芬顿反应器的原理
过氧化氢(H2O2) 与二价铁离子Fe的混合溶液把大分子氧化成小分子把小分子氧化成二氧化碳和水，同时FeSO4可以被氧化成3价铁离子，有一定的絮凝的作用，3价铁离子变成氢氧化铁，有一定的网捕作用，从而达到处理水的目的。
Fenton试剂是一种常用的高级氧化技术，相对其他氧化剂而言，其在黑暗中就能破坏有机物，具有操作过程简单、反应易得、运行成本低廉、设备投资少且对环境友好性等优点。
Fenton化学氧化法是应用双氧水(H2O2)与亚铁(Fe2+)反应产生氢氧自由基的原理，进行氧化有机污染反应，将废水中有机物污染氧化成二氧化碳和水的一种高级氧化处理技术。其化学反应机制如下：
H2O2+Fe2+→OH+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓
影响Fenton法氧化反应效果与速率因子：反应物本身的特性，H2O2的剂量，Fe2+的浓度，pH值，反应时间，温度。
①对环境友善：处理后不像其它的化学药品，如漂白水(次氯酸钠)，易产生氯化有机物等毒性物质，对环境造成伤害。
②占地空间小：有机物氧化的速度相当快，所需的停留时间短,约0.5~2小时即可，不像一般的生物处理约需12~24小时，因时间短，相对反应槽容积不需太大，可节省空间。
③操作弹性大：可依进流水水质的好坏来改变操作条件，提高处理量。而一般的生物处理难以弹性操作。针对较高的污染量只需提高亚铁及H2O2加药量及适当的pH控制即可。
④初设成本低：与一般的生物处理系统相较，约只须其投资成本的1/3~1/4。
⑤氧化能力强：所产生的氢氧自由基(OH)氧化能力相当强。可处理多种毒性物质，如氯乙烯、BTEX、氯苯、1，4Dioxane，酚、多氯联苯、TCE、DCE、PCE等，另EDTA和酮类MTBE、MEK等亦有效。
①瓶颈1：Fe2+为催化剂,使H2O2产生成OH及OH-，但同时也伴随着大量污泥,Fe(OH)3的产生成为应用中的一大缺点。
②瓶颈2：COD达一定的去除率后，无法再继续去除有机物，易造成H2O2用药的消耗。
针对污泥含量高的缺点，台湾工研院陆续开发了改良式低污泥的废水高级氧化处理技术，其中之一就是流体化床-Fenton法。
①流体化床-Fenton法
原理：利用0.2~0.5mm硅砂担体在结晶槽中作为结晶核种，将要处理的废水及添加药剂由反应池底部进入并向上流动。而反应槽外接有一回流水回路，用以调整进流水过饱和度及达到担体上流速度，使待处理的无机离子于硅砂担体表面形成稳态结晶体，当晶体粒径达1~2mm后，排出槽外进行回收再利用或达到废弃物减排的目的。
反应机制：
H2O2+Fe2+→OH+Fe(OH)2+→……FeOOH,H2O2+FeOOH→……
技术特点： 同相及异相的催化反应，污泥减少70%。减少H2O2用药的浪费。
适用废水COD浓度：50~1000mg/l。
②深度处理规划构想
A.现有工厂的废水处理系统，一般为二沉池后直接排放。因此拟规划一套流体化床系统直接将现在放流水排至FBR进流暂存池，接续后段FBR-Fenton反应。FBR-Fenton系统包含进流水调节池，FBR反应槽，脱气池，中和池，慢混池，快沉池，泡药系统与加药系统。经FBR-Fenton处理后的水排回原来排放口排放。
B.Fenton流体化床系统须新设一套FeSO4泡置系统供应系统所须的亚铁，一套H2O2储存与加药系统，一套Ca(OH)2加药系统。
C.考虑现场用地，为节省空间采用机器式快沉槽作为污泥沉降用。
D.预估各阶段水质：
项目化学反应系统出水
(即FBR-Fenton进水)FBR-Fenton出水
S.S(mg/l)<30<30
COD(mg/l)80~110<50
芬顿试剂的主要药剂是硫酸亚铁与双氧水与碱。硫酸亚铁与双氧水的投加顺序会影响到废水的处理效果。先通过正交实验将硫酸亚铁与双氧水的投加比例得出(一旦控制不好便容易返色)。
再按照先调pH值，投加硫酸亚铁，再投加双氧水，再进芬顿试剂投加顺序与污泥沉降处理行pH值调节的顺序进行投加。在硫酸亚铁投加后反应15分钟左右，再进行双氧水的投加，反应20~40分钟后再加入碱回调pH值，处理效果更佳。
加药设备：硫酸加药池、亚铁加药池、双氧水加药池、PAM加药池（有的建议设曝气装置），当然也要配备加药泵。
反应池：搅拌机，如果想提高效率可以采用类芬顿反应原理（添加紫外光源，微波发射器等），不过一般的芬顿反应池可以不用。
监测设备：pH探头，ORP探头。
