高難度廢水處理催化氧化技術(shù)

銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專家，提供污水處理解決方案

　　1、前言
　　水環(huán)境維護(hù)是當(dāng)前人類社會(huì)普遍關(guān)注的一個(gè)問題，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速開展，各類含有高濃度、高毒性、高難降解有機(jī)污染物的工業(yè)廢水產(chǎn)量越來越大，對(duì)我國的環(huán)境和水資源形成了極大的要挾?，F(xiàn)有常規(guī)的處置廢水的辦法，如物理法和生化法對(duì)普通污染性質(zhì)的廢水有著良好的處置去除效果;而關(guān)于那些可生化性差、相對(duì)分子量大、具有高化學(xué)穩(wěn)定性、高生物毒性及高含鹽的廢水，則需求采取化學(xué)法停止處置，而催化氧化技術(shù)作為化學(xué)法水處置范疇的一種創(chuàng)新技術(shù)，以其獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢和強(qiáng)大的處置才能，正逐漸成為化學(xué)法水處置范疇的首選技術(shù)。

　　2、高難廢水處置開展現(xiàn)狀
　　化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)的高鹽高毒有機(jī)廢水，具有成分復(fù)雜、有機(jī)物濃度高、含鹽量高、毒性強(qiáng)、可生化性差等特性，傳統(tǒng)的生物辦法很難處置，而采用燃燒法太昂貴。
　　2017年，全國廢水排放量695.4億t。工業(yè)廢水排放量209.8億t，占廢水排放總量的30.2%。對(duì)高鹽條件下的難降解有機(jī)污染物的控制，是我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)開展和水環(huán)境維護(hù)的緊迫請(qǐng)求，高濃度有機(jī)廢水和難降解工業(yè)廢水的低本錢深度處置，是環(huán)保行業(yè)開展的技術(shù)瓶頸，相關(guān)技術(shù)的開發(fā)得到國度相關(guān)政策法規(guī)的鼎力支持。

