简述废水处理的高级氧化技术

废水处理中高级氧化技术也叫作深度被氧化技术，以生成拥有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特征，在高压高温、电、声、光辐照、催化剂等发生反应状态下，能够使大分子难生物降解有机物被氧化成微毒或没毒的小分子化合物。依据生成自由基的方式和发生反应状态的差异，可将其分为光化学氧化、催化湿式氧化、声化学氧化、臭氧氧化、 电化学氧化、Fenton氧化等。

二、高级氧化处理技术

1.光化学被氧化法

1.1基本原理

光化学被氧化法基于发生反应状态柔和、被氧化能力强，近些年进步迅猛，但基于发生反应状态的限制，光化学法处理有机物的时候生成多种芳香族有机的中间体，导致有机物生物降解不太彻底，这成為了光化学被氧化要克服的难题。

光化学被氧化法有光激发被氧化法(如O3/UV)和光催化氧化法(如TiO2/UV)。

光激发被氧化法主要是以O3、H2O2、O2和空气做为氧化剂，在光辐射的作用下生成·OH;光催化氧化定律是在发生反应溶液中添加定量的半导体催化剂，使其在紫外光的直射下生成·OH，二者是利用·OH的强氧化作用对有机的污染物开展处理。当中，被氧化作用较好的是紫外光催化氧化法，它的的作用基本原理是让有机化合物中的C-C、C-N键吸取紫外光的能量而破裂，使有机物逐步生物降解，最终以CO2的形态脱离体系。

1.2特征与应用范围

(1)在印染废水、表面活性剂、农药废水、含油废水、氰化物废水、制药废水、有机磷化合物、多环芳烃等 废水处理中，都能高效地开展光催化反应，使其转换为无机小分子，不易引入任何的其它化合物到体系中，实现充分无害化的目标。

(2)光催化氧化反应对很多无机物，如CN-、Au(CN)2-、SCN-、Cr2O72-、Hg(CH3)2、Hg2+等的去除也有广泛的应用前景。

(3)能够去除各类水内的微生物、细菌和霉菌。

(4)弊端：紫外光的吸取区域偏窄，光能利用效率较低;要克服透光度的难题，悬浮物和较深的色度都不益于光线穿透，干扰光催化作用;运转成本增加。

2.催化湿式氧化法

2.1基本原理

催化湿式氧化法(CWAO)指在高温度(123℃～320℃)、高压力(0.5～10MPa)和催化剂(氧化物、贵金属等)存有的前提下，将废水中的有机污染物和NH3-N氧化分解成CO2、N2和H2O等没害成分的方式。

2.2特征与应用范围

(1)催化湿式氧化法具备净化效率高，流程简便，占地面小等特征，有广泛性的工业应用前景。

(2)催化湿式氧化(CWAO)适用处理焦化、染料、农药、印染、石油化工、皮革制品等工业中含高化学需氧量(COD)或含生物化学法无法降解的有机化合物(如氨氮、多环芳烃、致癌物BAP等)的各类难处理的工业有机废水。

(3)湿式氧化工艺特别适用处理高浓小水量的工业废水。

(4)弊端：高压高温设施花费大，投資高;通常间歇性运作模式，处理费用也较高。

3.超声化学氧化

3.1基本原理

超声化学氧化主要是运用頻率在15kHz-1MHz的声波，在细微的范围内瞬问高压高温下生成的氧化剂(如·OH)除去难降解有机物。此外一类是超声波吹脱，具体用来废水中高浓的难降解有机物的处理。

以相应頻率和压强的超声波照射到溶液时，在声波负压力功效下溶液中生成了空化泡，在之后的声波正压相的功效下空化泡迅速崩溃，所有过程产生在纳秒至微秒的时长内，气泡迅速崩溃随着气泡内蒸汽相的隔热压缩，生成瞬时的高压高温，生成所谓的“热点”，同时生成有剧烈冲击力的高速微射流。进到空化泡中的水蒸汽在高压高温下产生分裂及链反应，生成·OH、·OOH、·H等自由基及H2O2、H2等成分。

3.2特征与应用范围

(1)设施易得，操控简便，方便使用。

(2)可把有毒有机物降解为毒素较小甚至是无毒的小分子，降解速度快，不易产生再次污染等问题。比如对卤代烃、卤代脂肪烃等，光催化氧化、臭氧氧化、生物采取处理均会生成难以降解的情况，而使用超声降解可得到较好的功效。

