芬頓氧化法可作為廢水生化處理前的預處理工藝，也可作為廢水生化處理后的深度處理工藝。
芬頓氧化法主要適用于含難降解有機物廢水的處理，如造紙工業(yè)廢水、染整工業(yè)廢水、煤化工廢水、石油化工廢水、精細化工廢水、發(fā)酵工業(yè)廢水、垃圾滲濾液等廢水及工業(yè)園區集中廢水處理廠(chǎng)廢水等的處理。1893年,化學(xué)家Fenton HJ發(fā)現，過(guò)氧化氫(H2O2)與二價(jià)鐵離子的混合溶液具有強氧化性，可以將當時(shí)很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類(lèi)氧化為無(wú)機態(tài)，氧化效果十分顯著(zhù)。但此后半個(gè)多世紀中，這種氧化性試劑卻因為氧化性極強沒(méi)有被太多重視。但進(jìn)入20 世紀70 年代，芬頓試劑在環(huán)境化學(xué)中找到了它的位置，具有去除難降解有機污染物的高能力的芬頓試劑，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現了很廣泛的應用。當芬頓發(fā)現芬頓試劑時(shí)，尚不清楚過(guò)氧化氫與二價(jià)鐵離子反應到底生成了什么氧化劑具有如此強的氧化能力。二十多年后，有人假設可能反應中產(chǎn)生了羥基自由基，否則，氧化性不會(huì )有如此強。因此，以后人們采用了一個(gè)較廣泛引用的化學(xué)反應方程式來(lái)描述芬頓試劑中發(fā)生的化學(xué)反應：Fe2+ + H2O2→Fe3+ + （OH）-+OH·芬頓氧化法是在酸性條件下，H2O2在Fe2+存在下生成強氧化能力的羥基自由基(·OH），并引發(fā)更多的其他活性氧，以實(shí)現對有機物的降解,其氧化過(guò)程為鏈式反應。其中以·OH產(chǎn)生為鏈的開(kāi)始，而其他活性氧和反應中間體構成了鏈的節點(diǎn)，各活性氧被消耗，反應鏈終止。其反應機理較為復雜,這些活性氧僅供有機分子并使其礦化為CO2和H2O等無(wú)機物。從而使Fenton氧化法成為重要的高級氧化技術(shù)之一。a）在酸性條件下易產(chǎn)生有毒有害氣體的污染物（如硫離子、氰根離子等）不應進(jìn)入芬頓氧化工藝單元；b）進(jìn)水中懸浮物含量宜小于 200 mg/L；c）應控制進(jìn)水中 Cl-、H2PO -、HCO3 -、油類(lèi)和其他影響芬頓氧化反應的無(wú)機離子或污染物濃度，其限制濃度應根據試驗結果確定。2. 芬頓氧化法進(jìn)水不符合條件時(shí)應根據進(jìn)水水質(zhì)采取相應的預處理措施：a）芬頓氧化法用于生化處理預處理時(shí)，可設置粗、細格柵、沉砂池、沉淀池或混凝沉淀池，去除漂浮物、砂礫和懸浮物等易去除污染物；芬頓氧化法用于廢水深度處理時(shí)，宜設置混凝沉淀或/和過(guò)濾工序進(jìn)行預處理；b）進(jìn)水中溶解性磷酸鹽濃度過(guò)高時(shí)，宜投加熟石灰，通過(guò)混凝沉淀去除部分溶解性磷酸鹽；c）進(jìn)水中含油類(lèi)時(shí)，宜設置隔油池除油；d）進(jìn)水中含硫離子時(shí)，應采取化學(xué)沉淀或化學(xué)氧化法去除；進(jìn)水中含氰離子時(shí)，應采取化學(xué)氧化法去除；e）進(jìn)水中含有其他影響芬頓氧化反應的物質(zhì)時(shí)，應根據水質(zhì)采取相應的去除措施，以消除對芬頓氧化反應的影響。