高级氧化技术在工业废水处理中的应用

李景波

山东华鲁恒升化工股份有限公司

高级氧化技术在工业废水处理中的应用

李景波

山东华鲁恒升化工股份有限公司

在现代工业生产过程中，产生了大量的高浓度，高毒性，生化性差的工业废水。工业废水高级氧化处理技术能克服普通氧化法存在的问题，对工业废水有很好的降解效果。介绍了高级氧化法的优势，详细阐述了湿式空气氧化法、湿式催化氧化法、超临界水氧化法、光化学氧化法，膜技术的原理和应用领域。高级氧化法处理工业废水同传统的化学氧化法相比，具有氧化能力强、氧化过程无选择性、反应彻底等优点，对含微量难降解有机物废水的处理具有极大的应用价值。

高级氧化技术；工业废水；处理；应用

1、高级氧化技术及其特性

高级氧化技术是指在一定条件下通过产生具有高反应活性的羟基自由基氧化处理难降解有机废水的一种高效水处理技术。高级氧化技术处理难降解有机废水的关键是产生高活性的羟基自由基，一般采用投加氧化剂和催化剂或者借助紫外线和超声波等多种途径产生。羟基自由基的氧化性极强，其氧化电势仅次于氟，反应活性很高。难降解有机物在强氧化剂作用下被矿化成二氧化碳和水等无机物，得到无害化处理。

2、高级氧化技术在工业废水处理中的应用

2.1 光催化氧化法

光催化氧化技术是指在表面催化剂存在的条件下，利用一定波长的紫外光或可见光，在常温和常压的条件下利用催化剂来加快反应，提高能量利用效率，使其具有更高的氧化能力，达到将废水中有机污染物降解的反应过程。一般光催化氧化技术使用的催化剂有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和Fe3O4等。而在这些半导体催化剂中TiO2具有化学稳定高、催化活性强、可以无选择的矿化各种有机污染物，使有机污染物得到彻底的降解，而且它不产生二次污染、廉价无毒、耐光腐蚀、可回收再利用等诸多优点，因此TiO2是目前使用最广泛的半导体催化剂，最受广大研究者们的重视。

2.2 超临界水氧化法（SCWO）

SCWO是将污染物放入具有超强氧化能力的超临界水中，作为反应介质，利用O2或H2O2将目标污染物进行氧化分解的过程。SCWO处理废水时具有反应速度快，应用范围广，处理效率高，反应器结构简单，设备体积小，选择性好，不产生二次污染，且当有机物含量超过1%～3%时，可以依靠反应过程中自身氧化放热来维持反应所需的温度甚至回收热能，是一种绿色水处理技术。因此，SCWO在化工、医药、印染、制革、造纸等废水的处理中得到了广泛的应用。王景昌等[38]利用超临界水氧化法降解苯胺废水。结果表明，超临界水中的氧化反应能有效去除染料废水中的苯胺，降解率可达97.21%；反应时间、反应温度和反应压力是影响苯胺降解率的重要因素。

2.3 湿式催化氧化法

湿式催化氧化法是一种处理高浓度难降解有机废水颇有潜力的方法。它是指在高温(200～280℃)、高压(2～8MPa)下，以富氧气体或氧气为氧化剂，利用催化剂的催化作用，加快废水中有机物与氧化剂间的呼吸反应，使废水中的有机物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、H2O，达到净化之目的。对高化学含氧量或含生化法不能降解的化合物的各种工业有机废水，COD及NH3-N去除率达到99%以上，不再需要进行后处理，只经一次处理即可达排放标准。由于采用了氧化催化剂，湿式催化氧化法在较湿式空气氧化法更加缓和的操作条件下，达到更高的处理效率，从而可大大降低投资和运行的费用，被认为是一种有广泛工业应用前景的废水处理新技术。该法可应用于炼焦、化工、石油及合成工业产生的浓度工业污水的处理。特别是一些有毒性物质、难以用其他方法处理的污水，如有机农药、染料、合成纤维、易燃易爆物质及难以生物降解的膏浓度工业废水。

2.4 Fen ton试剂催化氧化法

Fen ton使用初期主要是被运用于较为有限的有机合成的领域。在后来将Fen ton试剂运用于处理苯酚及烷基苯废水，从而开创了这一试剂用于处理工业废水的先例。Fen ton试剂具有较强的氧化的能力，对于降解废水中难以生物降解的污染物十分有效。不同的试剂有着不同的反应速率和性能，比如过氧化氢和二价铁离子的组合其分解速度较快，但同时二价铁离子和过氧化氢的组合之间也有不和谐的地方，可能导致过氧化氢无法充分发挥其效用，致使过氧化氢的利用率相对较低。我们需要详细了解各种试剂的性能，使试剂能有较高的利用率，提高处理效率，从而降低处理成本。对于Fen ton试剂，我们常用于处理酚类、芳胺类、芳烃类、农药及核废料等难降解污染物，如造纸废水、印染废水、焦化废水、制药废水等，Fen ton试剂能够有效地对这类废料中的有机物进行降解处理。

2.5 臭氧氧化法

当臭氧与活性炭组合使用时，会比单独使用臭氧的效率更高。在含有臭氧的水中悬浮有活性炭，能够触发O3的链反应，加速O3在水中释放经基自由基。利用O3与UV、H2O2、活性炭连用的工艺，处理效果较好，最终出水COD去除率高。但是，若仅使用O3处理含睛废水，成本过高，难以工业化，所以应将O3高级氧化工艺与传统生化工艺联合使用。将O3高级氧化，布置在生化系统之后，利用一级生化，微电解，二级生化工艺，将污水的COD降至巧。以下，然后将O3与污水混合，利用O3较高的氧化还原电位去除COD。生化法与O3结合能减少成本，而且不用加人其它设备和药剂，比如紫外灯管，H2O2，活性炭，减少设备成本，药剂成本，人力成本。

综上所述，高级氧化法处理工业废水同传统的化学氧化法相比，具有氧化能力强、氧化过程无选择性、反应彻底等优点，对含微量难降解有机物废水的处理具有极大的应用价值。但对如何进一步提高其处理效率、降低处理成本以及消除各种不利因素对其影响等问题还需要在今后作进一步研究。

[1]樊苑.臭氧氧化技术在有机废水处理中的应用[J].资源节约与环保，2016，03:60.

[2]章鹏鹏.Fenton氧化技术在废水处理中的应用研究[J].广州化工，2016，07:34-35.

[3]杨忠敏.浅叙工业废水高级氧化处理技术[J].上海毛麻科技，2016，03:36-40.