废水中有机污染物的氧化处理技术_冯丽梅

第29卷第6期2010年12月兰州交通大学学报JournalofLanzhouJiaotongUniversityVol.29No.6Dec.2010文章编号:1001-4373(2010)06-0154-04废水中有机污染物的氧化处理技术＊冯丽梅,朱琨,蒋煜峰(兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州730070)摘要:对近年来发展迅速的有机污染物的氧化技术进行了分析和对比,主要包括化学氧化法、湿式氧化法、光化学氧化法、光化学催化氧化法、超临界水氧化法、电化学氧化法和臭氧氧化法.介绍了各种氧化技术的基本原理及应用现状,分析了其特点和目前面临的主要问题,探讨了废水中有机污染物处理的发展趋势.关键词:氧化处理;有机污染物;废水处理中图分类号:X131.2文献标志码:A水资源污染是当前世界各国普遍面临的环境问题之一.水中的有机污染物,尤其是工业生产中排放的高浓度有机污染物和有毒有害污染物,种类多、危害大,有一些还很难降解,已经威胁到了人类的生存和发展.常规的物理、化学、生物方法难以满足净化处理在技术和经济上的要求.随着研究的深入,近30年来,一些新的氧化方法对难降解有机物起到了较好的降解作用而逐渐受到人们的青睐.本文将就这些新技术的基本原理和应用现状以及特点分别加以评述,并指出这些技术在研究和应用方面未来发展的趋势.1化学氧化法化学氧化法是在催化剂作用下,用化学氧化剂去处理有机废水以提高其可生化性,或直接降解废水中有机物使之稳定化.常见的化学氧化剂为O3、H2O2、ClO2、KMnO4和K2FeO4等.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,其实质是二价铁离子(Fe2+)和H2O2之间的链式反应催化生成·OH,原理如下[1]:Fe2++H2O2Fe3++·OH+OH-Fe3++H2O2Fe2++HO2·+H+HO2·+H2O2O2+H2O+·OHRH+·OHR·+H2OR·+Fe3+Fe2++R+R++O2ROO+CO2+H2O上述系列反应中,·OH与有机物RH反应生成游离基R·,R·进一步氧化生成CO2和H2O,从而使废水的COD大大降低.传统的Fenton法具有良好的氧化水中有机物的效果,然而大量Fe2+的存在会导致H2O2的利用效率不高,使有机污染物降解不完全.近年来研究者发现,把紫外光,氧气,超声波,微波等引入Fenton试剂可显著增强Fenton试剂的氧化能力并节约H2O2的用量[2].Kang等利用Fenton试剂对染料废水的色度COD的去除进行了研究,可见光照射160min后TOC去除率达100%[3].杜发国等研究了超声波强化Fenton试剂技术对脱墨废水COD的降解效果,结果表明,该法具有明显的协同效应,处理后废水主要污染指标基本达到国家一级排放标准[4].Fenton法氧化能力强、反应条件温和、设备也较为简单,适用范围比较广,但存在处理费用高、工艺条件复杂、过程不易控制等缺点,使得该法尚难被推广应用.高铁酸钾是近年来开发的一类新型、高效、多功能的绿色水处理剂.高铁酸钾中铁呈+6价,因而具有强氧化性.同时,它集氧化、消毒、吸附、絮凝、助凝、杀菌、去污为一体,且安全有可靠保证.因此,将高铁酸钾应用于污水处理,氧化去除水体中的污染物,成为目前水处理领域的研究热点[5].高铁酸钾可以有效脱除废水中的氨氮.用高铁酸钾对SBR法处理后的垃圾渗滤液进行深度处理,研究表明[6]:当pH=9,高铁酸钾浓度为26.9mg/L＊收稿日期:2010-05-24作者简介:冯丽梅(1986-),女,甘肃张掖人,硕士研究生,主要研究方向为水污染控制.第6期冯丽梅等:废水中有机污染物的氧化处理技术时,NH3-N浓度由235mg/L降到63.5mg/L,脱除率为73%.高铁酸钾可将羟胺、N-甲基羟胺、N-苯胺、邻甲基羟胺分别快速氧化成氮氧化物、亚硝基甲烷、亚硝基苯、甲醇和氮气;还可将硫代硫酸盐、苯亚磺酸盐、甘氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、二甲亚砜快速氧化成亚硫酸盐、苯磺酸盐和对应的砜等[7-9].Fe(Ⅵ)在酸性条件下氧化还原电势为2.20V,比KMnO4、次氯酸盐及臭氧的氧化杀菌能力都强[10],对大肠杆菌、f2病毒、Qβ噬菌体、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌等有良好的灭杀作用[11].高铁酸盐的良好性能及其相应的环保特性,使其在水处理和有机合成等方面展现出广阔的应用前景.但目前存在的主要问题是高铁酸盐自身的不稳定性,使其在制备和应用方面受到很大的限制.因此,目前尚急需科技人员在高铁酸盐的制备和稳定性方面进行深入研究,以便今后进行规模化生产和应用.2湿式氧化法湿式氧化(wetairoxidation,WAO)法是在高温(125～320℃)、高压(0.5～20MPa)条件,以空气中的氧气为氧化剂(现