一文详解废水处理高级氧化技术的分类及应用方向

2022-10-09 17:26:30  信息编号：K225488  浏览次数：90

现代工业的发展，导致进入水体中的有机物数量和种类急剧增加，水体污染严重。富含有机物的废水中可能含有大量有毒有害且难降解的污染物，这些污染物引起的环境问题日趋严重，极大地制约了化工及相关产业的发展。传统的分离转化技术在处理难降解、有毒有机污染物方面效率低下，如何寻求更有效的新技术，对于可持续发展来说显得尤为重要。

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高级氧化技术定义

高级氧化技术又称深度氧化技术，其基础在于运用电、光辐照、催化剂，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基(如HO•)，再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2和H2O，接近完全矿化目前的高级氧化技术主要包括化学氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法和光催化氧化法等。

高级氧化方法及其作用机理是通过不同途径产生·OH自由基的过程。·OH自由基一旦形成，会诱发一系列的自由基链反应，攻击水体中的各种有机污染物，直至降解为二氧化碳、水和其它矿物盐。可以说高级氧化技术是以产生·OH自由基为标志。

高级氧化技术应用范围：

高级氧化技术主要应用于对难降解的COD进行去除，由于高级氧化技术可以降解生化处理不能降解的有机物，可处理高盐浓度及含有毒有害物质废水等，被应用于多种行业废水，主要应用于焦化废水、印染废水、煤化工废水、石油化工废水、垃圾渗滤液等行业废水。

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高级氧化技术有什么特点？

①反应过程中产生大量氢氧自由基·OH；

②反应速度快；

③适用范围广，·OH几乎可将所有有机物氧化直至矿化,不会产生二次污染；

④可诱发链反应；

⑤可作为生物处理过程的预处理手段,使难以通过生物降解的有机物可生化性提高,从而有利于生物法的进一步降解;

⑥操作简单,易于控制和管理。

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高级氧化技术的应用方向

主要应用在以上废水系统的如下几个方面：

1)生物处理的前端，降解有毒有害物质，提高可生化性，降低后续工艺的容积负荷。

2）污水处理的末端，降解生化不能处理的难降解COD，保障了废水处理的达标排放;

3)中水回用膜处理的前端，去除COD保护膜装置;

4)RO浓盐水中COD的去除，保护膜浓缩装置。

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高级氧化技术分类

1、化学氧化技术

化学氧化技术常用于生物处理的前处理。一般是在催化剂作用下，用化学氧化剂去处理有机废水以提高其可生化性，或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。

1.Fenton试剂氧化法

该技术起源于19世纪90年代中期，由法国科学家H.J.Fenton提出，在酸性条件下，H2O2在Fe2+离子的催化作用下可有效的将酒石酸氧化，并应用于苹果酸的氧化。长期以来，人们默认的Fenton主要原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，反应产生羟基自由基式为Fe2++H2O2——Fe3++OH-+•OH，且反应大都在酸性条件下进行。

在化学氧化法中，Fenton法在处理一些难降解有机物(如苯酚类、苯胺类)方面显示出一定的优越性。随着人们对Fenton法研究的深入，近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton法中，使Fenton法的氧化能力大大增强。

郁志勇等用UV+Fenton法对氯酚混合液进行了处理，在1h内TOC去除率达到83.2%。Fenton法氧化能力强、反应条件温和、设备也较为简单，适用范围比较广，但存在处理费用高、工艺条件复杂、过程不易控制等缺点，使得该法尚难被推广应用。

2.臭氧氧化法

臭氧氧化体系具有较高的氧化还原电位，能够氧化废水中的大部分有机污染物，被广泛应用于工业废水处理中。臭氧能氧化水中许多有机物，但臭氧与有机物的反应是有选择性的，而且不能将有机物彻底分解为CO2和H2O，臭氧氧化后的产物往往为羧酸类有机物。且臭氧的化学性质极不稳定，尤其在非纯水中，氧化分解速率以分钟计。在废水处理中，臭氧氧化通常不作为一个单独的处理单元，通常会加入一些强化手段，如光催化臭氧化、碱催化臭氧化和多相催化臭氧化等。此外，臭氧氧化与其他技术联用也是研究的重点，如臭氧/超声波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。

有文献报道将臭氧氧化与活性炭吸附相结合可使废水中的芳烃质量浓度降到0.002μg/L。用臭氧氧化法去除工业循环水中的表面活性剂可有效增加城市污水处理场的净化度、提高排水的水质，于秀娟等人利用臭氧—生物活性炭工艺去除水中的有机微污染物也取得了较好的效果。由于臭氧在水中的溶解度较低，如何更有效地把臭氧溶于水中已成为该技术研究的热点。

2、电化学催化氧化法

该技术起源于20世纪40年代，有应用范围广、降解效率高、能量要求简单、利于实现自动化操作，应用方式灵活多样等优点。电化学催化氧化法既可用于难降解废水的前处理措施来提高可生物降解性能，又可以作为难降解酚类废水的深度处理技术，在优化的pH值、温度和电流强度条件下，苯酚可以得到几乎完全的分解。

针对高浓度、难降解、有毒有害的含酚废水，传统生物法和物化法已经失去了其优势，化学氧化法又因其昂贵的费用阻碍了其推广应用，电化学催化氧化法越来越受到人们的青睐，但其自身也存在一些问题，如电耗，电极材料多为贵金属，成本较高及存在阳极腐蚀，指导其推广应用的微观动力学和热力学研究尚不完善等。

3、湿式氧化技术

湿式氧化，又称湿式燃烧，是处理高浓度有机废水的一种行之有效的方法，其基本原理是在高温高压的条件下通入空气，使废水中的有机污染物被氧化，按处理过程有无催化剂可将其分为湿式空气氧化和湿式空气催化氧化两类。