芬頓反應(yīng)塔，又稱芬頓設(shè)備、芬頓氧化設(shè)備、芬頓反應(yīng)設(shè)備、芬頓反應(yīng)設(shè)備等，是氧化廢水的必要設(shè)備。
1.芬頓反應(yīng)塔的主要特點(diǎn)：
投資省；占地面積??；處理效率高；運(yùn)行成本低；易于自控；氧化能力強(qiáng)，運(yùn)行成本相對(duì)較低；pH值正常；反應(yīng)時(shí)間少等。
2.芬頓設(shè)備工藝的優(yōu)點(diǎn)。
①對(duì)環(huán)境友好：與漂白水（次氯酸鈉）等其他化學(xué)品不同，處理后容易產(chǎn)生氯化有機(jī)物等有毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成損害。
②占地面積?。河袡C(jī)物氧化速度快，停留時(shí)間短，約0.5~2小時(shí)。與一般生物處理不同，它需要12~24小時(shí)。由于時(shí)間短，相對(duì)反應(yīng)槽的體積不需要太大，可以節(jié)省空間。
③操作彈性大：操作條件可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)改變，處理量可提高。一般生物處理難以靈活操作。對(duì)于高污染，只需增加亞鐵和H2O2的劑量和適當(dāng)?shù)膒H控制。
④初設(shè)成本低:與一般生物處理系統(tǒng)相比，投資成本約為1/3~1/4。
⑤氧化能力強(qiáng):產(chǎn)生的氫氧自由基(OH)氧化能力相當(dāng)強(qiáng)?？商幚砺纫蚁?BTEX.多氯聯(lián)苯.TCE.DCE.PCE等多種毒性物質(zhì)EDTA和酮類MTBE.MEK也有效。
3.芬頓設(shè)備的原理。
過(guò)氧化氫(H2O2)和二價(jià)鐵離子(Fe2+)的混合溶液將大分子氧化成小分子，將小分子氧化成二氧化碳和水。同時(shí)，F(xiàn)eso4可氧化成三價(jià)鐵離子，具有一定的絮凝作用。三價(jià)鐵離子變成氫氧化鐵，具有一定的網(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)中找到了其位置，具有去除難降解有機(jī)污染物的高能力。
4.影響芬頓設(shè)備反應(yīng)的因素。
影響Fenton氧化反應(yīng)效果和速率因子:反應(yīng)物本身的特性、H2O2的劑量、Fe2+的濃度、pH值、反應(yīng)時(shí)間和溫度。
1.溫度因素。
在芬頓反應(yīng)中，溫度是影響其效果的一個(gè)重要因素。隨著溫度的升高，芬頓反應(yīng)的速度將逐漸加快。隨著溫度的升高，ーOH的生成速度將提高，這可以促進(jìn)ーOH與有機(jī)物的反應(yīng)，提高氧化效果，提高CODCr的去除率。溫度的升高也會(huì)加速H2O2的分解速度，分解成O2和H2O，這對(duì)ーOH的生成不利。芬頓反應(yīng)最合適的溫度在不同類型的工業(yè)廢水中也不同，
2.pH值
通常，芬頓試劑在酸性環(huán)境中會(huì)發(fā)生反應(yīng)。pH值的提高將限制♀OH，氫氧化鐵沉淀和催化能力喪失。如果溶液中有高濃度的H+，F(xiàn)e3+不能恢復(fù)為Fe2+，催化反應(yīng)將阻礙芬頓。研究結(jié)果表明，在酸性環(huán)境中，特別是在pH在3-5之間，芬頓試劑具有較強(qiáng)的氧化能力。此時(shí)，有機(jī)物的降解速度相對(duì)較快，可在幾分鐘內(nèi)降解。同時(shí)，有機(jī)物的反應(yīng)速率與Fe2+和過(guò)氧化氫的初始濃度成正比。在工業(yè)處理中使用芬頓工藝時(shí)，將廢水的pH調(diào)整到3.5左右。
3.有機(jī)物
對(duì)于不同類型的工業(yè)廢水，芬頓試劑的使用和氧化效果存在差異，主要是因?yàn)椴煌愋偷墓I(yè)廢水中存在不同類型的有機(jī)物。對(duì)于糖等碳水化合物，由于羥基自由基的作用，分子會(huì)脫氫，C-C鍵斷鏈；對(duì)于水溶性聚合物和乙烯化合物，羥基自由基會(huì)斷裂C=C鍵。羥基自由基可以打開(kāi)芳香族化合物，形成脂肪化合物，降低這類廢水的生物毒性，提高其生化能力。