　　3、催化氧化技術(shù)特性及現(xiàn)狀
　　20世紀(jì)80年代開展起來的高級(jí)氧化技術(shù)(Advanced Oxidation Processes，AOPs)可以應(yīng)用光、聲、電、磁等物理和化學(xué)過程產(chǎn)生的高活性中間體·OH，快速礦化污染物或進(jìn)步其可生化性，具有適用范圍廣、反響速率快、氧化才能強(qiáng)的特性，在處置高毒性、難降解廢水方面具有很大的優(yōu)勢，分類如圖1所示。
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　　目前，常見高級(jí)氧化法為Fenton氧化、臭氧氧化、(光)催化氧化，但均存在一定問題。①Fenton氧化：二次污染物Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)的引入，H2O2價(jià)錢昂貴，氧化才能相對(duì)較弱;②臭氧氧化：臭氧生成設(shè)備復(fù)雜、臭氧產(chǎn)率和應(yīng)用率低、處置本錢高，氧化反響選擇性強(qiáng)，降解不徹底;③(光)催化氧化：對(duì)光源應(yīng)用率低，氧化不徹底，能耗較大，投資費(fèi)用高，催化劑制備難、回收難，且易失活等。面對(duì)高難污水處置，生化法根本曾經(jīng)起不了作用，催化氧化是獨(dú)一途徑。因而，新型催化氧化技術(shù)是高難污水處置技術(shù)開展方向。
　　4、典型新型催化氧化廢水工業(yè)化處置技術(shù)
　　4.1 臭氧催化氧化技術(shù)
　　4.1.1 技術(shù)原理
　　OH氧化復(fù)原電位高達(dá)2.85V，僅次于氟(2.87V)，因而氧化才能極強(qiáng)，可對(duì)有機(jī)物無選擇性徹底降解。
　　　金屬氧化物催化劑的羥基自在基(·OH)和外表配位絡(luò)合反響機(jī)理;首先臭氧與金屬氧化物外表的羥基作用生成HO2-，HO2-繼續(xù)與臭氧生成HO2·，HO2·與臭氧之間作用生成O3-和HO3·，最后HO3·合成產(chǎn)生·OH。
　　4.1.2 技術(shù)特性
　　(1)對(duì)有機(jī)污染物高吸附、臭氧與催化劑及有機(jī)分子同時(shí)接觸、羥基自在基在接觸位點(diǎn)快速發(fā)作并疾速降解有機(jī)物的“三同時(shí)”條件。
　　(2)經(jīng)過特殊的壓溶溶氣泵，將臭氧在水中的溶解度進(jìn)步5~8倍，極大地進(jìn)步了臭氧與水體中有機(jī)物及固態(tài)催化劑的接觸時(shí)間和接觸面積，從而提升了臭氧的應(yīng)用率。
　　(3)在壓溶溶氣泵的溶氣量到達(dá)極限值時(shí)(普通為處置水量15%~30%的體積比)，比常規(guī)的曝氣方式效率要高。
　　(4)臭氧氣體全壓溶，臭氧化水?dāng)y壓運(yùn)轉(zhuǎn)，在運(yùn)轉(zhuǎn)壓力(≤2.0MPa)條件下，臭氧半衰期堅(jiān)持根本不變。
　　4.1.3 應(yīng)用范疇
　　合適含有中低濃度有機(jī)污染物(COD：100~1000mg/L)的“高鹽、高難降解、高氨氮、高生物毒性”的四高廢水處置，合適處置水量為每天1000~50000t。
　　4.2 四相催化氧化技術(shù)
　　4.2.1 四相催化氧化原理
　　四相催化氧化反響器技術(shù)是一項(xiàng)分離了多金屬催化劑載體流化
　　床、雙氧化劑協(xié)同催化氧化、同相化學(xué)氧化(Fenton法)、異相化學(xué)氧化(H2O2/FeOH)及FeOH的復(fù)原溶解等功用的新技術(shù)，是一種業(yè)界搶先的具有更強(qiáng)適用性和經(jīng)濟(jì)性的第五代Fenton反響技術(shù)。
　　4.2.2 技術(shù)特性
　　(1)應(yīng)用銣鐵硼磁等特殊資料產(chǎn)生的微電磁場并控制各種反響條件，完成常溫常壓下羥基自在基的調(diào)動(dòng);
　　(2)不時(shí)地將空氣中的氧氣溶于水中并參與鏈?zhǔn)椒错?。取得親電加成生成的自在基應(yīng)用溶解的氧氣完成進(jìn)一步的合成，大幅降低了H2O2的耗費(fèi)量;
　　(3)載體流化床技術(shù)截留鐵氧化物并起到同相催化和異相催化的作用，減少亞鐵的投加和污泥的產(chǎn)生;
　　(4)較傳統(tǒng)Fenton法，大幅降低了藥劑費(fèi)用和操作的難度，處置本錢僅0.7~1.5元/m3。
　　4.2.3 應(yīng)用范疇
　　四相催化氧化廢水深度處置技術(shù)已勝利應(yīng)用于制革、制藥、煤化工、釀酒、印染、造紙等行業(yè)，主要應(yīng)用于難生化廢水的處置、較大毒性廢水的處置、中水回用請(qǐng)求的廢水處置及高色度廢水脫色處置。
　　4.3 濕式氧化處置技術(shù)
　　4.3.1 濕式氧化技術(shù)原理
　　濕式氧化技術(shù)(Wet Oxidation，WO)被證明是一種有效處置高鹽高毒有機(jī)廢水的工藝，是在高溫(125~320℃)、高壓(0.5~20MPa)操作條件下，應(yīng)用氧氣或空氣作為氧化劑，在液相中將有機(jī)物氧化降解的過程。WO過程中，有機(jī)磷化合物中的磷元素合成為無機(jī)磷，有機(jī)氮化合物中的氮元素合成為氨氮，難降解有機(jī)物合成為小分子易生化化合物，廢水COD降解的同時(shí)可生化性進(jìn)步。
　　4.3.2 技術(shù)特性
　　氧化后廢水可生化性顯著進(jìn)步，好氧生化處置COD去除率95%，有機(jī)磷轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷，可作為資源回收應(yīng)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。
　　4.3.3 應(yīng)用范疇
　　處置大多數(shù)高濃度有機(jī)廢液以及回收和再生有用物料，如農(nóng)藥廢水、城市污泥、垃圾滲濾液膜濾濃縮液、化工反響釜?dú)堃旱奶幹煤突钚蕴吭偕?/font>
　　5、現(xiàn)有催化氧化技術(shù)存在的技術(shù)瓶頸
　　目前市場上研討熱點(diǎn)為臭氧催化氧化技術(shù)，商用臭氧發(fā)作器，臭氧化氣體的出口壓力≤0.1MPa(表壓)，臭氧質(zhì)量濃度最高只能做到150~200mg/L。以壓溶溶氣泵的最大溶氣比例30%計(jì)，噸水壓溶溶入的臭氧量最大不超越60g，即便按臭氧對(duì)有機(jī)物的去除比例1∶3計(jì)算，單級(jí)壓溶溶氣方式的臭氧催化氧化工藝也只能去除約180mg/L的COD，這極大地限制了這種高效臭氧催化氧化工藝的適用范圍;而且單臺(tái)壓溶溶氣泵的最大過水流量只要50t/h，在大水量的污水處置工程上，需求配置數(shù)量眾多、價(jià)錢昂貴的壓溶溶氣泵及隸屬設(shè)備，使得系統(tǒng)較為復(fù)雜且難以控制，投資強(qiáng)度偏高。
　　基于上述二個(gè)要素，催化氧化技術(shù)目前迫切需求處理的問題是：如何將臭氧氣體的壓溶溶氣比例大幅進(jìn)步，同時(shí)采用其他技術(shù)手腕來替代價(jià)錢昂貴的壓溶溶氣泵的溶氣功用。
　　6、總結(jié)
　　目前，水環(huán)境質(zhì)量得到一定改善，但仍存近17%左右的劣五類水體，水污染排放與管理日益復(fù)雜，水生態(tài)系統(tǒng)安康情況堪憂。
　　十二五、十三五環(huán)保管理新形勢——以改善環(huán)境質(zhì)量為中心，將排污答應(yīng)制度建立成為固定污染源環(huán)境管理的中心制度。