廢水處理
廢水處理流程簡介
Fenton 廢水高級氧化處理技術
I. 技術簡述
目前有很多產業的廢水處理場，需增設廢水高級處理單元才能達到當地政府的放流水標準，至今已發展的廢水高級處理技術包括臭氧氧化法、 活性碳吸附法、薄膜分離法、濕式氧化法及 Fenton 氧化法等，其中以 Fenton 氧化法（H2O2/Fe2+）被認為是一種最有效、簡單且經濟的方法， 其他方法則因初設成本或操作成本太高而較難被業者接受。Fenton 氧化法雖有高效率、低操作費的優點，但同時因其會產生大量的鐵污泥， 成為應用時的一大缺點。 自 1994 年起以 Fenton 氧化法產生 OH（hydroxyl radical）的原理為基礎，開發改良低污泥的廢水高級氧化處理技術， 我們稱此為 Fenton 家族（Fenton Family）高級氧化處理技術。
Fenton 氧化法的反應式如式(1)，所產生 OH 的氧化能力在所有氧化劑中排第二，僅次於氟。
下圖為 Fenton 處理技術的應用方式，其中電解還原 -Fenton 法（Fenton Ⅲ）適用于高濃度生物難分解廢水（COD > 1000mg/L）的處理， 可作為生物前處理以改善水質，提升後續生物處理能力；流體化床 -Fenton 法（Fenton Ⅳ）適用於低濃度生物難分解廢水(COD < 1000mg/L，一般用於 COD < 500mg/L）的處理，可用於生物後的處理，以加強對放流水水質的把關工作。
Fenton 處理技術的應用方式
II. 流體化床 -Fenton 法
流體化床 -Fenton 系利用流體化床的方式使 Fenton 法所產生之三價鐵大部份得以結晶或沈澱披覆在流體化床之擔體表面上，是一項結合了同相化學氧化（Fenton 法）、異相化學氧化（H2+O2+/FeOOH）、流體化床結晶及 FeOOH 的還原溶解等功能的新技術， 此方法的示意圖如下圖所示。這項技術將傳統的 Fenton 氧化法作了大幅度的改良，如此可減少 Fenton 法大量的化學污泥產量， 同時在擔體表面形成的鐵氧化物具有異相催化的效果，而流體化床的方式亦促進了化學氧化反應及質傳效率，使 COD 去除率提升。
流體化床 Fenton法 示意圖
山東亞太森博紙業有限公司 流體化床(FBR)反應
Fenton 技術的原理和特點比較
| 技術名稱 | 適用 COD (mg/L) | 主要原理 | 技術特點 |
|---|---|---|---|
| 傳統 Fenton 法 | 50 ~ 1,000 | H2O2 + Fe2+ → ·OH + OH- + Fe3+ | 同相反應，鐵污泥多，且亦受雜質干擾 |
| 電解還原 -Fenton 法(FentonⅢ, Fered-Fenton) | 1,000 ~ 50,000 | Fe3+ + e- → Fe2+ H2O2 + Fe2+ → ·OH + OH- + Fe3+ | 電解還原Fe（Ⅲ）使其迴圈再利用，鐵污泥減量 80% |
| 流體化床 -Fenton 法(FentonⅣ, FBR-Fenton) | 50 ~ 1,000 | H2O2 + Fe2+ → ·OH + Fe(OH)2 + → .... → FeOOH , H2O2 + FeOOH → ... | 同相及異相催化反應，污泥形成結晶，鐵污泥減量 70% |
應用技術列表
III. 技術應用產業
Fenton 技術可應用的產業包括：
1. 石化業廢水： 主要用於生物前處理。
2. 化工業廢水：可用于高 COD 個股廢水如蒸餾廢液的處理，和生物處理後的色度和 COD 去除，使放流水達 98 年標準。
3. 人纖、紡織業廢水：可用於生物前處理和生物處理後的水質把關，放流水可達 98 年標準。
4. 染整業廢水： 主要用於生物處理後的色度、泡沫和 COD 去除，使放流水達 98 年標準。
5. 金屬表面處理業廢水： 主要用於高 COD 個股廢水如脫脂廢液的處理，以避免對化學混凝單元的混凝效果造成影響。
6. 印刷電路板業廢水：可用于高 COD 個股廢水如清洗劑、剝膜顯影廢液的處理和生物處理後的水質把關。
7. IC、半導體業廢水：可用于高 COD 個股廢水如顯影廢液、去光阻廢液的處理。
8. 造紙業廢水： 主要用於生物處理後的色度和 COD 去除，使放流水達 98 年標準。
9. 合成樹脂業廢水： 主要用於生物處理後的水質把關。
10. 制藥、皮革業廢水： 用於生物前處理和生物處理後的水質把關。
應用技術列表
| 廢水物化反應系統 | 快速沉澱池、DAF淺層氣浮、AFM過濾系統 | 前處理、三級處理 |
| 厭氧生物反應器 | UASB、ECSB、IC system | 生物處理 |
| 好氧生物處理系統 | AO、A2O、O | 生物處理 |
| 高級氧化處理系統 | Fenton | 高級氧化處理 |