废水处理中的常用高级氧化技术

第38卷，第3期2012年6月安徽化工ANHUICHEMICALINDUSTRYVo1．38．No．3Jun．20l2·专论与综述·废水处理中的常用高级氧化技术张志宏(安庆实华工程设计有限责任公司，安徽安庆246002)摘要：高级氧化技术是目前难降解工业废水处理领域的研究与应用热点。主要介绍了Fenton氧化法、臭氧联合氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法等4种常用高级氧化技术的基本原理、主要特点、在废水处理领域的研究和应用现状及目前存在的问题。关键词：高级氧化；废水；水处理doi：10．3969／j．issn．1008-553X．2012．03．001中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1008—553X(2012)03—0001—04在水处理领域，把以羟基自由基(·OH)作为主要氧化剂的氧化过程称为高级氧化过程(AdvancedOxidationProcesse，简称AOP)。高级氧化法于1987年由Glaze等人首度提出【1l，AOP法最显著的特点是以·OH为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加-OH的链式反应，或者通过生成有机过氧化物自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO和H：0，从而达到了氧化分解有机物的目的。由于AOP的高效性(对污染物有较高的降解效率)、普适性(对大多数难降解有机污染物或还原性无机物均有效)以及彻底性(可使绝大多数污染物完全矿化而稳定)，因此被称为“高级”氧化技术。工业废水具有水质复杂、难生物降解、高浓度和高毒性的特点，因而传统的生化、物化处理方法已经很难将其达标处理。近年来，随着我国经济的快速发展和环保标准的提高，传统方法难以满足工业废水达标处理的要求，因而AOP法作为一种经济有效的新型废水处理技术已成为当今难降解工业废水处理领域的研究热点。高级氧化技术主要分为Fenton氧化法、臭氧联合氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法、光催化氧化法、超声氧化法和电催化氧化法等几类。光催化氧化法、超声氧化法和电催化氧化法目前尚处在研究开发阶段，距离真正的成熟工业化应用还有一段距离。本文主要介绍Fenton氧化法、臭氧联合氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法4种目前常用高级氧化技术的基本原理、主要特点、在废水处理领域的研究和应用现状及各技术目前存在的问题。1Fenton氧化法H0：与催化剂Fe构成的氧化体系被称为Fenton试剂，在Fe的催化下H0的分解活化能较低，能够分解产生·OH[21。Fenton法即是在pH为2～5的条件下利用Fe催化分解H0产生的·OH降解有机污染物，且生成的Fe会发生混凝沉淀作用，因此Fenton试剂在水处理中兼具氧化和混凝两种作用l31。Fenton法在处理难降解工业废水时，具有一般化学氧化法无法比拟的优点，是具有很大应用潜力的废水处理技术。国内外的研究表明，Fenton法对去除废水有机物具有反应速度快、条件温和等优点。Fenton法既能用在废水处理过程的中段提高废水的可生化性，又可以用在废水处理过程的末端进行深度处理。1964年加拿大研究人员首次使用Fenton试剂处理苯酚废水和烷基废水并获得成功[41。目前Fent0n法在废水处理领域的研究和应用已经受到越来越多的关注，至今已成功应用于多种工业废水的处理。周厚安等研究发现，Fenton氧化可彻底解决高浓度钻井废水处理中COD、色度超标问题，是一种在技术经济上可行的有效方法，尤其适用于钻井中后期使用磺化钻井液或聚磺钻井液时产生的钻井废水的处理。张铁锴等研究了Fenton试剂对油田聚合物废水中聚丙烯酰胺的去除效果I，结果表明，在聚丙烯酰胺、FeSO·7H20和H20的质量比为400：100：165的条件下，处理后废水中聚丙烯酰胺残存率在10％以下。Fenton法虽然具有氧化速率高等特点，但也存在诸多问题。首先，所用药剂消耗量大，处理成本较高；其次，要求在较低pH值范围内进行，适用的pH值范围小；再次，产生的污泥量大，污泥处理难度大，成本高；另外在收稿El期：2012—03—20作者简介：张志宏(1954一)，女，高级工程师，毕业于上海华东化工学院(现华东理工大学)，目前从事石油化工工艺及环保设计工作，13905560387zhangzh54@yahoo．cn。2总第177期2012年第3期(第38卷)安徽化T传统Fenton法中，大量留存在水中的亚铁离子容易引起水体二次污染，需进行后续处理。为克服传统Fenton法的缺陷，很多研究者将Fenton法与其它方法联用，产生了很多类Fenton法I7J，包括铁炭一Fenton法、超声波一Fenton法、光助Fenton法和光催化Fenton法等。这些方法都可以增加Fenton法对有机物的氧化降解能力，减少药剂用量，降低处理成本。但目前这些技术多