技術介紹
目前廢水處理最常用的生物法對可生化性差、相對分子質量從幾千到幾萬的物質處理較困難,而化學氧化法可將其直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性,同時還對環境類激素等微量有害化學物質的處理方面有很大的優勢。然而O3、H2O2和Cl2等氧化劑的氧化能力不強且有選擇性等缺點難以滿足要求。1987年Gaze等人提出了高級氧化法(Advanced Oxidation processible, 簡稱AOPs),它克服了普通氧化法存在的問題,並以其獨特的優點越來越引起重視。
Gaze等人將水處理過程中以羥基自由基為主要氧化劑的氧化過程稱為AOPs過程,用於水處理則稱為AOP法。典型的均相AOPs過程有O3/UV, O3/H2O2, UV/H2O2, H2O2/Fe2+(Fenton試劑)等,在高pH值情況下的臭氧處理也可以被認為是一種AOPs過程,另外某些光催化氧化也是AOP過程。
與其他傳統的水處理方法相比,高級氧化法具有以下特點:產生大量非常活潑的羥基自由基·HO其氧化能力(2.80v)僅次於氟(2.87),它作為反應的中間產物,可誘發後面的鏈反應,羥基自由基與不同有機物質的反應速率常數相差很小,當水中存在多種污染物時,不會出現一種物質得到降解而另一種物質基本不變的情況;·HO無法選擇地直接與廢水中的污染物反應將其降解為二氧化碳、水和無害物,不會產生二次污染;普通化學氧化法由於氧化能力差,反應有選擇性等原因,往往不能直接達到完全去除有機物降低TOC和COD的目的,而高級氧化法則基本不存在這個問題,氧化過程中的中間產物均可以繼續同羥基自由基反應,直至最後完全被氧化成二氧化碳和水,從而達到了徹底去除TOC、COD的目的;由於它是一種物理化學過程,很容易加以控制,以滿足處理需要,甚至可以降低10-9級的污染物;同普通的化學氧化法相比,高級氧化法的反應速度很快,一般反應速率常數大於109mol-1Ls-1, 能在很短時間內達到處理要求;既可作為單獨處理,又可與其他處理過程相匹配,如作為生化處理的預處理,可降低處理成本。
技術套用
前人的研究成果已證實了高級氧化法在廢水處理中的實用性,並在水處理領域顯示了廣泛的處理前景。實際上在國外,尤其是歐洲,高級氧化法處理廢水早已經在一些對經濟成本不敏感的工業過程中得到了廣泛的套用,在國內近年來也套用UV/H2O2過程處理造紙廠廢水並取得顯著進展,O3/UV系統處理廢氣的研究早已展開。近年來,高級氧化過程套用領域已擴展到水體中難降解的持久性污染物。此外,高級氧化過程所需的新型反應器、撞擊流反應器、高級氧化法偶合的研究也正在展開,以便進一步強化廢水的降解和提高其處理效果。在城市污水消毒、醫院污水處理,以及野外污水處理等方面高級氧化過程也有套用的實例。隨著對高級氧化的深入研究,可望在不久的將來在更多的領域內有廣泛的套用,也會產生新的理論和技術。