芬頓氧化法用于生化處理的預處理時(shí)，若進(jìn)水水質(zhì)水量變化較大，芬頓氧化工藝前應設置調節池。溫度是芬頓反應的重要影響因素之一。一般化學(xué)反應隨著(zhù)溫度的升高會(huì )加快反應速度，芬頓反應也不例外，溫度升高會(huì )加快·OH的生成速度，有助于·OH與有機物反應，提高氧化效果和COD的去除率；但是，對于芬頓試劑這樣復雜的反應體系，溫度升高，不僅加速正反應的進(jìn)行，也加速副反應，溫度升高也會(huì )加速H2O2的分解，分解為O2和H2O，不利于·OH的生成。不同種類(lèi)工業(yè)廢水的芬頓反應適合的溫度，也存在一定差異。處理聚丙烯酰胺水溶液處理時(shí)，溫度控制在30℃～50℃。研究洗膠廢水處理時(shí)發(fā)現溫度為85℃。處理三氯（苯）酚時(shí)，當溫度低于60℃時(shí)，溫度有助于反應的進(jìn)行，反之當高于60℃時(shí)，不利于反應。?一般來(lái)說(shuō)，芬頓試劑是在酸性條件下發(fā)生反應的，在中性和堿性的環(huán)境中Fe2+不能催化氧化H2O2產(chǎn)生·OH，而且會(huì )產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀而失去催化能力。當溶液中的H+濃度過(guò)高，Fe3+不能順利的被還原為Fe2+，催化反應受阻。多項研究結果表明芬頓試劑在酸性條件下，特別是pH在3～5時(shí)氧化能力很強，此時(shí)的有機物降解速率快，能夠在短短幾分鐘內降解。此時(shí)有機物的反應速率常數正比于Fe2+和過(guò)氧化氫的初始濃度。因此，在工程上采用芬頓工藝時(shí)，建議將廢水調節到=2～4，理論上在為3.5時(shí)為佳。??針對不同種類(lèi)的廢水，芬頓試劑的投加量、氧化效果是不同的。這是因為不同類(lèi)型的廢水，有機物的種類(lèi)是不同的。對于醇類(lèi)（甘油）及糖類(lèi)等碳水化合物，在羥基自由基作用下，分子發(fā)生脫氫反應，然后C-C鍵的斷鏈；對于大分子的糖類(lèi)，羥基自由基使糖分子鏈中的糖苷鍵發(fā)生斷裂，降解生成小分子物質(zhì)；對于水溶性的高分子及乙烯化合物，羥基自由基使得C=C鍵斷裂；并且羥基自由基可以使得芳香族化合物的開(kāi)環(huán)，形成脂肪類(lèi)化合物，從而消除降低該種類(lèi)廢水的生物毒性，改善其可生化性；針對染料類(lèi)，羥基自由基可以打開(kāi)染料中官能團的不飽和鍵，使染料氧化分解，達到脫色和降低COD的目的。用芬頓試劑降解殼聚糖的實(shí)驗表明當介質(zhì)pH值3～5，聚糖、?H2O2及催化劑的摩爾比在240:12～24:1～2時(shí)，芬頓反應可以使殼聚糖分子鏈中的糖苷鍵發(fā)生斷裂，從而生成小分子的產(chǎn)物。??
