COD 深度處理——Fenton流體化床高級氧化處理技術(shù)
更新時間：2012-05-25 16:49
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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(biāo)。隨著工業(yè)持續(xù)的發(fā)展，各種有機(jī)溶劑及化學(xué)合成有機(jī)物被大量使用，也因此嚴(yán)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(xiàn)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)保部門對廢水排放的管制日趨嚴(yán)格,以電鍍線路板以及電鍍行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)而言,2010年7月起COD將由現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)100mg/L改為80mg/L。尤其在一些環(huán)境敏感地區(qū)如太湖流域的廠家，COD的標(biāo)準(zhǔn)更降到不得超過50mg/L。
以上述標(biāo)準(zhǔn)而言,現(xiàn)有絕大部分廠家將面臨廢水處理系統(tǒng)之整改的問題,否則將無法達(dá)到新的法規(guī)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(dá)到政府排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2．Fenton法的原理
Fenton化學(xué)氧化法是應(yīng)用雙氧水(H2O2)與亞鐵(Fe2+)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧自由基的原理，進(jìn)行氧化有機(jī)污染反應(yīng)，將廢水中有機(jī)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(yīng)機(jī)制如下：
H2O2+Fe2+→•OH+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓
影響Fenton法氧化反應(yīng)效果與速率因子：反應(yīng)物本身的特性，H2O2的劑量，F(xiàn)e2+的濃度，pH值，反應(yīng)時間，溫度
3．Fenton法的優(yōu)點
、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(jī)物等毒性物質(zhì)，對環(huán)境造成傷害。
、谡嫉乜臻g。河袡C(jī)物氧化的速度相當(dāng)快，所需的停留時間短,約0.5~2小時即可，不像一般的生物處理約需12~24小時，因時間短，相對反應(yīng)槽容積不需太大，可節(jié)省空間。
、鄄僮鲝椥源螅嚎梢肋M(jìn)流水水質(zhì)的好壞來改變操作條件，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(dāng)?shù)膒H控制即可。
、艹踉O(shè)成本低：與一般的生物處理系統(tǒng)相較，約只須其投資成本的1/3~1/4。
、菅趸芰(qiáng)：所產(chǎn)生的氫氧自由基（•OH）氧化能力相當(dāng)強(qiáng)。可處理多種毒性物質(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MTBE、MEK等亦有效。
4．傳統(tǒng)Fenton法缺點
、倨款i1：Fe2+為催化劑,使H2O2產(chǎn)生成•OH及OH-，但同時也伴隨著大量污泥,Fe(OH)3的產(chǎn)生成為應(yīng)用中的一大缺點。
、谄款i2：COD達(dá)一定的去除率后，無法再繼續(xù)去除有機(jī)物，易造成H2O2用藥的消耗。
5．傳統(tǒng)Fenton法改良
針對污泥含量高的缺點，臺灣工研院陸續(xù)開發(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(dān)體在結(jié)晶槽中作為結(jié)晶核種，將要處理的廢水及添加藥劑由反應(yīng)池底部進(jìn)入并向上流動。而反應(yīng)槽外接有一回流水回路，用以調(diào)整進(jìn)流水過飽和度及達(dá)到擔(dān)體上流速度，使待處理的無機(jī)離子于硅砂擔(dān)體表面形成穩(wěn)態(tài)結(jié)晶體，當(dāng)晶體粒徑達(dá)1~2mm后，排出槽外進(jìn)行回收再利用或達(dá)到廢棄物減排的目的。
反應(yīng)機(jī)制：H2O2+Fe2+→•OH+Fe(OH)2+→……FeOOH,H2O2+FeOOH→……
技術(shù)特點：同相及異相的催化反應(yīng)，污泥減少70%。減少H2O2用藥的浪費。
適用廢水COD濃度：50~1000mg/l。
（二）深度處理規(guī)劃構(gòu)想
A.現(xiàn)有工廠的廢水處理系統(tǒng)，一般為二沉池后直接排放。因此擬規(guī)劃一套流體化床系統(tǒng)直接將現(xiàn)在放流水排至FBR進(jìn)流暫存池，接續(xù)后段FBR-Fenton反應(yīng)。FBR-Fenton系統(tǒng)包含進(jìn)流水調(diào)節(jié)池，F(xiàn)BR反應(yīng)槽，脫氣池，中和池，慢混池，快沉池，泡藥系統(tǒng)與加藥系統(tǒng)。經(jīng)FBR-Fenton處理后的水排回原來排放口排放。