絮凝池：搅拌机，PAM加药泵。
沉淀池：一般采用斜管沉淀池，污泥泵。
反应过程：先调节pH到适合，进入芬顿反应池反应，絮凝，沉淀。
由于芬顿氧化过程中硫酸亚铁的大量投加，使得硫酸亚铁中铁离子的大量沉淀，产了大量的铁泥。甚至会造成大量的污泥悬浮物在废水中难以沉降。
出现这种情况的原因大多数是因硫酸亚铁与双氧水的投加比例没有控制好，或双氧水投加过量、反应不彻底导致。出现这种情况后可以通过投加絮凝剂(聚丙烯酰胺)进行强化絮凝沉淀，或者通过投加石灰粉进行pH值调节及助凝对悬浮物进行凝聚沉淀。
采用芬顿深度处理工艺的特点是需要有条件，要求前面处理效果比较好，污染物溶度比较低等。芬顿法处理的主要药剂是硫酸亚铁，双氧水，酸，碱（方法是反应后回调pH值）芬顿存在不少问题，主要如下：
（1）芬顿处理劳动强度大。双氧水操作难度大，硫酸亚铁投加必须是固体，且硫酸亚铁含铁20%左右，相对于聚铁的11%含铁，大大增加了污泥处理强度。
（2）芬顿处理的成本高，污泥多。如双氧水的药剂成本高也是一方面，并且现在大多数企业所计算的成本往往还不包括污泥增加（硫酸亚铁的投加带来的大量污泥），设备折旧，维修费用等。
（3）芬顿处理容易返色。（如双氧水与硫酸亚铁的投加量与投加比例控制不好，或三价铁不沉淀容易导致废水呈现出微黄色或黄褐色。)
（4）比较难控制。因为双氧水与硫酸亚铁的最佳比例需要进行正交实验才可以得出，并且受到反应pH值、反映时间长短、搅拌混合程度的影响，所以比例很难控制。
（5）芬顿处理腐蚀性大，连水泥池都被腐蚀掉。双氧水强氧化性，其氧化性仅次于氟气，如果防护不好对人体都有一定程度的腐蚀，硫酸亚铁也具有一定的腐蚀性。
（6）芬顿的处理效果也不是像文献说的那么好。大部份文献说可以把COD处理到0mg/L，实际上通过众多客户的验证很难以处理到50mg/L，根本达不到新的排放标准。
加酸→加双氧水、硫酸亚铁→加碱→加PAM，一般芬顿处理需要1-2小时进行反应，达到降解作用。
如果进水水质为酸性则可省略加酸，这种投加顺序可以使铁盐在芬顿后生成具有很好絮凝作用的沉淀物，节省芬顿后的絮凝沉淀药剂的投加。
芬顿反应结束后因硫酸亚铁的投加会产生铁离子，可先将水质加碱回调至中性，使铁离子在碱性环境中生成氢氧化铁沉淀。此时可添加PAM作为絮凝剂，使悬浮物净化更干净，形成更加密实的污泥。
调节pH值至2.5左右后，必须先进行硫酸亚铁的投加，让其与废水进行充分水解析出二价铁离子后再加入双氧水进行氧化生成自由基，这样则不会造成双氧水的浪费，且双氧水过多的先进行投加会导致废水发黑，沉淀池会产生气泡，也会致使COD不降反高。
芬顿反应的pH值条件必须在2.5或稍高，也就是说必须在酸性条件下反应，但是低不得低于2.5。
一旦pH值小于2.5，亚铁离子完全反应成三价铁离子无法转换，则会导致大量的铁泥沉淀使废水成红色，随着反应时间的增加硫酸亚铁的增多，红色就会越来越浓。
（1）因为工艺废水的成份复杂，在废水中是否含有部份表面活性剂使其产生泡沫。
（2）芬顿试剂硫酸亚铁的投加过程中，水力搅拌条件控制不好，使其水解不均匀，只得部份双氧水分解过快导致泡沫的产生，废水中就对双氧水具有催化作用。
（3）芬顿投加过程中双氧水投加时间过快，投加速度太快也会导致其双氧水分解过快，产生氧气夹带着SS形成气泡，产生泡沫的原理与第2点一样。
（4）废水中有机物浓度太高，有机物浓度高，药剂增加也会使氧气增加夹带悬浮物形成气泡。
（1）在酸性条件下易产生有毒有害气体的污染物（如硫离子、氰根离子等）不应进入芬顿氧化工艺单元；
（2）进水中悬浮物含量宜小于 200 mg/L；
（3）应控制进水中 Cl-、H2PO3-、HCO3-、油类和其他影响芬顿氧化反应的无机离子或污染物浓度，其限制浓度应根据试验结果确定。
针对污泥含量高的缺点，环保尖兵开发了改良式低污泥的废水高级氧化处理技术，其中之一就是流体化床-Fenton法。
原理：利用0.2~0.5mm硅砂担体在结晶槽中作为结晶核种，将要处理的废水及添加药剂由反应池底部进入并向上流动。而反应槽外接有一回流水回路，用以调整进流水过饱和度及达到担体上流速度，使待处理的无机离子于硅砂担体表面形成稳态结晶体，当晶体粒径达1~2mm后，排出槽外进行回收再利用或达到废弃物减排的目的。
反应机制：H2O2+Fe2+→?OH+Fe(OH)2+→……FeOOH，H2O2+FeOOH→……
技术特点：同相及异相的催化反应，污泥减少70%。减少H2O2用药的浪费。适用废水COD浓度：50~1000mg/l。