芬頓工藝在處理廢水時(shí)需要判斷藥劑投加量及經(jīng)濟性。H2O2?的投加量大，?廢水COD的去除率會(huì )有所提高，但是當H2O2投加量增加到一定程度后，?COD的去除率會(huì )慢慢下降。因為在芬頓反應中H2O2投加量增加，·OH的產(chǎn)量會(huì )增加，則COD的去除率會(huì )升高，但是當H2O2的濃度過(guò)高時(shí)，雙氧水會(huì )發(fā)生分解，并不產(chǎn)生羥基自由基。催化劑的投加量也有與雙氧水投加量相同的情況，一般情況下，增加Fe2+的用量，廢水COD的去除率會(huì )增大，?當Fe2+增加到一定程度后。COD的去除率開(kāi)始下降。原因是因為?當Fe2+濃度低時(shí)，隨著(zhù)Fe2+?濃度升高，H2O2產(chǎn)生的·OH增加；當Fe2+?的濃度過(guò)高時(shí)，?也會(huì )導致H2O2發(fā)生無(wú)效分解，釋放出O2。芬頓氧化法廢水處理工程工藝流程主要包括調酸、催化劑混合、氧化反應、中和、固液分離、藥劑投配及污泥處理系統，工藝流程示意圖見(jiàn)圖。
1、調酸
根據氧化反應池最佳pH值條件要求，應通過(guò)投加濃硫酸或稀硫酸來(lái)調整廢水的 pH值，pH 值宜控制在3.0～4.0。調酸池宜采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌，混合時(shí)間不宜小于2min。濃硫酸或稀硫酸宜采用計量泵投加，采用在線(xiàn) pH值控制儀等自控系統自動(dòng)調節投加量。
2、催化劑混合
催化劑可采用硫酸亞鐵，在催化劑混合池完成混合過(guò)程，催化劑混合池宜采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌，混合時(shí)間不宜小于2min。硫酸亞鐵溶液質(zhì)量百分濃度宜小于 30%，宜采用計量泵定量投加。
3、氧化反應
應投加過(guò)氧化氫溶液，在氧化反應池中完成氧化反應，氧化反應池可采用完全混合式或推流式，完全混合式氧化反應池不宜少于2段，通過(guò)溢流或穿孔墻連接。氧化反應池池型應根據廢水處理規模、占地面積和經(jīng)濟性等因素綜合確定，氧化反應池采用塔式時(shí)，宜采用升流式反應器，鋼結構塔體應采用不銹鋼 316L材質(zhì)和涂襯玻璃鱗片防腐處理。塔式反應器包含芬頓試劑混合區、布水區和反應區?；旌蠀^混合速度梯度 G值應不小于 500s-1，布水區應配水均勻，配水孔出口流速應為 1.0m/s～1.5m/s，回流比應不低于 100%。塔式反應器高徑比宜在 1.0～5.0 之間，高度應不高于 15 m。
氧化反應池池體有效容積可按下式計算：
V=Q*T..................（1）
F=V/H..................（2）
H——池體有效水深，m，完全混合式宜為 2.5 m～6.0 m。
氧化反應池水力停留時(shí)間應根據進(jìn)水水質(zhì)、組成以及出水要求，通過(guò)試驗確定。用于預處理時(shí)，氧化反應池水力停留時(shí)間宜為 2.0h～8.0h；用于深度處理時(shí)，氧化反應池水力停留時(shí)間宜為 2.0 h～6.0h。混合可采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌，確?；旌暇鶆?，防止出現短流和死水區。芬頓氧化反應中藥劑投加量與投加比例應經(jīng)試驗確定，在缺乏試驗數據的情況下投加比例 c（H2O2，mg/L）：COD（mg/L）宜為1:1～2:1；c（H2O2，mg/L）：c（Fe2+，mg/L）宜為 1:1～10:1。4、中和
