芬顿反应的原理

   过氧化氢(H2O2) 与二价铁离子Fe的混合溶液把大分子氧化成小分子把小分子氧化成二氧化碳和水，同时FeSO4可以被氧化成3价铁离子，有一定的絮凝的作用，3价铁离子变成氢氧化铁，有一定的网捕作用，从而达到处理水的目的。

Fenton试剂法的优点

Fenton试剂是一种常用的高级氧化技术，相对其他氧化剂而言，其在黑暗中就能破坏有机物，具有操作过程简单、反应易得、运行成本低廉、设备投资少且对环境友好性等优点。

芬顿反应在污水处理的应用

在二沉池出水井用Fenton供料泵送至Fenton氧化塔，将废水中难以降解的污染物氧化降解，Fenton氧化塔出水自流至中和池，在中和池投加液碱，将废水中和至中性；中和池废水自流至脱气池中，通过鼓风搅拌，将废水中的少量气泡脱除；脱气池出水自流至混凝反应池中，在该池中投加絮凝剂PAM

芬顿（Fenton）法作为废水高级处理技术，利用Fe2+和H2O2之间的链反应催化生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，可氧化各种有毒和难降解的有机化合物，针对高浓度难生物降解废水处理，可作为生物前处理以改善水质，提升废水的可生化性，为后续的深度处理创造有利条件。特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水如垃圾渗滤液的深度处理。

芬顿流化床反应器，又称为芬顿氧化塔、芬顿反应塔，是进行芬顿反应对废水进行高级氧化的必要设备。我司在传统芬顿反应塔的基础上，研发了具有专利技术的芬顿流化床反应器，本设备利用流体化床方式使芬顿法所产生的Fe3+大部分以结晶或沉淀附着在流化床芬顿载体表面，可大幅减少传统芬顿法的加药量产生的化学污泥量（H2O2加入量减少10%～20%，Fe2+加入量减少50%～70%，污泥量减少40%～50%），同时在载体表面形成的铁氧化物具有异相催化效果，而流化床技术也促进了化学氧化反应速率及传质效应，使COD的去除率有效提升10%～20%，处理运行费用节省30%～50%。

过氧化氢催化氧化

催化氧化法的种类很多，最常用的是过氧化氢氧化法。

过氧化氢在氧化消毒试剂中具有特殊的地位，因为它除了强的氧化作用外也具有还原性，而且在水溶液中形成过氧羟基可是许多污染物迅速水解。过氧化氢可用于有毒废弃物的氧化破坏、废水的消毒、除味，可以满意地解决许多废液问题。H2O2的特点是在较宽的pH值范围内具有高的反应活性，不产生有毒的反应产物，另外它比其它氧化剂稳定的多。

过氧化氢与亚铁离子结合形成的Fenton试剂，具有极强的氧化能力，对于许多种类的有机物都是一种有效的氧化剂。开发Fenton试剂在工业废水处理中的应用，国内外已进行了广泛的研究。Fenton试剂特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水的氧化处理。

Fenton试剂之所以具有非常强的氧化能力，是由于过氧化氢在催化剂铁等存在时，能生成氢氧自由基（·OH）。氢氧自由基比其他一些常用的氧化剂具有更高的氧化电极电位，因此·OH是一种很强的氧化剂，另外氢氧自由基具有很高的电负性或亲电子性，其电子亲和能力为569.3kJ，容易进攻高电子云密度点，这就决定了·OH的进攻具有一定的选择性。

