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摘要:长期以来废水的处理工作一直受到了人们广泛的关注和重视,但是针对废水的处理一直没有达到理想的效果,废水残留物会对水体形成严重的污染,并且对自然环境也构成较大的威胁,随着水体直接排放到外部环境当中,会直接造成地下水和地表水出现不同程度的污染,因此需要采取合理的技术对废水进行有效的处理。当前很多先进的技术在废水处理中应用,其中高级氧化技术有着良好的应用效果而被人们广泛关注,本文主要对废水处理中所用高级养护技术展开探讨。
关键词:废水;高级氧化技术;处理
1高级氧化技术概述
高级氧化技术,又称作深度氧化技术,该技术应用中主要特点是可以产生羟基自由基(•OH),受到电、声、催化剂、高温高压等条件刺激将难降解大分子有机物通过养护反应将军诶成为小分子无毒物质。高级氧化技术在废水处理中需要合理利用,因为该技术在应用期间对企业的经济投入要求诸多,设备成本大导致后期的运维处理的耗费明显。这时候需要结合企业的废水产出的实际情况来判定是否应用高级氧化技术,如果废水相对较多那么该技术手段不宜应用。当然氧化法还可以与其他的废水处理方法进行联合应用,通过对废水的有害物含量以及污染物降解的具体情况,氧化处理的效果就能全面展现出来。以自由基反应条件和方式差异将氧化反应分成光化学氧化、臭氧氧化、电化学氧化、Fenton氧化等。
2高级氧化技术在废水处理中的应用进展
2.1Fenton氧化法
Fenton氧化法是利用Fe2+和H2O2之间氧化反应催化生成羟基自由基,氧化各种有毒以及难降解的有机物,达到去除污染物的目的。目前,有研究用Fenton氧化法同其他处理方法一起联用,称为类Fenton法。Fenton氧化法具有众多优点,通常用该方法处理化工废水、制药废水以及垃圾渗滤液等等。左慧等取某制药厂好氧池生化出水,用芬顿试剂进行相应处理。在pH值为4,ρ(H2O2)∶COD为4∶1、n(H2O2)∶n(Fe2+)为1∶1,处理20min,COD去除率达到83.75%.Fenton法,可配合着其他处理方法延伸出电Fenton法、光Fenton法等,进一步提高了处理效果。王春霞等采用ACF为阴极,配合Fenton反应可以有效深度处理垃圾渗滤液,在最佳条件下处理360min,色度可完全去除,TOC和COD的去除率分别达到78.9%和62.8%。Trabelsi-Souissi等用邻苯二甲酸酐废水进行了UV/Fe3+/H2O2体系的降解研究,研究表明当反应条件为H2O2/Fe3+=40∶1,Fe3+浓度为0.1mmol/L时,反应进行120min后,测定结果显示可去除邻苯二甲酸酐废水中大约98.7%的TOC,可见,通过在邻苯二甲酸酐中应用紫外线技术能够提高矿化程度。芬顿氧化法在废水处理中有着广泛的应用,下面从两个方面简要的分析其具体应用:
2.1.1焦化废水处理
焦化废水具有一定毒性和耐高温性,废水中含有的有机污染物很复杂,不能通过传统的生化处理工艺有效去除。芬顿接触氧化及其组合工艺越来越多地用于焦化废水的处理。李品君等使用活性炭吸附结合芬顿试剂处理焦化废水,研究了芬顿氧化阶段H2O2用量,Fe2+用量,初始pH值,反应时间和温度,以及吸附剂用量与吸附相之间的pH值。结果表明,用活性炭吸附结合芬顿氧化法处理污水的效果令人满意,COD、氨氮和色度的去除率分别为0.97、0.86和0.97。谢成等人通过对此类废水进行专业的研究,对焦化废水用芬顿法先行反应,并对实验结果中各类有毒物质,难以降解的有机物质的浓度进行着重分析。其结果为,芬顿氧化预处理不仅可以获得较高的COD和挥发酚去除率,而且更容易氧化难以氧化成可生物降解的醇类、醛类、酮类和有机酸的有机污染物。
2.1.2芬顿氧化法处理化工废水
化工废水通常含有更多的氯化苯、硝基苯、酚和多环芳烃,它一般具有高毒性和致癌性,是难降解有机废水中典型代表。
