高級氧化技術在工業廢水處理中的運用探析

張立果

（廣州博芳環保科技有限公司 廣東廣州 511400）

引言

從現實角度出發，當今我國社會經濟繁榮，城市化、工業化發展已經形成比較完備的體系，但在這個過程中水資源污染現象愈發明顯，污染程度也逐年加重，直接對我國經濟能否得以形成可持續發展模式造成較大阻礙。且工業化體系的成熟雖然提高了工業生產力，但也很大程度導致我國年均產生工業廢水量大幅增加，像化工、石化、造紙、制藥、采礦、制革、紡織等行業，所產生廢水規模全面增加，期間廢水排放不合理、不達標，便會直接造成當地水資源污染的情況發生。很多重金屬工業廢水所含毒性成分以及很難被有效降解的有機物，經傳統污水處理方法處置后，仍很難滿足當今國家所要求的排放標準，而高級氧化技術則解決了這一難題，其所具備的降解高濃度、高毒性工業廢水等顯著優勢，使之在工業處理中的運用價值受到各界廣泛認可，更為我國環境保護和預防水資源污染指明了方向。

1 高級氧化技術內涵特征

高級氧化技術可看作是目前乃至未來我國工業廢水處理所要用到的主流技術，其也可稱之為深度氧化技術。該技術主要是用來處理工業廢水中比較難降解的有機物、污染物，通過光、電、催化劑、氧化劑等相互協同融合的方式，經反應后生成自由基，并借助自由基與有機物間的電子轉移、加合、替代，來使廢水中有害物質、有毒成分降解至氧氣、水、無害的無機鹽，即使工業廢水成分復雜，降解難度大的也可將水質所含有害物質、有毒成分轉變為毒性低或失去毒性的物質，確保其經處理后能夠完全達到現行國家相關政策法規所要求污水排放標準。當前我國高級氧化技術在工業廢水處理中的運用形式多種多樣，實踐期間所取得成果也極為顯著，高級氧化技術所具有的氧化能力好、反應速度快、適用性突出的特征優勢也得以全面展現[1]。

2 高級氧化技術在工業廢水處理中的運用

現階段我國高級氧化技術在工業廢水處理中的運用，主要是以濕式氧化法、超臨界氧化法、超聲降解法、電化學法、光催化氧化法等來體現，各種技術方法操作原理存在差異，但實踐期間依據現實情況合理選擇最佳方式，便可保障所處理工業廢水的效果能夠完全達到預期排放標準[2]。

2.1 濕式氧化法在工業廢水處理中的運用

（1）濕式氧化法作為高級氧化技術在工業廢水處理中的運用形式之一，細分之下又有濕式空氣氧化法和濕式催化氧化法兩種，濕式空氣氧化法即利用空氣做氧化劑，直接對工業廢水中無機物、有機物在內的各類溶解性物質進行氧化反應，使之轉為無害性的新型物質，或促進水體中氣體、固體形態分離效率，降低降解難度，以保障所處理工業廢水的達到規定排放標準。通常情況下，氧氣在水中溶解度較低，所以一些高濃度污染物在正常溫度、正常氣壓下，借助空氣進行氧化的速度會大幅減慢，此時便要用到專業輔助方法，來盡可能加速氧化反應，但與此同時為確保最終處理效果達標，便要營造滿足高溫高壓的反應條件，這也很大程度上使得濕式空氣氧化法的發展受到一定限制。

（2）濕式催化氧化法即通過在濕式空氣氧化法中置入富含氧氣等氣體做催化劑，使所處理工業廢水在相對溫和環境下，短期內完成氧化反應，保障氧化反應對溫度、壓力條件要求大幅減低，同時全面提升此過程氧化分解效率，促進反應速率同時降低反應時間，最終使廢水處理效果能夠達到排放標準，并在此基礎上有效減低工業廢水處理的運作成本。以某市催化濕式二氧化氯氧化法處理有機農藥廢水工程為例，該農藥廢水成分復雜，毒害性高，經檢測COD 為2380mg/L，pH 值為9.8，色度86 稀釋度。

按照濕式催化氧化工藝流程處理，如圖1 所示。

圖1 催化濕式二氧化氯氧化法處理有機農藥廢水工藝流程圖

在接觸氧化時間30-40min，最終經處理后該有機農藥廢水COD 去除率達到85.5%，色度去除率達到92.4%，pH 值為4.0，所取得脫色降解、去除COD的效果十分顯著。需要注意的是，濕式催化氧化法在實踐期間，催化劑選擇應具備活性度高、易回收的特質；目前常見的三類催化劑多以復合氧化物、金屬鹽、氧化物來體現，實踐期間確定采用濕式催化氧化法后，在選擇催化劑時要依據工業廢水類型，及其成分信息，合理選擇最適宜催化劑，方能使最終工業廢水處理效果達到預期要求[3]。

2.2 超臨界氧化法在工業廢水處理中的運用

超臨界氧化法在工業廢水處理中的運用，本質上是通過全面破壞水體有機物結構，來達到有效處理工業廢水的目的。實踐期間，需在超臨界水狀態下，借助氧化劑對水中有機物做快速分解，使之轉為無毒害的小分子化合物，這個過程中氧化分解有機物，超臨界水是以反應介質的形式體現，具體氧化分解和濕式氧化法流程比較相近。但與此同時，超臨界氧化技術穩壓對比水的臨界穩壓要更高，該技術方法旨在讓水、有機物、氧化物在克服傳質阻力基礎上大幅提高有機物氧化速率，保障碳氫化合物能夠得到充分氧化，形成無毒害無機化合物，最終使所處理廢水能夠達到國家規定排放標準。

