蘇州一體化污水池加蓋設(shè)備樣式美觀

年來，由于工業(yè)化發(fā)展的速度較快，致使工業(yè)企業(yè)的污水排放量劇增，造成的環(huán)境污染問題越來越嚴重。在工業(yè)生產(chǎn)排放的廢水中，有機廢水的濃度較高、成分繁雜，且具有難降解、含毒性物質(zhì)等特征。因此，傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)已無法滿足當(dāng)今的污水處理要求，所以，有效處理此類工業(yè)廢水已成為當(dāng)務(wù)之急。目前，的高級氧化法處理效果好、反應(yīng)速度快、二次污染概率小且適用范圍廣。因此，該技術(shù)已逐步應(yīng)用于各種工業(yè)廢水處理工藝中 。

該技術(shù)按反應(yīng)原理劃分可分為臭氧氧化、光化學(xué)氧化、催化濕式氧化、電化學(xué)氧化、芬頓氧化等。本文對這幾種高級氧化技術(shù)的反應(yīng)原理和特性都進行了概括，期望能給相關(guān)研究人員和工程技術(shù)人員提供一定借鑒。

該技術(shù)主要是從傳統(tǒng)化學(xué)氧化法的基礎(chǔ)上發(fā)展出來，也是一種新型的工藝技術(shù)。該技術(shù)主要是利用化學(xué)活性較強的羥基自由基和水體的某些高分子有機物質(zhì)進行化學(xué)反應(yīng)，再將有機物質(zhì)加以處理，從而高效地溶解水體的有機物質(zhì)，達到了良好的效果。需要注意的是，在研發(fā)過程中，要注重細節(jié)管理、提高生產(chǎn)效率、進一步優(yōu)化工藝參數(shù)等方式，以此研制出具備全新高效催化特性的催化劑和電極等反應(yīng)流程；還要注重在實際操作過程中完善各種工藝技術(shù)，以及認真研討各種氧化工藝技術(shù)與其他水處理技術(shù)相結(jié)合的應(yīng)用，進而提升氧化速度和效率。同時，在實施過程中，要強化質(zhì)量管理，注意聯(lián)系設(shè)計和實施；且要認真分析工程細節(jié)，并整合運用其他生物處理技術(shù)和深度處理工藝等方式，以此提高工業(yè)廢水的處理效果，實現(xiàn)污染物，從根本上緩解水污染等問題。

1、高級氧化法處理廢水的研究進展

1.1 臭氧氧化

（1）臭氧氧化按照對污染物和臭氧的化學(xué)反應(yīng)方式的不同，可分成二類。一類是用臭氧直接和有機化合物反應(yīng)，一般稱為臭氧直接反應(yīng)；另一類是臭氧先經(jīng)過分解形成羥基自由基，再通過羥基自由基和有機產(chǎn)物進行直接化學(xué)反應(yīng)，一般稱為臭氧發(fā)生器間接化學(xué)反應(yīng)。

在實際應(yīng)用中，與臭氧的直接反應(yīng)通常是通過打破有機物的雙鍵結(jié)合，將大分子有機質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿?，但總體氧化程度并不高，而破碎成小分子的有機物具備了較大的可生化性。臭氧直接氧化是由于其選擇能力較強、化學(xué)反應(yīng)速度慢、以及對污染物的全面凈化難度較大等特點，但可以對工業(yè)廢水進行預(yù)處理，以此提高廢水的B/C比。

而臭氧的間接處理化學(xué)反應(yīng)基本原理為：臭氧在水體內(nèi)先溶解形成羥基自由基（OH），然后羥基自由基再去氧化有機物。該方法一般不具備化學(xué)選擇性，但由于反應(yīng)速度快、氧化程度高、污水處理效率好等優(yōu)點，在工業(yè)廢水處理中取得了較普遍的運用。在臭氧處理間接化學(xué)反應(yīng)中，臭氧在水體形成羥基自由基主要采用兩種路徑：①在堿性條件下，臭氧迅速溶解形成羥基自由基，且在紫外線光的影響下，臭氧形成羥基自由基；②在各種金屬催化的影響下，臭氧形成羥基自由基。國內(nèi)學(xué)者對催化劑展開研究，以負載式為催化劑，對臭氧化合物在強催化作用下氧化對水溶性元素腐殖酸的影響開展了深入研究，結(jié)果顯示，利用二氧化物能夠增加對臭氧的氧化效果，其效果增加到了29.1%，而最終的腐植酸氧化物去除率更高達84.9%。此外，國外學(xué)者深入研究了鈦氧化物用作催化劑對強催化反應(yīng)的影響，實驗表明二氧化錳可以增強臭氧的氧化能力。另外，有學(xué)者將納米β-MnO2添加在臭氧氧化試驗中，試驗結(jié)果表明，將納米β-MnO2用作催化時，能明顯提高對臭氧的氧化效果，并通過進一步的試驗，達到了對納米粉體催化的高效處理。還有研究表明，將臭氧氧化法和其他生物氧化技術(shù)相結(jié)合，不但能夠改善廢水處理過程中的生物氧化速率和效果，還能夠解決單純采用臭氧氧化法快速降解有機污染物。

