鋼(gang)鐵(tie)行業迅猛(meng)發展，產生(sheng)了大(da)量難處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)工業廢(fei)水(shui)(shui)，尤其是(shi)(shi)焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)廢(fei)水(shui)(shui)，含(han)有(you)(you)(you)(you)大(da)量有(you)(you)(you)(you)毒(du)有(you)(you)(you)(you)害、難降解(jie)的(de)高(gao)濃度有(you)(you)(you)(you)機物，具有(you)(you)(you)(you)成(cheng)分復雜、水(shui)(shui)質(zhi)水(shui)(shui)量變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)大(da)等特點，焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)廢(fei)水(shui)(shui)的(de)治理(li)日益(yi)引(yin)起人們的(de)重視(shi)。目(mu)前，焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)廢(fei)水(shui)(shui)的(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)主要(yao)是(shi)(shi)傳統的(de)生(sheng)物處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)法、絮凝混凝法、吸附法等。焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)廢(fei)水(shui)(shui)可生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性差(cha)，需要(yao)大(da)量稀(xi)釋后再進行生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)，并且存(cun)在生(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)出水(shui)(shui)后COD（化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學需氧量）和氨(an)氮量很(hen)難同(tong)時(shi)達標的(de)問題，需要(yao)再進行深度處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)。而(er)一些深度處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)技術處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)費用高(gao)，對一些有(you)(you)(you)(you)毒(du)有(you)(you)(you)(you)害物質(zhi)也(ye)很(hen)難做(zuo)到(dao)完全降解(jie)，并容(rong)易產生(sheng)二次(ci)污(wu)染。基于目(mu)前焦(jiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)廢(fei)水(shui)(shui)的(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)現狀，研(yan)究高(gao)效環保的(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)技術是(shi)(shi)非常必要(yao)的(de)。  

高(gao)級氧化(hua)(hua)技術（AdvancedOxidationProcess，簡稱AOPs），利用反應體系中產生的(de)(de)活性(xing)極強的(de)(de)羥基自由基（·OH）來(lai)(lai)(lai)進攻有(you)機污(wu)染(ran)物分子，最終將(jiang)有(you)機污(wu)染(ran)物氧化(hua)(hua)為CO2和(he)H2O以及其他無毒的(de)(de)小分子酸，是綠(lv)色環保(bao)、高(gao)效的(de)(de)廢水處理(li)技術。目前，高(gao)級氧化(hua)(hua)技術主要(yao)有(you)化(hua)(hua)學氧化(hua)(hua)、光化(hua)(hua)學氧化(hua)(hua)、光催化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)、濕式(shi)催化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)等。由于AOPs具有(you)氧化(hua)(hua)性(xing)強、操作條件易于控制的(de)(de)優(you)點(dian)，近(jin)年來(lai)(lai)(lai)引起越來(lai)(lai)(lai)越多的(de)(de)關(guan)注。  

高級氧化技術的利與弊  

化(hua)(hua)(hua)學(xue)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)法。該法是用化(hua)(hua)(hua)學(xue)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)將(jiang)液態(tai)或(huo)氣態(tai)的(de)無機物(wu)或(huo)有機物(wu)轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)成微毒物(wu)、無毒物(wu)，或(huo)將(jiang)其轉(zhuan)化(hua)(hua)(hua)成易(yi)分離形態(tai)。水(shui)處理領(ling)域(yu)中常(chang)用的(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)為臭氧(yang)(yang)(yang)、過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫、高錳酸鉀等。在苯酚廢(fei)水(shui)處理工藝中，臭氧(yang)(yang)(yang)和過(guo)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫的(de)應用最為常(chang)見。  

目(mu)前，世界上已經(jing)有(you)(you)許(xu)多國家使用(yong)臭氧(yang)(yang)消毒，特別是(shi)歐洲在自來(lai)水(shui)廠水(shui)處理中多采(cai)用(yong)臭氧(yang)(yang)。在臭氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化系(xi)統中加(jia)入(ru)固(gu)體(ti)催(cui)化劑，如具有(you)(you)較大(da)表面積的(de)活(huo)性炭(tan)等，臭氧(yang)(yang)、活(huo)性炭(tan)同(tong)時使用(yong)，起到(dao)催(cui)化作用(yong)，并可(ke)以吸(xi)附臭氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化后的(de)小分子產物(wu)，兩(liang)者聯合增(zeng)加(jia)溶(rong)液中的(de)OH-，具有(you)(you)協同(tong)效果從(cong)而產生更多的(de)羥基自由基。  

過氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)是一種強氧化(hua)(hua)(hua)劑，在堿性溶液(ye)(ye)中氧化(hua)(hua)(hua)反應很快，不(bu)會(hui)給反應溶液(ye)(ye)帶來雜質(zhi)離(li)子，因此被很好地應用(yong)于(yu)(yu)多種有(you)機或無(wu)機污染物(wu)的(de)(de)處(chu)理(li)。過氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)用(yong)于(yu)(yu)去除工業廢水(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)COD已(yi)經有(you)很長時間，雖然使(shi)用(yong)化(hua)(hua)(hua)學氧化(hua)(hua)(hua)法(fa)處(chu)理(li)廢水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)價(jia)格比普通的(de)(de)物(wu)理(li)和生物(wu)方法(fa)高(gao)，但這種方法(fa)具有(you)其他處(chu)理(li)方法(fa)不(bu)可(ke)替(ti)代的(de)(de)作用(yong)，比如有(you)毒有(you)害或不(bu)可(ke)生物(wu)降解(jie)廢水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)預消化(hua)(hua)(hua)、高(gao)濃度(du)/低流量廢水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)預處(chu)理(li)等。單獨使(shi)用(yong)過氧化(hua)(hua)(hua)氫(qing)降解(jie)高(gao)濃度(du)的(de)(de)穩定型(xing)難降解(jie)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)的(de)(de)效果(guo)并(bing)不(bu)好，可(ke)以通過使(shi)用(yong)過渡(du)金屬的(de)(de)鹽類(lei)進行改進，最(zui)常見的(de)(de)方法(fa)是利用(yong)鐵鹽來激活，即芬頓試劑法(fa)。  

可(ke)溶性亞(ya)鐵(tie)鹽(yan)和(he)過氧(yang)(yang)化氫(qing)(qing)按一定的(de)比例混合所(suo)(suo)組成(cheng)的(de)芬頓試(shi)劑(ji)(ji)，能(neng)氧(yang)(yang)化許(xu)多有機分(fen)子，且系統(tong)不需高溫高壓。試(shi)劑(ji)(ji)中的(de)Fe2+能(neng)引發并(bing)促進過氧(yang)(yang)化氫(qing)(qing)的(de)分(fen)解，從而產生羥基自由基。一些有毒(du)有害物質如(ru)苯(ben)酚、氯酚、氯苯(ben)和(he)硝基酚等也能(neng)被芬頓試(shi)劑(ji)(ji)和(he)類芬頓試(shi)劑(ji)(ji)所(suo)(suo)氧(yang)(yang)化。  

過氧化(hua)氫(qing)與臭氧聯(lian)(lian)合、過氧化(hua)氫(qing)與紫(zi)外線聯(lian)(lian)合等方法稱為類芬頓技(ji)術(shu)，其(qi)原理基本與芬頓技(ji)術(shu)相同。  

光(guang)(guang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)法(fa)。該法(fa)是(shi)在光(guang)(guang)作用(yong)下進(jin)行的(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)反(fan)應(ying)，需要分(fen)子(zi)吸收(shou)特定波(bo)長的(de)電磁輻射，受(shou)激(ji)(ji)發產生分(fen)子(zi)激(ji)(ji)發態(tai)，之后才發生化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)變(bian)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)到另一個穩(wen)定的(de)狀態(tai)，或者變(bian)成引(yin)發熱反(fan)應(ying)的(de)中間產物。單純紫外光(guang)(guang)輻射的(de)分(fen)解(jie)(jie)(jie)作用(yong)較弱，通(tong)過向紫外光(guang)(guang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)法(fa)中引(yin)入(ru)適量的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑（如(ru)H2O2、O3等），可以明顯優(you)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)廢水的(de)處(chu)理效(xiao)果(guo)和(he)加快降(jiang)解(jie)(jie)(jie)速率(lv)。有(you)(you)機物的(de)光(guang)(guang)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)有(you)(you)直(zhi)接光(guang)(guang)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)和(he)間接光(guang)(guang)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)兩個途徑，前者是(shi)指有(you)(you)機物分(fen)子(zi)吸收(shou)光(guang)(guang)能(neng)后呈激(ji)(ji)發態(tai)與(yu)周(zhou)圍環境(jing)(jing)中的(de)物質直(zhi)接進(jin)行反(fan)應(ying)；后者是(shi)指有(you)(you)機物環境(jing)(jing)中存在的(de)某(mou)些物質吸收(shou)光(guang)(guang)能(neng)呈激(ji)(ji)發態(tai)，再(zai)誘導有(you)(you)機物、污染物反(fan)應(ying)的(de)過程(cheng)。其中，間接光(guang)(guang)降(jiang)解(jie)(jie)(jie)有(you)(you)機物更為重要。  

