摘要：隨著時代的發(fā)展,各種行業(yè)產(chǎn)生的污水更加復(fù)雜,污水處理也更加困難。在大量的待處理污水中,有機污染物的含量大大提高,其含有難以進行生物降解的物質(zhì),使得傳統(tǒng)污水處理技術(shù)需要新的提升。高級氧化技術(shù)作為一種以產(chǎn)生羥基自由基來對污染物進行處理的技術(shù),相比普通氧化劑,具有更好的處理效果,在污水處理研究中廣為關(guān)注。

　　關(guān)鍵詞：高級氧化技術(shù);污水處理;應(yīng)用

　　1高級氧化技術(shù)的優(yōu)勢

　　高級氧化技術(shù)在有機廢水的預(yù)處理方面已經(jīng)獲得巨大的關(guān)注。高級氧化技術(shù)通過產(chǎn)生羥基自由基來達(dá)到氧化處理的目的,而羥基自由基比氯氣、過氧化氫等一般氧化劑的氧化電位高得多,所以可以產(chǎn)生更好的氧化效果。高級氧化技術(shù)進行氧化后,有機物甚至可以被氧化為二氧化碳和水[1]。其具體優(yōu)勢如下:反應(yīng)產(chǎn)生大量自由基,其氧化能力很強,其氧化電勢(2.80V)僅低于氟(2.87V),還可以作為誘發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的中間產(chǎn)物;羥基自由基可以和污水中被氧化的物質(zhì)直接反應(yīng),且不產(chǎn)生新的污染物,無二次污染;其不僅可以獨自進行污水處理,還可以串聯(lián)其他污水處理單元,使得處理效果更佳;操作容易控制,可以針對不同的目標(biāo)進行處理[2]。

　　污水處理論文范例：核生化洗消污水收集處理系統(tǒng)的技術(shù)辦法分析

　　2高級氧化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

　　2.1Fenton氧化法

　　Fenton氧化法主要指的是pH在2～5的酸性環(huán)境下,通過Fe2+與H2O2發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng),從而生成·OH(氧化電位為2.8V),對有機物進行氧化降解。其在發(fā)生反應(yīng)過程中,會受到溶液溫度、pH值、H2O2濃度、停留時間等因素的影響。Fenton試劑具有強氧化性,可適應(yīng)大多數(shù)的污水處理需求,不僅可以作為預(yù)處理和深度處理,同時也能夠完成獨立污水處理的需求。Fenton氧化法具有成本低、工藝操作簡單、反應(yīng)速度快,氧化效率高等優(yōu)點。

　　由于Fenton氧化法對pH值的要求較高,如果偏離適宜的pH值范圍,則無法保障實際處理效果。其次,Fenton氧化法在污水處理過程中使用過量的Fe2+將產(chǎn)生二次污染。通常情況下只適合用于處理少量、濃度較低的污水,且無法對有機物進行徹底礦化處理,所以通常將其作為預(yù)處理,或者可以針對實際情況,與其他處理方法聯(lián)合使用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與更新,已經(jīng)有學(xué)者將紫外光、可見光引入到Fenton體系當(dāng)中,被稱為類Fenton反應(yīng),這樣可有效降低處理方法的成本,從而大幅度提升反應(yīng)效率和處理效果[3]。

　　2.2高級氧化技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用

　　印染行業(yè)產(chǎn)生的廢水占工業(yè)廢水的35%,含有大量的色素染料、漿料和堿劑。廢水的有機物含量多,堿性強,水質(zhì)變化多,是一種難以處理的工業(yè)廢水。傳統(tǒng)廢水處理方法(如吸附、混凝)操作簡單,但對印染廢水的處理效果不好,人們需要進行深化處理。高級氧化技術(shù)可以有效處理印染廢水中的難降解有機物,降低色度,其適用范圍廣泛、效率高,其在印染廢水處理上有著較好的應(yīng)用前景。

　　李昊等應(yīng)用[4]臭氧氧化法處理印染廢水,試驗發(fā)現(xiàn),臭氧的通氣時間大于30min后,繼續(xù)通氣,廢水的COD和色度去除率增幅都有減小,最佳的臭氧通氣時間為30min;隨著廢水pH的升高,廢水的COD和色度去除率都得到提升,當(dāng)pH大于10時,去除效果最為明顯。

　　UV/O3法和Fenton法在印染廢水深度處理中的應(yīng)用,結(jié)果發(fā)現(xiàn),UV/O3法對印染廢水色度的去除效果好,Fenton法對印染廢水COD的去除效果好。影響臭氧氧化的因素分別為廢水pH、反應(yīng)器的高徑比、臭氧通入量和臭氧產(chǎn)生量,試驗結(jié)果表明,在廢水pH=9,反應(yīng)器的高徑比為12,臭氧通入量為160mg/L,臭氧產(chǎn)生量為8g/h時,COD的去除率為52.87%,色度去除率為98.1%,因此臭氧氧化對印染廢水的處理效果較好。當(dāng)采用Fenton法時,在最佳的試驗條件下,COD去除率為71%,色度去除率為97%[4]。

