本项目属环境科学技术 —水污染防治工程学科。随着我国排放标准的提高，传统生物处理工艺已不能满足要求，工业废水的深度处理工艺势在必行。高级氧化方法是最具应用前景的深度处理技术，但种类甚少，缺乏工程化实践。芬顿法(又作“Fenton试剂”)是最具知名度的高级氧化方法，已有一百多年历史，在化学和环境科学学科占据重要地位。但大规模应用于废水深度处理仅有十年左右时间，实践中出现问题：1.芬顿反应条件强酸性、强氧化性，对设备腐蚀严重；2.芬顿法产泥量大，是传统生物法的3~5倍，且无热值，难以用热处理，往往铁泥处理成本大于废水处理成本，成为芬顿法推广应用的瓶颈问题。项目组在全国最大工业废水处理厂提标改造任务紧情况下，结合国家科技支撑计划专题“铁基复合水处理材料研发及产业化”(2013BAC01B001)，进行了理论基础和工艺工况研究：1、试验研究表明：芬顿均相催化反应速度极快，并且产生的活性物种•OH寿命极短。根据这一特点，利用静态管道混合器提供强烈紊动，设计成为芬顿法管道反应器，由此提高了反应效率，大幅度减小了反应器的体积。 由高级氧化机理：首先•OH活化产生有机物自由基，再由分子O2氧化降解有机物，因此充氧可强化氧化反应。因此开发了新型芬顿组合反应系统—“管道反应器 +气浮分离”，利用原有气浮池作为管道反应器后继单元，一方面在溶氧释放过程中继续高级氧化反应，弥补管道反应器停留时间的不足；另一方面，又保持了气浮池原有分离功能。经运行参数和设备局部调整后，气浮池更适用于高浓度细颗粒铁泥的分离。2、全面研究了铁泥形成过程，发现芬顿反应在氧化阶段形成施氏矿，而在中和阶段形成水铁矿，两者逐渐转化为稳定的纤铁矿和针铁矿；通过材料表征手段研究了铁泥成份和晶型的变化，揭示铁泥在芬顿全过程中的转化规律。据此开发出铁泥资源化途径，得出了作为催化臭氧的催化剂、水体中磷的吸附剂、水泥原料等技术路线。取得成果：1、利用静态混合器作为芬顿法反应器，将通常芬顿反应器水力停留时间长于15分钟缩短至约15秒。将原气浮池作为芬顿法工艺的组合单元，加药系统优化投加各种药剂，工程规模达60万吨/日。三年来节约改造投资和污水处理成本共计12363万元(未计节约污泥处理成本)。2、开辟了大规模芬顿铁泥资源化利用新途径——生产优质水泥的富铁原料，规模约1000吨/日(含水率80%)，使全部铁泥成为有价值的工业原料，由此三年来新增产值16051万元，节约污泥处理、铁矿开采等费用共计19060万元。研究过程中，形成16项授权专利，其中发明专利为10项；发表SCI/EI收录论文11篇。由《水平检索报告》证实：作为高级氧化法的新工艺污水处理规模、以及固体废弃物作为工业原料资源化利用规模，远超过并优于其它同类工程水平。评估机构《成果评估证书》认为：第1项达到国际领先水平、第2项达到国际先进水平。