shè)空氣攪拌脫氣池,水力停留時(shí)間不宜小于15 min,氣水比不宜小于5:1。

  (5)固液分離

  可采用沉淀或氣浮完成固液分離,若分離效果不佳可投加助凝劑,助凝劑宜采用聚丙烯酰胺(PAM),投加量宜為3 mg/L~5 mg/L。藥劑種類和投加比例有條件時(shí)應(yīng)依據(jù)試驗(yàn)確定。

  (6)藥劑投配

  芬頓試劑、酸堿試劑、助凝劑等藥劑的用量,應(yīng)根據(jù)廢水特性,經(jīng)試驗(yàn)后確定。

  芬頓試劑和助凝劑的投加方式宜選擇計(jì)量泵投加,并安裝流量計(jì)。芬頓試劑和助凝劑投加系統(tǒng)應(yīng)包括藥劑的儲(chǔ)存、調(diào)制、輸送、計(jì)量和投加設(shè)施等。

  投藥混合采用水力攪拌、機(jī)械攪拌或空氣攪拌等。硫酸亞鐵不宜采用空氣攪拌,否則容易使二價(jià)鐵部分氧化成三價(jià)鐵,造成藥劑的浪費(fèi)。

  雙氧水的儲(chǔ)存裝置應(yīng)遠(yuǎn)離熱源、避免陽光直射。



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