試論廢水處理中高級氧化技術(shù)的應用

洪 爽

（東莞市中南環(huán)保科技有限公司 廣東東莞 523000）

引言

隨著生活水平的不斷提升，我國人民對廢水的排放量也日益增加，廢水處理的工作量不斷提升。在處理廢水過程中，原有的處理方式難以對其中有機物進行清除，會導致廢水處理不徹底。而通過運用高級氧化技術(shù)對廢水進行處理，則能夠提升處理的有效性，增強整體處理的效果。

1 高級氧化技術(shù)的概述

1.1 高級氧化技術(shù)的內(nèi)涵

高級氧化技術(shù)是隨著化學氧化法的發(fā)展而發(fā)展的，其是一種對難降解有機污染物進行處理的新型技術(shù)。在運用這種技術(shù)的過程中，需要使羥基自由基與水中的部分高分子有機物進行反應，在反應的過程中處理和分解有機物，以取得污水處理的效果。同時在運用這種方法的過程中，要對工藝參數(shù)進行優(yōu)化，并結(jié)合現(xiàn)實條件開發(fā)催化性能較高的新型催化劑和電極，對各種細化技術(shù)進行研究，通過實現(xiàn)高級氧化技術(shù)與其它水處理技術(shù)的融合，以提升高氧化的效率和速率。需要注意的是，在運用這種技術(shù)的過程中，應當不斷提升管控的力度，將理論與實踐聯(lián)系起來，注重對細節(jié)的分析，并結(jié)合其它深度處理工藝、生化處理技術(shù)等對污水進行處理，如此才能夠使整體處理的效率得到提升，取得理想的廢水處理效果。

1.2 高級氧化技術(shù)的特點

在當前國內(nèi)外水處理工藝中，有很多從業(yè)人員都運用了高級氧化技術(shù)，且研究這一內(nèi)容的學者也較多，取得了良好的運用效果，是廢水處理的有效技術(shù)之一。具體來看，其特征如下。

首先，具有較好的應用條件，在對廢水進行處理的過程中，能夠有效對環(huán)境進行適應，且在壓力、溫度等方面的受限較少，有較高的便捷性。也正是如此，該技術(shù)得到了很多從業(yè)人員的青睞。其次，環(huán)保功能較為顯著，在處理廢水的過程中，對該技術(shù)進行運用，不會對水體造成二次污染，而且還能夠?qū)ξ廴舅w進行高效率治理，對環(huán)境保護工作的開展帶來有利作用。再次，高級氧化技術(shù)氧化優(yōu)勢十分顯著，能夠?qū)τ袡C物進行自然降解，這與其它技術(shù)相比是具有優(yōu)勢的。最后，高級氧化技術(shù)有關(guān)的設備具有較高的操作優(yōu)勢，不會過于復雜，且運用起來較為簡便。在對設備進行維護的過程中，也不用花費較高的成本，國內(nèi)這方面的技術(shù)較為成熟，維護十分便捷。此外，高級氧化技術(shù)還具有較高的適配性，能夠與其它技術(shù)進行組合使用，取得更好的效果。

2 廢水處理中高級氧化技術(shù)的應用措施

2.1 光化學氧化法

在高級氧化技術(shù)中光化學氧化法是一個重要方法，這種方法是指光照過程中，使氧化劑催生出羥基自由基，并借助于其對有機污染物進行分解。又可以將這種方法劃分為兩種，即光激發(fā)氧化法、光催化氧化法[1]。在實踐中很多領(lǐng)域都運用了光激發(fā)氧化法，這種方法主要將紫外線作為了載體，運用催化、照射等手段有效提升氧化劑的氧化能力，并使之催生一定量的羥基自由基、超氧負離子自由基，這些物質(zhì)存在更為強大的氧化能力。

在對光催化氧化法進行運用的過程中，可以將一定量的催化劑加入到待處理溶液中，并通過催化劑和紫外線的雙重作用，催生羥基自由基，最后有效運用羥基自由基附帶的氧化功能有效清除和消除污染物。在光催化氧化法中最為常見的催化劑就是二氧化鈦，部分學者在毛竹活性炭中運用了TiO2，使微波與負載TiO2活性炭相互做出協(xié)調(diào)處理，從而降解制藥工業(yè)廢水。經(jīng)過詳細分析發(fā)現(xiàn)，廢水中的脫色率和COD 去除率出現(xiàn)了較大范圍的提升現(xiàn)象，幾乎達到了94.5%、91.7%，但是在應用二氧化鈦的同時，其往往會出現(xiàn)帶隙能，這就會對進一步運用二氧化鈦催化劑帶來諸多影響，所以未來還需要在這一方面進行深入研究。

