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技術與創新Capability & Inovation

Fenton 家族廢水高級氧化處理技術Fenton Family - Advanced Oxidation Technologies for Wastewater Treatment

一、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。
H2O2+Fe2+→OH+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓(1)
影響 Fenton 法氧化反應效果與速率的因數有下列幾項:

1. 反應物本身的特性。
2. H2O2 的劑量。
3. Fe2+ 的濃度。
4. pH 值 Fenton 法反應的pH值一般約在 3~4。
5. 反應時間。
6. 溫度等。

Fenton 家族處理技術乃針對 Fenton 法污泥產量太多的缺點加以改良,利用電場或結晶技術來提升處理效果及降低化學污泥產量,使適用範圍大為增加。Fenton家族高級處理技術的演進由傳統 Fenton 法、電解氧化 -Fenton 法(簡稱 FentonⅡ)、電解還原 -Fenton 法(簡稱 FentonⅢ)、至流體化床 -Fenton 法(簡稱 FentonⅣ)。

下圖為 Fenton 家族高級處理技術發展歷程,FentonⅢ 及 FentonⅣ 分別為目前高濃度與低濃度廢水的重點低污泥處理技術。

Fenton 家族高級處理技術發展歷程
Fenton 家族處理技術與其他高級處理技術的比較
項目 薄膜分離法 化學混凝法 活性碳吸附法 臭氧氧化法 傳統 Fenton 法 電解還原 -Fenton 法 流體化床 -Fenton 法
特色 提濃污染物 混凝有機物 吸附有機物 氧化有機物 氧化有機物 氧化有機物 氧化有機物
COD 去除率
(%)
90~95 20~50 20~75 30~60 65~85 70~90 70~90
設備成本
(萬元/m³)
0.5~1 0.05~0.125 0.225~0.375 0.5~1 0.05~0.125 0.125~0.375 0.0625~0.175
操作成本
(元/m³)
3.75~8.75 3~10 0.75~3.75 6.25~8.75 2.5~6.25 1~3.75 2~3.75
操作成本
(元/kgCOD)
37.5~87.5 25~100 7.5~37.5 62.5~87.5 25~62.5 25~62.5 25~37.5
技術差異性 需處理提濃液 需再生活性碳 需處理污泥 需處理 O3 廢氣 需處理污泥 污泥量較傳統 Fenton 少 80% 污泥量較傳統 Fenton 少 70%