杨娟等人运用混凝—芬顿氧化—铁还原法对高浓度硝基苯废水进行预处理,研究发现,当H2O2浓度(30%)为6000mg/L,Fe2+浓度为168mg/L时,氧化效率最高;聚铁酸凝聚—铁还原出的芬顿氧化废水,最佳还原条件为:pH=3,Fe浓度1500mg/L。通过聚铁酸凝固—芬顿氧化—Fe还原水后,COD和硝基苯的总去除率分别达到90%和98%。SyukriyahIshak使用Fenton试剂处理炼油厂废水,并研究了H2O2用量、Fe2+浓度、pH值等主要的影响因素,这些因素对COD去除率有较大影响。最后得到了最佳条件:H2O2和Fe2+摩尔比为4,pH值为8.46。在该条件下,BOD/COD从0.27增加到0.44。实验初期COD和BOD的去除率达到了最高值90%。罗九鹏等采用芬顿絮凝法研究化工综合废水,考察了芬顿反应时间、初始pH值、H2O2用量、Fe2+用量、絮凝初始pH值和絮凝剂用量对水质的影响。芬顿反应时间为60min,初始pH值为3.5,H2O2和FeSO4•7H2O的用量分别为6.5mmol/L和600mg/L,初始絮凝pH为6.5,PAM用量为0.9mg/L。原水的COD、浊度和色度去除率分别达到78.86%、96.64%和98.65%,m(BOD5)/m(COD)从原水的0.18增加到0.5以上,生物降解性得到显著提高,为随后的生化处理创造了极其有利的条件。
2.2臭氧氧化法
臭氧强氧化较性,比氟以及•OH稍弱,其可以快速发生氧化反应,反应产生氧气,无二次污染等优点。但臭氧并不稳定,非常容易在空气和水中分解,为储存运输造成了困难,因此,使用臭氧一般在现场制造。在臭氧催化氧化方面又可以分为均相和非均相。均相臭氧催化氧化,是利用溶液状态催化剂催化反应,如一些过渡金属离子,从而加强其氧化能力。A.Ozlem等处理活性红-194偶氮染料废水时采用Fe2+作为催化剂,研究表明,在最佳条件下处理8min时色度的降解率已达98.3%,脱芳构化效率为47.32%。非均相催化氧化是利用固体催化剂来提高臭氧氧化的活性,从而达到处理的目的,与均相催化氧化相比,非均相催化氧化具有易分离、易吸收以及可多次循环利用的优点,拥有较好的前景。
2.3光化学氧化
光化学氧化法的原理是氧化剂在光照条件下产生羟基自由基,从而实现对有机污染物的分解,主要有光激发氧化法和光催化氧化法。光激发氧化法是利用紫外线的照射提高氧化剂的氧化能力,使氧化剂产生超氧负离子自由基和羟基自由基等具有更强氧化能力的物质。光催化氧化法通过在待处理的溶液中加入适量的催化剂,在紫外线的照射下产生羟基自由基,也是利用羟基自由基的强氧化性对有机污染物进行处理。目前,光催化氧化法中,最常用催化剂为二氧化钛。范继业等把TiO2负载于毛竹活性炭上,使用该负载TiO2的活性炭与微波协同处理技术,研究了催化降解制药工业废水情况,结果表明经光催化降解处理后,废水的脱色率和COD去除率能够分别达到94.5%和91.7%以上。但二氧化钛具有较大的带隙能(3.2eV)和较高的光生载流子符合效率,这制约了二氧化钛催化剂的进一步研究和应用,因而开发制备新的光催化剂成为光催化氧化法研究的一个热点。
2.4电化学氧化法
电化学氧化法是利用有催化活性的电极反应直接或者间接产生羟基自由基,从而有效的降解难以生化处理的污染物。目前对于具有高效催化性能的电极的开发是电化学氧化法的研究重点之一。魏杰等制备了Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2阳极,并把苯酚作为模拟污染物进行电催化降解实验。实验结果显示,模拟污染苯酚的氧化去除主要是由于电极表面产生的羟基自由基导致的,该电极对苯酚的电催化降解去除效果良好。张瑞腾等为了解决传统锡锑电极电催化氧化效果偏低、涂层易脱落的问题,通过阳极氧化法在钛基底表面制备垂直生长的二氧化钛纳米管(TiO2-NTs)结构,然后在这个改进的基底上采用电沉积法制备了锡锑电极(TiO2-NTs/SnO2-Sb)。实验表明,锡锑电极(TiO2-NTs/SnO2-Sb)在实际钻井废水的处理中表现出较高的活性和COD去除率,处理24h后的水样呈现接近无色透明,COD去除率达到81.4%,且电极的催化氧化反应并没有降低。
3结语
利用氧化工艺处理废水时,一定要遵循相应的处理原则,有针对性的选择科学正确的氧化技术工艺进行处理,可以将废水利用率以及处理效率显著提升。在已有氧化技术的基础上,也要保持长远的、发展的眼光,不断寻求更加经济、更加环保的化学工艺废水处理方法。