芬顿反应器是利用芬顿试剂（亚铁盐+双氧水）进行高级氧化的水处理设备，核心是生成羟基自由基（·OH），高效降解难生化有机废水。

一、工作原理

在酸性条件（pH=2.5~4.0）下：

1. 引发反应

ext{Fe}^{2+} + ext{H}_2 ext{O}_2 ightarrow ext{Fe}^{3+} + cdot ext{OH} + ext{OH}^-

亚铁离子催化双氧水分解，生成羟基自由基（氧化电位2.8V，仅次于氟）。

2. 链式循环

ext{Fe}^{3+} + ext{H}_2 ext{O}_2 ightarrow ext{Fe}^{2+} + ext{HO}_2cdot + ext{H}^+

Fe³⁺被还原为Fe²⁺，持续催化。

3. 氧化降解

·OH无选择性攻击有机物，将其分解为CO₂、H₂O或小分子易生化物质。

二、设备构造

• 反应罐体：玻璃钢、碳钢防腐、不锈钢316L。

• 搅拌/曝气：机械搅拌或空气曝气，强化混合与传质。

• 加药系统：硫酸亚铁、双氧水储罐+计量泵。

• pH调节：在线pH计+酸碱投加装置。

• 出水/排泥：溢流堰、排泥口。

三、工艺流程

原水 → 调酸（pH 2.5~4）→ 投加Fe²⁺ → 投加H₂O₂ → 反应（0.5~2h）→ 中和（pH 7~8）→ 絮凝沉淀 → 出水

四、核心优势

• 强氧化性：降解苯环、杂环、染料、抗生素等难生化物质。

• 广谱高效：COD去除率50%~80%，可显著提高B/C比（>0.3）。

• 反应快：0.5~2小时完成，适合高负荷/应急处理。

• 设备简单：可集成化、模块化设计。

五、主要局限

• 药剂成本高：需持续投加Fe²⁺与H₂O₂。

• 酸性环境：需调酸、中和，产生铁泥（固废）。

• 污泥量大：Fe³⁺形成Fe(OH)₃絮体。

六、应用场景

• 化工/制药：高浓度、高毒性有机废水。

• 印染/造纸：脱色、降解染料与木质素。

• 垃圾渗滤液：预处理、破稳、降COD。

• 电镀/表面处理：破络、去除重金属络合物。

七、技术升级

• 光芬顿：紫外光/太阳光辅助，提高效率、减少药剂。

• 电芬顿：电解原位生成Fe²⁺与H₂O₂。

• 异相芬顿：固体催化剂（如Fe₃O₄），减少污泥、易回收。

八、运行要点

• pH：严格控制2.5~4.0。

• 药剂比例：Fe²⁺:H₂O₂摩尔比1:1~1:3。

• 反应时间：60~120分钟。

• 温度：常温（20~40℃），温度升高反应加快。

总结

芬顿反应器是难生化废水预处理的主流设备，依靠强氧化性羟基自由基实现高效降解，广泛用于化工、制药、印染、垃圾渗滤液等领域。