芬顿原理及操作规程.docxVIP

芬顿原理及操作规程

芬顿工艺是一种高效的高级氧化技术，通过亚铁离子与过氧化氢反应产生强氧化性羟基自由基（?OH），实现对水中难降解有机物的氧化分解，广泛应用于工业废水、垃圾渗滤液等污水处理领域。为规范芬顿反应的操作过程，保障处理效果和人员安全，特制定本规程。

一、芬顿反应原理

基本反应机制

芬顿反应的核心是在酸性条件下（pH2-4），亚铁离子（Fe2?）与过氧化氢（H?O?）发生链式反应，生成具有强氧化性的羟基自由基（?OH，氧化还原电位达2.8V），具体反应如下：

启动反应：Fe2?+H?O?→Fe3?+?OH+OH?（速率控制步骤）

链式反应：Fe3?+H?O?→Fe2?+?OOH+H?；?OH+H?O?→?OOH+H?O

终止反应：?OH+?OH→H?O?；Fe2?+?OH→Fe3?+OH?

羟基自由基可无选择性地攻击有机物分子中的碳碳双键、芳香环等结构，将大分子有机物氧化为小分子化合物（如羧酸、醛类），甚至彻底矿化为CO?和H?O，从而降低污水的COD、色度和毒性。

影响因素

pH值：最佳反应pH为2-4，酸性过强（pH＜2）会抑制Fe2?催化活性，碱性条件（pH＞5）会导致Fe2?/Fe3?水解生成沉淀，降低反应效率。

药剂配比：Fe2?与H?O?的摩尔比通常为1:5-1:10，比值过高会消耗过多?OH（Fe2?+?OH→Fe3?+OH?），比值过低则H?O?利用率下降。

反应温度：适宜温度为20-40℃，温度升高可加快反应速率，但超过40℃会导致H?O?分解（2H?O?→2H?O+O?↑），降低氧化效率。

反应时间：根据污水性质确定，一般为30-120分钟，需通过小试确定最佳反应时长，确保有机物充分氧化。

搅拌强度：适当搅拌可促进药剂混合和传质，搅拌速率通常为100-200r/min，避免过度搅拌导致H?O?分解。

二、操作前准备与检查

人员资质与培训

操作人员需经专业培训，熟悉芬顿反应原理、药剂特性（H?O?为强氧化剂，FeSO?具有腐蚀性）及应急处置方法，考核合格后方可上岗。

作业前明确处理目标：根据进水水质（COD、pH、污染物种类）确定药剂投加量、反应时间等参数，小试验证后制定操作方案。

设备与管路检查

反应设备：反应池（或反应器）无渗漏、腐蚀，搅拌器（机械搅拌或曝气搅拌）运转正常，叶片无松动、变形，搅拌轴密封良好无泄漏。

药剂投加系统：H?O?储罐、FeSO?储罐无腐蚀、泄漏，液位计显示准确；计量泵（如隔膜计量泵）流量调节灵活，管路阀门开关自如，材质耐腐（H?O?管路用不锈钢或UPVC，FeSO?管路用UPVC）。

检测仪器：pH计、ORP仪在校验有效期内，测定误差≤±0.1pH、±5mV；COD快速检测仪、浊度仪功能正常，试剂充足。

药剂准备与防护

药剂验收：H?O?浓度（通常为30%）、FeSO??7H?O纯度符合要求，无结晶、变质；药剂储存于阴凉通风处，H?O?远离火源、还原剂，FeSO?避免受潮。

防护用品：配备耐酸碱手套、护目镜、防护服、防毒口罩（H?O?挥发有刺激性），应急冲洗装置（洗眼器、淋浴器）距操作区≤15m，功能正常。

安全与环境检查

作业区域设置“腐蚀性化学品”“注意防护”警示标识，通风良好（换气次数≥10次/h），避免H?O?蒸气积聚。

配备应急物资：中和剂（如Na?CO?用于中和酸性废液）、吸附材料（活性炭、吸酸棉）、灭火器（干粉或二氧化碳），急救箱内备灼伤药膏、绷带等。

检查排水系统：反应池出水管路畅通，后续处理单元（如沉淀池、中和池）准备就绪，确保出水可连续处理。

三、操作流程

药剂配制与投加

药剂配制：

FeSO?溶液：按浓度10%-20%（质量比）溶解，将FeSO?固体缓慢加入溶解池，搅拌至完全溶解，避免局部过热。

H?O?溶液：通常直接使用原液（30%），需稀释时按比例加入去离子水，严禁将水倒入H?O?中（防止飞溅），应缓慢将H?O?倒入水中并搅拌。

投加顺序：先将污水送入反应池，调节pH至2-4（通过投加H?SO?或HCl），启动搅拌器；再投加FeSO?溶液，搅拌均匀后缓慢投加H?O?溶液（避免局部浓度过高导致分解）。

投加量控制：根据小试结果设定计量泵流量，H?O?投加量通常为COD值的1.5-3倍（如COD=500mg/L，H?O?投加量750-1500mg/L），Fe2?与H?O?摩尔比1:5-1:10。

反应过程控制

搅拌与监测：启动搅拌器，保持搅拌速率100-200r/min，反应过程中每15分钟监测一次pH（维持2-4）、ORP（通常为300-500mV），记录数据。