Fenton试剂

铁碳床微电解刚开始的效果很理想，特别是处理酸性的有机废水，但运行两个月后，效果急剧下降。铁碳床纯化板结、铁泥堵塞、污泥量大都是头疼的问题，反冲洗可减缓铁泥堵塞，但解决不了效果下降问题，往往需要更换填料，而在在实际工程中更换填料工作量很大。“目前的微电解不论是用在哪个水处理方面，都存在上述问题，因此在环保工程应用上基本是行不通，有好多公司宣传得好。我是92年开始用这方法，证明是行不通了。为了填装铁屑把人都累蠢了。”

我公司研究所对高浓度污水处理的预处理研究已有多年，经过公司科技人员的不断开发和研究，结合众多不同类型的高浓度污水处理的成功实践经验，开发了一系列高浓度化工污水的治理方法。高效微电解处理污水工艺应用和微电解新型规整填料的开发就是我公司自主开发的一项新技术，特别是微电解新型规整填料是我公司正在申请中的发明专利。

 传统上的微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木碳，使用前要加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，又因为铁与碳是物理接触，之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率。另外，传统微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间，这都严重影响了微电解工艺的利用和推广。

在多年探索与众多工程实例中的不断应用试验，开发了以铁屑、碳及其它金属、非金属为主要元素，并按一定的比例进行混合成型，烧结成规整化填料，具有持续高活性铁床优点，在处理高浓度污水中有以下特点：

1、解决了微电解污水处理工艺填料板结、钝化、活化，更换的难题，并具有持续高活性铁床优点。同比传统铁碳填料，损耗量降低了60%以上，同时处理产生的污泥量减少了50%以上。该技术各单元可作为单独处理方法使用，又可作为生物处理的前处理工艺，利于污泥的沉降和生物挂膜。

2、内电解阴阳极及催化剂通过高温形成架构式合金结构，不会像铁碳混合组配那样容易出现阴阳极分离，影响原电池反应。规整的微电解填料使用寿命长、操作维护方便，处理过程中只消耗少量的微电解填料。微电解根据消耗体积，只需定期添加即可，无需更换。 

3、采用微孔活化技术，比表面积大，同时配加催化剂，对废水处理提供了更大的电流密度和更好的微电解反应效果，反应速率快，一般工业废水只需要30-60分钟，长期运行稳定有效。 

4、由于微电解和催化剂的双重作用，同比传统铁碳填料对针对有机物浓度大、高毒性、高色度、难生化废水的处理，废水中的COD去解率提高10-20%。废水中COD去除率一般在35-60%左右，色度可去掉60-90%。 同时B/C值可提高0.1-0.3，提高了废水的可生化性。

5、电解处理方法可以达到化学沉淀除磷的效果，还可以通过还原除重金属。废水经微电解处理后会在水中形成原生态的亚铁或铁离子，具有比普通混凝剂更好的混凝作用，无需再加铁盐等混凝剂，COD去除率高，并且不会对水造成二次污染。

6、Fe2+催化作用，在微电解后投加H2O2，即芬顿氧化工艺，对一些难降解化工废水CODcr的去解率可达70-75%。对含有偶氟、碳双键、硝基、卤代基结构的难除降解有机物质等都有很好的降解效果。

7、对已建成未达标的高浓度有机废水处理工程，用该技术作为已建工程废水的预处理，即可确保废水处理后稳定达标排放。也可将生产废水中浓度较高的部分废水单独引出进行微电解处理。

【微电解塔污水处理原理】

微电解法是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的良好工艺，又称内电解法。它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生高低电位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。微电解规整填料主要成分为铁、炭、低电位合金及催化剂，并且以极小颗粒的形式分散在微电解剂内；有很高的比表面积，可以与废水充分地接触。由于炭、合金的电极电位比铁低，加上催化剂的催化作用，当电解剂处在电解质溶液中时就形成无数个腐蚀微电池，在它的表面就有电流在成千上万个细小的电池内流动，铁作为阳极被腐蚀消耗，当体系中有宏观的阴极材料存在时，又可以形成宏观腐蚀电池。电极反应生成的Fe2 + 及进一步氧化成Fe3 + 及它们的水合物具有较强的吸附- 絮凝活性，特别是在加碱调pH 值后生成氢氧化亚铁和氢氧化铁胶体絮凝剂，它们的吸附能力远远高于一般药剂水解得到的氢氧化铁胶体，能大量吸附水中分散的微小颗粒，金属粒子及有机大分子。在中性或偏酸性的环境中，微电解剂本身及其产生的新生态[H] 、Fe2 + 等与废水中的许多组分发生氧化还原反应。比如能破坏有色废水中的有色物质的发色基团或助色基团，甚至断链，可以脱色，降低COD Cr 提高可生化性，还可以氧化金属离子，降低其毒性。另外，由于电池的电极周围存在电场效应，使溶液中的带电粒子在电场作用下作定向移动，附积到电极上，从而去除水中的污染物，对含磷废水除磷有较好的效果。

　1.Fenton试剂降解有机物的机理 

　　Fenton试剂之所以具有非常高的氧化能力，是因为在Fe2+离子的催化作用下H202的分解活化能较低(34．9 kJ／too1)，能够分解产生羟基自基OH·。同其它氧化剂相比，羟基自由基具有更高的氧化电极电位，因而具有很强的氧化性能。Fenton试剂一般在pH 3.5下进行，在该pH值时基自由基生成速率最大

