高级氧化技术对提高工业废水可生化性的研究

期刊: 环球科学 2023年第6期 DOI: PDF下载

杨霞

摘要

随着工业发展,水体受污染程度加剧,常规水处理工艺不能满足对水中微污染物、新致病微生物、有毒有害藻类代谢物等污染物的去除要求,因此发展高效、低能耗、高适应性的水处理技术成为保障城市供水安全、促进经济可持续发展的必由之路。基于此,以下对高级氧化技术对提高工业废水可生化性进行了探讨,以供参考。


关键词

高级氧化技术;工业废水;可生化性的研究

正文

引言

化工生产过程中排放的废水里有机物成分复杂、污染浓度高、有害物质多、难降解,进入水体后会对环境造成一定程度的污染。在水资源日趋紧张和水污染逐渐加剧的情况下,国民环保意识的加强使得国家和地方政府不断提高废水排放标准并加大执法力度。对废水治理标准的不断提升,使得化工废水处理技术不断进行革新;高级氧化技术具有能高效降解难降解有机物的优势,是处理难降解有机废水最具有应用前景的方法之一

1高级氧化技术的原理和优势

高级氧化技术是一种在高温高压、光辐照、电、声、催化剂等反应条件下产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH),以·OH氧化降解污染物和杀灭微生物,最终产生二氧化碳、水和小分子无机盐,实现零污染物排放的“绿色”处理技术。该技术近年来备受关注,是国内外科学研究的重点方向。该技术能够有效去除污水中的污染物,促进污水资源化利用,且容易加以控制,以满足不同处理需求。同普通的化学氧化法相比,高级氧化法的反应速度很快,能在很短时间内达到处理要求;既可单独运用,又可与其他工艺相结合。

2高级氧化技术的特征

第一,它在处理污水时,可以对周围的环境形成有效的适应,而且在压力、温度等方面受到的限制更小,使用起来更加方便。这也使得这项技术受到了许多业内人士的欢迎。第二,它具有更好的环保功能,在污水处理时,既不会产生二次污染,又能有效地治理被污染的水域,有利于环境保护。第三,高级氧化技术具有很强的优越性,可以天然降解有机物,这是其他技术不具备的优点。第四,高级氧化技术装置操作简单,不会太复杂。而且,在维修的时候,费用也不会太高,且高级氧化技术适应性强,可以和其他技术结合起来,达到更好的处理效果。综合这些因素,在我国的废水处理过程中,高级氧化技术也得到了广泛的应用。

3高级氧化技术对提高工业废水可生化性的研究

3.1声化学氧化法

声化学氧化法主要利用超声波来进行水处理,相比其他高级氧化技术,其应用范围并不广泛,但在特定条件下,该技术是不二之选。声化学氧化法常见于垃圾渗滤液处理,该方法可以分为两种。一是声化氧化法,主要利用频率15~1000kHz的超声波进行水处理,水面会产生瞬间的高温、高压,此时就会产生氧化剂,如羟基自由基,利用氧化剂即可有效去除难降解有机物;二是超声波吹脱法,主要将空气导入废水中,待氧化反应后,利用超声波让废水内溶解性气体、易挥发溶质由液相转为气相。该方法在国内并不常见,主要用于处理垃圾渗滤液等含难降解有机物的废水。

3.2电化学氧化法

电化学氧化是利用催化剂的活性电极,生成羟基自由基,然后对其进行处理,从而对某些难于分解的污染物进行有效的处理。但是,在使用这个方法的时候,必须要有一个高效的催化剂。有学者曾经应用苯酚模拟污染物,研制出了Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2阳极。通过实验最后也得出结论,在苯酚的电极表面也会生成大量的羟基自由基,从而污染物也得以清除。相比于其他的氧化法,电化学氧化法也具备很多优势,比如不会形成二次污染,而且设备安装简单,无需太过繁琐的工序,但存在着耗电高、使用寿命短、稳定性差等缺点。

3.3臭氧氧化法

臭氧氧化法的核心是臭氧,其本身是一种强氧化剂,能与有机物快速反应,同时不会产生二次污染,可降解水中有机物,还可用于除臭、消毒。臭氧氧化法中,臭氧与有机物的反应有直接反应与间接反应两种。直接反应就是直接通过臭氧氧化有机物实现污染物的降解,反应具有选择性,只作用于不饱和的有机污染物。间接反应是指臭氧在水体中反应生成羟基自由基,再通过羟基自由基进行氧化反应,反应不具有选择性,可降解所有有机污染物臭氧氧化法在水处理中能很好地进行脱色,但成本比较高,对有机物有选择性,无法在低剂量、短时间内完全矿化污染物,同时经常会发生中间产物阻碍氧化反应的现象。臭氧氧化法也存在缺陷,导致其难以用于垃圾渗滤液等水处理中。

3.4湿式氧化法

湿式氧化法对废水的处理需要具备的氧化条件是高压高温状态,其以氧气和空气作为氧化剂对废水进行氧化处理,实现废水中有机物质的转化,达到对废水有效处理的目的。目前催化湿式氧化法在进一步研究中主要以Cu、Fe等为催化剂,多是一种金属元素,或是多种金属元素组合。对于吡虫磷农药废水的处理中催化湿式氧化法的应用效果较好,在温度为190、氧分压为1.6MPa的条件下,COD的去除率能够达到95%,处理之后的废水COD从0.093增至0.590,而且对有机物的去除率可以达到95%以上。

3.5电催化氧化技术

电催化氧化技术能通过阳极表面直接氧化或通过阳极反应产生的强氧化性自由基间接氧化废水中ROCs,相较其他AOPs,电催化氧化具有反应条件温和、无二次污染、操作灵活以及适用性广等优势,被大量研究者用于炼化废水的处理之中,未来有望成为处理各类难生化降解有机废水的优选技术电催化氧化处理炼化废水过程中,阳极上电荷转移过程通常是有机污染物氧化反应的速率限制,阳极材料性质也就决定了反应电流效率分别以PbO2和BDD为阳极进行电催化氧化去除炼化废水中石油烃,结果表明,当COD去除率均达到85%时,PbO2BDD阳极电耗分别为46.224kWh/t,而且采用BDD阳极处理后废水中几乎检测不到碳氢化合物,这说明BDD阳极具有更高的氧化能力和更低的能耗,更适用于炼化废水中有机污染物的去除。

3.6光化学催化法

光化学氧化法与光化学催化法具有相似之处,但是,光化学催化法比光化学氧化法有更强的废水处理能力,对于处理废水中的有机物有着更好的降解效果,为了使光化学催化法达到有效的应用效果,需要研究人员进一步加强对催化剂的研究和其在废水中的应用,使得催化剂在废水中获得较好的化学反应,而且催化的稳定性和催化活性也是比较重要的。同时需要借助太阳光,使得催化剂进一步固定化,给高效化反应过程提供良好的先决条件,使得反应效果更佳

结束语

工业废水具有类型复杂、处理难度大、危害大等特征,是困扰化工企业生存和发展的一大难题,也是引发公众性环保事件的内在根源之一。随着污水处理领域受到业界越来越多的重视,环境保护问题和可持续发展逐步步入法治化;国家相继出台了许多政策加强废水污水的高效深度治理,紫外光催化氧化工艺(UV-AOP)处理工业难降解废水取得了满意的效果。

参考文献

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