中和池投加堿液調整pH值至中性，堿液宜采用氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液，不宜采用氫氧化鈣溶液。當芬頓氧化法出水直接排放時(shí)，pH值應調整至滿(mǎn)足固液分離要求和排放要求；當芬頓氧化法出水進(jìn)入后續處理工藝時(shí)，pH值應調整至滿(mǎn)足固液分離要求和后續處理工藝要求。
中和池可采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌，混合時(shí)間不宜小于2min。氧化反應和中和工序未采用空氣攪拌時(shí)，應設空氣攪拌脫氣池，水力停留時(shí)間不宜小于15 min，氣水比不宜小于 5:1。可采用沉淀或氣浮完成固液分離，若分離效果不佳可投加混凝劑或助凝劑，混凝劑宜采用聚合氯化鋁（PAC），投加量宜為 100mg/L～200mg/L；助凝劑宜采用聚丙烯酰胺（PAM），投加量宜為 3 mg/L～5 mg/L。藥劑種類(lèi)和投加比例有條件時(shí)應依據試驗確定。6、藥劑投配
芬頓試劑、酸堿試劑、混凝劑、助凝劑等藥劑的用量，應根據廢水特性，經(jīng)試驗后確定。芬頓試劑和助凝劑的投加方式宜選擇計量泵投加，并安裝流量計。芬頓試劑和助凝劑投加系統應包括藥劑的儲存、調制、輸送、計量和投加設施（備）。投藥混合采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌等方式時(shí)，要求攪拌的速度梯度 G值應控制在 1000s-1～500 s-1之間。采用水力攪拌、機械攪拌或空氣攪拌等方式進(jìn)行化學(xué)反應或凝聚反應時(shí)，攪拌的速度梯度 G值應控制在 70 s-1～50 s-1之間，逐段減低。a）藥劑（如硫酸亞鐵、氫氧化鈉、PAC和PAM等）的溶解和稀釋方式應按投加量大小、藥劑性質(zhì)確定。溶解和稀釋宜采用機械攪拌方式，也可采用水力或空氣攪拌等方式；b）應依據不同溶解度、凝固點(diǎn)合理選擇溶藥濃度，硫酸濃度應保證該濃度下硫酸凝固點(diǎn)低于冬季最低氣溫（硫酸凝固點(diǎn)見(jiàn)表1）；硫酸亞鐵溶藥濃度宜按質(zhì)量百分濃度≤30%配制， 水溫較低時(shí)宜按質(zhì)量百分濃度≤20%配制；過(guò)氧化氫質(zhì)量百分濃度宜≤30%；液堿濃度宜≤30%。若調制藥品用水堿度較大導致硫酸亞鐵結晶，可在溶解時(shí)加入適量硫酸以減少溶解池和投配池中的硫酸亞鐵結晶沉淀；
表 不同質(zhì)量分數下硫酸的凝固點(diǎn)（0.1 MPa）d）壓縮空氣調制可用于水量較大的廢水處理廠(chǎng)（站）的藥劑調制，曝氣強度宜控制在3 L/（m2·s ）～5 L/（m2·s）；e）硫酸溶液宜采用成品溶液，避免在污水處理廠(chǎng)內稀釋調制。不具備成品供應條件， 需現場(chǎng)調制時(shí)，應考慮其腐蝕性及溶解過(guò)程的放熱，使用專(zhuān)用設備調制；f）雙氧水的儲存裝置應遠離熱源、避免陽(yáng)光直射。W1=（0.2~0.3）W2..................（3）W2=（2400*a*Q）/（100000*c*n）=（a*Q）/（417*c*n）..................（4）a ——藥劑最大投加量，按無(wú)水產(chǎn)品計，mg/L；n——每日調制次數，應根據藥劑投加量和配制條件等因素確定，一般不宜超過(guò) 3 次。建（構）筑物池體可采用鋼筋混凝土結構或鋼結構，處理規模較大可采用鋼筋混凝土池體，處理規模較小可采用鋼結構罐體。各單元建（構）筑物池體以及所采用的材料、設備與連接管道應具有相應的耐酸堿腐蝕和抗氧化腐蝕能力。