2.2 臭氧氧化法

臭氧氧化法也是高級氧化技術(shù)的一種，依據(jù)臭氧與污染物反應方式的不同，又可以將臭氧氧化法劃分為兩種方法，即直接反應法和間接反應法。其主要原理是借助于臭氧反應對雙鍵結(jié)構(gòu)進行破壞，采用分批次、分步驟的方式將有機物化解為較小的分子，如此能夠使有機物原有的雙鍵結(jié)構(gòu)被打破。臭氧直接氧化反應往往沒有較高的速率，難以徹底凈化污水，所以這種方法通常被運用于工業(yè)廢水處理中，能夠增加廢水的B/C。臭氧間接反應屬于一種間接性的方式，對臭氧進行分解，通過分解催生羥基自由基，并以此對有機物質(zhì)進行氧化，達到最終的目的。該反應沒有選擇性，且氧化程度高，具有較快的反應速度，被很多單位運用于工業(yè)廢水處理中，取得了較好的成效[2]。

在臭氧間接反應的過程中，要想產(chǎn)生羥基自由基，通常需要滿足三種要求，即具備堿性條件、紫外線條件和金屬催化物條件。一些學者為了驗證結(jié)果，對二氧化鈦進行了自制，并以此對臭氧進行催化，由其對腐殖質(zhì)進行氧化，效果十分理想。通過對實驗進行分析發(fā)現(xiàn)，在水處理過程中采用二氧化鈦，約可以提升28.8%的效率，且可以將腐殖酸氧化去除率提升到85%，效果十分明顯。

2.3 電化學氧化法

通常情況下電化學氧化法指的是通過催化活性電極反應產(chǎn)生羥基自由基，并進行處理的方式，如此能夠有效處理部分難以降解的污染物。不過在對這種方法進行運用的過程中，要開發(fā)高效催化性能電極。一些學者將苯酚視為模擬污染物開展實驗，并制備了Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2陽極，最終發(fā)現(xiàn)苯酚具有較高的氧化去除率，原因在于其電極表面產(chǎn)生了很多羥基自由基，該電極能夠?qū)Ρ椒舆M行去除，取得十分顯著的效果。

在電化學氧化法的運用中不會出現(xiàn)二次污染的現(xiàn)象，且裝置的安裝十分簡便，不需要過于復雜的工藝，不過也有一些缺陷，即耗電量較大，且電極壽命會出現(xiàn)下降的趨勢，缺乏穩(wěn)定性，所以未來還需要進一步對這種方法進行研究，做出深入的探索，以便更好地在工業(yè)中運用。

2.4 催化濕式氧化法

這種方法指的是在催化劑處于高溫和高壓過程中，對其中的一些有機物和氨氮進行分解，將其分為水、二氧化碳、氮氣等，并進行下一步處理。這種氧化法與傳統(tǒng)濕式氧化法相比較來看，壓力較低，且反應溫度較為適宜，氧化能力較高，可以較大限度地降低反應成本。一些學者為了對這種方法的效果進行研究，制備了RuCu/TiO2雙金屬催化劑，且無害化處理了氨氮廢水。最終實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氮氣選擇性高于85%，氨氮轉(zhuǎn)化率超過了90%。在運用催化劑的過程中，催化活性并沒有被改變，且催化濕式氧化法具有有機物去除率高、反應時間短等特性，在印染廢水處理、農(nóng)藥廢水處理以及造紙黑液處理中得到了廣泛運用，未來能夠進一步推動其向工業(yè)化方向發(fā)展。

2.5 芬頓氧化法

這種方法采用了深度氧化技術(shù)，在芬頓試劑pH值低于3 時，過氧化氫會在二價鐵的催化下生成羥基自由基，而羥基自由基具有較高的氧化性，可以將污染物去除掉。這種方法具有較好的效果，對于普通化學氧化技術(shù)難以處理的有機廢水和生物難降解的廢水比較適用。借助于這種方法對COD 值是2450mg/L 的垃圾滲濾液進行詳細化處理，使pH 值保持在3 左右，設定二價鐵離子加量保持在0.05mol/L，在總體加入的過氧化氫體量達到二價鐵離子總體量三倍或者四倍的時候，就能夠使COD 有約80%之多的去除率。

其中類芬頓也是一種較為有效的方法，其指的是將紫外光、超聲、微波、氧氣等加入到普通的芬頓氧化法中，通過這種途徑催生大量羥基自由基。根據(jù)有關(guān)學者的調(diào)查和實驗了解到，UV/H2O2/Fe2+工藝對于氯酚混合液、硝基苯、氯苯等都具有十分顯著的降解效果。一些學者為了弄清楚實際情況，對氨基苯酚做出了實驗，他們采用芬頓氧化法對其進行降解，并對比超臨界水氧化技術(shù)與該實驗的結(jié)果。最終發(fā)現(xiàn)，在這種方法下PAP 去除率能夠高于99%，不過超臨界芬頓氧化法在對廢水進行處理的過程中，譜圖峰值幾乎接近于0，這也就是說與超臨界水氧化技術(shù)相比較而言，超臨界芬頓氧化法降解能力更高。還有一些學者針對石油烴類物質(zhì)污染的土壤進行了實驗，將類芬頓氧化法進行了運用，發(fā)現(xiàn)實驗中如果能夠分四次投加雙氧水，那么就可以在很大程度上對TPH 去除率進行提升，這一比例幾乎達到了90.73%以上，具有十分顯著的成效。

