一、核心反应条件参数

1. pH 值控制

最佳范围：2.5~4.0（强酸性环境确保 Fe²+ 催化活性最大化）

影响机制：pH＞4 时 Fe²+ 易水解生成 Fe (OH)₂沉淀，降低催化剂效率；pH＜2.5 时 H + 浓度过高抑制・OH 生成。

调节方式：采用 H₂SO₄调节进水 pH 至目标区间，反应结束后投加 NaOH 回调至 6~9，便于后续絮凝沉淀。

2. 反应温度

适宜范围：常温 20~40℃（无需额外加热，节省能耗）

温度影响：温度升高可加快反应速率，但超过 40℃会导致 H₂O₂热分解（分解率每升高 10℃增加 2 倍），建议通过冷却水套控制温升≤5℃。

3. 水力停留时间（HRT）

主反应区：40~90 分钟（前 60 分钟完成 80% 氧化反应，剩余时间强化絮凝）

沉淀区：60~120 分钟（确保 Fe (OH)₃絮体充分沉降，出水 SS≤50mg/L）

二、药剂投加参数设计

1. Fe²+ 投加量

浓度范围：100~1000mg/L（以 FeSO₄・7H₂O 计，对应 Fe²+ 20~200mg/L）

确定依据：按 COD 浓度的 1/10~1/5 比例投加（如 COD 10000mg/L 时投加 FeSO₄ 1000~2000mg/L），高浓度废水采用梯度投加（分 2~3 次投加，避免局部 Fe²+ 过剩）。

2. H₂O₂投加量

浓度范围：500~5000mg/L（30% 双氧水，对应有效 H₂O₂ 150~1500mg/L）

摩尔配比：Fe²+/H₂O₂=1:5~1:10（摩尔比），难降解废水（如含苯环污染物）取上限，同时需控制 H₂O₂投加速率≤10g/(L・h)，防止剧烈反应。

3. 絮凝剂辅助投加

PAM 投加：反应后期投加阴离子 PAM（分子量 800~1200 万），浓度 1~5mg/L，促进 Fe (OH)₃絮体快速沉降，降低出水浊度。

三、设备结构设计参数

1. 反应器材质

主体材质：碳钢衬胶（耐 pH 2~12，适用于中大型工程）、玻璃钢（FRP，耐腐蚀性强，适合小型装置）或 PP（聚丙烯，耐温≤80℃，用于实验室规模）。

内壁涂层：衬胶厚度≥5mm，或喷涂聚四氟乙烯（PTFE），表面粗糙度≤12.5μm，减少药剂附着与腐蚀。

2. 搅拌系统

机械搅拌：采用斜叶涡轮搅拌器，线速度 1.5~3m/s，确保药剂与废水均匀混合（混合时间≤2 分钟），功率配置 0.5~1kW/10m³。

流化床式：通过微孔曝气（曝气量 0.5~1m³/(m²・h)）使 Fe²+ 催化剂呈悬浮状态，强化传质效率，适用于高悬浮物废水（SS≤500mg/L）。

3. 容积计算

有效容积：V = Q×HRT（Q 为设计流量，m³/h；HRT 为主反应区停留时间，h），需预留 10%~20% 容积应对水质波动。

高径比：3:1~4:1（竖式反应器），沉淀区斜管倾角 60°，表面负荷≤1.0m³/(m²・h)，确保固液分离效率。

四、运行控制与监测参数

1. 在线监测仪表

pH 传感器：精度 ±0.1，响应时间≤30 秒，安装于反应器中部（避开搅拌死角）。

ORP 检测仪：实时监测氧化还原电位，最佳反应区间为 600~800mV，低于 500mV 时触发 H₂O₂补加指令。

COD 在线分析仪：安装于出水口，检测周期 15~30 分钟，用于动态调整药剂投加量（如 COD 去除率低于目标值 10% 时自动增加 5% H₂O₂投加量）。

2. 污泥处理参数

铁泥产量：0.1~0.3kg / 吨水（以 FeSO₄投加量计），含水率≥90% 时需经板框压滤机处理（压力 0.6~1.0MPa，滤饼含水率≤60%）。

污泥处置：压滤后铁泥按一般工业固体废物处理，若含有重金属（如 Cu、Ni）需检测浸出毒性，超标时按危废委托处置。

3. 安全防护参数

防爆设计：H₂O₂储存区配置可燃气体报警器（检测下限 200ppm），反应器设泄压阀（开启压力 0.2MPa），电气设备防爆等级 Ex d IIB T3。

防腐间距：管道法兰连接处采用聚四氟乙烯垫片，螺栓材质为 316L 不锈钢，阀门选用气动隔膜阀（避免金属部件接触酸性废水）。

五、水质适配与参数调整策略

1. 高浓度废水（COD＞20000mg/L）

采用两级芬顿工艺：一级反应 pH 2.5~3.0，Fe²+/H₂O₂=1:8，去除 60%~70% COD；二级反应 pH 3.0~4.0，Fe²+/H₂O₂=1:10，进一步降解难溶有机物，总 HRT 延长至 120~150 分钟。

2. 含悬浮物废水（SS＞300mg/L）

前端增加预处理单元：通过砂滤（滤料粒径 0.5~1.2mm，过滤速度 8~10m/h）或气浮（溶气压力 0.3~0.5MPa）去除大颗粒杂质，避免堵塞催化剂孔隙。

3. 与生化工艺耦合

芬顿出水需回调 pH 至 7~8，并投加营养剂（C:N:P=200:5:1），确保生化段进水 Fe²+ 浓度＜50mg/L（过量铁离子抑制微生物生长），同时控制 H₂O₂残留＜10mg/L（通过曝气 30 分钟去除）。