4.H2O2和催化劑的投入。
利用芬頓工藝處理工業(yè)廢水時(shí)，需要明確藥物投入的數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性。如果H2O2投入相對(duì)較大，將提高廢水中CODCr的去除率。然而，在達(dá)到一定數(shù)量后，CODCr的去除率將逐漸下降。催化劑投入與H2O2投入相同。隨著Fe2+數(shù)量的增加，CODCr的去除率將增加。達(dá)到一定程度后，CODCr的去除率將降低芬頓。在實(shí)際工作中，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)明確H2O2和催化劑的投入。
5.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。
印染廢水色度高，化學(xué)需氧濃度高，含鹽量高，可生化性弱。芬頓試劑氧化性高，可將一些難以通過(guò)生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可生化性好的物質(zhì)，破壞染料中發(fā)色的基團(tuán)，降低色度，廣泛應(yīng)用于印染廢水處理中。利用芬頓衍生的工藝手段，如微電解-Fenton氧化工藝處理醌染整廢水，難以降解。化學(xué)需氧量的去除率約為93.5%，BOD5的去除率約為93%，出水色度約為95.5%。pH在2-4之間時(shí)，過(guò)氧化氫的投入為30g/L，催化劑的投入為過(guò)氧化氫的1/150。利用芬頓工藝處理中間體H酸產(chǎn)生的廢水，可達(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。
焦化廢水中含有多稠環(huán)芳烴和含氮雜環(huán)化合物，難以生化降解。廢水中含有大量的生物毒性和抑制性物質(zhì)。即使進(jìn)行生化處理，廢水也難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。厭氧有氧工藝法不能使焦化廢水達(dá)到合理的排放標(biāo)準(zhǔn)。雖然采用活性炭工藝處理可以達(dá)到一定的效果，但該工藝方法的成本消耗相對(duì)較高，會(huì)產(chǎn)生二次污染。芬頓工藝在難降解有機(jī)廢水處理方面具有廣闊的發(fā)展前景，效果良好。
3.應(yīng)用芬頓設(shè)備垃圾滲濾液。
垃圾滲濾液含有高濃度的有機(jī)物，其中大部分難以通過(guò)生物降解，有許多有毒有害物質(zhì)，氨氮濃度高，微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例嚴(yán)重不平衡，采用一般生化處理工藝，工藝復(fù)雜，效果一般。采用芬頓工藝處理生化處理后的垃圾滲濾液，水質(zhì)可達(dá)到二次污水排放標(biāo)準(zhǔn)，提高垃圾滲濾液的生化性，為下一次生化處理提供重要保障。
4.芬頓設(shè)備在含酚廢水中的應(yīng)用。
酚類物質(zhì)毒性高，對(duì)人體有致癌作用。這是一種難以降解的工業(yè)廢水。芬頓工藝可處理甲酚等酚類物質(zhì)，效果良好。如果室溫合理，pH在3-6之間，并且有氧化鐵催化劑，過(guò)氧化氫可以快速破壞酚類結(jié)構(gòu)。在氧化過(guò)程中，苯環(huán)可分為二元酸，然后產(chǎn)生二氧化碳和水。
芬頓工藝廣泛應(yīng)用于含酚廢水中，可降低廢水中的生物毒性，提高廢水中的生物降解性能。
芬頓設(shè)備的芬頓工藝可以很好地降解有毒有機(jī)污染物，并具有廣泛的應(yīng)用氛圍，在實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。目前，工業(yè)廢水處理提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，采用單一污水處理廠處理有毒廢水，效果不理想，芬頓工藝是一種非常有效的廢水處理手段，可生化深度處理，加上其他技術(shù)實(shí)現(xiàn)水回收，達(dá)到回收的目的。
