氧化處理技術(shù)在工業(yè)廢水預(yù)處理中的應(yīng)用與發(fā)展
2024-06-18 來自: 山東環(huán)科環(huán)??萍加邢薰? 瀏覽次數(shù):515
氧化處理技術(shù),作為物化處理技術(shù)中的佼佼者,憑借其處理能力和對(duì)有毒污染物深度破壞的特性,已在有毒難降解工業(yè)廢水的預(yù)處理工藝中占據(jù)一席之地,成為水處理技術(shù)研究的新熱點(diǎn)。該技術(shù)家族包括化學(xué)氧化法、電化學(xué)氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法和光催化氧化法等。
一、化學(xué)氧化技術(shù)
化學(xué)氧化技術(shù)常作為生物處理的前置步驟,主要通過化學(xué)氧化劑在催化劑的作用下處理有機(jī)廢水,提高廢水的可生化性或直接氧化降解有機(jī)物至穩(wěn)定狀態(tài)。
1.芬頓氧化法
源于19世紀(jì)90年代中期,由H.J.Fenton提出,利用Fe²?催化H?O?產(chǎn)生羥基自由基進(jìn)行氧化。近年來,通過引入U(xiǎn)V、草酸鹽等強(qiáng)化手段,芬頓法的氧化能力得到顯著提升。
2.類芬頓氧化法
利用除Fe(Ⅱ)外的其他催化劑(如Fe(Ⅲ)、Mn²?等)代替或加速Fe(Ⅱ)催化H?O?產(chǎn)生羥基自由基。通過改變催化劑類型或添加絡(luò)合劑等方式,提高氧化效率。
3.臭氧氧化法
利用臭氧的高氧化還原電位氧化廢水中的有機(jī)物,但通常需與其他技術(shù)聯(lián)用以達(dá)到效果。
二、電化學(xué)催化氧化法
電化學(xué)催化氧化法憑借其廣泛的應(yīng)用范圍、高降解效率和操作簡(jiǎn)便性,在處理難降解廢水方面展現(xiàn)出巨大潛力。尤其是在高濃度、難降解、有毒有害的含酚廢水中,其作為深度處理技術(shù)的效果尤為顯著。
三、濕式氧化技術(shù)
濕式氧化技術(shù)通過高溫高壓條件下通入空氣氧化廢水中的有機(jī)物,分為濕式空氣氧化和濕式空氣催化氧化兩類。
1.濕式空氣催化氧化法
濕式空氣催化氧化(CWAO)法是對(duì)傳統(tǒng)濕式氧化技術(shù)的革新,其核心在于添加適宜的催化劑,使得氧化反應(yīng)在更為溫和的條件下快速進(jìn)行。這種方法通過降低反應(yīng)溫度和壓力,不僅提高了氧化分解的效率,還加速了反應(yīng)速率,減少了反應(yīng)停留時(shí)間,從而減輕了設(shè)備腐蝕并降低了運(yùn)行成本。
CWAO法的關(guān)鍵在于選擇高活性且易于回收的催化劑。催化劑通常分為金屬鹽、氧化物和復(fù)合氧化物三類,而根據(jù)催化劑在反應(yīng)體系中的存在形式,又可進(jìn)一步細(xì)分為均相濕式催化氧化法和非均相濕式催化氧化法。
在均相濕式催化氧化法中,催化劑多為可溶性的過渡金屬鹽類,它們以離子形式存在于廢水中,通過引發(fā)氧化劑的自由基反應(yīng)并持續(xù)再生,對(duì)水中有機(jī)物的氧化起催化作用。由于催化劑在分子或離子水平上獨(dú)立作用,其分子活性高,氧化效果好。然而,催化劑難以從廢水中回收和再利用,易造成二次污染。
非均相濕式催化氧化法則采用不溶性的固體催化劑,催化作用發(fā)生在催化劑表面。催化劑的比表面積對(duì)有機(jī)物的降解速率有顯著影響。由于固體催化劑不溶解、不流失,且易于活化、再生和回收,因此非均相濕式催化氧化法具有廣闊的應(yīng)用前景。
四、超臨界水氧化技術(shù)
超臨界水氧化技術(shù)是對(duì)濕式氧化技術(shù)的進(jìn)一步強(qiáng)化和改進(jìn),由美國(guó)MODAR公司于1982年成功開發(fā)。該技術(shù)利用超臨界水作為介質(zhì)來氧化分解有機(jī)物。在超臨界狀態(tài)下,水的介電常數(shù)顯著降低,使得氣體和有機(jī)物能完全溶于水中,形成均相氧化體系,從而消除了相際傳質(zhì)阻力,提高了反應(yīng)速率和氧化程度。
超臨界水氧化技術(shù)反應(yīng)迅速、氧化效果好,能夠?qū)⒂袡C(jī)碳和氫完全轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。然而,如何通過催化劑降低反應(yīng)溫度和壓力或縮短反應(yīng)停留時(shí)間是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前常用的催化劑多適用于濕式催化氧化工藝,尋找對(duì)超臨界水氧化技術(shù)具有廣譜催化性能的催化劑是該技術(shù)推廣的難點(diǎn)。
五、光催化氧化技術(shù)
光催化氧化技術(shù)是在光化學(xué)氧化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它利用光激發(fā)催化劑產(chǎn)生電子-空穴對(duì),進(jìn)而引發(fā)一系列氧化還原反應(yīng),使有機(jī)污染物降解。TiO2作為常用的光催化劑,因其化學(xué)穩(wěn)定性高、價(jià)廉而備受關(guān)注。光催化氧化技術(shù)具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、操作易控、氧化能力強(qiáng)且無二次污染等優(yōu)點(diǎn),是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的新型水處理技術(shù)。
六、超聲波氧化法
超聲波氧化技術(shù)利用超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng),在液體中形成局部高溫高壓環(huán)境,并產(chǎn)生強(qiáng)沖擊微射流,從而引發(fā)強(qiáng)烈的物理化學(xué)反應(yīng),使有機(jī)污染物降解。超聲波氧化法通常在常溫下進(jìn)行,對(duì)設(shè)備要求低,是一種綠色的廢水處理技術(shù)。超聲波氧化技術(shù)的設(shè)備主要包括磁電式或壓電式超聲波換能器,如輻射板式超聲波儀、探頭式以及NAP反應(yīng)器等。
技術(shù)裝備