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Fenton家族廢水高級氧化處理技術(shù)（Fenton Family - Advanced Oxidation Technologies for Wastewater Treatment）一、技術(shù)簡介目前臺灣有很多產(chǎn)業(yè)的廢水處理場須增設(shè)高級廢水處理單元才能達到1998年的放流水標(biāo)準(zhǔn)，至今已發(fā)展的高級廢水處理技術(shù)包括臭氧氧化法、活性碳吸附法、薄膜分離法、濕式氧化法及Fenton氧化法等，其中以Fenton氧化法（H2O2/Fe2+）被認(rèn)為是一種最有效、簡單且經(jīng)濟的方法，其他方法則因初設(shè)成本或操作成本太高而較難被業(yè)者接受。Fenton氧化法雖有高效率、低操作費的優(yōu)點，但同時因其會產(chǎn)生大量的鐵污泥，成為應(yīng)用時的一大缺點。本研究團隊於1994年度起決定以Fenton氧化法產(chǎn)生OH (hydroxyl radical）的原理為基礎(chǔ)，開發(fā)改良式低污泥的廢水高級氧化處理技術(shù)，我們稱此為Fenton家族（Fenton Family）高級處理技術(shù)。Fenton氧化法的反應(yīng)式如式(1)，所產(chǎn)生OH的氧化能力在所有氧化劑中排第二，僅次於氟。H2O2+Fe2+ . OH+OH-+Fe3+ Fe(OH)3 (1)影響Fenton法氧化反應(yīng)效果與速率的因數(shù)有下列幾項： （1）反應(yīng)物本身的特性、（2）H2O2的劑量、（3）Fe2+的濃度、（4）pH值、（5）反應(yīng)時間及（6）溫度等。Fenton法反應(yīng)的pH值一般約在34。Fenton家族處理技術(shù)乃針對Fenton法污泥產(chǎn)量太多的缺點加以改良，利用電場或結(jié)晶技術(shù)來提升處理效果及降低化學(xué)污泥產(chǎn)量，使適用範(fàn)圍大為增加。Fenton家族高級處理技術(shù)的演進由傳統(tǒng)Fenton法、電解氧化-Fenton法（簡稱Fenton）、電解還原-Fenton法（簡稱Fenton）、至流體化床-Fenton法（簡稱Fenton）。圖1為Fenton家族高級處理技術(shù)發(fā)展歷程，F(xiàn)enton及Fenton分別為目前高濃度與低濃度廢水的重點低污泥處理技術(shù)。表1為Fenton家族處理技術(shù)與其他高級處理技術(shù)的比較。FentonFentonFentonFenton先期投入技術(shù)開發(fā)模廠設(shè)計實廠應(yīng)用技術(shù)開發(fā)模廠設(shè)計實廠應(yīng)用先期投入技術(shù)開發(fā)模廠設(shè)計實廠應(yīng)用技術(shù)開發(fā)模廠設(shè)計實廠應(yīng)用94年度 95年度 96年度 97年度 98年度 99年度 2000年度 2001年度 圖1. Fenton家族高級處理技術(shù)發(fā)展歷程表1. Fenton家族處理技術(shù)與其他高級處理技術(shù)的比較項目比較基準(zhǔn)：COD200mg/L處理至COD100mg/L薄膜分離法活性碳吸附法化學(xué)混凝法臭氧氧化法傳統(tǒng)Fenton法電解還原-Fenton法流體化床-Fenton法特點提濃污染物吸附有機物混凝有機物氧化有機物氧化有機物氧化有機物氧化有機物COD去除率（）90-9520-7520-5030-6065-8570-9070-90設(shè)備成本（萬元/m3）0.5-10.225-0.3750.05-0.1250.5-10.05-0.1250.125-0.3750.0625-0.175操作成本(元/m3)3.75-8.753-100.75-3.756.25-8.752.5-6.251-3.752-3.75操作成本(元/kgCOD)37.5-87.525-1007.5-37.562.5-87.525-62.520-37.525-37.5技術(shù)差異性需處理提濃液需再生活性碳需處理污泥需處理O3廢氣需處理污泥污泥量較傳統(tǒng)Fenton少80污泥量較傳統(tǒng)Fenton少70圖2為Fenton家族處理技術(shù