芬顿（Fenton）试剂处理废水
本文由 Riyuefeng 于 2019-7-18 21:55 发布在 给水排水
什么是芬顿（Fenton）试剂法
芬顿法是以硫酸亚铁中的二价铁离子为催化剂与双氧水（又名过氧化氢）进行氧化反应来进行废水处理的一个体系,通常称之为芬顿试剂。因为硫酸亚铁与双氧水都具有很强的氧化还原性质，所以芬顿试剂能够反应生成强氧化性的羟基自由基，这些自由基能够与废水中的难溶性有机污染物的结构遭到破坏分解，从而达到对污染物去除的目的。
芬顿（Fenton）试剂反应机理
芬顿（Fenton）试剂的反应处理废水的过程主要为对污染物的有机氧化与混凝沉淀。1、对污染物的有机氧化作用主要是因为硫酸亚铁中2价铁离子与双氧水（H2O2)的强氧化还用作用生成羟基自由基的过程。这其中·OH会进行一系列的游离基
反应过程。2、对污染物的混凝沉淀作用主要是因为硫酸亚铁中2价铁离子与废水反应生成氢氧化铁胶体，与废水中有机污染物产生网捕吸附絮凝的作用使其沉淀。芬顿试剂的大致反应过程为：
Fe2+ +H2O2==Fe3+ +OH-+HO·
Fe3+ +H2O2+OH-==Fe2+ +H2O+HO·
Fe3+ +H2O2==Fe2+ +H+ +HO2
HO2+H2O2==H2O+O2↑+HO
[Fe(H2O)6]3++H2O→[Fe(H2O)5OH]2++H3O+
[Fe(H2O)5OH]2++H2O→[Fe(H2O)4(OH)2]++H3O+
硫酸亚铁芬顿试剂的作用
在造纸废水的处理工艺上，目前硫酸亚铁芬顿法逐渐成为了一种退浆废水处理的主流工艺，主要通过对废水投加硫酸亚铁与双氧水产生羟基自由基（强氧化）去降解造纸废水中的有机污染物，芬顿试剂是怎么使用的？。
在印染废水的处理工艺上，芬顿法生成的羟基自由基能对印染废水中的发色基团带有强氧化破坏的作用。利用硫酸亚铁芬顿可以对废水色度的去除率达到92%，COD的去除率达到94%。并且解决了硫酸亚铁单独脱色出现的可逆性返色问题,不过硫酸亚铁投加过量仍然会铁离子沉淀使废水呈黄色。
芬顿试剂的投加比例量计算
1芬顿试剂的应用
芬顿试剂法是通过硫酸亚铁与双氧水相结合的一种深度处理工艺，利用硫酸亚铁和双氧水的强氧化还原性，生成反应强氧化性的羟基自由基，与难降解的有机物生成自由基，在化工废水中普遍应用，在电镀废水处理中最为广泛。芬顿法反应化学方
程式可以将许多高污物，如高cod，高磷，高氨氮与色度得以有效降解。
芬顿药剂的投加比例量计算
芬顿药剂主要组成包括硫酸亚铁与双氧水，这两种药剂也常被单独用于废水处理中，硫酸亚铁主要作为还原剂、混凝剂使用，而双氧水则作为强氧化剂使用。硫酸亚铁中2价铁离子与双氧水（H2O2)的强氧化还用作用生成羟基自由基的过程。两者组合技术则为高级强氧化技术。
先确定好芬顿硫酸亚铁与双氧水投加顺序，再根据废水性质计算出芬顿试剂的投加量，比如除COD，如果芬顿体系中如果氧化性物质多,那么硫酸亚铁的比例就要大一些，如果还原性物质多双氧水就要多一点，一般有机物体现为还原性，所以若是除COD的话，按照需要氧化200ppm的COD计算，可依照以下计算公式：双氧水与硫酸亚铁的质量比为1:2，加亚铁前保证处理反应器中的pH值在3.5~4.0，加入1400ppm的亚铁，再加入700ppm的双氧水，反应40min左右。通常按质量浓度双氧水：COD=1:1，摩尔浓度Fe2+：H2O2=1:3换算即可，具体根据污染物浓度进行正交实验来确定。
以水中COD含量计算其投加量则H2O2：COD的质量浓度为1：1，可先计算出所需双氧水投加量，再按硫酸亚铁跟双氧水的体积比一般为：3:1。也就是说Fe2+：H2O2=1:3的摩尔浓度进行投加。具体的投加量并不是固定的，在实际应用中，可根据水中污染物进行调节，如水中还原性物质比较多，可相应投加多一点的双氧水，相反的氧化性物质比较多时则Fe2+的投加比例须增大。