2. Fenton试剂的影响因素 

根据上述Fenton试剂反应的机理可知，OH ·是氧化有机物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2]、[OH-]决定了OH·的产量，因而决定了与有机物反应的程度。影响该系统的因素包括溶液pH值、反应温度、H2O2投加量及投加方式、催化剂种类、催化剂与H2O2投加量之比等。

表1　HCR典型工程实例运行参数

HCR工艺(High Performance Compact Reactor)是德国克劳斯塔尔(Clausthal)工科大学物相传递研究所于80年代发明的。该工艺的问世是好氧生物处理技术的一个飞跃，它融合了当今的高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技术，并具有深井曝气和流化污泥床的特点。因此，其空气氧的转化率高，反应器的容积负荷大，水力停留时间短，是当前为西方国家所广泛接受的一种高效好氧生物处理方法。至今，已经在德国、瑞典、加拿大、意大利、法国、韩国等国家建成了数十个HCR系统，并已投产运行，污水处理效果普遍良好。

  HCR系统主要包括：集成反应器、两相喷头、沉淀池以及配套的管路和水泵等。集成反应器为圆形容器，其外筒两端被封闭，连接着各种管道；内筒两端开口，两相喷头安装在反应器上部的正。循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器，由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区，把吸入的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水经导流筒达到反应器底部后，又向上返流形成环流，再经剪切向下射流，如此循环往复运行。于是，污水被反复充氧，气泡和微生物菌团被不断剪切细化，并形成致密细小的絮凝体。

  HCR的主要特点是：

  (1)系统占地少，基建费用低。HCR系统占地一般很少，其原因主要有三：一是系统设计紧凑，结构合理，减少了占地；二是反应器高径比大(为7∶1)，部分被埋在地下，有效地利用了垂向空间，减少了平面上的占地；三是所需水力停留时间很短，容积负荷和污泥负荷都很高，减少了反应器的体积。

  合理集成设计、少占地是减少基建投资的主要因素，反应器和沉淀池的容积小，又节省土建投资或设备制造费用。根据工程预算结果对比表明，采用HCR工艺处理同样数量的污水，其基建费用比活性污泥法工艺要减少30%以上。

  (2)空气氧转化利用率高，容积负荷和污泥负荷高。HCR工艺的曝气方式采用射流扩散式，并通过垂向循环混合，使溶解氧达到最大值，这一过程实际上吸取了深井曝气依靠压头溶氧的优点。高速喷射形成紊流水力剪切，使气泡高度细化并均匀分散，决定了该方法对空气氧的转化利用率高。据试验测定，其空气氧的转化利用率可高达50%，溶解氧含量易保持在5mg/L以上。

  足够的溶解氧是保证好氧生物处理系统高负荷运行的条件，这也是HCR工艺的优势所在。一般情况下，HCR系统的污泥浓度在10g/L左右，最高可超过20g/L。反应器中生物量之大，决定了其负荷值必然高。试验和已有工程的运行结果显示，HCR的容积负荷最大可达70kgBOD5/(m3·d)，小试可达100 kg BOD5/(m3·d)；其污泥负荷值可以超过6 kg BOD5/(kgSS·d)。

  (3)固液分离效果好，剩余污泥量较少。HCR工艺混合污水中的微生物菌团颗粒小，其沉降性能好，这是其显著特点之一，污泥在沉淀池中的停留时间一般只需要40min左右。该工艺每降解1kg BOD所产生的剩余污泥量，比其他好氧方法平均减少40%左右，从而大大减少了污泥处理量。剩余污泥量较少的原因主要有两个：其一，强烈曝气使微生物代谢速度快，由此引起的生化反应可能加大内源消耗，剩余污泥量相对少；其二，由于反应器中混合污水被高速循环液流剪切，微生物的团粒被不断分割细化，团粒内部的气孔减少，使其密度相对增加，总的体积减少。

  (4)抗冲击负荷的能力强。HCR为完全混合型运行方式，原水先与回流污水合流，然后再进入反应器，并立即被快速循环混合。高浓度COD或有毒废水冲击系统时，它们在进入反应器之前实际上已经被稀释，进入反应器后又被迅速均匀混合，使冲击液流的浓度大大降低，从而有效地提高了HCR系统抗冲击负荷的能力。此外，强烈曝气使微生物的新陈代谢加快后，也可能减少冲击所造成的部分影响。

  工程实践表明，HCR工艺对甲醛废水、含酚废水、糖醛废水、树脂酸废水都能进行有效处理；如已有工程实例的进水COD浓度达到了20000mg/L；该工艺还有望提高污水脱氮的效果。

  (5)系统操作简便灵活，处理效果有保障。HCR系统的反应器循环水量、补充曝气量、污泥回流量等都可以根据需要进行调节，便于选择最佳的组合效果。正因为如此，采用HCR工艺容易保证较高的COD去除率。图2显示了HCR反应器容积负荷与COD去除率的变化关系。可以看出，尽管其容积负荷变化较大，COD去除率均达到80%左右。

[编辑本段]4.英文缩写

  HRC

  =High-Rupturing Capacity 高断裂能力;