芬顿法处理难降解有机废水的研究与应用

药职业技术学院）机污染物的能力。本文介绍了芬顿法的由来，芬顿法的发展概况，以 发生竞争，并可能对环境的危害更大；二是 H2O2 的利用率

及典型的三种芬顿具体实施工艺：普通芬顿法、光 - 芬顿法以及电 不 高 。 为此人们把紫外线引入 Fenton 体系 ， 形 成 了 - 芬顿法的氧化机理，并概述了芬顿法在有机废水处理中的应用进

UV/Fenton 法。

展。

3.2 光 - 芬顿法 关 键 词 ：芬顿法 氧化机理 有机废水

或与 Fe3+ 形成络合物，或与羟基自由基·OH 的生成路线

普通芬顿法过氧化氢的利用率低，有机物矿化不充

1 芬顿处理法概述

如果把光照(紫外光或可见光)引入标准芬顿体系，可以 14 年，化学家 FentonHJ 发现，过氧化氢(H2O2)与 分，这 亚铁离子 Fe2+ 的混合溶液具有强氧化性，可以将诸多有机 大大提高其对有机物处理效率及对有机物的降解程度，

种紫外或可见光照射下的 Fenton 试剂体系 被 称 为 光

物，如醇酚醚醛铜羧酸以及其衍生物氧化成简单的无机小

-Fenton 试剂。但光 - 芬顿试剂的缺点是处理费用较高。

分子物质，如二氧化碳，根等等，氧化效果相当彻底。 详细的反应机理如下：

氧化彻底也就意味着选择性不强，在正常的生产工艺中， 2+ 3+

Fe +H2O2→Fe +·OH+ OH-

人们总是使用选择性较好的氧化剂，这样才能够得到目标

[Fe(OH)]2+ hv Fe2++HO· 的高分子有机合成产物，从这一点看，芬顿的应用范围不

大。直到 1970 年之后，随着环境保护的研究日益深入，污 [Fe(OOC-R)]2+ hv Fe2++R·+CO2 水中难降解有机物的存在成了让人头疼的问题，也是水污 HO·+RH→R·+H2O 染控制技术中研究的重难点。蓦然回首，环境学者们发现， Fe2++HO·→Fe3++OH- 芬顿的这种无选择的彻底氧化特性正好给难降解有机物 3.3 电 - 芬顿法 的处理与处置带来福音。至此深度氧化 - 芬顿处理技术越 电 - 芬顿试剂就是在电解槽中通过电解反应生成 来越被人广泛关注。 H2O2 或 Fe2+，从而形成芬顿试剂，并让废水流入电解槽，由

2 芬顿试剂的氧化机理 于电化学作用，使反应机制得到改善，从而提高了试剂的

2+

芬顿试剂具有很强的氧化能力在于其中含有 Fe和 处理效果。该法综合了电化学反应和芬顿氧化，充分利用 H2O2。其反应机理为： 了二者的氧化能力。它与光 - 芬顿法相比自动产生 H2O2

2+3+-Fe+H2O2→Fe+·OH+OH 的机制较完善。导致有机物降解的因素较多，除·OH 的氧 3+2+2++Fe+H2O2→Fe+·HOH 化作用外，还有阳极氧化、电吸附等。 2+3+-Fe+·OH→Fe+OH 4 案例 3+2+2++Fe+·HO2→Fe+OH 河北沧州某地工业园区污水处理升级改造，一期工程 芬顿试剂的反应机理较为复杂，能够发生多个自由基 里污水处理工艺采用“悬链曝气 + 微絮凝过滤”工艺，该项 反应，现在普遍认为，芬顿实际反映的关键是双氧水在亚 目的污水要求进行二级生化处理。进水 BOD5/COD<0.25， 铁离子催化下生成的羟基自由基（·OH），其氧化能力强于 可生化性较差，因此，宜通过适当技术措施增强污水的可 臭氧，仅次于氟，高达 2.80V。此外，·OH 具有很高的电负 生化性。 性，具有很强的加成反应特性。正因为如此，在难降解有机 此污水处理厂的进水含有大量制药、纤维素等废水， 物的处理中，芬顿试剂的优越性就体现了出来。人们常用 水质复杂，并且变化较大，这部分工业废水在出厂前已经 芬顿试剂来处理工业尾水，或者通过物理化学方法难以处 经过一道生化处理系统，出水中的 COD 为大分子链不易 理的污水。 降解的污染物增加调节池及水解酸化池。调节池的作用主

3 芬顿处理废水的类型 要是调节水量水质，水解酸化的作用主要是使成分复杂的 3.1 普通 Fenton 法 大分子、不溶性有机物在细胞外酶和兼氧菌的生化作用下 双氧水在亚铁离子的催化作用下分解产生羟基自由 水解为小分子和可溶性有机物，进行“粗粮细作”，为后续 基，其氧化性极强，可将有机物分子转化为无机物。于此同 的生化处理提供合适的营养物质。

根据工程经验，进厂污水经水解酸化 + 悬挂链生化工 时，亚铁离子作为催化剂会被氧化成为三价铁离子，若溶

液 pH 值为中性或碱性可生成 Fe(OH)3 胶体出现，众所周 艺处理后，部分水质指标（COD）仍达不到排放标准，且再 知的胶体絮凝吸附作用，可大规模地去除污水中的微小悬 经常规的混凝沉淀 + 过滤的深度处理工序处理后依然难

必须对深度处理部分进行强化。在此情 浮颗粒及胶体，大大提高水质。普通 Fenton 试剂法即使没 以稳定达标排放，

该污水处理厂使用了芬顿处理工艺，使出水 COD 由 有光照也能分解氧化有机物，因此具有设备简单一次性投 况下，入较低的优点。但也有两点不足：其一是不能充分矿化有 原来的 80mg/L 降至 42mg/L，符合国家污水排放一级 A

