工業廢水難降解有機物處理技術
工業廢水對水環境污染的比重較大,特別是近年來隨著化工類行業的迅速發展,各種含有大量難生物降解的有機污染物的廢水相應增多。隨著國家政策對環保問題的日益關注,化工園區的規劃將這些化工廢水集中匯聚進行處理,在一定程度上降低了環境污染,同時也對化工園區污水處理廠提出了更高的技術要求。工業廢水中大量有機物的特點是可生化性差、對微生物具有毒性和化學鍵能高,若想將之降解只能采用高級氧化的方式進行。下面分享一下工業廢水的幾種高級氧化深度處理方法。
1、工業廢水中難降解有機污染物處理技術
電化學氧化法
電化學氧化法分為電化學直接氧化和電化學間接氧化,其氧化機理是直接利用陽極的高電位及催化活性將廢水中的有機物氧化分解和間接利用電解產生的強氧化劑羥基自由基將有機物氧化分解。直接氧化反應中有機物與電極直接進行電子傳遞[1]過程,電極材料和涂層對直接氧化效率影響很大。間接氧化反應是通過陽極產生具有強氧化作用的中間產物和陽極反應之外的溶劑化電子、臭氧等其它中間產物[2],將有機物氧化分解。
電化學氧化法的研究目前主要集中在以下幾個方面:電極材料的研制、如何延長電極的使用壽命、提高電催化活性、降低電極污染和高效電解發生器的設計等方面。系統考察電化學氧化體系中電流密度、溫度、PH、電解質濃度、流速以及反應時間等因素對氧化效果的影響,進一步深入探討電化學的化學氧化機理。在工藝設計中廢水經過電化學氧化法處理改善可生化性后可以作為預處理單元,也可以在生化處理后作為深度氧化處理單元。
1.2濕式氧化法
濕式氧化法主要包括濕式空氣氧化和濕式空氣催化氧化,其反應機理是將污水中固體懸浮物或有機物在液態存在下與空氣或氧氣混合,在177~315℃,壓力3.5~10MPa下,反應一定時間后使水中的有機物被氧化降解。濕式催化氧化是在單純空氣氧化的基礎上為降低反應溫度和壓力而加入一定的催化劑,從而提高催化氧化效率降低能耗。催化劑的種類包括過渡金屬、貴金屬、稀土金屬氧化物及鹽類等為活性成分[3],非均相反應體系中以氧化鋁、活性炭、硅藻土、硅膠等為載體,催化劑和反應液的混合以固定床或者流化床的形式。
濕式氧化反應是在反應器內進行,主要適用于高濃、高毒性廢水,氧化反應過程中放出的熱量回收后可以對進水進行預熱處理。該工藝處理水量有限而且對廢水中的難降解有機物難以徹底降解,其優點是工藝簡單便于操作管理運行成本低。隨著對該工藝的優化、濕式空氣催化劑和反應器的設計研究,該工藝的使用范圍將會得到進一步的推廣。
1.3超臨界水氧化技術
超臨界水氧化技術是一種能夠將廢水中難降解有機物徹底降解的新型氧化技術,其反應機理是根據超臨界水的特殊性質利用氧氣將有機物分解成水和二氧化碳等簡單的小分子化合物。水是常用的超臨界物質,超臨界水可以對有機物和氧氣完全互溶,因此在氧化反應體系中不存在相界面阻力而造成的反應速率低問題。在超臨界狀態這種高溫環境下,超臨界水氧化反應速度大大加快而且能夠徹底的將水中有機物降解。
超臨界水氧化法對工藝技術要求苛刻,反應器需要耐高溫/高壓、耐腐蝕,運行成本高。該氧化法所體現出來的優越性被更多的研究者所關注,研究者們正探討在反應體系中加入某種催化劑的方式來縮短反應時間、提高反應速率,對處理工藝進行不斷的完善。
1.4光化學催化氧化技術
光化學催化氧化法是目前研究比較多,在廢水處理領域應用廣泛的一項高級氧化技術。其反應機理是半導體光催化氧化的羥基自由基反應,半導體材料在光照射下產生光致空穴并將其表面從溶液中吸附的氫氧根和水氧化成強氧化劑羥基自由基。光化學催化氧化效率低,對有機物的降解能力有限,實際生產中和氧化劑協同使用可以大大提高其氧化效率。光助臭氧法和光助芬頓法就是將紫外光輻射技術和氧化劑相結合的工藝,利用光化學技術和氧化技術的協同效應大大提高了其反應效率。
進一步加深對光化學催化機理和各種氧化處理單元氧化機理的基礎理論研究,有效的將光化學催化和各種氧化技術聯合起來使用,發揮它們的協同效應,使工藝得到進一步改進,提高運行效率。
2、結語
(1)高級氧化處理單元在實際生產中可作為預處理放在前端也可以放在生物法處理后端作為深度處理,高級氧化法工藝的選擇應根據處理廢水的水質特性和處理水量等來進行設計。
(2)高級氧化工藝的優越性不僅體現在對廢水中難降解有機物的氧化分解上,可以和污泥減量化技術聯合起來進行研究。
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