)的應(yīng)用方式，其中電解還原-Fenton法(Fenton)適用於高濃度生物難分解廢水(COD1000mg/L)的處理，可作為生物前處理以改善水質(zhì)，提升後續(xù)生物處理能力；流體化床-Fenton法(Fenton)適用於低濃度生物難分解廢水(COD1000mg/L，一般用於COD1000mg/L)而言，電解還原-Fenton法的處理效果往往優(yōu)於Fenton法，這可能是因為Fenton法氧化有機物的後段中間產(chǎn)物多是簡單的有機酸(如醋酸、草酸、甲酸)，.OH對這些分子態(tài)有機酸的反應(yīng)速率較低，尤其當(dāng)水中存在無機離子(如PO43-、Cl-、HCO3-)時，無機離子便會與.OH產(chǎn)生競爭反應(yīng)而使得COD去除率降低。但在電解還原-Fenton系統(tǒng)中，有機酸會電離成離子態(tài)，便大大的提高了有機酸與. OH的反應(yīng)速率。電解還原-Fenton系統(tǒng)主要包含反應(yīng)槽(迴流處理水用)、電解槽(Fenton tank)、電源電源供應(yīng)器(power supply)、控制及加藥系統(tǒng)等部份，其處理流程如圖4所示，簡單說明如下：當(dāng)廢水抽送入反應(yīng)槽後，先將反應(yīng)槽調(diào)整至適合操作的pH，然後抽送進入Fenton槽中進行電解/氧化作用，反應(yīng)完畢後返回反應(yīng)槽。此系統(tǒng)周邊配備基本上包含進流抽水機，pH控制器、循環(huán)抽水機、加藥機和攪拌系統(tǒng)。表5.電解還原-Fenton法處理各種高濃度COD廢液的處理結(jié)果廢水來源處理前COD(mg/L)處理後COD(mg/L) COD去除率（）A化工廠油墨廢液74601238796.8B化工廠HEXA廢水296403899.9C電鍍廠化學(xué)鎳廢水27870194293.0D手工造紙廠黑液3088034798.9E乳膠廠AN廢液580056490.3F化工廠樹脂廢水248035385.8G人纖廠RG廢水2490061997.5H工專實驗室廢液23900478080.0圖4 電解還原-Fenton系統(tǒng)的處理流程 相片1 Fenton III處理槽外觀4.2流體化床-Fenton法圖5為某案例廠流體化床-Fenton處理槽及其前後單元的P&I圖，流體化床的上流速度約控制在100m/h，pH則控制在3.5-4.0。出流水經(jīng)pH調(diào)整後，依SS濃度的高低，後段可搭配沉澱槽、浮除槽或砂濾槽相片2 Fenton 處理槽外觀4.3流體化床Fenton 實例4.3.1廣東鼎豐紙業(yè)有限公司以下相片3為廣東鼎豐紙業(yè)有限公司流體化床Fenton 現(xiàn)場外觀，利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質(zhì)總COD約180 mg/l,色度約80倍，SS約60mg/l，處理到COD小於70 mg/l，色度小於15倍，SS小於30mg/l。流體化床Fenton氧化法操作成本最低；與傳統(tǒng)Fenton化學(xué)氧化法比較，流體化床Fenton氧化法污泥產(chǎn)生量較低；具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優(yōu)點。相片3 廣東鼎豐紙業(yè)有限公司Fenton 現(xiàn)場外觀4.3.2海南金海漿紙業(yè)有限公司以下相片4為海南金海漿紙業(yè)有限公司流體化床Fenton 現(xiàn)場外觀，利用流體化床氧化法將A/O生物沉澱池出流水的水質(zhì)總COD約800 mg/l, SS約100mg/l，處理到COD小於100 mg/l，SS小於40 mg/l。流體化床Fenton氧化法操作成本最低；與傳統(tǒng)Fenton化學(xué)氧化法比較，流體化床Fenton氧化法污泥產(chǎn)生量較低；具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優(yōu)點。相片4 海南金海漿紙業(yè)有限公司Fenton 現(xiàn)場外觀4.3.3重慶理文造紙有限公司以下相片5為重慶理文造紙有限公司流體化床Fenton 現(xiàn)場外觀，利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質(zhì)總COD約350 mg/l, ,色度約300倍，處理到COD小於100 mg/l，色度小於30倍。