高級氧化技術在工業廢水處理中的應用

李景波

山東華魯恒升化工股份有限公司

高級氧化技術在工業廢水處理中的應用

李景波

山東華魯恒升化工股份有限公司

在現代工業生產過程中，產生了大量的高濃度，高毒性，生化性差的工業廢水。工業廢水高級氧化處理技術能克服普通氧化法存在的問題，對工業廢水有很好的降解效果。介紹了高級氧化法的優勢，詳細闡述了濕式空氣氧化法、濕式催化氧化法、超臨界水氧化法、光化學氧化法，膜技術的原理和應用領域。高級氧化法處理工業廢水同傳統的化學氧化法相比，具有氧化能力強、氧化過程無選擇性、反應徹底等優點，對含微量難降解有機物廢水的處理具有極大的應用價值。

高級氧化技術；工業廢水；處理；應用

1、高級氧化技術及其特性

高級氧化技術是指在一定條件下通過產生具有高反應活性的羥基自由基氧化處理難降解有機廢水的一種高效水處理技術。高級氧化技術處理難降解有機廢水的關鍵是產生高活性的羥基自由基，一般采用投加氧化劑和催化劑或者借助紫外線和超聲波等多種途徑產生。羥基自由基的氧化性極強，其氧化電勢僅次于氟，反應活性很高。難降解有機物在強氧化劑作用下被礦化成二氧化碳和水等無機物，得到無害化處理。

2、高級氧化技術在工業廢水處理中的應用

2.1 光催化氧化法

光催化氧化技術是指在表面催化劑存在的條件下，利用一定波長的紫外光或可見光，在常溫和常壓的條件下利用催化劑來加快反應，提高能量利用效率，使其具有更高的氧化能力，達到將廢水中有機污染物降解的反應過程。一般光催化氧化技術使用的催化劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。而在這些半導體催化劑中TiO2具有化學穩定高、催化活性強、可以無選擇的礦化各種有機污染物，使有機污染物得到徹底的降解，而且它不產生二次污染、廉價無毒、耐光腐蝕、可回收再利用等諸多優點，因此TiO2是目前使用最廣泛的半導體催化劑，最受廣大研究者們的重視。

2.2 超臨界水氧化法（SCWO）

SCWO是將污染物放入具有超強氧化能力的超臨界水中，作為反應介質，利用O2或H2O2將目標污染物進行氧化分解的過程。SCWO處理廢水時具有反應速度快，應用范圍廣，處理效率高，反應器結構簡單，設備體積小，選擇性好，不產生二次污染，且當有機物含量超過1%～3%時，可以依靠反應過程中自身氧化放熱來維持反應所需的溫度甚至回收熱能，是一種綠色水處理技術。因此，SCWO在化工、醫藥、印染、制革、造紙等廢水的處理中得到了廣泛的應用。王景昌等[38]利用超臨界水氧化法降解苯胺廢水。結果表明，超臨界水中的氧化反應能有效去除染料廢水中的苯胺，降解率可達97.21%；反應時間、反應溫度和反應壓力是影響苯胺降解率的重要因素。

2.3 濕式催化氧化法

濕式催化氧化法是一種處理高濃度難降解有機廢水頗有潛力的方法。它是指在高溫(200～280℃)、高壓(2～8MPa)下，以富氧氣體或氧氣為氧化劑，利用催化劑的催化作用，加快廢水中有機物與氧化劑間的呼吸反應，使廢水中的有機物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、H2O，達到凈化之目的。對高化學含氧量或含生化法不能降解的化合物的各種工業有機廢水，COD及NH3-N去除率達到99%以上，不再需要進行后處理，只經一次處理即可達排放標準。由于采用了氧化催化劑，濕式催化氧化法在較濕式空氣氧化法更加緩和的操作條件下，達到更高的處理效率，從而可大大降低投資和運行的費用，被認為是一種有廣泛工業應用前景的廢水處理新技術。該法可應用于煉焦、化工、石油及合成工業產生的濃度工業污水的處理。特別是一些有毒性物質、難以用其他方法處理的污水，如有機農藥、染料、合成纖維、易燃易爆物質及難以生物降解的膏濃度工業廢水。

2.4 Fen ton試劑催化氧化法

Fen ton使用初期主要是被運用于較為有限的有機合成的領域。在后來將Fen ton試劑運用于處理苯酚及烷基苯廢水，從而開創了這一試劑用于處理工業廢水的先例。Fen ton試劑具有較強的氧化的能力，對于降解廢水中難以生物降解的污染物十分有效。不同的試劑有著不同的反應速率和性能，比如過氧化氫和二價鐵離子的組合其分解速度較快，但同時二價鐵離子和過氧化氫的組合之間也有不和諧的地方，可能導致過氧化氫無法充分發揮其效用，致使過氧化氫的利用率相對較低。我們需要詳細了解各種試劑的性能，使試劑能有較高的利用率，提高處理效率，從而降低處理成本。對于Fen ton試劑，我們常用于處理酚類、芳胺類、芳烴類、農藥及核廢料等難降解污染物，如造紙廢水、印染廢水、焦化廢水、制藥廢水等，Fen ton試劑能夠有效地對這類廢料中的有機物進行降解處理。

2.5 臭氧氧化法

當臭氧與活性炭組合使用時，會比單獨使用臭氧的效率更高。在含有臭氧的水中懸浮有活性炭，能夠觸發O3的鏈反應，加速O3在水中釋放經基自由基。利用O3與UV、H2O2、活性炭連用的工藝，處理效果較好，最終出水COD去除率高。但是，若僅使用O3處理含睛廢水，成本過高，難以工業化，所以應將O3高級氧化工藝與傳統生化工藝聯合使用。將O3高級氧化，布置在生化系統之后，利用一級生化，微電解，二級生化工藝，將污水的COD降至巧。以下，然后將O3與污水混合，利用O3較高的氧化還原電位去除COD。生化法與O3結合能減少成本，而且不用加人其它設備和藥劑，比如紫外燈管，H2O2，活性炭，減少設備成本，藥劑成本，人力成本。

綜上所述，高級氧化法處理工業廢水同傳統的化學氧化法相比，具有氧化能力強、氧化過程無選擇性、反應徹底等優點，對含微量難降解有機物廢水的處理具有極大的應用價值。但對如何進一步提高其處理效率、降低處理成本以及消除各種不利因素對其影響等問題還需要在今后作進一步研究。

[1]樊苑.臭氧氧化技術在有機廢水處理中的應用[J].資源節約與環保，2016，03:60.

[2]章鵬鵬.Fenton氧化技術在廢水處理中的應用研究[J].廣州化工，2016，07:34-35.

[3]楊忠敏.淺敘工業廢水高級氧化處理技術[J].上海毛麻科技，2016，03:36-40.