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污水处理高级氧化技术方法分类及原理

足球比赛直播2020-03-19 18:09:32 浏览次数:995

高级氧化处理技术作为物化处理技术之一,具有处理效率高、对有毒污染物破坏较彻底等优点而被广泛应用于有毒难降解工业废水的预处理工艺中,已经逐渐成为水处理技术研究的热点。目前的高级氧化技术主要包括化学氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法和光催化氧化法等。

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一、化学氧化技术

化学氧化技术常用于生物处理的前处理。一般是在催化剂作用下,用化学氧化剂去处理有机废水以提高其可生化性,或直接氧化降解废水中有机物使之稳定化。

1、芬顿氧化法:Fenton主要原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂,反应产生羟基自由基式为:Fe2++H2O2——Fe3++OH-+·OH,且反应大都在酸性条件下进行。在化学氧化法中,Fenton法在处理一些难降解有机物(如苯酚类、苯胺类)方面显示出一定的优越性。随着人们对Fenton法研究的深入,近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton法中,使Fenton法的氧化能力大大增强。

2、类芬顿氧化法:类Fenton反应是除Fe(Ⅱ)以外,Fe(Ⅲ)、含铁矿物以及其他一些过渡金属如Co、Cd、Cu、Ag、Mn、Ni等可以加速或者替代Fe(Ⅱ)而对H2O2起催化作用的一类反应的总称。研究表明,利用Fe3+、Mn2+等均相催化剂和铁粉、石墨、铁、锰的氧化矿物等非均相催化剂同样可使H2O2分解产生·OH,因其反应基本过程与Fenton试剂类似而称之为类Fenton体系。

3、臭氧氧化法:臭氧氧化体系具有较高的氧化还原电位,能够氧化废水中的大部分有机污染物,被广泛应用于工业废水处理中。臭氧能氧化水中许多有机物,但臭氧与有机物的反应是有选择性的,而且不能将有机物彻底分解为CO2和H2O,臭氧氧化后的产物往往为羧酸类有机物。且臭氧的化学性质极不稳定,尤其在非纯水中,氧化分解速率以分钟计。在废水处理中,臭氧氧化通常不作为一个单独的处理单元,通常会加入一些强化手段,如光催化臭氧化、碱催化臭氧化和多相催化臭氧化等。此外,臭氧氧化与其他技术联用也是研究的重点,如臭氧/超声波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。


二、电化学催化氧化法

电化学催化氧化法既可用于难降解废水的前处理措施来提高可生物降解性能,又可以作为难降解酚类废水的深度处理技术,在优化的pH值、温度和电流强度条件下,苯酚可以得到几乎完全的分解。针对高浓度、难降解、有毒有害的含酚废水,传统生物法和物化法已经失去了其优势,化学氧化法又因其昂贵的费用阻碍了其推广应用。


三、湿式氧化技术

湿式氧化,又称湿式燃烧,是处理高浓度有机废水的一种行之有效的方法,其基本原理是在高温高压的条件下通入空气,使废水中的有机污染物被氧化,按处理过程有无催化剂可将其分为湿式空气氧化和湿式空气催化氧化两类。

1、湿式空气氧化法:WAO技术是在高温(125——320℃)高压(0.5——20MPa)条件下通入空气,使废水中的高分子有机物直接氧化降解为无机物或小分子有机物。使用湿式空气氧化技术对乐果生产废水进行预处理,有机磷的去除率高达95%,有机硫的去除率高达90%。

2 、湿式空气催化氧化法:湿式空气催化氧化(Catalytic Wet Air Oxidation,简称CWAO)法是在传统的湿式氧化处理工艺中加入适宜的催化剂使氧化反应能在更温和的条件下和更短的时间内完成。从而可降低反应的温度和压力,提高氧化分解能力,加快反应速率,缩短停留时间,也因此可减轻设备腐蚀、降低运行费用。湿式空气催化氧化法的关键问题是高活性易回收的催化剂。


四、超临界水氧化技术

超临界水氧化技术是湿式空气氧化技术的强化和改进,其原理是利用超临界水作为介质来氧化分解有机物。它同样是以水为液相主体,以空气中的氧为氧化剂,于高温高压下反应。但其改进与提高之处就在于利用水在超临界状态下的性质,水的介电常数减少至近似于有机物与气体,从而使气体和有机物能完全溶于水中,相界面消失,形成均相氧化体系,消除了在湿式氧化过程中存在的相际传质阻力,提高了反应速率,又由于在均相体系中氧化态自由基的独立活性更高,氧化程度也随之提高。超临界水氧化技术由于其反应迅速、氧化彻底而越来越受到人们的关注,如何通过催化剂来降低反应的温度和压力或缩短反应停留时间是本领域的一个研究热点。


五、光催化氧化技术

光催化氧化技术是在光化学氧化技术的基础上发展起来的。光化学氧化技术是在可见光或紫外光作用下使有机污染物氧化降解的反应过程。自然环境中的部分近紫外光(290——400nm)极易被有机污染物吸收,在有活性物质存在时即发生强烈的光化学反应,从而使有机物降解。但由于反应条件所限,光化学氧化降解往往不够彻底,易产生多种芳香族有机中间体,成为光化学氧化需要克服的问题。


六、超声波氧化法

声化学的发展使人们越来越关注其在水及废水处理中的应用。超声波氧化(ultrasonicoxidation)的动力来源是声空化,当足够强度的超声波(15kHz—20MHz)通过水溶液,在声波负压半周期,声压幅值超过液体内部静压,液体中的空化核迅速膨胀;在声波正压半周期,气泡又因绝热压缩而破裂,持续时间约0.1μs。破裂瞬间产生约5000K和100MPa的局部高温高压环境,并产生速率为110m/s的强冲击微射流。超声波氧化采用的设备是磁电式或压电式超声波换能器,通过电磁换能产生超声波。


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