鋼筋混凝土池體內壁可采用涂襯環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼防腐，鋼制罐體內壁可采用 316L 型不銹鋼材質(zhì)或涂襯玻璃鱗片防腐。藥劑投配系統中的溶解池及溶液池內壁可采用涂襯環(huán)氧玻璃鋼、輝綠巖、耐酸膠泥貼瓷磚或聚氯乙烯板等，當所用藥劑腐蝕性不強時(shí)， 可采用耐酸水泥砂漿。藥劑投配系統的設備、管道應根據藥劑的性質(zhì)采取相應的保溫或隔熱措施。2、泵閥
廢水提升泵過(guò)流部件應耐酸堿腐蝕；氧化反應池循環(huán)泵過(guò)流部件應耐酸堿、抗氧化，宜采用 316L型不銹鋼材質(zhì)。藥劑投配系統中加藥泵等均應采用耐腐蝕材質(zhì)。其中濃硫酸溶液加藥泵過(guò)流部件可采用聚四氟乙烯、鑄鐵材質(zhì)；雙氧水溶液加藥泵過(guò)流部件可采用 316L型不銹鋼材質(zhì)；硫酸亞鐵溶液加藥泵過(guò)流部件可采用 316L 型不銹鋼、聚丙烯、聚氯乙烯材質(zhì)；氫氧化鈉溶液加藥泵過(guò)流部件可采用 304型不銹鋼材質(zhì)。藥劑投配系統中閥門(mén)過(guò)流部件內襯材質(zhì)可與相應提升泵、加藥泵相符。3、機械攪拌機
機械攪拌機（如框式攪拌機、槳葉式攪拌機等）的功率與轉速應根據工藝設計要求選用，宜采用無(wú)級變速攪拌機。機械攪拌機水下部件宜采用 316L型不銹鋼材質(zhì)、玻璃鋼材質(zhì)。4、管道
廢水輸送管道宜采用 316L 型不銹鋼、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯材質(zhì)的管路和管件。濃硫酸（98%）輸送可采用聚四氟乙烯管道或其他耐濃硫酸腐蝕的管道以及與之配套的管件，過(guò)氧化氫溶液輸送應采用316L 型不銹鋼材質(zhì)管道以及與之配套的管件，其他藥劑輸送管道宜采用聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯材質(zhì)的管路和管件。藥液輸送管應設置必要的過(guò)濾器，防止計量泵和管路堵塞。
污泥產(chǎn)生量主要與水量、懸浮物濃度、有機污染物種類(lèi)和藥劑投加量等因素有關(guān)。因廢水水質(zhì)不同污泥產(chǎn)生量差別較大，宜通過(guò)多組試驗確定污泥產(chǎn)量。不具備試驗條件時(shí)，可按下式估算干污泥產(chǎn)量：
TS=B×（S+K1F+K2A+P）×Q×10-6 ………（5）S——通過(guò)芬頓氧化法去除的懸浮物濃度，mg/L；K1——亞鐵鹽轉化為污泥量的系數，取 1.9，Fe2+與 Fe(OH)3 的換算系數；K2——混凝階段混凝劑轉化為污泥量的系數，若采用鋁鹽，取1.53，Al2O3與 Al(OH)3的換算系數；A——混凝階段混凝劑的投加量，若采用鋁鹽，以 Al2O3計，mg/L；P——混凝階段助凝劑（一般采用 PAM）投加量，mg/L；Q—— 設 計 水 量 ，m3/d；B——安全系數，取 1.1～1.2。污泥脫水前應加藥調理，投加藥劑的種類(lèi)和投藥量應根據試驗或參照同類(lèi)型污泥脫水工藝的數據確定。污泥脫水機選型應根據污泥性質(zhì)、污泥產(chǎn)量、脫水要求確定，脫水污泥含水率應滿(mǎn)足污泥處理及處置的要求。固液分離系統分離出的污泥不應回流進(jìn)入生物處理系統。脫水后的污泥應按國家相關(guān)規定進(jìn)行無(wú)害化處置。列入《國家危險廢物名錄》的污泥和經(jīng)鑒定屬于危險廢物的污泥，應按照有關(guān)規定貯存和處置，其他污泥應按GB18599的規定，因地制宜妥善貯存與處置。
