Fenton流體化床高級氧化處理技術(shù)
中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間：2012-5-28 10:27:31
污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量，降低企業(yè)治污成本
1．前言
工業(yè)廢水處理后所排放的COD幾乎是所有工業(yè)污染排放水的管控指標。隨著(zhù)工業(yè)持續的發(fā)展，各種有機溶劑及化學(xué)合成有機物被大量使用，也因此嚴重的污染了自然環(huán)境，因此如何有效去除這些污染物是現今廢水處理技術(shù)的一大課題。另外由于環(huán)境意識的提高，政府環(huán)保部門(mén)對廢水排放的管制日趨嚴格,以電鍍線(xiàn)路板以及電鍍行業(yè)的排放標準而言,2010年7月起COD將由現行的標準100mg/L改為80mg/L。尤其在一些環(huán)境敏感地區如太湖流域的廠(chǎng)家，COD的標準更降到不得超過(guò)50mg/L。
以上述標準而言,現有絕大部分廠(chǎng)家將面臨廢水處理系統之整改的問(wèn)題,否則將無(wú)法達到新的法規要求。
基于此，本文介紹一種針對COD深度處理的技術(shù)——Fenton流體化床(FBR)高級氧化技術(shù)，提高COD的深度處理，以達到政府排放標準的要求。
2．Fenton法的原理
Fenton化學(xué)氧化法是應用雙氧水(H2O2)與亞鐵(Fe2+)反應產(chǎn)生氫氧自由基的原理，進(jìn)行氧化有機污染反應，將廢水中有機物污染氧化成二氧化碳和水的一種高級氧化處理技術(shù)。其化學(xué)反應機制如下：
H2O2+Fe2+→•OH+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓
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(shí)間，溫度
3．Fenton法的優(yōu)點(diǎn)
�、賹Νh(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)生氯化有機物等毒性物質(zhì)，對環(huán)境造成傷害。
�、谡嫉乜臻g�。河袡C物氧化的速度相當快，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，相對反應槽容積不需太大，可節省空間。
�、鄄僮鲝椥源螅嚎梢肋M(jìn)流水水質(zhì)的好壞來(lái)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。
�、艹踉O成本低：與一般的生物處理系統相較，約只須其投資成本的1/3~1/4。
�、菅趸芰姡核a(chǎn)生的氫氧自由基（•OH）氧化能力相當強�？商幚矶喾N毒性物質(zhì)，如氯乙烯、BTEX、氯苯、1，4Dioxane，酚、多氯聯(lián)苯、TCE、DCE、PCE等，另EDTA和酮類(lèi)MTBE、MEK等亦有效。
4．傳統Fenton法缺點(diǎn)
�、倨款i1：Fe2+為催化劑,使H2O2產(chǎn)生成•OH及OH-，但同時(shí)也伴隨著(zhù)大量污泥,Fe(OH)3的產(chǎn)生成為應用中的一大缺點(diǎn)。
�、谄款i2：COD達一定的去除率后，無(wú)法再繼續去除有機物，易造成H2O2用藥的消耗。
5．傳統Fenton法改良
針對污泥含量高的缺點(diǎn)，臺灣工研院陸續開(kāi)發(fā)了改良式低污泥的廢水高級氧化處理技術(shù)，其中之一就是流體化床-Fenton法。
�。ㄒ唬┝黧w化床-Fenton法
原理：利用0.2~0.5mm硅砂擔體在結晶槽中作為結晶核種，將要處理的廢水及添加藥劑由反應池底部進(jìn)入并向上流動(dòng)。而反應槽外接有一回流水回路，用以調整進(jìn)流水過(guò)飽和度及達到擔體上流速度，使待處理的無(wú)機離子于硅砂擔體表面形成穩態(tài)結晶體，當晶體粒徑達1~2mm后，排出槽外進(jìn)行回收再利用或達到廢棄物減排的目的。
反應機制：H2O2+Fe2+→•OH+Fe(OH)2+→……FeOOH,H2O2+FeOOH→……
技術(shù)特點(diǎn)：同相及異相的催化反應，污泥減少70%。減少H2O2用藥的浪費。
適用廢水COD濃度：50~1000mg/l。
�。ǘ┥疃忍幚硪巹潣嬒�
A.現有工廠(chǎng)的廢水處理系統，一般為二沉池后直接排放。因此擬規劃一套流體化床系統直接將現在放流水排至FBR進(jìn)流暫存池，接續后段FBR-Fenton反應。FBR-Fenton系統包含進(jìn)流水調節池，FBR反應槽，脫氣池，中和池，慢混池，快沉池，泡藥系統與加藥系統。經(jīng)FBR-Fenton處理后的水排回原來(lái)排放口排放。
