Fenton降解涂装废水技术

涂装废水是制造业中典型的难降解工业废水，含有高分子树脂、颜料、磷酸盐等复杂污染物，具有COD高、可生化性差的特点。Fenton氧化技术因其强氧化能力，成为处理此类废水的有效手段。本文结合最新研究进展，探讨Fenton技术在涂装废水降解中的应用与优化方向。

一、Fenton技术原理与优势

Fenton试剂由H₂O₂和Fe²⁺组成，在酸性条件下（pH=2~4）发生链式反应，生成具有强氧化能力的羟基自由基（·OH）。·OH可攻击有机物分子中的C—C键、C—N键等化学键，将其分解为小分子有机物或最终矿化为CO₂和H₂O。该技术的核心优势在于：

高效氧化能力：·OH的标准氧化还原电位高达2.8V，可降解传统生物法难以处理的顽固污染物；

无二次污染：反应最终产物为H₂O和Fe(OH)₃沉淀，避免了有毒副产物的生成；

经济性：相比臭氧氧化或电化学法，Fenton试剂成本低廉，操作简便。

二、涂装废水处理中的关键技术参数

实际工程中，Fenton工艺的效果受多重因素影响：

pH值控制：低pH（2~3）有利于Fe²⁺催化H₂O₂分解生成·OH，但pH过低会导致Fe³⁺沉淀，影响催化循环；

H₂O₂投加量：过量H₂O₂会消耗·OH（发生副反应：H₂O₂ + ·OH → H₂O + HO₂·），需通过实验确定最佳投加比（通常n(H₂O₂/Fe²⁺)=3~10）；

反应时间：COD去除率随反应时间延长而提高，但超过一定阈值后趋于稳定（一般60~90min）。

研究表明，在pH=3、H₂O₂投加量为1.7g/L、FeSO₄·7H₂O为1.75g/L的条件下，反应10min可使涂装废水COD去除率达70%以上（王小晓等，2024）。

三、工艺优化与组合技术

单一Fenton工艺存在铁泥产量大、能耗高等问题，需结合其他技术形成协同体系：

Fenton-混凝沉淀：先通过Fenton氧化破坏有机物结构，再投加PAC/PAM絮凝剂去除悬浮物和残留污染物。实际案例显示，该组合工艺可使COD总去除率提升至80%~90%（涂装废水案例，COD从3000~20000mg/L降至1200~4000mg/L）。

电-Fenton技术：外加电流促进Fe³⁺/Fe²⁺循环，提高H₂O₂利用率，降低药剂成本。

类Fenton试剂：采用Fe³⁺、Cu²⁺等替代Fe²⁺，或结合紫外光（UV-Fenton）、超声波（US-Fenton）增强·OH生成效率。

四、工程应用与挑战

在江苏某电动自行车涂装废水处理项目中，采用“Fenton氧化+混凝沉淀”工艺，通过小试确定最佳反应条件（pH=3.5、H₂O₂/Fe²⁺=5），最终出水COD稳定低于500mg/L，达到三级排放标准。然而，该技术仍面临以下挑战：

铁泥处置：反应生成的Fe(OH)₃污泥需进一步脱水处理；

pH调节成本：需消耗大量酸碱试剂维持反应条件；

复杂废水适应性：高浓度表面活性剂可能抑制·OH的链式反应。

五、未来发展方向

催化剂改性：开发负载型Fe基催化剂（如Fe₃O₄@活性炭）提高活性组分回收率；

工艺集成：耦合生物法（如厌氧-好氧工艺）实现深度脱碳除氮；

智能化控制：基于在线监测（如COD、pH传感器）动态优化投药量。

Fenton技术凭借其高效性和经济性，在涂装废水处理领域展现出广阔前景。通过工艺优化与技术创新，有望进一步降低处理成本，推动工业废水治理的绿色升级。