芬顿塔处理高浓度有机废水：原理、控制条件与工艺优势

芬顿塔是一种针对高COD、高浓度、难降解工业有机废水而设计的高级氧化设备，能够有效去除废水中的COD和色度。它常用于制药、印染、焦化、石油、树脂、精细化工等行业的废水处理。芬顿塔也被称为芬顿氧化设备、芬顿反应设备或芬顿反应装置，是废水氧化处理环节中的重要装置。

芬顿氧化技术的四个阶段

常规的芬顿塔高级氧化技术通常分为以下四个阶段：

1. 加酸调节溶液pH值；
2. 加入芬顿试剂进行氧化反应；
3. 加碱回调溶液pH值；
4. 絮凝沉淀。

芬顿法在医药、化工等工业废水处理中应用较多，但在碱性难处理工业废水中的应用相对较少。

芬顿塔处理废水的控制条件

1. pH值的范围

进水pH值一般控制在3到4之间效果较好。氧化反应的实质是羟基自由基（•OH）起作用，•OH可与大多数有机物作用使其降解。pH过高容易生成Fe（OH）+、胶体或者无定型的Fe2O3沉淀，导致体系催化活性下降或消失，不利于•OH的生成；pH过低时，H+是•OH的清除剂，H2O2分解缓慢，也不利于•OH的生成。

2. 反应时间

反应时间通常从30分钟到120分钟，COD Cr去除效果逐步升高，此后继续延长时间对出水效果影响不大。

3. Fe2+离子浓度

随着Fe2+离子浓度增大，COD Cr去除率、脱色率会逐步升高；但Fe2+离子浓度过高时，出水一开始就会产生大量羟基自由基•OH，而•OH与有机物反应较慢，会造成•OH积聚，结果导致•OH减少，同时Fe2+还会消耗部分H2O2。因此应根据水质水量控制Fe2+的浓度。

4. 双氧水的投加量

双氧水投加量过高，不仅不能产生更多羟基自由基，反而会在反应初期将Fe2+氧化成Fe3+，使氧化反应在Fe3+催化下进行，既消耗双氧水，又抑制羟基自由基的产生，同时过量的双氧水还会影响后续絮凝沉淀效果。

芬顿塔的主要特点

芬顿塔具有投资省、占地小、处理效率高、运行费用低、易自控、氧化能力强、运行费相对较低、pH值正常、反应时间少等特点。

芬顿设备工艺的优点

• 对环境友善：处理后不像漂白水（次氯酸钠）等化学药品容易产生氯化有机物等毒性物质，避免对环境造成伤害。
• 占地空间小：有机物氧化速度较快，所需停留时间短，约0.5~2小时即可，而一般生物处理约需12~24小时；因时间短，反应槽容积不需太大，可节省空间。
• 操作弹性大：可依据进流水水质好坏改变操作条件，提高处理量，而一般生物处理难以弹性操作。针对较高的污染量，只需提高亚铁及H2O2加药量并进行适当的pH控制即可。
• 初设成本低：与一般生物处理系统相比，约只需其投资成本的1/3~1/4。
• 氧化能力强：所产生的氢氧自由基（OH）氧化能力相当强，可处理多种毒性物质，如氯乙烯、BTEX、氯苯、酚、多氯联苯、TCE、DCE、PCE等，对EDTA和酮类MTBE、MEK等亦有效。

芬顿设备的原理

过氧化氢（H2O2）与二价铁离子（Fe2+）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，具有一定的絮凝作用，3价铁离子变成氢氧化铁，具有一定的网捕作用，从而达到处理水的目的。芬顿试剂在环境化学中具有重要位置，其去除难降解有机污染物的能力较强，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了广泛的应用。