流體化床Fenton氧化法操作成本最低；與傳統(tǒng)Fenton化學(xué)氧化法比較，流體化床Fenton氧化法污泥產(chǎn)生量較低；具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優(yōu)點。相片5 重慶理文造紙有限公司Fenton 現(xiàn)場外觀4.3.4韶能集團股份有限公司珠璣紙業(yè)分公司以下相片6為韶能集團股份有限公司珠璣紙業(yè)分公司流體化床Fenton 現(xiàn)場外觀，利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質(zhì)總COD約150 mg/l, SS約60mg/l，處理到COD小於70 mg/l，SS小於30倍。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優(yōu)點。相片6韶能集團股份有限公司珠璣紙業(yè)分公司Fenton 現(xiàn)場外觀4.3.5安琪酵母(伊犁)有限公司以下相片6為安琪酵母(伊犁)有限公司流體化床Fenton 現(xiàn)場外觀，酵母工業(yè)廢水是處理難度較大的高濃度有機廢水之一。隨著酵母工業(yè)迅速發(fā)展，廢水的排放量不斷增加，對環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重，已成為制約酵母生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的瓶頸。為了解決酵母廢水污染，國內(nèi)外許多學(xué)者對酵母廢水處理進行了研究。生化處理是目前酵母廢水處理的主要手段，但其出水不能達到目前該類廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，本公司採用了流體化床Fenton氧化法可以達到降低COD的預(yù)期效果，利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質(zhì)總COD約1000 mg/l,處理到COD小於300 mg/l，色度小於50倍。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優(yōu)點。圖7.安琪酵母-流體化床現(xiàn)場(室外) 圖8.安琪酵母-流體化床現(xiàn)場(室內(nèi))4.3.6寧波亞洲漿紙業(yè)有限公司利用流體化床氧化法將A/O生物沉澱池出流水的水質(zhì)總COD約250 mg/l,處理到COD小於80 mg/l。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優(yōu)點。相片9寧波亞洲漿紙業(yè)有限公司Fenton 現(xiàn)場外觀4.3.7山東華泰紙業(yè)股份有限公司(調(diào)試中)利用流體化床氧化法將生物沉澱池出流水的水質(zhì)總COD約500 mg/l,處理到COD小於60 mg/l，色度小於30倍。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優(yōu)點。相片10 山東華泰紙業(yè)股份有限公司Fenton 現(xiàn)場外觀4.3.7江門市新會仁科環(huán)保有限公司(施工中，暫缺相片)廣東銀洲湖紙業(yè)基地集中水處理A廠污水處理廠一期工程Fenton高級氧化裝置設(shè)備，利用流體化床氧化法將2#氣浮出流水的水質(zhì)溶解性COD約200 mg/l,處理到COD小於50 mg/l，費用在每噸水270元。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優(yōu)點。4.3.8無錫榮成紙業(yè)有限公司(施工中，暫缺相片)利用流體化床氧化法將二沉池出流水的水質(zhì)溶解性COD約200 mg/l,處理到COD小於55 mg/l。流體化床Fenton氧化法具有操作成本低、操作維護容易與操作彈性大等優(yōu)點。4.3.9安徽華泰林漿紙有限公司(施工中，暫缺相片)利用流體化床氧化