B.Fenton流體化床系統須新設一套FeSO4泡置系統供應系統所須的亞鐵，一套H2O2儲存與加藥系統，一套Ca(OH)2加藥系統。
C.考慮現場(chǎng)用地，為節省空間采用機器式快沉槽作為污泥沉降用。
D.預估各階段水質(zhì)：
項目化學(xué)反應系統出水
(即FBR-Fenton進(jìn)水)FBR-Fenton出水
S.S(mg/l)<30<30
COD(mg/l)80~110<50
6．單元說(shuō)明與設備規范
PCB及電鍍產(chǎn)業(yè)而言廢水因為用水減量的緣故,經(jīng)化學(xué)與生物處理后的排放水，無(wú)法達到COD小于50mg/L的法規標準。需增設高級氧化系統降解COD，使其穩定達到50mg/L以下排放值。采用流體化床（Fenton-FBR）做為高級氧化處理系統。Fenton處理程序是利用雙氧水在酸性系統下，經(jīng)亞鐵離子的催化產(chǎn)生氫氧自由基（OH．），能有效降解環(huán)類(lèi)、苯基、螯合機等極難分解的化合物。而流體化的目的為降低亞鐵用量與鐵污泥減量。其原理如下：
流體化床-Fenton是利用流體化床的模式使Fenton法所產(chǎn)生的三價(jià)鐵大部份得以結晶或沉淀披覆在流體化床的擔體表面上，是一項結合了同相化學(xué)氧化（Fenton法）、異相化學(xué)氧化（H2O2/FeOOH）、流體化床結晶及FeOH的還原溶解等功能的新技術(shù)。這項技術(shù)將傳統的Fenton氧化法作了大幅度的改良，如此可減少Fenton法大量的化學(xué)污泥產(chǎn)量，同時(shí)在擔體表面形成的鐵氧化物具有異相催化的效果，而流體化床的模式亦促進(jìn)了化學(xué)氧化反應及質(zhì)傳效率，使COD去除率提升。其反應后的出流水經(jīng)pH調整后會(huì )產(chǎn)生含鐵污泥。選用此系統另一優(yōu)勢為可利用雙氧水加藥量調整，調整COD去除量。如此將可有效控制廢水的COD排放濃度。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
7．應用案例
目前，Fenton流體化床法在臺灣地區廣泛使用，使用廠(chǎng)家有楠梓電子，岡山空軍，聯(lián)華電子，遠東化纖，臺化寧波ABS廠(chǎng)，在珠三角地區也逐漸被推廣，如東莞瑞升電子等。 來(lái)源：谷騰環(huán)保網(wǎng)
工業(yè)廢水處理后所排放的COD幾乎是所有工業(yè)污染排放水的管控指標。隨著(zhù)工業(yè)持續的發(fā)展，各種有機溶劑及化學(xué)合成有機物被大量使用，也因此嚴重的污染了自然環(huán)境，因此如何有效去除這些污染物是現今廢水處理技術(shù)的一大課題。另外由于環(huán)境意識的提高，政府環(huán)保部門(mén)對廢水排放的管制日趨嚴格,以電鍍線(xiàn)路板以及電鍍行業(yè)的排放標準而言,2010年7月起COD將由現行的標準100mg/L改為80mg/L。尤其在一些環(huán)境敏感地區如太湖流域的廠(chǎng)家，COD的標準更降到不得超過(guò)50mg/L。
以上述標準而言,現有絕大部分廠(chǎng)家將面臨廢水處理系統之整改的問(wèn)題,否則將無(wú)法達到新的法規要求。
基于此，本文介紹一種針對COD深度處理的技術(shù)——Fenton流體化床(FBR)高級氧化技術(shù)，提高COD的深度處理，以達到政府排放標準的要求。
2．Fenton法的原理
Fenton化學(xué)氧化法是應用雙氧水(H2O2)與亞鐵(Fe2+)反應產(chǎn)生氫氧自由基的原理，進(jìn)行氧化有機污染反應，將廢水中有機物污染氧化成二氧化碳和水的一種高級氧化處理技術(shù)。其化學(xué)反應機制如下：
H2O2+Fe2+→•OH+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓
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(shí)間，溫度
3．Fenton法的優(yōu)點(diǎn)
�、賹Νh(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)生氯化有機物等毒性物質(zhì)，對環(huán)境造成傷害。
�、谡嫉乜臻g�。河袡C物氧化的速度相當快，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，相對反應槽容積不需太大，可節省空間。