(3)弊端：需损耗大量的能量，大多数属实验室环节，还难以达到产业化。

4.电化学氧化

4.1基本原理

电化学氧化是在电解反应器中放进有机物的溶液或悬浮液，利用直流电，在阳极上夺得电子使有机物氧化或先使低价金属氧化为高价金属离子，从而高价金属离子再使有机物氧化的方式。

电化学氧化的原理：有机物的某一些基团具备电化学活性，根据电场的直接的功效，基团构造产生变化，进而转变有机物的化学特性，使其毒性弱化或者消失，提升生物降解性。该方法可分为直接的氧化和间接的氧化。直接的氧化主要是借助水分子在阳极的表面上放电生成的·OH的氧化作用，·OH亲电进攻吸咐在阳极上的有机物而产生氧化反应去除污染物;间接的氧化指根据溶液中Cl2/ClO-的氧化作用去除污染物。

4.2特性与应用范围

(1)能使持久有机污染物产生分解并转换为不含毒性的可生化降解物质,又可将之全部矿化为二氧化碳或碳酸盐等物质。

(2)电化学法对废水的色度和COD具备较好的去除功效。

(3)处理油田和石化含苯系的多环芳烃化合物。

(4)电化学氧化对垃圾渗滤液中的COD和NH3-N均有不错的去除功效。

(5)弊端：耗能过大。

5.臭氧氧化法

5.1原理

臭氧氧化法主要是根据直接的反应和间接的反应两种渠道得到达到。当中直接的反应指臭氧与有机物直接的产生反应，这类形式具备较强的选择性，通常是进攻具备双键的有机物，通常对不饱和脂肪烃和芳香烃类化合物较有用;间接的反应指臭氧分解生成·OH，根据·OH与有机物进行氧化反应，这类形式不具备选择性。

臭氧具备的强氧化性是由于臭氧分子中氧原子具备强亲电子或亲质子性。臭氧分解后生成新生态氧原子，在水中可生成具备强氧化作用基团-羟基自由基，可迅速去除废水中的有机污染物，而自身的分解为氧，不造成再次污染。

臭氧-固体催化剂技术固体催化剂涉及活性炭、金属以及氧化物，相结合臭氧催化氧化塔构成高效臭氧反应系統。氧化塔可提升COD、TOC去除率，且展现出较好的协同效应，有机物直接的氧化为CO2和H2O，达到将大分子有机物氧化分解成小分子，使其更易于被分解成小分子，使其更易于被降解生化处理的功效;并且，氧化塔可降低30%以上的臭氧投加量，臭氧利用效率能达98%以上，吨水运营成本即可降低30%。

5.2特性与应用范围

(1)广泛运用于印染、港口化工品、石化、日用化工、皮革制品、造纸工业等工业废水的深度处理中。

(2)用以废水处理系統中段，将难于生化大分子有机降解成小分子，更进一步生化处理;用以终端的废水提标升级改造和废水深度处理回用。

(3)弊端：该方法的运营成本较高，在小剂量和短期内无法全部矿化污染物。

6.Fenton氧化法

6.1基本原理

Fenton试剂法处理废水的基本原理是二价铁离子(Fe2+)与过氧化氢间的链反应催化形成羟基自由基(·OH)，其具备极强的氧化功能，·OH与有机物RH反应形成游离基(·R)，(·R)则更进一步氧化形成CO2和H2O，进而大幅度降低废水的COD。与此同时，·OH具备很高的电负性或亲电性，它的电子亲和能力达569.3kJ之高，具备较强的加成反应特征 ，因此Fenton试剂可无选择性或低选择性的氧化水中的大部分有机污染物。

芬顿在处理污水系統的环节中，应先调pH值，添加硫酸亚铁，再添加双氧水，待反应一定时间后再完成加碱(如氢氧化钠)回调pH值的流程完成，回调以后更好加些絮凝剂，完成沉淀处理。

6.2特征与应用范围

(1)尤其适用生物难降解、生物低降解或普通化学氧化剂无法见效的有机污染物的氧化处理。

(2)可氧化破坏各种有毒有害的有机物，反应条件温和(需高温高压)，设施简便。

(3)弊端：用到的药剂量多，反应时间长，氧化功能还不太强，一些有机物还无法被破坏，需依靠紫外光、超声波、臭氧等完成强化。

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