简述高级氧化技术处理难降解有机污水

黄思博 李嘉彬

摘要：难降解有机污水的生化性较差，其中的有机污染物质很难通过传统水处理方式进行有效的处理。因此，高级氧化技术应运而生。本文对高级氧化技术进行了简述，并分析了臭氧联合高级氧化以及电化学氧化技术的原理和应用。

关键词：高级氧化技术；臭氧联合高级氧化；电化学氧化

1.高级氧化技术简述

高级氧化技术能够对难降解的有机污水进行处理，在难降解有机污水当中，那些复杂的难降解有机污染物质一般都具有比较稳定的化学结构以及其难于生物降解的特性，因此，这种有机污染物质能够在生态环境以及生物体内积聚并且能够稳定存在、逐渐积累，所以能够对人类以及其他有机生物的生命安全以及健康造成很大的伤害以及严重的潜在威胁。处理这种难降解的有机污水，比較有效的方法是利用高级氧化技术。高级氧化法（AOPs）是最近几年以来在化学氧化法的基础上逐渐发展而来的氧化技术。高级氧化技术一般是利用催化剂和氧化剂，同时与超声、光以及电等多种技术相互结合，从而使得在化学反应当中产生具有很强的活性的自由基，例如羟基自由基。产生的强活性的自由基能够与污水当中的有机污染物质相互结合并发生作用，与有机污染物质之间进行加合作用或者是发生取代作用、电子转移作用或者是发生断键反应等等，从而能够使有机污水当中的大量的大分子难生物降解有机污染物质被氧化降解成为低分子量的或者是低毒性的甚至是无毒性的小分子物质。在有些情况之下，有些有机污染物质能够直接被高级氧化剂直接氧化并降解（矿化）成为二氧化碳以及水分子。高级氧化技术主要包括以下几种具体内容：化学催化氧化法、光化学催化氧化法、电化学催化氧化法、湿式氧化法以及超声氧化法等等多种工艺，但是这些工艺之所以能够都归属在高级氧化技术的范畴之内，它们所具有的共同点为氧化能力极强、氧化反应的选择性很小，即对污水当中的几乎所有物质都能发生氧化作用、氧化反应的发生速度极快、氧化反应的反应速度很快、氧化反应的反应效果比较彻底等等多种优点，因此，利用高级氧化技术对难降解的有机污水进行处理，会取得比较理想的降解效果。由于高级氧化技术所具有的明显优点，因此这种工艺在国内外的污水处理领域都得到了广泛的研究，相关的研究成果也越来越多，某些高级氧化技术在工程实际当中也得到了应用，并取得了成功的案例，因此可以说高级氧化技术必定会成为未来难降解有机污水处理的主要方法之一。但是，高级氧化技术目前的研究并不是十分成熟，这在一定程度上限制了高级氧化技术的广泛应用。高级氧化技术作为有机污水的预处理技术，能够大大的提升废水的可生化性能，大大的降低预处理的成本，尤其的针对已经具有生化处理系统的工程实践来讲，高级氧化技术有着比较良好的应用前景和发展平台。

2.臭氧联合高级氧化法

众所周知，臭氧具有非常强的氧化能力，因此臭氧高级氧化技术在污水处理当中能够得到非常广泛的应用。但是如果单单采取臭氧这一种氧化剂来对难降解有机污水进行氧化降解，往往会伴随着臭氧的发生率以及臭氧的利用率比较低，臭氧处理费用比较昂贵等等多种不经济的问题，同时如果单独利用臭氧对有机污水进行处理的时候，如果污水当中的难降解有机物含量很高的时候，臭氧单独氧化技术往往很难将污水处理到理想的效果。因此，为了能够提高臭氧的氧化处理效率，并且保证其比较强的氧化能力，学者们将多种催化技术与臭氧氧化技术联和使用，催化技术与氧化技术互相结合，各自发挥着其优势，催化剂能够对臭氧的分解产生具有更加强烈的氧化能力的羟基自由基的反应七大促进作用，羟基自由基的形成会大大提高氧化效率，因此一系列的臭氧联合高级氧化技术就形成了，例如：臭氧-催化剂法、臭氧-紫外线照射法、臭氧-过氧化氢法、臭氧-紫外线-过氧化氢法等等多种联合处理技术的形式。这些高级氧化技术都能够将难降解有机污水当中的有机物最大程度的进行氧化降解，因此这会使得臭氧在有机污水的处理当中贡献出其最大的作用。臭氧连个高级氧化技术在进行有机污水的处理过程当中，也有一些比较重要的影响因素，例如：处理的水质、污水的PH、臭氧的用量、反应接触的时间以及联合使用的催化手段等。一般而言，利用臭氧进行高级氧化的时候，控制污水的PH值在8到10之间，最有利于氧化反应的进行。

3.电化学氧化法

电化学氧化技术（EOPs）是指在外加的电场作用之下，利用电化学反应容器当中进行的电极反应来对污水当中的有机污染物质进行直接的降解，或者是利用一些具有催化性能的催化材料或者是电机材料，来产生数量比较大的并且具有强氧化性的自由基，利用强氧化性的自由基来对污水当中的有机污染物质进行氧化降解，提高污水的可生化性。电化学氧化技术的核心在于：研制出比较高效的电催化阳极材料，并且对整体的电极结构进行合理的研究和改进，以求达到比较高的电流效率，从而能够提高电极反应的催化活性。电化学催化技术的阳极材料主要有几下几种类别：金属电极和非金属电极以及金属氧化物电极这三大类。目前，使用比较多的有钛电极负载的金属氧化物涂层电极，简称DSA ，这种电极具有非常优越的导电性能以及比较稳定的结构和反应性能，同时具有非常高活性的催化性能等等多种优点，因此这种电极材料已经成为了电化学催化技术中的研究热点问题之一。另外，电化学废话电极的电极结构可以分为二维电极以及三维电极这两种主要的反应体系。其中三维电极的电极面积比较大，电极的时空产率比较高，并且三维电极的电流效率也很高，以此三维电极这种电极结构是未来电极结构研究工作当中的一个主要的方向。电化学氧化技术在对难降解有机污水进行处理时，其主要的影响因素为：污水的水质情况、电极极板之间的距离、电流的密度以及电极反应的反应时间和电解质的浓度等等。最近几年以来，电化学氧化技术已经逐渐成为了难降解有机废水处理当中的研究热点，并且已经初步实现了工程上的实际应用。有机污水在经过电化学催化氧化技术处理之后，其污水的可生化性会得到明显的提高，易生物降解有机物的比例明显增加，因此污水的生物降解性能取得了明显的改善。电化学氧化技术的反应条件温和、氧化能力很强并且不会轻易造成二次污染，同时在运行管理方面也比较简便，有着十分广阔的应用前景。

参考文献：

[1]李文书，李咏梅，顾国维.高级氧化技术在持久性有机污染物处理中的应用[J].工业水处理，2004，24（11）： 9-12.

[2]周秀峰，邓志毅，吴超飞等.精细化工有机废水的臭氧催化氧化[J].环境科学与技术，2007，30（5）：65-68.

[3]沈小星，陈哲铭，方士，等.老龄垃圾渗滤液混凝-催化臭氧氧化工艺研究[J].浙江大学学报：农业与生命科学版，2006，32（4）：449-454.

作者简介：

黄思博（1996.09.06-）男，汉族，江西省抚州市，身份证号：362531199609065119，本科生，研究方向：给排水科学与工程

李嘉彬（1997.08.21-）男，汉族，河南省西平县，身份证号：412824199708214316，本科生，研究方向：给排水科学与工程