Fenton 技术在光伏废水中的应用

行业背景

目前国内和国外治理光伏废水的方法和途径以及从投资和运行费用考虑，同时结合同行业的成功经验和我们的工程实践，满足废水回用循环处理的要求，选择一种技术先进、性能可靠、经济实用的废水处理工艺非常重要。根据客户提供设计资料及环保部门的要求，彻底解决光伏废水外排造成的不良环境影响，南京汉志旗科技有限公司致力于通过增强型芬顿H-Fenton/流化床芬顿FBR-Fenton技术及生化处理技术将光伏废水中的氟离子、硅酸盐胶体、COD、SS 等去除，达到三级排放标准后排放，减轻污染物对环境的影响。

光伏废水水质分析

1. 含氟废水包含单多晶去 PSG 酸槽后漂洗水、单晶制绒酸槽后漂洗水、单多晶甩干机出水，主要含盐酸、氢氟酸等，呈酸性，具有强腐蚀性，主要污染因子为氟离子。
2. 有机废水主要含氢氧化钾、PEG、制绒添加剂等，具有较高的COD，呈碱性。
3. 含硝废水为多晶制绒酸槽后漂洗水，主要含氢氟酸、硝酸、 硫酸、盐酸等，呈酸性，主要污染因子为氟离子，硝酸根离子。
4. 废液含高浓度的氟离子及 COD 等。

芬顿技术在光伏废水中的工艺段流程图

工艺流程说明

芬顿在光伏切割废水预处理中的应用：

增强型芬顿H-Fenton工艺可直接用于切片废水高COD的切割液废水的预处理，降低废水COD,提高可生化性。

芬顿在光伏废水尾水深度处理中的应用：

浓酸浓碱废水先经过物化除氟预处理对于高浓度含氟工业废水，一般采用钙盐沉淀法，即向废水中投加石灰，使氟离子与钙离子生成CaF2沉淀而除去。再引入切片废水高COD的切割液废水，经过稀释之后，进入生化系统，经过A/O工艺，COD能处理到200mg/L左右，再经过流化床芬顿FBR-Fenton工艺，达到100mg/L以下排放要求。

 增强型芬顿详细介绍

过氧化氢(H₂O₂)与二价铁离子Fe²⁺的混合溶液将很多已知的有机化合物氧化为无机态。反应具有去除难降解有机污染物的高能力。过氧化氢(H₂O₂)与二价铁离子Fe²⁺在酸性环境下产生羟基自由基•OH，Fenton反应通过H₂O₂和Fe²⁺作用产生•OH，可以看出,芬顿试剂中除了产生1 摩尔的•OH自由基外,还伴随着生成1 摩尔的过氧自由基O₂·，但是过氧自由基的氧化电势只有1.3 V左右，所以，在芬顿试剂中起主要氧化作用的是•OH自由基。H₂O₂和Fe²⁺之间的反应很快,因而Fenton反应可无选择氧化水中的大多数有机物。

增强型芬顿H-Fenton具有以下特点：

（一）方法简单、氧化电位高、氧化能力强、无选择性氧化有机物

芬顿反应实现简单，主要是药剂添加，控制好氧化剂、催化剂的量以及反应时间，即可实现芬顿过程。•OH具有极强的氧化能力、具有很高的电极电位，高达2.8EV；另外, •OH具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能力达569.3kJ，具有很强的加成反应特性，据计算在pH = 4 的溶液中，•OH自由基的氧化电位高达2.8 V，能有效地将有毒有害有机物、难降解的苯环、杂环、长链的有机物，氧化降解为小分子，或容易生物降解的有机物；若废水在芬顿反应器内被氧化强度足够强、反应时间足够长的情况下，有机物可以彻底被氧化成二氧化碳、水。因此，持久性难降解有机物，特别是通常的氧化方式难以氧化的芳香类化合物及杂环类化合物，在芬顿试剂面前几乎都可以被无选择氧化降解。

（二）有机物与芬顿试剂为液液均相传质，氧化效果强、反应快速、氧化效率高

正是羟基自由基的持续存在，使得芬顿试剂特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以凑效的有机废水的氧化处理。由于芬顿试剂与废水中有机物是均相的液液传质，因此传质效果强，相比电催化氧化、臭氧氧化、光催化氧化等氧化反应为间接氧化的方式，芬顿氧化效能更强、效率更高、规模更大，且工程化程度高，是废水处理领域得到广泛应用的适用技术。

（三）可工程化、规模化，是迄今为止最广泛应用的废水处理高级氧化技术

在废水治理领域，近30多年来，芬顿氧化法是得到最多应用的高级氧化技术，芬顿催化氧化是众多高级氧化法中常用的，也是技术更为成熟的一种方法，相比其他创新型的氧化技术，芬顿技术由于有大量的工程应用案例的支撑，既可以应用于废水的预处理（前处理），提高废水可生化性、降解生物毒性，也可以应用于企业、污水厂（站）排放的污水提标，用作深度处理，所以，芬顿技术得到环评机构、工程公司、设计单位、污染治理企业的广泛应用。处理规模可以从每天处理几吨废水，到处理每天上万吨废水的规模（深度处理应用场合），其投资成本、处理每吨水成本，相比其他氧化技术，均有较好的性价比。2019年6月25日，国家生态环境部在官网发布了《芬顿氧化法废水处理工程技术规范（征求意见稿）》、《芬顿氧化法废水处理工程技术规范（征求意见稿）》编制说明、征求意见单位名单，2020年1月14日正式颁布《芬顿氧化法废水处理工程技术规范（HJ 1095-2020）》。迄今为止，在废水处理领域，芬顿氧化技术是唯一一个被国家生态环境部公布技术规范的高级氧化技术，可见其在高级氧化技术上的实际价值和地位。

流化床芬顿详细介绍

流化床芬顿（FBR-Fenton）是利用流化床的方式使芬顿法所产生的羟基氧化铁（Fe OOH）以结晶或披覆在流化床载体表面，是一种结合了均相化学氧化（H2O2/Fe2+）、异相化学氧化（H2O2/FeOOH）及流化床结晶功能的技术。将传统芬顿氧化反应器进行大幅度改良，可减少传统芬顿法产生的大量化学污泥；在载体表面形成的羟基氧化铁具有异相催化效果，流化床操作方式可改善化学氧化反应及质传效率，提高 COD去除率。

流化床芬顿（FBR-Fenton）具有以下特点：

• 投资及运行成本低
• 可以用于大水量处理（万吨级）
• 废水停留时间短
• 设备为高瘦型反应器，可节约占地
• 可有效去除生化处理后难降解COD
• 可处理废水类型广泛
• 与传统芬顿相较，可有效降低70%污泥量，节约成本                                                                                   实验报告