國內(nèi)新型水處理技術(shù)
水環(huán)境保護(hù)是當(dāng)前人類社會廣泛關(guān)注的一個問題,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,高濃度的有機(jī)廢水對我國寶貴的水資源造成了威脅。然而利用現(xiàn)有的生物處理方法,對可生化性差、相對分子質(zhì)量從幾千到幾萬的物質(zhì)處理較困難,而高級氧化法(AdvancedOxidationProcess,簡稱AOPs)可將其直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性,同時還在環(huán)境類激素等微量有害化學(xué)物質(zhì)的處理方面具有很大的優(yōu)勢,能夠使絕大部分有機(jī)物完全礦化或分解,具有很好的應(yīng)用前景。
常見的高級氧化技術(shù)主要包括:空氣濕式氧化法,催化濕式氧化法,臨界水氧化法,光化學(xué)氧化法等,以下將一一介紹。
二,濕式空氣氧化法
濕式空氣氧化法是以空氣為氧化劑,將水中溶解性物質(zhì)包括無機(jī)物和有機(jī)物,通過氧化反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為無害的新物質(zhì),或者轉(zhuǎn)化為容易從水中分離排除的形態(tài)(氣體或固體),達(dá)到處理的目的。
通常情況下氧氣在水中的溶解度非常低(一個大氣壓下,20。C時氧氣在水中溶解度9mg/l左右),因而在常溫常壓下,這種氧化反應(yīng)速度很慢,尤其對于廢水中高濃度的各種污染物,利用空氣中的氧氣進(jìn)行的氧化反應(yīng)就更難,需要各種輔助手段促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。通常需要借助高溫、高壓和催化劑的作用。一般溫度在200-300。C,壓力在100-200大氣壓下,在這種條件下,氧氣的溶解度會變大,幾乎所有污染物都能被氧化到二氧化碳和水。反應(yīng)機(jī)理:
![]() |
濕式氧化法的關(guān)鍵在于產(chǎn)生足夠的自由基,供給氧化反應(yīng)。雖然該法可以降解幾乎所有的有機(jī)物,但是它也有自身的缺點:由于反應(yīng)條件苛刻,所以對于設(shè)備的要求很高,反應(yīng)設(shè)備要耐高溫高壓,燃料消耗大,不適合大水量。
三,催化濕式氧化法
催化濕式氧化法(CatalyticWetOxidationProcess,CWOP)是一種工業(yè)廢水的高級處理方法(屬于物理化學(xué)方法)。它是依據(jù)廢水中的有機(jī)物在高溫高壓下進(jìn)行催化燃燒的原理來凈化處理高濃度有機(jī)廢水的,其最顯著的特點是以羥基自由基為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)中生成的有機(jī)自由基可以繼續(xù)參加·OH的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),或者通過生成有機(jī)過氧化物自由基后,進(jìn)一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)直至降解為最終產(chǎn)物CO2和H2O,從而達(dá)到了氧化分解有機(jī)物的目的。
三,超臨界水氧化法
超臨界水氧化技術(shù)得益于水的超臨界性能。在374.3℃和22Mpa狀態(tài)下,水的物理性能尤其是溶解性能與常溫下截然不同,這種狀態(tài)被成為超臨界狀態(tài)。在超臨界狀態(tài)下,水象高密度的氣體對有機(jī)物由很高的溶解能力,輕的有機(jī)氣體以及CO2等完全互溶,但無機(jī)物化合物尤其是鹽類難溶于其中。另外,超臨界水具有較高的擴(kuò)散系數(shù)和較低的粘度。上述這些超臨界性能再加上較高的溫度和壓力使水成為有機(jī)質(zhì)氧化反應(yīng)的理想介質(zhì)。因為這時氧化還原反應(yīng)完全再均相中進(jìn)行,從而不存在界面?zhèn)髻|(zhì)阻力,而界面?zhèn)髻|(zhì)阻力往往是濕式氧化法的控制步驟。
四,光化學(xué)氧化法
光化學(xué)反應(yīng)是在光的作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),采用臭氧或過氧化氫作為氧化劑,在紫外線的照射下使污染物氧化分解,從而達(dá)到污水的處理。光化學(xué)氧化系統(tǒng)主要有:UV/H2O2系統(tǒng),UV/O3系統(tǒng)和UV/O3/H2O2系統(tǒng)。
以UV/H2O2系統(tǒng)為例。UV/H2O2法能將污染物徹底的無害化,該法對有機(jī)物的去除能力比單獨(dú)用過氧化氫或紫外線更強(qiáng)。它還是一種更經(jīng)濟(jì)的選擇,能夠在短期內(nèi)裝配在不同地點。但它不適合處理土壤,因為紫外線不能穿透土壤粒子。光容易被沉淀而堵塞,降低UV的穿透率。需控制PH值,防止氧化過程的金屬鹽沉淀。
UV/H2O2系統(tǒng)主要用于濃度在10-6級的低濃度廢水,而不適用與高強(qiáng)度污染廢水。用該方法去除飲用水中三鹵甲烷的試驗研究表明,在去除三氯甲烷的同時可減少飲用水中的總有機(jī)碳的含量,使水質(zhì)進(jìn)一步提高。利用UV/H2O2系統(tǒng)處理受四鹵甲烷污染的地下水試驗表明,去除率可達(dá)97.3%~99%,其費(fèi)用與活性炭處理相當(dāng)。在UV/H2O2系統(tǒng)中,每一分子H2O2可產(chǎn)生兩分子羥基,具有比Fenton試劑更好的費(fèi)用-效益比。與其他方法如Fenton試劑,吸附法相比,不僅能有效去除水中有機(jī)污染物而且不會造成二次污染,也不需要后續(xù)處理。
光化學(xué)氧化法具有較好的應(yīng)用前景,一般可作為生物處理的前處理。而在其他一些工藝處理之后使用UV/H2O2方法是一種處理高濃度廢水的可能途徑。如果在光化學(xué)氧化中加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎,這就形成了光催化氧化法,它是一項具有廣泛應(yīng)用前景的新型水處理技術(shù)。