工艺技术聊聊：芬顿[Fenton]氧化反应工艺操作及设计

查看全部 · 发表于 2021-5-15 11:00:39

芬顿氧化法废水处理工程工艺流程主要包括调酸、催化剂混合、氧化反应、中和、固液分离、药剂投配及污泥处理系统，普遍配上生化工艺流程示意图见图。

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01

调酸

根据氧化反应池最佳pH值条件要求，应通过投加浓硫酸或稀硫酸来调整废水的 pH值，pH 值宜控制在3.0～4.0。

调酸池宜采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌，混合时间不宜小于2min。

浓硫酸或稀硫酸宜采用计量泵投加，采用在线 pH值控制仪等自控系统自动调节投加量。

02

催化剂混合

催化剂可采用硫酸亚铁，在催化剂混合池完成混合过程，催化剂混合池宜采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌，混合时间不宜小于2min。

硫酸亚铁溶液质量百分浓度宜小于 30%，宜采用计量泵定量投加。

03

氧化反应

应投加过氧化氢溶液，在氧化反应池中完成氧化反应，氧化反应池可采用完全混合式或推流式，完全混合式氧化反应池不宜少于2段，通过溢流或穿孔墙连接。

氧化反应池池型应根据废水处理规模、占地面积和经济性等因素综合确定，氧化反应池采用塔式时，宜采用升流式反应器，钢结构塔体应采用不锈钢 316L材质和涂衬玻璃鳞片防腐处理。

塔式反应器包含芬顿试剂混合区、布水区和反应区。

混合区混合速度梯度 G值应不小于 500s-1，布水区应配水均匀，配水孔出口流速应为 1.0m/s～1.5m/s，回流比应不低于 100%。

塔式反应器高径比宜在 1.0～5.0 之间，高度应不高于 15 m。

氧化反应池池体有效容积可按下式计算：
?=?∙?

式中：
V——池体有效容积，m3；
Q——设计水量，m3/h；
T——水力停留时间，h。

氧化反应池有效面积可按下式计算：
?= ?/?

式中：
F——池体有效面积，m2；
H——池体有效水深，m，完全混合式宜为 2.5 m～6.0 m。

氧化反应池水力停留时间应根据进水水质、组成以及出水要求，通过试验确定。

用于预处理时，氧化反应池水力停留时间宜为 2.0h～8.0h；用于深度处理时，氧化反应池水力停留时间宜为 2.0 h～6.0h。

混合可采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌，确保混合均匀，防止出现短流和死水区。

芬顿氧化反应中药剂投加量与投加比例应经试验确定，在缺乏试验数据的情况下投加比例 c（H2O2，mg/L）：COD（mg/L）宜为1:1～2:1；c（H2O2，mg/L）：c（Fe2+，mg/L）宜为 1:1～10:1。

04

中和

中和池投加碱液调整pH值至中性，碱液宜采用氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液，不宜采用氢氧化钙溶液。

当芬顿氧化法出水直接排放时，pH值应调整至满足固液分离要求和排放要求；当芬顿氧化法出水进入后续处理工艺时，pH值应调整至满足固液分离要求和后续处理工艺要求。

中和池可采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌，混合时间不宜小于2min。

氧化反应和中和工序未采用空气搅拌时，应设空气搅拌脱气池，水力停留时间不宜小于15 min，气水比不宜小于 5:1。

05

固液分离

可采用沉淀或气浮完成固液分离，若分离效果不佳可投加混凝剂或助凝剂，混凝剂宜采用聚合氯化铝（PAC），投加量宜为 100mg/L～200mg/L；助凝剂宜采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量宜为 3 mg/L～5 mg/L。药剂种类和投加比例有条件时应依据试验确定。

06

药剂投配

芬顿试剂、酸碱试剂、混凝剂、助凝剂等药剂的用量，应根据废水特性，经试验后确定。

芬顿试剂和助凝剂的投加方式宜选择计量泵投加，并安装流量计。

芬顿试剂和助凝剂投加系统应包括药剂的储存、调制、输送、计量和投加设施（备）。

投药混合采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌等方式时，要求搅拌的速度梯度 G值应控制在 1000s-1～500 s-1之间。

采用水力搅拌、机械搅拌或空气搅拌等方式进行化学反应或凝聚反应时，搅拌的速度梯度 G值应控制在 70 s-1～50 s-1之间，逐段减低。

07

药剂调制

a）药剂（如硫酸亚铁、氢氧化钠、PAC和PAM等）的溶解和稀释方式应按投加量大小、药剂性质确定。溶解和稀释宜采用机械搅拌方式，也可采用水力或空气搅拌等方式；

b）应依据不同溶解度、凝固点合理选择溶药浓度，硫酸浓度应保证该浓度下硫酸凝固点低于冬季最低气温（硫酸凝固点见表1）；硫酸亚铁溶药浓度宜按质量百分浓度≤30%配制，水温较低时宜按质量百分浓度≤20%配制；过氧化氢质量百分浓度宜≤30%；液碱浓度宜≤30%。

若调制药品用水碱度较大导致硫酸亚铁结晶，可在溶解时加入适量硫酸以减少溶解池和投配池中的硫酸亚铁结晶沉淀；

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c）水力调制的供水水压应大于 0.2 MPa；

d）压缩空气调制可用于水量较大的废水处理厂（站）的药剂调制，曝气强度宜控制在3 L/（m2·s ）～5 L/（m2·s）；

e）硫酸溶液宜采用成品溶液，避免在污水处理厂内稀释调制。不具备成品供应条件，需现场调制时，应考虑其腐蚀性及溶解过程的放热，使用专用设备调制；

f）双氧水的储存装置应远离热源、避免阳光直射。