芬頓流化床
一、芬頓反應機理：
Fenton試劑是亞鐵離子和過氧化氫的組合，該試劑作為強氧化劑的應用已有100多年的歷史，在精細化工、醫藥化工、醫藥衛生、環境污染治理等方面得到廣泛的應用。其原理如下：
H2O2 +Fe2+→ Fe3+ + HO- + HO· (1)
RH+HO· →R· + H2O (2)
R·+Fe3+→Fe2+ + 產物 (3)
H2O2 + HO· →HO2·+H2O (4)
Fe2+ + HO· →Fe3+ +HO- (5)
Fe3+ +H2O2→Fe2+ +H + + HO2· (6)
Fe3+ + HO2· →Fe2+ +H+ + O2 (7)
Fe2+與H2O2間反應很快，生成OH自由基，OH的氧化能力很強，僅次于F2，有三價鐵共存時，由Fe3+與H2O2緩慢生成Fe2+，Fe2+再與H2O2迅速反應生成OH,OH與有機物RH反應，使其發生碳鏈裂變，終氧化為CO2和H2O,從而使廢水的CODcr
大大降低。同時Fe2+作為催化劑，終可被O2氧化為Fe3+，在一定PH值下，可有Fe(OH)3膠體出現，它有絮凝作用，可大量降低水中的懸浮物。
二、常見氧化劑氧化電位見下表：
氧化劑 | F2 | OH | O2 | H2O2 | HOO | HOCL | CL2 |
氧化電位（V） | 3.06 | 2.80 | 2.07 | 1.77 | 1.70 | 1.49 | 1.39 |
Fenton法是一種高級化學氧化法，常用于廢水高級處理，以去除CODcr色度和泡沫等。Fenton試劑氧化一般在PH<3.5 下進行，在該PH值時其自由基生成速率zui大。
目前二沉池出水由于不可生化的有機物含量比較高，須增設高級廢水處理單元才能達到達標排放標準，至今已發展的高級廢水處理技術包括臭氧氧化法、活性碳吸附法、薄膜分離法、濕式氧化法及流體化床Fenton氧化法等，而在所有的高級處理法中, Fenton化學氧化法或其它改良型的Fenton化學氧化法, 具有投資成本低、對水質變化的忍受程度大、操作維護容易及操作成本低，其它方法則因初設成本或操作成本過高或根本無法達到要求而較難被業者接受。流體化床Fenton氧化法既有高效率、低操作費的優點，且因同時會產生鐵污泥，可對污水處理場的H2S異味有明顯的抑制的作用。
由于要處理的廢水是廢水經過生物處理后的出水, BOD/COD比值已經相當低, 若要進一步降低COD值, 則必須利用高級處理法, 而本公司針對此種廢水規劃使用的方法是一種改良型的Fenton化學氧化技術---流體化床Fenton氧化法, 而Fenton化學氧化技術的主要原理是外加的H2O2氧化劑與Fe2+催化劑, 即所謂的Fenton藥劑, 兩者在適當的pH下會反應產生氫氧自由基(OH．), 而氫氧自由基的高氧化能力與廢水中的有機物反應, 可分解氧化有機物, 進而降低廢水中生物難分解的COD。
流體化床-Fenton系利用流體化床的方式使Fenton法所產生之三價鐵大部份得以結晶或沈淀披覆在流體化床之擔體表面上，是一項結合了同相化學氧化（Fenton法）、異相化學氧化（H2O2/FeOOH）、流體化床結晶及FeOOH的還原溶解等功能的新技術，此方法的示意圖如下圖所示。這項技術將傳統的Fenton氧化法作了大幅度的改良，如此可減少傳統Fenton法大量的化學污泥產量，同時在擔體表面形成的鐵氧化物具有異相催化的效果，而流體化床的方式亦促進了化學氧化反應及質傳效率，使COD去除率提升。
三、流體化床Fenton技術與其它高級處理技術的比較
項目 | 比較基準：COD＝150mg/L處理至COD＝80mg/L |
薄膜分離法 | 活性碳吸附法 | 臭氧氧化法 | 流體化床-Fenton法 |
特點 | 提濃污染物 | 吸附有機物 | 氧化有機物 | 氧化有機物 |
COD去除率（％） | 80-95 | 20-75 | 5-60 | 50-90 |
操作成本(元/m3) | 3.75-8.75 | 6-10 | 6.25-8.75 | 1-1.8 |
操作成本(元/kgCOD) | 37.5-87.5 | 25-100 | 62.5-87.5 | 10-15 |
技術差異性 | 需處理提濃液 | 需再生活性碳 | 需處理O3廢氣 | 污泥量較傳統Fenton少70％ |
含化工類廢水適用性 | 失敗 | 不適用 | 不適用 | 適用 |
四、流體化床Fenton技術與傳統芬頓的比較
項目 | 類別 | 傳統芬頓法 | FBR-Fenton流體化床芬頓 |
1 | 工藝特點 | 主要應用工業廢水的COD高級氧化處理，特別是近幾年來應用迅速，針對不同工業廢水COD都有較好的去除效果。 | 因傳統芬頓的反應效率較低，藥劑成本相對較大，以及污泥量較大的弊端，研制出的流體化床芬頓，目前應用范圍主要集中在造紙、印染、化工、石油煉化等廢水的高級氧化，污泥量少，運行成本低、出水效果好等優勢凸顯。 |
2 | 對COD去除效率 | 30%-60% | 40%-80% |
3 | 污泥產量 | 較大 | 是傳統芬頓的1/3 |
4 | 催化劑特點 | 無催化劑 | 通過誘導自身形成觸媒晶體，在催化劑的作用下，反應效率大大加強。 |
5 | 藥劑利用效率 | 40%-70%，藥劑反應不* | 80%-96%，反應*，效率高。 |
6 | 藥劑投加 | 較大 | 以傳統芬頓比較，一般節省1/3以上。 |
7 | 工程占地 | 占地較大，土建成本高 | 直徑3.6米，高度13米的流圖化床芬頓氧化塔，每天處理的廢水高達10000噸，占地極少。 |
8 | 勞動量 | 勞動量較大 | 自動化程度高，反應效率高，勞動量較少。 |
9 | 適應水質水量 | 適應水量小、易處理的工業廢水，適應范圍有限，對石油煉化、染料及醫藥中間體廢水去除效率不高。 | 使用范圍廣，在醫藥中間體、印染、石油煉化、皮革、染料和化工行業廢水處理中大量使用，效率較高，污泥量少。 |
10 | 對設備要求 | 所有設備池體都要做防腐 | 反應主體一般采用316L材質，耐腐蝕程度高，配套設備需要一般防腐材質。 |
11 | 反應PH值 | 2至3 | 3至5 |
12 | 液堿回調成本 | 較高 | 比傳統芬頓低1/3左右 |
13 | 投資成本 | 一般 | 較高，是傳統芬頓投資的2-3倍 |
14 | 運行成本 | 較高 | 較傳統芬頓低1/3以上，按處理同等水質算，約兩至三年可收回成本。 |