案列介绍：

污水处理改造项目FENTON系统

1工艺方案

1.1项目概况

本设计方案的编制范围是湖南烟草XXX处理改造项目新增的FENTON系统，处理能力为1500m3/d。内容包括处理各构筑物的设计计算、运行成本及投资估算。

1.2设计规范

（1） 《污水综合排放标准》                       GB8978-1996

（2） 《给水排水工程结构设计规范》               GB50069-2002

（3） 《鼓风曝气系统设计规程》                   CECS114∶2000

（4） 《室外给水设计规范》                 GBJ13-86（1997年版）

（5） 《地表水环境质量标准》                     GB3838-2002

（6） 《建筑地基基础设计规范》                   GB50007-2002

（7） 《建筑抗震设计规范》                       GB50011-2001

（8） 《建筑结构荷载规范》                        GB50009-2001

（9） 《建筑结构可靠性设计统一标准》              GB50068-2001

（10） 《供配电系统设计规范》                       GB50052-95

（11） 《低压配电设计规范》                         GB50054-95

（12） 《民用建筑照明设计标准》                      GBJ133-90

（13） 《工业与民用电力装置的接地设计规范》            GBJ65-83

（14） 《工业企业照明设计标准》                     GB50034-92

（15） 《工业企业厂界噪声标准》                     GB12348-90

（16） 《混凝土结构设计规范》                      GB50010-2002

（17） 业主提供的废水水质、水量数据资料

1.3设计原则

本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：

（1） 采用成熟、合理、先进的处理工艺。

（2） 废水处理具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余。

（3） 在满足工艺要求的条件下，尽量减少建设投资，降低运行费用。

（4） 处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求。

（5） 处理设施应有利于调节、控制、运行操作。

（6） 在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命。

（7） 总图设计应考虑符合环境保护要求；

（8） 工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向；

（9）管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求；

（10）所有设计应满足国家相关专业设计规范和标准；

（11）所有设备的供应安装应满足国家相关专业施工及安装技术规范；

（12）所有工程及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准

2工艺描述

2.1设计进出水参数

根据业主提供的相关资料，拟定Fenton处理系统进、出水设计参数如下表：

设计进、出水参数表

废水种类 水   量

（m3/D） （m3/h） CODcr （mg/L） BOD5 （mg/L） SS （mg/L）

进水      1500     62.5           500   300   400

出水      1500     62.5           100    30    30

2.2废水处理系统工艺流程

（1） 原有处理系统工艺流程

本项目原有处理系统工艺流程如下页图所示：

原有处理系统工艺流程简述：

集水池泵提至微滤机，出水至提升井；提升井泵提至平流沉淀池、出水至调节池； 调节池内同蒸汽、泵提至UASB反应池，出水至SBR池；SBR池自流至中间水池，泵提至气浮设备。气浮设备处理后达标排放。

目前的次氯酸钠投加位置在中间水池。

剩余污泥以及斜板沉淀池、二沉池产生的污泥由污泥泵送至污泥池，污泥送至堆肥车间。

（2） 新增FENTON系统工艺流程

本项目拟定在二沉池出水增加一套FENTON系统，FENTON系统工艺流程如下图所示：  

新增FENTON系统工艺流程简述：

4 硫酸亚铁加药泵 台        5 液碱加药泵 台        6 PAM加药泵

台    

根据设备一览表上用电设施电力消耗的汇总，我们得出废水深度处理系统的电力消耗：

总装机功率(包括备用设备)： 总运行功率： 吨水动力消耗：

运行功率中，指在设计工况下，不包括仪表、MCC/OCC、照明等公用设施用电。

4.2 化学品消耗

（1） Fenton试剂消耗

Fenton试剂为双氧水和硫酸亚铁。双氧水（27.5%）吨水耗量约为5.24 kg，硫酸亚铁吨水耗量约为5.20kg。

（2） PAM的消耗

在混凝反应池前添加PAM。PAM总消耗量预计吨水约为0.002kg。

（3） 碱的消耗

Fenton氧化塔出水偏酸性，需要用碱将pH值调至中性，碱的消耗要待实际运行后，才能有确切的数据。

4.3综合运行成本经济分析

综合以上分析，在正常设计进水水质水量情况下，建设成的废水深度处理系统的运行费用汇总如下表：

综合运行成本经济分析

 序号

项目

单位

数量

单价（元）

运行成本（元/天）

1 电力消耗 Kwh/d    2 化学品消耗 Kg/d    2.1 双氧水的消耗     2.2 硫酸亚铁的消耗     2.3 PAM的消耗     2.4 碱的消耗     3 合计     4 设计日处理能力 m3    5 吨水运行成本

元/吨  

8.41

附件一：设备一览表

 设备一览表

序号

项目名称 规格或型号

单位 数量 材质 备注 1 Fenton供料泵 Q=62.5m3 / h, H=12，功率2.2kw

台 2   离心泵

2 Fenton氧化塔 

套 1 碳钢防腐

  3 Fenton循环泵 Q=50m3 / h, H=12，功率3kw 台 4   离心泵

5 中和脱气池  座 1 碳钢防腐   6 混凝反应池  座 1 碳钢防腐   7 终沉池  座 1 碳钢防腐

  8 终沉池斜板 

套 1     9 污泥泵 Q=10m3/h, H=10m 台 1  离心泵

10 双氧水溶解池 1.0×1.0×1.5 座 1 碳钢防腐   11 液碱溶解池 1.0×1.0×1.5 座 1 碳钢防腐   12 硫酸亚铁溶解池 2.0×2.0×1.5

座 2 碳钢防腐

  13 双氧水加药泵 Q＝1.5-90L/h，P=0.5MPa，功率0.18kw 台 2   计量泵 14 液碱加药泵 Q＝1.5-90L/h，P=0.5MPa，功率0.18kw 台 2   计量泵 15 硫酸亚铁加药泵 Q＝1.5-900L/h，P=0.5MPa，功率0.75kw 台 2   计量泵 16 PAM加药泵 Q＝1.5-90L/h，P=0.5MPa，功率0.18kw 台 2   计量泵

17 管道阀门  

批 1  

18

电气仪表

  批

1

红色部分不计算在主体设备内

附件二：构筑物一览表

构筑物一览表

序号 名称

尺寸（m） 单位 数量 结构类型 备注 1 芬顿及斜管沉淀池主体

    16×6×4

座 1 碳钢防腐

1                                            

芬顿和斜管沉淀池为一体化设备（制作成本为1.5万/吨）

芬顿反应最佳反应条件：

芬顿反应最佳反应条件：pH值2.0—4.0之间，ORP值250—300mv。加酸系统可以通过pH自动控制，加双氧水通过ORP计自动控制。 投加药剂：酸、硫酸亚铁、双氧水。 最佳投药量：

COD：双氧水：    质量比2：1 双氧水：亚铁：    摩尔比10：1 芬顿反应控制时间：2—4小时；