（2）臭氧-過氧化氫協(xié)同氧化法，其基本原理是利用臭氧與雙氧水的催化作用形成雙羥基自由基。該方法具備了不需要處理雜質(zhì)的優(yōu)勢。在實際應(yīng)用中，該方法應(yīng)用于水體環(huán)境較大的工作場景中，如給水工藝，后來又逐步應(yīng)用于處理高濃度的工業(yè)廢水。而臭氧-活性炭的綜合技術(shù)能提高臭氧氧化的效率，同時，在施工使用中，活性炭的一次利用時間也能夠提高，且減少了設(shè)備投入和運營的費用。同樣臭氧和紫外共同氧化法在處理汽車廢氣中的配合物質(zhì)、高氧含量有機物及其他氯代有機物等方面的效果比較好。此外，有國內(nèi)學(xué)者應(yīng)用超聲波臭氧氧化法處（PVA）工業(yè)廢水，以及應(yīng)用膜接觸臭氧氧化法和超濾技術(shù)相結(jié)合的方式處理印染工業(yè)廢水及二級生化出水等。其結(jié)果顯示，臭氧氧化法和其他工藝技術(shù)聯(lián)用具有低耗能、高效，在工業(yè)廢水的深度處理中有著很大的*性；而劣勢則體現(xiàn)在臭氧發(fā)生器效率低下，反應(yīng)條件對反應(yīng)結(jié)果的影響較大，最終地處理工藝條件也難以確定，且操作成本較高。目前，臭氧-氧聯(lián)氧化技術(shù)正在研究階段，該技術(shù)主要應(yīng)用于低強度、難降解廢物的處置和性質(zhì)相對簡單的工業(yè)廢水，即便如此該技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域還是有著廣泛的應(yīng)用前景。

1.2 光化學(xué)氧化

光化學(xué)法的基本原理是：金屬氧化物可在太陽光條件下形成羥基自由基，以此實現(xiàn)對有機合成污染物的分解。該方法主要包括光激發(fā)氧化和光催化氧化。光激氧化法是利用紫外線照射來提高氧化劑的氧化力，促使氧化劑中產(chǎn)生氧化力較強的陽離子自由基和羥基自由基等化合物。光催化法是指在水處理液中加入適量的光催化劑，使其在紫外線的輻射下形成羥基自由基，是利用羥基自由基的強氧化作用來處理有機廢水。在實際應(yīng)用中，TiO2是光催化氧化方法中使用的重要催化劑。例如，在毛竹活性炭上添加納米TiO2，通過對活性炭上添加的納米TiO二和微波技術(shù)協(xié)同處理技術(shù)，可對制藥工業(yè)廢水開展光催化技術(shù)的降解效果研究。試驗結(jié)果顯示，經(jīng)光催化技術(shù)處理后的工業(yè)廢水，其脫色效率和COD去除率分別達到了95.1%和91.6%以上。不過，由于鈦白的光帶隙能（3.2 EV）對更多的光生載流子的利用率很高，制約了TiO2催化劑的深入研發(fā)與使用，所以，研制新型的光催化劑是目前光催化氧化法研發(fā)的重點課題。

（1）制備光催化劑BiOCl的工藝流程。首先，利用單波長LED燈作光源，在乙二醇的溶液中，以硝鏹水鉍和為原材料，生產(chǎn)出花球狀結(jié)構(gòu)的光催化劑BiOCl，再利用單波長LED燈作光源對酚類溶液進行降解，在610 min后降到14.9%，之間升至到了75.1%，礦物化率就達到14.9%，在連續(xù)光照360 min后礦物化率又增加到了41.9%；另外，由于BiOCl的化學(xué)穩(wěn)定性較高，且可帶結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，抗腐蝕力也較強，無毒，在光催化及氧化法處理工業(yè)廢水中都有著很大的使用前景。

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蘇州一體化污水池加蓋設(shè)備樣式美觀

2）光催化氧化法在處理抗生素、農(nóng)藥廢水，特別是在處理有機磷農(nóng)藥廢水方面有較大的優(yōu)勢。其工藝原理是利用微波輔助水熱法制備TiO2/ZnO微球催化劑。實驗結(jié)果證明，當(dāng)TiO2與ZnO之間的摩爾比為1:1時，水熱反應(yīng)溫度控制為140 ℃，水熱下停留時間40 min為宜；而在500 ℃煅燒條件下生產(chǎn)的TiO2/ZnO光催化劑有較好地降解活性，在49 ℃下對星的降解效率分別為87.09%、94.53%和9.38%。