B.Fenton流體化床系統(tǒng)須新設(shè)一套FeSO4泡置系統(tǒng)供應(yīng)系統(tǒng)所須的亞鐵，一套H2O2儲存與加藥系統(tǒng)，一套Ca(OH)2加藥系統(tǒng)。
C.考慮現(xiàn)場用地，為節(jié)省空間采用機(jī)器式快沉槽作為污泥沉降用。
D.預(yù)估各階段水質(zhì)：
項目化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)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．單元說明與設(shè)備規(guī)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，無法達(dá)到COD小于50mg/L的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。需增設(shè)高級氧化系統(tǒng)降解COD，使其穩(wěn)定達(dá)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(tǒng)。Fenton處理程序是利用雙氧水在酸性系統(tǒng)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、苯基、螯合機(jī)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)生的三價鐵大部份得以結(jié)晶或沉淀披覆在流體化床的擔(dān)體表面上，是一項結(jié)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(jié)晶及FeOH的還原溶解等功能的新技術(shù)。這項技術(shù)將傳統(tǒng)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，同時在擔(dān)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(yīng)及質(zhì)傳效率，使COD去除率提升。其反應(yīng)后的出流水經(jīng)pH調(diào)整后會產(chǎn)生含鐵污泥。選用此系統(tǒng)另一優(yōu)勢為可利用雙氧水加藥量調(diào)整，調(diào)整COD去除量。如此將可有效控制廢水的COD排放濃度。
7．應(yīng)用案例
目前，F(xiàn)enton流體化床法在臺灣地區(qū)廣泛使用，使用廠家有楠梓電子，岡山空軍，聯(lián)華電子，遠(yuǎn)東化纖，臺化寧波ABS廠，在珠三角地區(qū)也逐漸被推廣，如東莞瑞升電子等。
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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(biāo)。隨著工業(yè)持續(xù)的發(fā)展，各種有機(jī)溶劑及化學(xué)合成有機(jī)物被大量使用，也因此嚴(yán)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(xiàn)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)保部門對廢水排放的管制日趨嚴(yán)格,以電鍍線路板以及電鍍行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)而言,2010年7月起COD將由現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)100mg/L改為80mg/L。尤其在一些環(huán)境敏感地區(qū)如太湖流域的廠家，COD的標(biāo)準(zhǔn)更降到不得超過50mg/L。
以上述標(biāo)準(zhǔn)而言,現(xiàn)有絕大部分廠家將面臨廢水處理系統(tǒng)之整改的問題,否則將無法達(dá)到新的法規(guī)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(dá)到政府排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2．Fenton法的原理
Fenton化學(xué)氧化法是應(yīng)用雙氧水(H2O2)與亞鐵(Fe2+)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧自由基的原理，進(jìn)行氧化有機(jī)污染反應(yīng)，將廢水中有機(jī)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(yīng)機(jī)制如下：
H2O2+Fe2+→•OH+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓
影響Fenton法氧化反應(yīng)效果與速率因子：反應(yīng)物本身的特性，H2O2的劑量，F(xiàn)e2+的濃度，pH值，反應(yīng)時間，溫度
3．Fenton法的優(yōu)點
、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(jī)物等毒性物質(zhì)，對環(huán)境造成傷害。
