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高级氧化、催化氧化处理工业废水达标排放了解一下

发表时间:2019-07-05浏览次数:0次

目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难,而化学氧化可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性,同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势。然而O3、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强且有选择性等缺点难以满足要求。1987年Gaze等人提出了高级氧化法(AdvancedOxidation processible, 简称AOPs),它克服了普通氧化法存在的问题,并以其独特的优点越来越引起重视。


高级氧化处理过程


特点

高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应,反应中生成的有机自由基可以继续参加·HO的链式反应,或者通过生成有机过氧化自由基后,进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O,从而达到氧化分解有机物的目的。
与其他传统的水处理方法相比,高级氧化法具有以下特点:产生大量非常活泼的羟基自由基·HO其氧化能力(2.80v)仅次于氟(2.87),它作为反应的中间产物,可诱发后面的链反应,羟基自由基与不同有机物质的反应速率常数相差很小,当水中存在多种污染物时,不会出现一种物质得到降解而另一种物质基本不变的情况;·HO无法选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害物,不会产生二次污染;普通化学氧化法由于氧化能力差,反应有选择性等原因,往往不能直接达到完全去除有机物降低TOC和COD的目的,而高级氧化法则基本不存在这个问题,氧化过程中的中间产物均可以继续同羟基自由基反应,直至最后完全被氧化成二氧化碳和水,从而达到了彻底去除TOC、COD的目的。

由于它是一种物理化学过程,很容易加以控制,以满足处理需要,甚至可以降低10-9级的污染物;同普通的化学氧化法相比,高级氧化法的反应速度很快,一般反应速率常数大于109mol-1Ls-1,能在很短时间内达到处理要求;既可作为单独处理,又可与其他处理过程相匹配,如作为生化处理的预处理,可降低处理成本。


发展方向

高级氧化技术可将有机污染物矿化成二氧化碳和水,是环境友好型工艺,但其降解污染物时处理成本过高是制约其推广的“瓶颈”。在我国高级氧化技术中除少数如芬顿法、臭氧氧化技术等已在实际水处理中有所应用,其余还多处于实验室研究或小型试验阶段。只有解决了高级氧化技术投资处理成本高、设备腐蚀严重、处理水量小等缺点,才能加快其在实际工业中的应用。高级氧化技术的发展方向可总结为以下几点:


一是部分技术例如光催化氧化技术、臭氧氧化技术能够提高废水的可生化性,但单独处理焦化废水难度大、成本高,可将其与生化技术结合,降低焦化废水的生物毒性,提高可生化性,再采用低耗高效的生化法进行处理。


二是湿式催化氧化、超临界水氧化等技术对设备要求高,处理成本高,可针对反应器材质和低廉催化剂进行专项研发。在焦化废水处理中,难处理的废水如剩余氨水不要混入其他废水中,增加其废水量,进而采用上述高级氧化剂进行处理。


三是设计结构简单、效率高、能应用自然光并可长期稳定运行的反应器,提高光化学氧化、光催化氧化技术的处理效率,并将其与混凝法、吸附法等技术联合。

首先对当下常用的几种深度处理工艺分析如下:


(1)曝气生物滤池BAF:投资和运行成本低;本质仍是生物对难降解有机物去除率低,25%以下。
(2)吸附法:处理效果好;吸附剂再生成本高。其中活性炭中有0.05%的炭可再生;K态吸附剂为3%废再生液。
(3)膜法:双膜法代表的“超滤+反渗透”,产水率低;“MBR+反渗透膜”,出水水质与常规生化法接近;“超滤膜+纳滤”,氨氮出水高。并且存在浓液处理问题,膜通量和膜污染的问题。
(4)高级氧化法:氧化有机物,最有前景!
1)Fenton法:基础研究最透彻、工程应用最成熟;优势明显,反应速率快,投资低,运行效果好;Fenton的应用瓶颈是产泥量大。
2)催化臭气氧化法:投资较大,但是绿色的工艺。

  高级氧化技术(Advanced Oxidation Process,简称AOPs),利用反应体系中产生的活性极强的羟基自由基(·OH)来进攻有机污染物分子,最终将有机污染物氧化为CO2和H2O以及其他无毒的小分子酸,是绿色环保、高效的废水处理技术。目前,高级氧化技术主要有化学氧化、光化学氧化、光催化氧化、湿式催化氧化等。由于AOPs具有氧化性强、操作条件易于控制的优点,近年来引起越来越多的关注。

湿式氧化法
  该法是在高温、高压下,利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水,从而去除污染物的一种高级氧化方法。该方法具有适用范围广,处理效率高,极少有二次污染,氧化速率快,可回收能量和有用物料等特点。在日本和美国,此类方法己有工程应用,属于前沿技术,发展前景广阔。但是此法也存在问题,那就是湿式氧化一般要求在高温高压的条件下进行,其中间产物往往为有机酸,对设备材料要求很高,处理催化剂昂贵,并只适于小流量高浓度的废水。

  湿式氧化法包括两种类型:次临界水氧化和超临界水氧化。超临界水氧化技术,是指水在超临界条件下氧化处理有机污染物的一种新兴、高效的废物处理技术。在一定温度、压力下,几乎所有有机物在很短时间内都可彻底氧化分解,大大缩短了废水处理的时间,处理装置全封闭,节约空间且无二次污染。

  在超临界状态下的水,盐的溶解度明显降低,而有机物溶解度明显增大,如苯、己烷、N2、O2等可与水完全互溶,使其密度、黏度和扩散系数发生变化。扩散系数随密度增加而减小,由于湿式氧化技术采用较高的温度和压力,使水的密度减小,扩散系数变大,传质速度剧增。

  湿式氧化应用领域主要有农药废水的处理、含酚废水处理、印染废水和污泥处理等。上述废水经湿式氧化处理后,毒性大大降低,可生化性也得到提高,再辅以生化处理,可实现废水的达标排放。

  高级氧化技术可将有机污染物矿化成二氧化碳和水,是环境友好型工艺,但其降解污染物时处理成本过高是制约其推广的“瓶颈”。在我国高级氧化技术中除少数如芬顿法、臭氧氧化技术等已在实际水处理中有所应用,其余还多处于实验室研究或小型试验阶段。只有解决了高级氧化技术投资处理成本高、设备腐蚀严重、处理水量小等缺点,才能加快其在实际工业中的应用。高级氧化技术的发展方向可总结为以下几点:

  一是部分技术例如光催化氧化技术、臭氧氧化技术能够提高废水的可生化性,但单独处理焦化废水难度大、成本高,可将其与生化技术结合,降低焦化废水的生物毒性,提高可生化性,再采用低耗高效的生化法进行处理。

  二是湿式催化氧化、超临界水氧化等技术对设备要求高,处理成本高,可针对反应器材质和低廉催化剂进行专项研发。在焦化废水处理中,难处理的废水如剩余氨水不要混入其他废水中,增加其废水量,进而采用上述高级氧化剂进行处理。

  三是设计结构简单、效率高、能应用自然光并可长期稳定运行的反应器,提高光化学氧化、光催化氧化技术的处理效率,并将其与混凝法、吸附法等技术联合。
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