　　2.3臭氧氧化法

　　依照臭氧和污染物之間的不同反應(yīng)方式，臭氧氧化法可以分為兩種，一種是臭氧間接反應(yīng)，另外一種是臭氧直接反應(yīng)。臭氧反應(yīng)主要對有機物當(dāng)中的雙鍵結(jié)構(gòu)進行破壞，讓有機物逐步轉(zhuǎn)化為小分子，在應(yīng)用過程中可以有效打破有機物的雙鍵結(jié)構(gòu)。臭氧直接氧化反應(yīng)，在應(yīng)用過程中，具有一定的選擇性，而且反應(yīng)的速率較低，無法有效對污水進行凈化，因此主要在工業(yè)廢水預(yù)處理階段使用，可以讓廢水的B/C比增加，而臭氧間接反應(yīng)主要是臭氧在水中首先分解產(chǎn)生羥基自由基，接著羥基自由基對有機物進行氧化。

　　這種反應(yīng)不具有選擇性，在應(yīng)用的過程中氧化程度較高，而且反應(yīng)速度快，優(yōu)點較多，廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理當(dāng)中。臭氧間接反應(yīng)的時候，臭氧在水中生成羥基自由基的條件有三種，即金屬催化物條件，紫外線條件以及堿性條件。目前相關(guān)研究報道，自制的負(fù)載型二氧化鈦作為催化劑來對臭氧催化使其對水溶性腐殖質(zhì)進行氧化，能夠提高氧化的效果。通過實驗分析發(fā)現(xiàn)，利用二氧化鈦作為氧化劑進行臭氧的水處理，可以讓效率提高28.8%，能夠?qū)⒏�殖酸氧化去除率提高�?5%，具有很好的應(yīng)用效果。

　　2.4電催化氧化法

　　電催化氧化是通過直接氧化和間接氧化兩種方式對污染物進行氧化。直接氧化一般經(jīng)過擴散和降解兩個步驟，溶液中具有還原性的污染物向陽極板的表面擴散，吸附在陽極板表面，經(jīng)過電子轉(zhuǎn)移直接失去電子生成毒性較低或無害的產(chǎn)物的過程。間接氧化通過在電解過程中電極表面產(chǎn)生·OH、活性氯(reactivechlorinespecies,RCS)等強氧化劑氧化水中的有機污染物，使污染物最終氧化產(chǎn)物為CO2、H2O或鹽類。謝實濤等人[5]以自制Ti基RuO2-IrO2鍍層形穩(wěn)電極為陽極，采用電催化技術(shù)處理偶氮染料甲基橙模擬廢水。在以濃度20g/l的硫酸鈉溶液為電解質(zhì)時，自然pH，電極間距為1.0cm，電流密度為30.0mA/cm2，電解1h時，甲基橙的去除效率高達(dá)90%以上。

　　電催化氧化法的處理工藝操作簡便、安全、適應(yīng)性強同時產(chǎn)生的二次污染較少，但存在電催化氧化反應(yīng)時電流效率較低并且能耗較高，以及電極材料是電化學(xué)氧化技術(shù)中最重要的部分，在反應(yīng)過程中電極容易失活，電極壽命較短，穩(wěn)定性不高的問題，這些問題限制了電催化氧化法處理廢水的大規(guī)模應(yīng)用，今后電化學(xué)氧化領(lǐng)域的研究將著重解決以上問題。

　　2.5超聲波氧化法

　　超聲波氧化法主要采用的是16kHz～1MHz波段范圍內(nèi)的超聲波。水溶液中的污染物在超聲波輻射的條件下,會出現(xiàn)高壓超聲空化、局部高溫、水蒸氣出現(xiàn)分裂等現(xiàn)象,繼而產(chǎn)生高濃度的H2O2以及·OH等氧化物質(zhì),最終能夠快速降解水中的污染物。超聲波氧化法主要包括自由基氧化反應(yīng)以及高溫高壓熱解反應(yīng)等類型,再結(jié)合焚燒、自由基氧化等相關(guān)水處理技術(shù),具有操作簡單方便、氧化效率高、無污染或少污染的特點,適用范圍非常廣,具有廣闊的發(fā)展前景。超聲波氧化法是一種新興的綠色水處理技術(shù),可以單獨使用,也可以與UV、H2O2、O3、電化學(xué)氧化等技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用,可以顯示出更大的優(yōu)越性[6]。

　　3 結(jié)論

　　高級氧化技術(shù)目前仍處于發(fā)展階段,其中部分技術(shù)在實施過程中,因為成本較高,且無法大規(guī)模應(yīng)用與實踐,因此,當(dāng)前高級氧化技術(shù)大多都是和傳統(tǒng)生物處理技術(shù)聯(lián)合使用,從而提升其自身實際處理效率,節(jié)省成本。只有不斷深入研究,加大研發(fā)力度,才能夠進一步完善高級氧化技術(shù),為我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

　　參考文獻：

　　[1]張旋,王啟山.高級氧化技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用[J].水處理技術(shù),2019(3):24-28.

　　[2]鐘理,詹懷宇.高級氧化技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用研究進展[J].上海環(huán)境科學(xué),2020(12):568-571.

　　[3]許立華,夏玉霞,陸志鴻,等.試論高級氧化技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用[J].中國化工貿(mào)易,2019,11(9):158.

　　[4] 李昊,周律,李濤,等.臭氧氧化法深度處理印染廢水生化處理出水[J].化工環(huán)保,2012,(1):30-34.

　　[5] 謝實濤,孫南南,張傳雷,等.RuO2-IrO2/Ti陽極電催化降解偶氮染料甲基橙模擬廢水[J].環(huán)境工程學(xué)報,2015,9(04):1659-1662.

　　[6]馬迅,殷艷飛,王浩雅,等.超聲波協(xié)同F(xiàn)enton氧化法去除造紙法再造煙葉廢水COD[J].環(huán)境工程學(xué)報,2014,8(11):4752-4756.

　　作者：錢壯