2.3 電化學法在工業廢水處理中的運用

電化學法在工業廢水處理中的運用，主要是借助電極表面催化原理，或者通過電場作用生成自由基，使有機物氧化分解，而細分之下，電化學法也可分為直接電化學氧化處理技術方法和間接電化學氧化處理技術。其中直接電化學氧化在工業廢水處理中的運用，便是在電極表面氧化反應后，將較難分解有機物做氧化還原，借助高電勢將有毒害的有機物做陽極氧化，期間也要關注電勢維持在較高水平即可，不可過高，電勢過高會導致陽極材料副反應，有機物轉化效率便難達預期，最終廢水處理效果便會因此大打折扣。間接電化學氧化法處理工業廢水，即運用電化學反應生成氧化劑，對污染物做分解轉化至無毒物質，部分物質在電極上做直接電化學反應處理時，速率有限，電流效率偏低，所以選取具備氧化性、還原性載體，做有機物電子氧化還原，后續按照電解氧化來使之再生于陽極或陰極上，以此循環往復使用電化學反應，達到徹底降解廢水有機物的目的[4]。

2.4 光催化氧化法在工業廢水處理中的運用

（1）光催化氧化法在工業廢水處理中的運用，即在可見光亦或紫外線作用的前提下，將廢水污染物做氧化分解處理。該技術方法核心原理是以光化學氧化技術為根本發展而來，因為自然環境中近紫外光極易被有機物所吸收，且在活性物質作用下出現光化學反應，所以以此理論為基礎便可對廢水中有機物進行有效降解。

（2）實踐期間該技術方法也受反應條件影響，常會導致光化學氧化無法全方位降解有機物，所以目前我國對光化學氧化方向主要是以光催化氧化法為主，光催化氧化可切實處理工業廢水中毒害性強、難降解有機物。

如圖2 所示。

圖2 光催化氧化法在工業廢水處理中的工藝流程

（3）結合實際來看，我國光催化氧化處理工業廢水，整體效率比較有限，太陽能利用率一般，光反應器并不太適用于工業化方面，但不可忽視的是，該方法在處理工業廢水毒害性強、難降解有機物的效果上十分突出，隨著科技進步，后續研究的深入，光催化氧化法在工業廢水處理中的運用也會逐漸成為一種常態。

2.5 超聲降解法在工業廢水處理中的應用

超聲降解法在工業廢水處理中的應用即借助超聲波對工業廢水內部雜質進行相應降解，不同于普通聲波，超聲波所具有的高能量、強射速特征極為突出，降解處理廢水過程，也相對比較便捷高效，且其適用性也比較好，聯合其他廢水處理方法共同使用，能有效提高廢水處理效果。比如其在重金屬工業領域中的應用，可以切實減低廢水中的毒害物、污染物，保障工業廢水處理質量、處理效率能夠完全達到預期要求。

2.6 多方法聯合在工業廢水處理中的應用

（1）利用超聲波和光化學聯合形成的新型廢水處理方法，也可起到有效處理工業廢水的效果。比如采用頻率22kHz 超聲波，搭配15W 紫外線燈做核心光源，選取對應催化劑，便可實現對2、4、6-三氯酚的有效降解。這個過程主要是圍繞做聲光化學降解原理，聲波強度越高、紫外光傳輸效率有保障、溫度越高，2、4、6-三氯酚降解效果就越好。

（2）超聲波技術搭配電、磁場技術聯用，期間借助0.5-3T 磁場可使工業廢水有機分子列為直線，后續在工業廢水中做10-20kV 交流電脈沖設置，保障有機物分解至低分子鏈段，再將廢水輸至3 個順序相聯電解反應區，調節直流電壓在50-500V 范圍，保障相應有機分子氧化和能夠還原至最佳區間，此環節完成后，借助20-30kHz 超聲波對有機物進行在此分解氣化，最后廢水流到處理槽，槽內有高頻微波聯合950kHz 超聲波對其再次消毒分解，以此來達到全面處理工業廢水的目的。

2.7 其他工業廢水處理方法

除上文所提到的工業廢水處理方法技術之外，其他一些工業廢水處理方法，比如高壓脈沖放電處理，旨在借助高能電子對廢水有機物做裂解、電離以起到凈化廢水雜質的目的，該技術方法主要是圍繞集合物理、化學、光學等原理效應，通過放電形成紫外線、沖擊波、活性物質，以發揮降解功能，期間不會用到氧化劑，環保性較好，不會產生二次污染；但與此同時，該方法所涉及各類專項知識點較廣，操作期間對各環節細則把控要求偏高，加之投入成本較高，仍需持續優化調整，才能實現全面推廣普及。還有通過納米材料光催化氧化進行廢水處理的技術，這類技術即光催化氧化法的延伸，其對毒污染廢水、難降解廢水處理效果有一定保障，且具備投資少、耗能低、沒有二次污染的優勢，原理即利用紫外線燈照射納米表面生成氧化力強的羥基自由基HO，使廢水有機物降解為無害化物質。

結語

綜上所述，通過對高級氧化技術在工業廢水處理中的運用分析，可以看出高級氧化技術雖然發展時間只有短短幾十年，但發展速度極快，對各類工業廢水處理效率以及降低水體毒性含量層面具備顯著優勢。且其技術方法的多元性，也進一步提升了現階段工業廢水處理安全性、穩定性、環保性，避免廢水處理過程中對自然生態乃至區域水資源所造成的二次污染事故。

現階段，我國高級氧化技術在工業廢水處理中的運用尚未完全普及，但已經實踐推廣的部分工業工廠中，無疑都取得了十分客觀的工業廢水處理效益，隨著未來我國科技研發水平的不斷提高，高級氧化技術在工業廢水處理中的運用也會更加成熟完善，這也是我國城市化建設、工業化生產得以形成可持續發展模式的必要依據。