光(guang)化(hua)學氧化(hua)法(fa)中(zhong)可以利用(yong)的波長范圍是200nm~700nm，即紫外光(guang)與(yu)可見(jian)光(guang)范圍。光(guang)化(hua)學氧化(hua)在(zai)大氣污染(ran)治理和廢水(shui)處理方(fang)面(mian)都有應用(yong)，其根據氧化(hua)劑種類不同可分為(wei)UV/O3、UV/H2O2、UV/Fenton等系統。不管哪個系統，光(guang)化(hua)學反(fan)應一(yi)般都是通過產生(sheng)羥基自由基來對有機物進行降(jiang)解。  

如UV/O3系統，液相臭氧在(zai)紫外光輻射下會分解(jie)產(chan)生羥基自由基，紫外線(xian)吸收率在(zai)253.7nm處達到最大(da)，可將(jiang)大(da)多數(shu)有機物(wu)(wu)氧化成(cheng)CO2和水，用于處理工業廢水中的(de)鐵氰酸(suan)鹽(yan)，有機化合物(wu)(wu)，氮基酸(suan)，醇類，農藥，含氮、硫(liu)或磷(lin)的(de)有機化合物(wu)(wu)，以及氯代有機物(wu)(wu)等污染物(wu)(wu)。  

光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)法。該法是光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑（也稱(cheng)光(guang)觸媒）在特(te)定波長光(guang)源的照射下產(chan)生催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)作用，使(shi)周圍(wei)的水分子和(he)氧氣激發形(xing)成極具(ju)活性(xing)的·OH-和(he)·O2自由離子基。光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)技術使(shi)用的催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑有TiO2、ZnO、WO3、CdS、ZnS、SnO2和(he)Fe3O4等。  

TiO2是最常用的(de)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)，在(zai)光(guang)催(cui)(cui)化(hua)反應中(zhong)，TiO2的(de)光(guang)催(cui)(cui)化(hua)活性主要受(shou)晶(jing)相、晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)和(he)比表面積(ji)的(de)影響。當(dang)晶(jing)相確定后(hou)，晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)和(he)比表面積(ji)成為TiO2在(zai)光(guang)催(cui)(cui)化(hua)作用中(zhong)的(de)重要因(yin)素，粒(li)徑(jing)越(yue)(yue)小(xiao)，光(guang)生(sheng)電子和(he)空(kong)穴擴散的(de)時(shi)間越(yue)(yue)短，比表面積(ji)越(yue)(yue)大越(yue)(yue)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)吸附水中(zhong)的(de)污(wu)染物質，提高光(guang)催(cui)(cui)化(hua)性能(neng)。當(dang)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)顆粒(li)尺(chi)寸(cun)達到納米級時(shi)，還可以產(chan)生(sheng)量(liang)子效(xiao)應提高光(guang)吸收率(lv)(lv)和(he)利用率(lv)(lv)，這是目前(qian)催(cui)(cui)化(hua)劑(ji)研究的(de)一(yi)個(ge)重要方向。  

