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污水处理***氧化技术方法分类及原理

导  读  



***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火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页预处理工艺中,已经逐渐成为水处理技术研究火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页热点。目前火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页***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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化学氧化技术

化学氧化技术常用于生物处理火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页前处理。一般火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页在催化剂作用下,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。
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芬顿氧化法




该技术起源于19世纪90年代中期,由法国科学家H.J.Fenton提出,在酸性条件下,H2O2在Fe2+离子火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页催化作用下可有效火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页将酒石酸氧化[2],并应用于苹果酸火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页氧化。长期以来,人们默认火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页Fenton主要原理火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页利用亚铁离子作为过氧化氢火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页催化剂,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)方面显示出一定火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页优越性。随着人们对Fenton法研究火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页深入,近年来又把紫外光(UV)、草酸盐等引入Fenton法中,使Fenton法火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页氧化能力大大增强。


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类芬顿氧化法





类Fenton反应火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页除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起催化作用火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页一类反应火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页总称。


研究表明,利用Fe3+、Mn2+等均相催化剂和铁粉、石墨、铁、锰火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页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。如用Fe3+代替Fe2+,由于Fe2+火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页即时产生火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页,减少了·OH被Fe2+还原火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页机会,可提高?OH火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页利用效率。若在Fenton体系中加入某些络合剂(如C2O2-4、EDTA等),可增加对有机物火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页去除率。


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臭氧氧化法





臭氧氧化体系具有较高火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页氧化还原电位,能够氧化废水中火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页大部分有机污染物,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,但臭氧与有机物火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页反应火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页有选择性火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页,而且不能将有机物彻底分解为CO2和H2O,臭氧氧化后火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页产物往往为羧酸类有机物。


且臭氧火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页化学性质极不稳定,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火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页处理单元,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火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页研究火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页重点,如臭氧/超声波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。

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电化学催化氧化法

该技术起源于20世纪40年代,有应用范围广、降解效率高、能量要求简单、利于实现自动化操作,应用方式灵活多样等优点。电化学催化氧化法既可用于难降解废水火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页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火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页深度处理技术,在优化火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页pH值、温度和电流强度条件下,苯酚可以得到几乎完全火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页分解。


针对高浓度、难降解、有毒有害火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页含酚废水,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火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页费用阻碍了其推广应用,电化学催化氧化法越来越受到人们火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页青睐,但其自身也存在一些问题,如电耗,电极材料多为贵金属,成本较高及存在阳极腐蚀,指导其推广应用火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页微观动力学和热力学研究尚不完善等。

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湿式氧化技术

湿式氧化,又称湿式燃烧,火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页处理高浓度有机废水火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页一种行之有效火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页方法,其基本原理火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页在高温高压火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页条件下通入空气,使废水中火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页有机污染物被氧化,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。


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湿式空气氧化法




***早研制开发湿式空气氧化(Wet Air Oxidation,简称WAO)法并实现工业化火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页美国火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页Zimpro公司,该公司已将WAO工艺应用于烯烃生产废洗涤液、丙烯腈生产废水及农药生产废水等有毒有害工业废水火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页处理。WAO技术火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页在高温(125——320℃)高压(0.5——20MPa)条件下通入空气,使废水中火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页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,有机磷火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页去除率高达95%,有机硫火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页去除率高达90%。Zimpro公司火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页WAO工艺处理效率高、反应时间短,但由于该技术要求高温高压,所需设备投资较大,运转条件苛刻,难于被一般企业接受,因而配合使用催化剂从而降低反应温度和压力或缩短反应停留时间火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页湿式空气催化氧化法近年来更火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页受到广泛火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页重视与研究。


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湿式空气催化氧化法





湿式空气催化氧化(Catalytic Wet Air Oxidation,简称CWAO)法火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页在传统火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页湿式氧化处理工艺中加入适宜火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页催化剂使氧化反应能在更温和火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页条件下和更短火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页时间内完成。从而可降低反应火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页温度和压力,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火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页关键问题火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页高活性易回收火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页催化剂。CWAO火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页催化剂一般分为金属盐、氧化物和复合氧化物3类,按催化剂在体系中存在火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页形式,又可将湿式空气催化氧化法分为均相湿式催化氧化法和非均相湿式催化氧化法。


均相湿式催化氧化化法。在均相湿式催化氧化法中,由于催化剂(多为金属离子)火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页可溶性火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页过渡金属盐类,这些盐类以离子形式存在于废水中,在离子或分子火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页水平上通过引发氧化剂火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页自由基反应并不断地再生而对水中有机物火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页氧化反应起催化作用。


在均相湿式催化氧化法中由于催化剂在分子或离子水平上独立起作用,因而分子活性高,使得氧化效果较好。但由于均相湿式催化氧化法中火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页催化剂火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页以离子形式存在,较难从废水中回收和再利用,且易造成二次污染。


非均相湿式催化氧化法。非均相湿式催化氧化火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页向反应体系中加入不溶性火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页固体催化剂,其催化作用火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页在催化剂表面进行,催化剂火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页比表面积火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页大小对有机物火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页降解速率影响很大。由于固体催化剂火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页组成种类及废水性质火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页不同,湿式催化氧化火狐体育官网在线|火狐体育|官方首页效果也不同。在多相湿式催化氧化法中,由于固体催化剂不溶解,不流失,活化再生及回收都较容易,因此其应用前景十分广阔。


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