芬顿药剂投加量除了与水中污染物含量有关（有机物一般体现为还原性），还与药剂含量及水质因素有关，因此芬顿药剂的投加比例及浓度需要根据实际情况进行调整(硫酸亚铁芬顿试剂投加过量对废水的影响)。
芬顿工艺处理废水的缺点与问题
企业废水处理工艺
水处理工艺最少要３个环节，如厌氧－好氧－絮凝。多年以为我国的污水处理采用传统工艺进行污水处理，随着近年来国家逐渐提高污水排放标准，例如：本来印染厂就设计COD100mg/L以内的，现在COD要提高到80mg/L，到2016年1月1日，还要求提到60mg/L。这表明我国对废水的排放标准越来越严格，处理力度越来越大。
传统工艺只要药剂质量不好就难以稳定达标。在这个时候，许多企业就会采用深度处理工艺进行废水处理以适应新的废水排放标准，比如臭氧处理，芬顿处理(硫酸亚铁+双氧水），膜处理，电吸咐..等等。目前应用最为广泛，市场最为认可的便是芬顿法(硫酸亚铁+双氧水）处理废水。
芬顿处理缺点与问题
采用芬顿深度处理工艺的特点是需要有条件，要求前面处理效果比较好，污染物溶度比较低
等。芬顿法处理的主要药剂是硫酸亚铁，双氧水，酸，碱（方法是反应后回调PH值），长隆科技服务客户4500多家，对于芬顿法从目前我们的客户反馈的信息，芬顿存在不少问题，主要如下：
1、芬顿处理劳动强度大。双氧水操作难度大，硫酸亚铁投加必须是固体，且硫酸亚铁含铁20%左右，相对于聚铁的11%含铁，大大增加了污泥处理强度。
2、芬顿处理的成本高，污泥多。如双氧水的药剂成本高也是一方面，并且现在大多数企业所计算的成本往往还不包括污泥增加（硫酸亚铁的投加带来的大量污泥），设备折旧，维修费用等.
3、芬顿处理容易返色。（如双氧水与硫酸亚铁的投加量与投加比例控制不好，或三价铁不沉淀容易导致废水呈现出微黄色或黄褐色。)
4、比较难控制。因为双氧水与硫酸亚铁的最佳比例需要进行正交实验才可以得出，并且受到反应PH值、反映时间长短、搅拌混合程度的影响，所以比例很难控制。
5、芬顿处理腐蚀性大，连水泥池都被腐蚀掉。双氧水强氧化性，其氧化性仅次于氟气（F2），如果防护不好对人体都有一定程度的腐蚀，硫酸亚铁也具有一定的腐蚀性。
6、芬顿的处理效果也不是像文献说的那么好。大部份文献说可以把COD处理到0mg/L，实际上通过众多客户的验证很难以处理到50mg/L，根本达不到新的排放标准。
芬顿试剂的使用对废水有什么影响
芬顿试剂的使用对废水有什么影响
芬顿法（Fenton）处理废水效果好且反应迅速，正在我国废水处理中应用越来越广泛，通过投加硫酸亚铁与双氧水的反应体系处理废水。尤其对印染废水的色度，COD，以及悬浮物有着相当高的去除率。
芬顿试剂通过对硫酸亚铁与双氧水进行配比投加，因废水的性质与其污染物成份不同，有机物结构形式的不同也直接影响Fe2+/H2O2比值的大小，所以硫酸亚铁与H2O2的投加比例需要通过实验才得。硫酸亚铁在芬顿中作为催化与混凝作用存在，在其二价铁被氧化成三价铁的时候，产生大量的羟基自由基，破坏分解有机污染物去除。
硫酸亚铁芬顿试剂投加过量对废水的影响
芬顿反应中硫酸亚铁与双氧水的物料比例有一个线性关系，且双氧水的投加量与污染物COD含量的关系，1mo的COD大概需要2mol双氧水，实际应用上会有偏差，应以小试为准。如果双氧水投加量过则会使得生物菌大量死亡，造成对微生物系统处理效果大打折扣,并可能出现大量的泡沫状物质，需加入一定量的还性物质进行补救。
芬顿体系中理论上PH值为3-5时其脱色效果最好（80~90%）,CODcr的去除率达80%以上。但如果硫酸亚铁投加量过的话，会造成一定量的铁离子沉淀使得废水呈浅黄色现象，造成在给废水脱色后由于继续投加硫酸亚铁使得其出现二次污染，也称返色现象。
芬顿出水发黄如何解决
废水处理中通常有些污染物无法通过混凝法去除，便通过芬顿反应（硫酸亚铁与双氧水反应）对许多有机污染物进去去除，比如高COD,高有机磷的去除等等。芬顿反应的原理是生成的羟基自由基对污水中的各种污染物结构进行破坏从而达到去除的一个效果。