光(guang)催(cui)(cui)化氧化具有(you)無(wu)毒、操(cao)作(zuo)條(tiao)件簡單的特點(dian)，紫(zi)外光(guang)、模擬太(tai)陽光(guang)和日光(guang)均可(ke)作(zuo)為(wei)光(guang)源(yuan)，而且可(ke)以(yi)利用自然條(tiao)件（如空氣）作(zuo)為(wei)催(cui)(cui)化促進(jin)物，活性(xing)高(gao)、穩定性(xing)好，能使(shi)有(you)機污染(ran)物徹底降(jiang)解(jie)，無(wu)二(er)次污染(ran)。近年來，為(wei)充分(fen)利用自然光(guang)降(jiang)解(jie)各類污染(ran)物，人(ren)們在提高(gao)催(cui)(cui)化活性(xing)和擴大激發光(guang)波長范圍等(deng)方面做了大量的工作(zuo)，又稱為(wei)催(cui)(cui)化劑(ji)的表面修(xiu)飾。對(dui)(dui)TiO2進(jin)行過渡(du)金屬(shu)摻(chan)雜，貴金屬(shu)沉積(ji)可(ke)以(yi)形成新的修(xiu)飾能級，從(cong)而拓寬了其光(guang)響(xiang)應范圍，對(dui)(dui)其進(jin)行光(guang)敏化等(deng)改性(xing)處(chu)理(li)可(ke)提高(gao)光(guang)催(cui)(cui)化性(xing)能。  

光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)應用(yong)領域主要有(you)染料廢水、高濃度(du)(du)有(you)機(ji)廢水的處理，以及在飲用(yong)水深度(du)(du)處理階段去除(chu)難降解的微污染物質。通常情況下，TiO2光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)多在紫外光(guang)(guang)(guang)的波長范圍內才能進行，局限了光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)技術(shu)的推廣應用(yong)。此外，光(guang)(guang)(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)反應器的開發(fa)還不成熟(shu)，很難做到大規(gui)模處理。  

濕(shi)(shi)式氧(yang)化(hua)(hua)(hua)法(fa)。該(gai)法(fa)是(shi)在(zai)高溫、高壓下(xia)，利(li)用(yong)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑將廢(fei)水中的有(you)機物氧(yang)化(hua)(hua)(hua)成二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳和水，從而(er)去(qu)除(chu)污染(ran)物的一(yi)種高級氧(yang)化(hua)(hua)(hua)方法(fa)。該(gai)方法(fa)具(ju)有(you)適用(yong)范圍(wei)廣，處理(li)效率(lv)高，極少有(you)二次(ci)污染(ran)，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)速率(lv)快，可回收能量和有(you)用(yong)物料等(deng)特點。在(zai)日本(ben)和美國，此(ci)(ci)類方法(fa)己有(you)工程應用(yong)，屬于前(qian)沿技術，發(fa)展前(qian)景廣闊。但是(shi)此(ci)(ci)法(fa)也存在(zai)問題，那就(jiu)是(shi)濕(shi)(shi)式氧(yang)化(hua)(hua)(hua)一(yi)般(ban)要求在(zai)高溫高壓的條件(jian)下(xia)進行，其中間(jian)產物往往為有(you)機酸(suan)，對(dui)設備(bei)材(cai)料要求很高，處理(li)催化(hua)(hua)(hua)劑昂貴，并只(zhi)適于小(xiao)流量高濃(nong)度的廢(fei)水。  

濕式(shi)氧化(hua)法包(bao)括兩種(zhong)類型：次臨界水(shui)氧化(hua)和(he)超(chao)臨界水(shui)氧化(hua)。超(chao)臨界水(shui)氧化(hua)技術(shu)，是(shi)指水(shui)在(zai)超(chao)臨界條件下氧化(hua)處理(li)(li)有(you)機污(wu)(wu)染物的(de)一種(zhong)新興(xing)、高效的(de)廢物處理(li)(li)技術(shu)。在(zai)一定溫度、壓力下，幾乎(hu)所有(you)有(you)機物在(zai)很短(duan)時(shi)間(jian)內都可徹底(di)氧化(hua)分解(jie)，大大縮短(duan)了廢水(shui)處理(li)(li)的(de)時(shi)間(jian)，處理(li)(li)裝(zhuang)置全(quan)封閉，節約空(kong)間(jian)且無二次污(wu)(wu)染。  