从而使水质达标，减少了对该地区环境的污染，提 机物，初始物质部分转化为某些中间产物，这些中间产物 的标准，239

实用科技 快速装车成套技术的研究设计与改进及其应用成果

白云峰 （神华神东煤炭集团公司）

提高了可靠性。

结了对各类装车系统设备及配套设施的设计改进及应用成果，提出 ③溜槽内外套滑轮轨道由钢板改为耐磨方钢，增大强 了快速装车站成套技术、配套设施设计、选型的最佳方案。

度，减少了故障。

关 键 词 ：快速装车 研究设计 改进 应用成果

④溜槽内外套滑轮由内置式改为外露式，便于润滑和

1 概述

更换。

从八十年代末神东矿区开发建设初期，包神铁路建成

3.1.2 液压闸板轮及润滑

通车时以装载机进行装车作业的露天集装站的使用到

将原滚针式人工润滑的液压闸板轮改为滚柱式带自

1993 年大柳塔环线临时简易装车系统的应用，再到 1996 动润滑系统的高强度耐磨滚轮。提高了闸板轮的寿命，

降

年环线引进美国 KSS 公司的第一套快速装车系统，1997 低了故障，仅此一项每年可节约费用数万元。已在各装车 年补连塔建成第一套国产化装车系统，在随后近二十年时 站推广使用。 间里，神东在内蒙、陕西、山西三省区四旗县先后建成了 3.1.3 液压泵站 19 套不同模式的快速装车系统，经过二十年的不断发展， 在液压站上增加液压系统冷却器，降低了系统在夏季 通过对实际应用效果的分析总结，进行了一系列的升级改 连续运行时的温度，延长了液压缸、阀等元件及密封件的 造、技术攻关、创新设计工作，随着煤田开发建设的推进， 寿命，减少了设备故障。 神东矿区快速装车技术已逐步走向成熟、可靠和稳定，并已 3.2 对南非 TCS 公司装车设备的设计改进 处在世界领先水平。 3.2.1 液压系统

2 快速装车站的功能设计 ①液压站到液压缸的液压管路由过去的 2 寸管改为 快速装车系统功能设计的核心为：

1 寸管。

①装车速度快。 ②将液压阀组从液压站移至平板闸门附近。 ②称重精度高。 ③将闸板与溜槽提升油缸由 80/160 改为 ：定 量 仓 ③装车质量好。 63/100，缓冲仓 70/120，溜槽提升 75/125。 ④环境污染小。 ④将原四个 40L 的蓄能器改为两个 100L 蓄能器，并 ⑤设备质量高，运行安全、稳定、可靠。 将其由液压站移至闸板附近。 ⑥装车成本低。 ⑤设计增加了回路磁铁滤网。 ⑦动态作业，即连续、定量地将固体物料装入行进中 ⑥设计安装了用液压油温控制的液压油自动加热、冷 的火车中。液压系统、称重系统、集控系统是快速装车的三 却系统。 大核心技术。 ⑦使用效果。改造后液压闸板实现了连续、迅速、可靠

围绕这一核心功能的实现，近年来我们先后经过数十 运作，溜槽提升及时，系统压力始终保持在 9MP。缓冲仓 次技术改造和革新，将装车速度由最快 60 秒 / 节（62 吨）， 向称重仓的配料时间缩短为 15 秒，称重仓通过装车溜槽 提高到 45 秒 / 节（62 吨），装车精度（单节车皮）由 0.3% 将煤装入火车的时间缩短为 20 秒，理论上装一节车皮的 提高到 0.1%，装车质量由过去需大量人工平整后才能速度提高为 35 秒。 发 3.2.2 重新编辑了装车控制程序，优化改进了装车工 运提高到装出的火车不需人工平整即可达到外运要求的 艺流程。通过控制方式、操作过程的改造，增加了系统的灵 水平，基本实现了装车全过程无污染、不撒煤和装车设备 活性，操作简单，控制稳定，彻底消灭了装车撒煤现象。 的零故障运行。 3.2.3 重新编辑了计算机控制屏幕。将以前分布在不

3 研究解决的主要问题 同屏幕中的控制按钮、设备运行信息、故障报警等都集中 3.1 对美国 KSS 公司装车设备的设计改进。 到一个主屏幕内，信息全面，操作简单。 3.1.1 装车溜槽 3.2.4 重新设计配置缓冲仓配料闸门的动作方式，从 ①溜槽平移方式的改进。溜槽水平移动方式由齿轮齿 而实现缓冲仓向称重仓准确、快速配煤。 条传动改为液压缸推动，运行平稳，故障低。 3.2.5 对称重仓标定砝码的连接提升机构进行改造，

摘 要 ：介绍了神华集团神东矿区快速装车技术的发展和应用，总

（上接第 239 页）

[2]安立超，余宗学，严学亿等.利用芬顿试剂处理硝基苯类生高了环境质量。故此芬顿法在处理难降解有机废水的工程

产 [J].环境科学与技术，2001.24. 实践中，由于它的诸多优势，如分解彻底，投资省，造价低， 废水的研究[3]余宗学.利用 Fenton 试剂预处理间二硝基苯生产废水[J].易于操作等，成为了首选方案。

参 考 文 献 ：

[1]伏广龙，徐国想，祝春水等.芬顿试剂在废水处理中的应用[J]. 环境科学与管理，2006.[31]8：133-135.

环

境污染与防治，2002.24(5)：282-284. [4]王滨松，黄君礼，张杰.Fenton 试剂氧化活性染料废水的研究 [J].哈尔滨工业大学学报，2005.37(9):1280-1282.

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