芬頓設(shè)備,又叫做芬頓設(shè)備、芬頓氧化設(shè)備,芬頓反應(yīng)設(shè)備,芬頓反應(yīng)裝置等,是對(duì)廢水進(jìn)行氧化的必要設(shè)備。
一、芬頓設(shè)備主要特點(diǎn):
投資省;占地小;處理效率高;運(yùn)行費(fèi)用低;易自控;氧化能力強(qiáng),運(yùn)行費(fèi)相對(duì)低;pH值正常;反應(yīng)時(shí)間少等。
二、芬頓設(shè)備工藝的優(yōu)點(diǎn)
①對(duì)環(huán)境友善:處理后不像其它的化學(xué)藥品,如漂白水(次氯酸鈉),易產(chǎn)生氯化有機(jī)物等毒性物質(zhì),對(duì)環(huán)境造成傷害。
②占地空間?。河袡C(jī)物氧化的速度相當(dāng)快,所需的停留時(shí)間短,約0.5~2小時(shí)即可,不像一般的生物處理約需12~24小時(shí),因時(shí)間短,相對(duì)反應(yīng)槽容積不需太大,可節(jié)省空間。
③操作彈性大:可依進(jìn)流水水質(zhì)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(duì)較高的污染量只需提高亞鐵及H2O2加藥量及適當(dāng)?shù)?/span>pH控制即可。
④初設(shè)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(qiáng):所產(chǎn)生的氫氧自由基(OH)氧化能力相當(dāng)強(qiáng)。可處理多種毒性物質(zhì),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(shè)備的原理
過氧化氫(H2O2)與二價(jià)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(shí)FeSO4可以被氧化成3價(jià)鐵離子,有一定的絮凝的作用,3價(jià)鐵離子變成氫氧化鐵,有一定的網(wǎng)捕作用,從而達(dá)到處理水的目的。芬頓試劑在環(huán)境化學(xué)中找到了它的位置,具有去除難降解有機(jī)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(xiàn)了很廣泛的應(yīng)用。
四、影響芬頓設(shè)備反應(yīng)的因素
影響Fenton法氧化反應(yīng)效果與速率因子:反應(yīng)物本身的特性,H2O2的劑量,Fe2+的濃度,pH值,反應(yīng)時(shí)間,溫度。
1、溫度因素
在芬頓反應(yīng)中,溫度是影響其效果的重要因素,溫度不斷升高,芬頓反應(yīng)的速度會(huì)逐漸加快,隨著溫度的提高,˙OH的生成速度會(huì)提高,能夠促進(jìn)˙OH與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng),使氧化效果得到提升,提高CODCr的去除率。溫度的升高也會(huì)使H2O2的分解速度加快,分解成O2與H2O,這對(duì)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(yīng)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(huì)發(fā)生反應(yīng),pH的提高會(huì)使˙OH得出現(xiàn)受到限制,并且會(huì)出現(xiàn)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(yīng)就會(huì)受到阻礙芬頓。有研究結(jié)果表明在酸性環(huán)境下,尤其是pH在3-5之間時(shí),芬頓試劑有很強(qiáng)的氧化能力,這時(shí)有機(jī)物的降解速度比較快,能夠在幾分鐘內(nèi)降解。同時(shí)有機(jī)物的反應(yīng)速率與Fe2+以及過氧化氫的初始濃度成正比例關(guān)系。在工業(yè)處理中使用芬頓工藝,需要將廢水的pH調(diào)到3.5左右為最佳。
3、有機(jī)物
對(duì)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(jī)物。對(duì)于糖類等碳水化合物,由于受到羥基自由基的作用,分子會(huì)出現(xiàn)脫氫反應(yīng),C-C鍵斷鏈;對(duì)于具有水溶性的高分子和乙烯化合物,羥基自由基會(huì)使C=C鍵斷裂。羥基自由基能夠使芳香族化合物出現(xiàn)開環(huán)進(jìn)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(shù)量
利用芬頓工藝對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理時(shí),需要明確藥劑投入的數(shù)量及其經(jīng)濟(jì)性,如果其中投入的H2O2量比較大,就會(huì)提高廢水中CODCr的去除率。但是到達(dá)一定數(shù)量后,CODCr的去除率會(huì)呈現(xiàn)出逐漸下降的趨勢。催化劑的投入數(shù)量與H2O2的投入量存在著相同的情況,Fe2+的數(shù)量增加,CODCr的去除率會(huì)提高,達(dá)到一定程度后,CODCr的去除率就會(huì)下降芬頓。在實(shí)際的工作中需要通過實(shí)驗(yàn)明確H2O2與催化劑的投入數(shù)量。
五、芬頓設(shè)備在部分工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
1、芬頓設(shè)備在印染廢水中的應(yīng)用
印染廢水中色度比較高,化學(xué)需氧量的濃度比較高,含鹽量也比較高,可生化性不強(qiáng)。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(jī)物轉(zhuǎn)換成可生化性比較好的物質(zhì),對(duì)染料中發(fā)色的基團(tuán)進(jìn)行破壞,使色度降低,因而被廣泛的應(yīng)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(duì)蒽醌染整廢水進(jìn)行處理,這種廢水難以降解,化學(xué)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(shí),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(shí),使用芬頓工藝對(duì)中間體H酸生產(chǎn)的廢水進(jìn)行處理,能夠達(dá)到50%的化學(xué)需氧量去除率。
2、芬頓設(shè)備在焦化廢水中的應(yīng)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(zhì)也比較多,即使進(jìn)行生化處理,廢水也很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。厭氧好氧工藝法無法使焦化廢水達(dá)到合理的排放標(biāo)準(zhǔn),雖然使用活性炭工藝進(jìn)行處理能夠達(dá)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(huì)出現(xiàn)二次污染。芬頓工藝在難降解有機(jī)物廢水處理中有著廣闊的發(fā)展前景,并且能夠?qū)崿F(xiàn)良好的效果。
3、芬頓設(shè)備垃圾滲濾液中的應(yīng)用
垃圾滲濾液中含有很高濃度的有機(jī)物,其中的大部分是難以通過生物降解的有機(jī)物,還有很多有毒有害的物質(zhì),氨氮的濃度比較高,微生物營養(yǎng)元素的比例嚴(yán)重失調(diào),使用一般的生化處理工藝,過程比較復(fù)雜,效果一般。而使用芬頓工藝對(duì)生化處理后的垃圾滲濾液進(jìn)行處理,出水水質(zhì)能夠達(dá)到二級(jí)污水排放標(biāo)準(zhǔn),能夠提高垃圾滲濾液的可生化性,能夠?yàn)榻酉聛淼纳幚硖峁┲匾谋U稀?/span>
4、芬頓設(shè)備在含酚物質(zhì)廢水中的應(yīng)用
酚類物質(zhì)的毒性比較高,對(duì)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?qū)Ψ咏Y(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè)備的芬頓工藝能夠很好地降解有毒有機(jī)污染物,并且有著比較廣泛的應(yīng)用氛圍,在實(shí)驗(yàn)室以及實(shí)際應(yīng)用中都取得了良好的效果。當(dāng)前工業(yè)廢水處理中都提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式,使用單一的污水處理廠對(duì)有毒的廢水進(jìn)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?qū)U水進(jìn)行可生化性以及深度處理,加之其他技術(shù)實(shí)現(xiàn)中水回用,達(dá)到循環(huán)利用的目的。