在超臨界狀態下的(de)水(shui)，鹽的(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)明(ming)顯(xian)降低，而有(you)機(ji)物溶(rong)解(jie)度(du)(du)明(ming)顯(xian)增大(da)，如苯(ben)、己烷、N2、O2等可與水(shui)完全互溶(rong)，使(shi)其密度(du)(du)、黏度(du)(du)和(he)擴散(san)系數發生(sheng)變化(hua)。擴散(san)系數隨密度(du)(du)增加而減(jian)小，由于(yu)濕式氧化(hua)技(ji)術(shu)采用較高的(de)溫(wen)度(du)(du)和(he)壓(ya)力，使(shi)水(shui)的(de)密度(du)(du)減(jian)小，擴散(san)系數變大(da)，傳質速度(du)(du)劇增。  

濕(shi)式氧化(hua)(hua)應用領域主要有(you)農藥廢水的處理、含酚(fen)廢水處理、印染(ran)廢水和污泥(ni)處理等(deng)。上述(shu)廢水經濕(shi)式氧化(hua)(hua)處理后，毒性(xing)大大降低，可生化(hua)(hua)性(xing)也(ye)得到提高，再(zai)輔以生化(hua)(hua)處理，可實現廢水的達標排放。  

高(gao)級氧(yang)化(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)可將有機污(wu)(wu)染物礦(kuang)化(hua)成(cheng)二氧(yang)化(hua)碳和(he)水(shui)，是環(huan)境友好型(xing)工藝，但其降(jiang)解污(wu)(wu)染物時處(chu)理(li)成(cheng)本過(guo)高(gao)是制約其推廣的(de)“瓶(ping)頸”。在我國高(gao)級氧(yang)化(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)中(zhong)(zhong)除少數如芬頓法、臭氧(yang)氧(yang)化(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)等已在實(shi)際(ji)水(shui)處(chu)理(li)中(zhong)(zhong)有所(suo)應(ying)用，其余還(huan)多處(chu)于實(shi)驗室研究或小型(xing)試驗階段。只有解決了高(gao)級氧(yang)化(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)投資(zi)處(chu)理(li)成(cheng)本高(gao)、設備腐(fu)蝕嚴重、處(chu)理(li)水(shui)量小等缺(que)點，才能(neng)加(jia)快其在實(shi)際(ji)工業中(zhong)(zhong)的(de)應(ying)用。高(gao)級氧(yang)化(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)發展方向可總(zong)結為以下幾點：  

一是部分技(ji)術例如光催化(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)技(ji)術、臭氧氧化(hua)(hua)(hua)技(ji)術能夠提高(gao)(gao)廢(fei)水(shui)的可(ke)(ke)(ke)生化(hua)(hua)(hua)性(xing)，但單獨處(chu)(chu)理焦化(hua)(hua)(hua)廢(fei)水(shui)難度(du)大、成本(ben)高(gao)(gao)，可(ke)(ke)(ke)將其與生化(hua)(hua)(hua)技(ji)術結合，降低焦化(hua)(hua)(hua)廢(fei)水(shui)的生物毒性(xing)，提高(gao)(gao)可(ke)(ke)(ke)生化(hua)(hua)(hua)性(xing)，再采用低耗高(gao)(gao)效的生化(hua)(hua)(hua)法進(jin)行處(chu)(chu)理。  

 二是濕式(shi)催化氧化、超臨界水(shui)氧化等技(ji)術對設(she)備要求高，處理(li)成本高，可針對反應器材質和低(di)廉催化劑進行專項研發(fa)。在(zai)焦化廢水(shui)處理(li)中，難處理(li)的廢水(shui)如剩余(yu)氨水(shui)不(bu)要混入(ru)其他(ta)廢水(shui)中，增(zeng)加其廢水(shui)量(liang)，進而采用(yong)上述高級氧化劑進行處理(li)。  

三是設(she)計結構簡(jian)單(dan)、效率高、能(neng)應用自然光并可(ke)長期(qi)穩定(ding)運(yun)行(xing)的(de)反應器(qi)，提高光化學氧(yang)化、光催化氧(yang)化技(ji)術的(de)處(chu)理效率，并將(jiang)其與混(hun)凝法(fa)(fa)、吸附法(fa)(fa)等技(ji)術聯合(he)。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章