、谡嫉乜臻g。河袡C(jī)物氧化的速度相當(dāng)快，所需的停留時間短,約0.5~2小時即可，不像一般的生物處理約需12~24小時，因時間短，相對反應(yīng)槽容積不需太大，可節(jié)省空間。
、鄄僮鲝椥源螅嚎梢肋M(jìn)流水水質(zhì)的好壞來改變操作條件，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(dāng)?shù)膒H控制即可。
、艹踉O(shè)成本低：與一般的生物處理系統(tǒng)相較，約只須其投資成本的1/3~1/4。
、菅趸芰(qiáng)：所產(chǎn)生的氫氧自由基（•OH）氧化能力相當(dāng)強(qiáng)。可處理多種毒性物質(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MTBE、MEK等亦有效。
4．傳統(tǒng)Fenton法缺點
、倨款i1：Fe2+為催化劑,使H2O2產(chǎn)生成•OH及OH-，但同時也伴隨著大量污泥,Fe(OH)3的產(chǎn)生成為應(yīng)用中的一大缺點。
、谄款i2：COD達(dá)一定的去除率后，無法再繼續(xù)去除有機(jī)物，易造成H2O2用藥的消耗。
5．傳統(tǒng)Fenton法改良
針對污泥含量高的缺點，臺灣工研院陸續(xù)開發(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(dān)體在結(jié)晶槽中作為結(jié)晶核種，將要處理的廢水及添加藥劑由反應(yīng)池底部進(jìn)入并向上流動。而反應(yīng)槽外接有一回流水回路，用以調(diào)整進(jìn)流水過飽和度及達(dá)到擔(dān)體上流速度，使待處理的無機(jī)離子于硅砂擔(dān)體表面形成穩(wěn)態(tài)結(jié)晶體，當(dāng)晶體粒徑達(dá)1~2mm后，排出槽外進(jìn)行回收再利用或達(dá)到廢棄物減排的目的。
反應(yīng)機(jī)制：H2O2+Fe2+→•OH+Fe(OH)2+→……FeOOH,H2O2+FeOOH→……
技術(shù)特點：同相及異相的催化反應(yīng)，污泥減少70%。減少H2O2用藥的浪費。
適用廢水COD濃度：50~1000mg/l。
（二）深度處理規(guī)劃構(gòu)想
A.現(xiàn)有工廠的廢水處理系統(tǒng)，一般為二沉池后直接排放。因此擬規(guī)劃一套流體化床系統(tǒng)直接將現(xiàn)在放流水排至FBR進(jìn)流暫存池，接續(xù)后段FBR-Fenton反應(yīng)。FBR-Fenton系統(tǒng)包含進(jìn)流水調(diào)節(jié)池，F(xiàn)BR反應(yīng)槽，脫氣池，中和池，慢混池，快沉池，泡藥系統(tǒng)與加藥系統(tǒng)。經(jīng)FBR-Fenton處理后的水排回原來排放口排放。
B.Fenton流體化床系統(tǒng)須新設(shè)一套FeSO4泡置系統(tǒng)供應(yīng)系統(tǒng)所須的亞鐵，一套H2O2儲存與加藥系統(tǒng)，一套Ca(OH)2加藥系統(tǒng)。
C.考慮現(xiàn)場用地，為節(jié)省空間采用機(jī)器式快沉槽作為污泥沉降用。
D.預(yù)估各階段水質(zhì)：
項目化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)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．單元說明與設(shè)備規(guī)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，無法達(dá)到COD小于50mg/L的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。需增設(shè)高級氧化系統(tǒng)降解COD，使其穩(wěn)定達(dá)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(tǒng)。Fenton處理程序是利用雙氧水在酸性系統(tǒng)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、苯基、螯合機(jī)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)生的三價鐵大部份得以結(jié)晶或沉淀披覆在流體化床的擔(dān)體表面上，是一項結(jié)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(jié)晶及FeOH的還原溶解等功能的新技術(shù)。這項技術(shù)將傳統(tǒng)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，同時在擔(dān)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(yīng)及質(zhì)傳效率，使COD去除率提升。其反應(yīng)后的出流水經(jīng)pH調(diào)整后會產(chǎn)生含鐵污泥。選用此系統(tǒng)另一優(yōu)勢為可利用雙氧水加藥量調(diào)整，調(diào)整COD去除量。如此將可有效控制廢水的COD排放濃度。
7．應(yīng)用案例
目前，F(xiàn)enton流體化床法在臺灣地區(qū)廣泛使用，使用廠家有楠梓電子，岡山空軍，聯(lián)華電子，遠(yuǎn)東化纖，臺化寧波ABS廠，在珠三角地區(qū)也逐漸被推廣，如東莞瑞升電子等。
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