（3）光化學(xué)氧化法具有反應(yīng)條件溫和、投入成本較低、容易和其他的氧化技術(shù)結(jié)合等優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中也有較多劣勢，如催化劑制造成本高昂，光有效性低下，可能會形成危害性很大的中間產(chǎn)品，因此，催化劑回收技術(shù)還需進一步研究，以此促進該技術(shù)在實際水處理中的廣泛使用與普及。

1.3 電化學(xué)氧化

（1）電化學(xué)氧化法是利用直接產(chǎn)生高催化劑活度的陰極化學(xué)反應(yīng)，可直接或間接地生成羥基自由基，以便更有效地降低難降解污染物特性。目前，該技術(shù)廣泛應(yīng)用在廢水處理中，是具有高效催化性能的電極發(fā)展方向之一。

（2）通過使用酚類化合物作為模擬污染物，研究人員設(shè)計了Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2陽極部分，并對其進行了電催化分解相關(guān)實驗。通過實驗顯示，在高壓下陰極表面形成羥基自由基，并通過電催化劑的分解將酚類表面分解，從而使模擬污染酚消除氧化過程。

在實際應(yīng)用中，為了解決傳統(tǒng)電催化氧化效率低、鍍層易剝落的問題，國內(nèi)學(xué)者在鈦基表面設(shè)計了一種能垂直生長的金屬二氧化物納米管（TiO2-Sb）電極，并在改良基底上采用電鍍法制備錫銻電極（TiO2-NTs/SnO2-Sb）。實驗結(jié)果表明，實際鉆井污水經(jīng)錫銻電極（TiO2-NTs/SnO2-Sb）處理后，其生物活性和COD去除率均較高，經(jīng)過24 h處理后，樣品接近無色透亮，其COD去除率可達81.5%，但電極催化氧化反應(yīng)并沒有降低。而另外一些學(xué)者設(shè)計了一種具有光電和催化協(xié)同作用的摻硼金剛石復(fù)合電極，并對該電極進行了處理，實驗結(jié)果表明，經(jīng)過處理，COD值下降到19 mg/L，COD去除率達到了99.6%以上。還有實驗結(jié)果表明，采用沸石填充式電化學(xué)反應(yīng)器處理低濃度氨氮污水，以鐵活化的碳纖維作為負極，在負極上以鐵基錫陽極板為中心，再用鐵斜發(fā)沸石制作填料，模擬氨氮濃縮污水的初始質(zhì)量濃度為20.01 mg/L，出水處氨氮含量去除率為20.01 mg/ L，出水處氨氮含量去除率為85.2%。所以，可采用非金屬或納米氮基作電化學(xué)氧化反應(yīng)的陽極催化劑，用其處理尿素、氨基酸、氨水等物質(zhì)，既提高了廢水的處理效率，又產(chǎn)生了一定的能量，是一項很有前途的新技術(shù)。

（3）電化學(xué)氧化法的主要優(yōu)勢是化學(xué)反應(yīng)平穩(wěn)、工藝技術(shù)靈活多樣、機械設(shè)備簡便、無二次污染。其弊端主要為電催化效率不高，能耗較大，高壓電極壽命低，化學(xué)穩(wěn)定性較差，而析氧析硫會使電流的效率降低等。目前，電化學(xué)氧化法正處在實驗研究與應(yīng)用探索的階段，要廣泛地運用到工業(yè)生產(chǎn)中還需要逐步優(yōu)化工藝參數(shù)，以此進一步提高電化學(xué)氧化法的化學(xué)反應(yīng)效果。

1.4 催化濕式氧化

該氧化法是一種在高溫、高壓、催化劑的相互作用下，把各類有機廢水、氨氮等氧化物分解為二氧化碳、水、氮氣等無毒產(chǎn)品的方式。與傳統(tǒng)的濕式系統(tǒng)氧化法比較，該方法具有反應(yīng)溫度低、壓力小、抗氧化能力高、反應(yīng)成本低等優(yōu)勢。有學(xué)者深入研究了Mn-Ce催化劑在催化濕式系統(tǒng)及氧化醫(yī)藥水中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)在34 h時，COD的去除率可以超過81.04%，而TOC的去除率可超過92.43%。通過對高濃度染料廢水的研究表明，在較優(yōu)的工藝條件下，廢水CODcr平均去除率可達84.5%。近年來，催化濕式系統(tǒng)抗氧化法因化學(xué)反應(yīng)較緩和、有機質(zhì)去除率較高、反應(yīng)時間較短、能耗少、對設(shè)備污染較小等方面對比濕式系統(tǒng)抗氧化法具有不少優(yōu)勢，因此，該方法在工業(yè)農(nóng)藥廢氣、造紙業(yè)黑液、印染廢物的處置等方面已進行了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。