而芬顿工艺的控制相对较难，因为既要控制好硫酸亚铁与双氧水的投加比例与投加量，投加时间也需要计算。一旦控制不好废水便可以出现发黑，返色发红，浮泥严重，泡沫增多，发黄等现象，今天主要介绍芬顿导致废水发黄原因与如何解决。因为三价铁是黄褐色的
芬顿出水发黄原因与解决
在芬顿处理的过程中，如果出现废水发共同的现象一般是铁盐投加过量所引起的，需检查一下是否加药量与投加方式是否合理，硫酸亚铁是芬顿反应过程中的主要诱发剂，其用量与反应PH值是有要求的。通常芬顿反应双氧水与硫酸亚铁的投加比为1:3，PH值的控制范围要在4左右，反应完成好再调节PH至中性进行絮凝沉淀。只要硫酸亚铁的投加量控制不当过量投加的话就会引起废水水质发黄。芬顿硫酸亚铁因为三价铁是黄褐色的，会引起水质变黄。
需要注意的是，硫酸亚铁的混凝效果相对其它铁盐其形成矾花的速度与效果相对稍差，随着投加量的不断增加，会使得硫酸亚铁所形成的矾花变得紧密粘结，但也正因为这样最容易导致硫酸亚铁投加过量，生成的三价铁浓度过高，出水颜色发黄。因此硫酸亚铁投加后要给矾花一定的接触反应时间，切记一味持续过量投加。
原因二，因为污水水质的多样性，如果废水中含用重金属离子的话，其颜色发黄的原因也有可能是污水中未被沉淀掉的金属离子，或者是水中有机物的颜色。对污水中没有沉淀的金属离子，通常的处理方法是投加碱剂如加入硫化钠等使得无机金属离子沉淀。而对于废水中的有机物导致废水呈现淡黄色，则需要考虑高级氧化或吸附。
另外：除了硫酸亚铁与双氧水投加量的因素外，还需要考虑其他混凝药剂的使用与投加量，这个则需要根据不同的水处理工艺流程与药剂进行分析。但通常铁盐是最容易导致废水发黄的原因，可以通过往出水里投加石灰，让它充分反应看过后颜色还有没有，如果没有了，那基本就可以确定是铁了，如果还有黄色那就要考虑其他的原因。
芬顿双氧水或亚铁投加过量影响
双氧水是一种无色透明的液体，具有强氧化功能。一般废水处理使用双氧水都与硫酸亚铁配合组成芬顿试剂，亚铁主要作为催化剂，通过双氧水进行化学氧化的一种水处理方法，能有效的去除难处理的有机物。
一般采用芬顿法主要目的是去除高浓度的COD、色度等，若投加双氧水的量不足，会使用水质出水COD过高。对于这种现象，应该增加双氧水的药量，同时也要增加硫酸亚铁的投加量。
采用芬顿法处理，除了双氧水不足会使出水COD过高外，污水喜用负荷过高也会使
COD变高。所以使用双氧水与硫酸亚铁的使用比例应该根据水质的性质通过试验进行配比，还有应控制好整个污水处理系统。
处理cod废水芬顿投加顺序
废水处理投加芬顿试剂，一般投加顺序都是先加硫酸亚铁，然后PH调到4.5左右，然后分三次投加双氧水，硫酸亚铁：双氧水=1:4，而双氧水的投加量要根据COD来定，理论上1kgCOD需消耗2.13Kg双氧水，而一般工业用双氧水的浓度没有100%，你要根据所用双氧水浓度计算芬顿试剂投加比例用量。
使用硫酸亚铁与双氧水，一般要先稳定废水的PH值在4.5左右，水质条件必须呈酸性，然后按照依次顺序投加硫酸亚铁及双氧水。由于芬顿试剂的使用成本比较高，一般废水处理最好是通过试验来决定废水的适用性，确定浓度配比及投加量，避免造成药剂浪费。
芬顿双氧水或亚铁投加过量影响
双氧水加药过量，污水处理沉淀池表面会出现大块的污泥上浮，出现这种原因主要是双氧水过量，在pH值回调的时候双氧水被还原成氧气，带污泥上浮。出现这种现象，应该减少双氧水用量或提高硫酸亚铁的用量。
硫酸亚铁加药过量，会造成沉淀池表面呈现绿色，出现这种现象应该重新调整硫酸亚铁与双氧水的投加比例，这种情况一般不会影响出水COD，可以不采取任何措施。
双氧水与硫酸亚铁两者同时加药量过多，污水处理沉淀池表面会水的颜色会显得很深，且出水COD会较高。这是因为两种产品过量而导致部分转变成COD，对于这种状况理应减少双氧水与亚铁的加药量，一般只有投加量达到一倍以上的时候才会出现这种情况。
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