�、鄄僮鲝椥源螅嚎梢肋M(jìn)流水水質(zhì)的好壞來(lái)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。
�、艹踉O成本低：與一般的生物處理系統相較，約只須其投資成本的1/3~1/4。
�、菅趸芰姡核a(chǎn)生的氫氧自由基（•OH）氧化能力相當強�？商幚矶喾N毒性物質(zhì)，如氯乙烯、BTEX、氯苯、1，4Dioxane，酚、多氯聯(lián)苯、TCE、DCE、PCE等，另EDTA和酮類(lèi)MTBE、MEK等亦有效。
4．傳統Fenton法缺點(diǎn)
�、倨款i1：Fe2+為催化劑,使H2O2產(chǎn)生成•OH及OH-，但同時(shí)也伴隨著(zhù)大量污泥,Fe(OH)3的產(chǎn)生成為應用中的一大缺點(diǎn)。
�、谄款i2：COD達一定的去除率后，無(wú)法再繼續去除有機物，易造成H2O2用藥的消耗。
5．傳統Fenton法改良
針對污泥含量高的缺點(diǎn)，臺灣工研院陸續開(kāi)發(fā)了改良式低污泥的廢水高級氧化處理技術(shù)，其中之一就是流體化床-Fenton法。
�。ㄒ唬┝黧w化床-Fenton法
原理：利用0.2~0.5mm硅砂擔體在結晶槽中作為結晶核種，將要處理的廢水及添加藥劑由反應池底部進(jìn)入并向上流動(dòng)。而反應槽外接有一回流水回路，用以調整進(jìn)流水過(guò)飽和度及達到擔體上流速度，使待處理的無(wú)機離子于硅砂擔體表面形成穩態(tài)結晶體，當晶體粒徑達1~2mm后，排出槽外進(jìn)行回收再利用或達到廢棄物減排的目的。
反應機制：H2O2+Fe2+→•OH+Fe(OH)2+→……FeOOH,H2O2+FeOOH→……
技術(shù)特點(diǎn)：同相及異相的催化反應，污泥減少70%。減少H2O2用藥的浪費。
適用廢水COD濃度：50~1000mg/l。
�。ǘ┥疃忍幚硪巹潣嬒�
A.現有工廠(chǎng)的廢水處理系統，一般為二沉池后直接排放。因此擬規劃一套流體化床系統直接將現在放流水排至FBR進(jìn)流暫存池，接續后段FBR-Fenton反應。FBR-Fenton系統包含進(jìn)流水調節池，FBR反應槽，脫氣池，中和池，慢混池，快沉池，泡藥系統與加藥系統。經(jīng)FBR-Fenton處理后的水排回原來(lái)排放口排放。
B.Fenton流體化床系統須新設一套FeSO4泡置系統供應系統所須的亞鐵，一套H2O2儲存與加藥系統，一套Ca(OH)2加藥系統。
C.考慮現場(chǎng)用地，為節省空間采用機器式快沉槽作為污泥沉降用。
D.預估各階段水質(zhì)：
項目化學(xué)反應系統出水
(即FBR-Fenton進(jìn)水)FBR-Fenton出水
S.S(mg/l)<30<30
COD(mg/l)80~110<50
6．單元說(shuō)明與設備規范
PCB及電鍍產(chǎn)業(yè)而言廢水因為用水減量的緣故,經(jīng)化學(xué)與生物處理后的排放水，無(wú)法達到COD小于50mg/L的法規標準。需增設高級氧化系統降解COD，使其穩定達到50mg/L以下排放值。采用流體化床（Fenton-FBR）做為高級氧化處理系統。Fenton處理程序是利用雙氧水在酸性系統下，經(jīng)亞鐵離子的催化產(chǎn)生氫氧自由基（OH．），能有效降解環(huán)類(lèi)、苯基、螯合機等極難分解的化合物。而流體化的目的為降低亞鐵用量與鐵污泥減量。其原理如下：
流體化床-Fenton是利用流體化床的模式使Fenton法所產(chǎn)生的三價(jià)鐵大部份得以結晶或沉淀披覆在流體化床的擔體表面上，是一項結合了同相化學(xué)氧化（Fenton法）、異相化學(xué)氧化（H2O2/FeOOH）、流體化床結晶及FeOH的還原溶解等功能的新技術(shù)。這項技術(shù)將傳統的Fenton氧化法作了大幅度的改良，如此可減少Fenton法大量的化學(xué)污泥產(chǎn)量，同時(shí)在擔體表面形成的鐵氧化物具有異相催化的效果，而流體化床的模式亦促進(jìn)了化學(xué)氧化反應及質(zhì)傳效率，使COD去除率提升。其反應后的出流水經(jīng)pH調整后會(huì )產(chǎn)生含鐵污泥。選用此系統另一優(yōu)勢為可利用雙氧水加藥量調整，調整COD去除量。如此將可有效控制廢水的COD排放濃度。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
7．應用案例
目前，Fenton流體化床法在臺灣地區廣泛使用，使用廠(chǎng)家有楠梓電子，岡山空軍，聯(lián)華電子，遠東化纖，臺化寧波ABS廠(chǎng)，在珠三角地區也逐漸被推廣，如東莞瑞升電子等。 來(lái)源：谷騰環(huán)保網(wǎng)
