淺談高效催化氧化技術在城市污水處理中的應用

沈惠霞，肖文帥，王鶴楠，李穎珺

鄭州市污水凈化有限公司，河南 鄭州 450000

近年來，我國經濟飛速發展取得了令世界矚目的成就。在經濟建設中由于片面追求經濟數量而忽視環境保護，使得我國在經濟增長的同時也付出了沉重的環境代價。隨著人們環保意識的逐漸增強，治污問題越來越為社會所重視。我國在發展環境污染處理技術的同時，也力使環境污染治理力度和治理標準同世界發達國家相接軌。一方面采取果斷措施，關閉一大批生產效率低，污染耗能高的項目；另一方面加強污染治理技術的資金投入，加強技術研究力度。基于我國現有的技術水平結合本人研究方向，以下謹對高效催化氧化污水處理技術作以簡要闡述。

1 納米催化氧化

納米技術是近幾年才逐步發展起來的新興技術，將納米技術應用于工農業生產及污水治理是當下研究的熱點。奈米的催化氧化技術對污水進行處理是現代污水處理中較為生態環保的方式，它的工作機理是：在自然狀態下，納米材料通過紫外光照射，會產生氧化能力極強的羥基自由基，這種自由基對水中的有毒有害物質具有高強度的降解功能，迅速的將有機污染物氧化降解為無害的水和CO2，凈化污水。

1.1 利用納米催化氧化技術對污水進行處理的優點

1）降解效率高，相比于其它污水處理方式，納米催化氧化一般用時較短且處理效果明顯，一次處理一般只需數小時就可取的良好的降解效果；

2）該降解法適用的有機物種類多，不像其他方法對降解的有機物具有選擇性，只能對某一類的有機物進行降解，納米催化氧化技術幾乎能降解任何有機物，尤其對多環芳烴等有機物降解效果更為明顯；

3）成本低，投資少。該項技術在暴露的陽光下或利用紫外光照射即可進行，方便快捷，投資少，操作方便，沒有二次污染，降解具有徹底性，將有機污染物氧化降解為CO2和H2O，這些物質對環境都沒什么危害。

納米TiO2光催化氧化技術有著廣闊的應用前景，一方面它所需的原料節能環保，對環境沒有二次污染。該種工藝利用太陽能即可進行，這是其它污水處理方法所無法比擬的，并且當水中的有機污染物成分過高其它污水處理方式無法應對時，納米TiO2光催化氧化技術優勢則更加突出。近年來，我國加大對治污的資金的投入，新的納米催化氧化材料不斷被研制，如納米粒子負載、高效光催化劑等，還有一些新型的工藝方法如光電結合的催化方法、太陽能利用技術等不斷被開發，這些都為納米TiO2光催化氧化技術的推廣應用提供了堅實的物質基礎和技術支撐。

1.2 納米催化氧化技術的應用范圍

1.2.1 毛紡染廢水處理

將該項技術應用于毛紡染廢水處理有多種優點，它的工作機理是：將表面涂覆有納米TiO2膜的玻璃填料填充于玻璃反應器內，通過潛水泵使廢水在反應器內循環進行光催化氧化處理。在處理的過程中，由于納米TiO2具有巨大的比表面積，能夠與廢水充分接觸對有機物進行分解，并且催化劑能夠持續使用，工業利用的價值高。

1.2.2 含油廢水處理

納米催化氧化技術針對有機酸類、脂肪烴、多環芳烴等有機物具有很好的降解作用，而這些物質正是含油廢水中的主要物質。因此，該項技術對含油廢水具有迅速高效的降解作用。

1.2.3 有機磷農藥廢水處理

納米催化氧化技術對有機磷農藥廢水具有很好的降解作用，由于該項技術在對污水進行處理的過程中具有很高的光催化活性及高效吸附性，能迅速的將有機磷農藥在其表面富集，隨著光照的進行將有機磷農藥逐步進行光解，當光照達80min，可以達到完全降解的效果。

2 光催化氧化

光催化氧化技術是一項新興的污水處理工藝，我國近十幾年來才逐步發展起來。光催化氧化技術相比于其它污水處理技術用時比較多，但處理比較充分，能將有機物完全降解為H2O和CO2等簡單無機物，有效避免了對環境的二次污染，簡單高效，應用前景十分廣闊。

受技術水平的限制，在反應的過程中由于對二氧化鈦粉末能及時回收，造成光催化氧化法存在一定的缺陷，影響了該技術在實際中的推廣和應用。隨著技術的進步，最新研制出的一種復合催化劑膜，可將TiO2和粉末活性炭聯合成一種固定的膜，這種膜具有良好的附著性，為該技術的推廣和應用提供了可靠的保證。

3 二氧化氯催化氧化

化工行業廢水是我國污水處理中的主要部分，同時也是難點問題，處理不當會影響著整個治污效果。化工行業的污水相對于其他行業來講，其性質更加復雜，污水成分多，并具具有含鹽量高、COD高、色度高、可生化性差的“三高一差”特點。化工行業污水一般毒性較高，在處理中十分不便，處理不當將會直接影響著公民的用水安全及農業生產，帶來一系列的惡心循環。利用傳統工藝對該類污水進行處理，如Fenton試劑、光化學催化氧化方式經濟成本較高，而生物處理技術又不方便使用，因此研制一條新型污水處理途徑意義深遠。

二氧化氯催化氧化技術是我國經過精心研究而逐步探索出來的一個針對化工行業生產廢水進行處理的有效方法。該工藝的工作原理是：利用強氧化劑二氧化氯在表面催化劑存在的條件下對廢水中的有機污染物進行催化氧化，或將其氧化成小分子有機污染物提高廢水的可生化性，或直接將有機污染物氧化成水和二氧化碳以便較好的去除有機污染物。

4 過氧化氫催化氧化

過氧化氫氧化法是污水處理催化氧化法中最為常用的一種。眾所周之，過氧化氫是常用的氧化消毒試劑并且具有特殊的地位，它不僅具有很強的氧化性，而且具有較高的還原性，在水溶液中通過化學反應形成的過氧羥基可以使許多污染物迅速水解。過氧化氫的主要應用范圍有廢水的除味、消毒等。由于氫氧自由基比其他一些常用的氧化劑具有更高的氧化電極電位，因此過氧化氫是一種很強的氧化劑，而且氫氧自由基具有很高的電負性或親電子性，在對污水進行處理時進攻具有一定的進攻選擇性。

5 結論

綜上所述，高效催化氧化技術有著廣闊的應用前景，目前在我國的應用正逐步由推廣走向成熟。基于技術水平的限制，在實際應用中還存在一些問題亟待進一步去完善。

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