芬顿氧化

原理

在酸性条件下，亚铁离子催化双氧水分解产生羟基自由基。羟基自由基的氧化电位高达 2.8 V，仅次于氟，能无选择性地攻击有机物分子。

对染料而言，羟基自由基可破坏共轭发色体系（偶氮键、蒽醌结构等），使色度迅速消失，并把大分子氧化为小分子，从而提高可生化性。

工艺流程

典型芬顿工艺的步骤。

• 调酸：用硫酸把废水 pH 调至 3～4（芬顿反应的必要条件）。
• 投加亚铁：常用硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）。
• 投加双氧水：缓慢投加并搅拌，避免局部过浓导致无效分解。
• 反应：搅拌反应 30～120 min。
• 中和：用石灰或烧碱把 pH 调至 7～8，使铁离子形成氢氧化铁沉淀。
• 絮凝沉淀：投加 PAM 助凝，在沉淀池中分离铁泥。
• 出水：上清液进入后续生化或排放。

运行要点

影响效果与成本的关键。

• pH 必须严格控制：高于 4.5 时铁离子沉淀失效，低于 2.5 时反应受抑。
• 双氧水与亚铁的配比须通过小试确定，过量双氧水不仅浪费还会消耗自由基。
• 投加方式：分批投加比一次性投加利用率更高。
• 铁泥处理是难点：含铁污泥量大且难脱水，属一般固废（须鉴别），处置成本不可忽视。
• 残余双氧水抑制生化：进入生化前须确保双氧水已充分分解，必要时加还原剂或设缓冲池。
• 药剂安全：双氧水为强氧化剂，储存须避光、远离还原剂与金属离子。

改进与替代

常见改良工艺。

• 类芬顿（Fenton-like）：用零价铁、铁氧化物或负载型催化剂替代亚铁，减少铁泥。
• 光芬顿（Photo-Fenton）：引入紫外或可见光，提高自由基产率并促进 Fe3+ 还原再生。
• 电芬顿（Electro-Fenton）：电化学原位产生双氧水与亚铁，减少药剂运输与投加。
• 臭氧催化氧化：以臭氧替代双氧水，无铁泥问题但电耗较高。
• 芬顿+生化组合：芬顿作预处理提高可生化性，或作深度处理保证达标。

常见问题与判定

常见问题。

• COD 去除率不如预期：多为 pH 不准或配比不当，须重做小试。
• 出水返黄：铁离子残留或亚铁投加过量，须优化中和与沉淀。
• 产泥量过大：亚铁投加量过高，可考虑降低投量或改用类芬顿。
• 运行成本高：双氧水与调酸调碱是主要成本项，宜用于难降解废水的定向处理而非全量处理。

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