2.6 超聲氧化技術(shù)

超聲氧化技術(shù)也是高級氧化技術(shù)的一種，雖然該技術(shù)的應用時間較短，但是具有良好的應用效率，是一種優(yōu)勢較為明顯，且具有較高應用價值的氧化技術(shù)。這種技術(shù)具有無二次污染、氧化設備操作方便、氧化速度快等多方面的優(yōu)勢，可以對污水中的很多有機物進行降解。不過現(xiàn)有情況下，在對這種技術(shù)進行研究的過程中，往往將重點放在單一體系廢水中，且適用的廢水規(guī)模較小。

所以未來要想更好地對超聲氧化技術(shù)進行運用，還需要對應用范圍進行擴大，并加強對這一技術(shù)的研究，應當將研究重點盡量集中于高級氧化技術(shù)的聯(lián)合運用上。此外，當前我國在對廢水處理的過程中，對這一技術(shù)的運用還不是十分重視，未來應當對該技術(shù)提升重視度，將其納入到日常廢水處理體系中，不斷提升運用效率。

3 高級氧化技術(shù)的組合方法

3.1 臭氧和紫外光組合氧化

臭氧是一種強氧化劑，電位較高，可以對芳香族物質(zhì)以及氨基酸等進行氧化，不過單純臭氧氧化具有較低的處理效率，難以滿足廢水處理的具體要求，所以在處理時往往會在給水處理等環(huán)節(jié)運用。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在對含油廢水進行處理的過程中，運用臭氧和紫外光組合方法可以取得理想的效果。

可能該技術(shù)在反應初期不會有顯著的效果，但經(jīng)過一定時期的反應之后，則能夠有較為顯著的反應速率，且在組合反應下還能夠形成羥基自由基，這就能夠更好地對有機物進行氧化分解，取得較好的廢水處理效果。

3.2 過氧化氫和紫外光組合

在處理廢水的過程中，將過氧化氫和紫外光進行組合，也能夠提升廢水處理的效率，原因在于過氧化氫屬于強氧化劑，在處理廢水時，能夠?qū)⒍拘苑肿舆M行轉(zhuǎn)化，使其成為微生物分解化合物，而在反應時，無機物則有較快的反應速度，其與紫外線有效融合，會存在較高的處理能力。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在對氯代酚類物質(zhì)進行處理的過程中，運用290nm 的波光聯(lián)合過氧化氫，就能夠?qū)τ泻ξ镔|(zhì)進行有效處理，且使氯酚等物質(zhì)處理的效率得到顯著提升。此外，在經(jīng)過一定時間的反應之后，還可以將三氯酚完全清除掉，不過在處理中隨著pH 的不斷增加，其整體速度會持續(xù)降低。由此可見，過氧化氫與紫外光組合具有較好的運用效果，未來有待對這一技術(shù)進行持續(xù)開發(fā)和運用。

3.3 臭氧、紫外光和過氧化氫組合法

在對廢水進行處理的過程中，聯(lián)合運用臭氧、紫外光、過氧化氫等方法，可以將廢水中有害分子的處理效率提升上來。這種工藝與臭氧和紫外光組合法存在較高的類似性，在紫外光輔助作用下，能夠?qū)⒂泻Ψ肿臃纸鉃樽杂苫行U水的色度進行降低，并對有害物質(zhì)進行清除，應用價值較高。

4 高級氧化技術(shù)的展望

高級氧化技術(shù)屬于一種新的技術(shù)，在廢水處理上具有較好的效果，該技術(shù)與傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)相比較來看，可以對那些原本不能生物降解或者很難進行生物降解的有機污染物進行氧化，使之成為較小的分子，并再次對他們進行氧化，這就能夠提升廢水處理的有效性。正是因為這種方法具有較好的效果，所以得到了很多從業(yè)人員的運用，在多個領(lǐng)域都取得了不錯的成效，也引起了很多學者的研究。

不過因為高級氧化處理方法也存在一些缺陷，例如需要較高的制備成本，在對光進行利用的過程中面臨效率低下的問題，實踐中一旦處理不好還會產(chǎn)生二次污染，因此還有待對之作出深入的探索。建議持續(xù)優(yōu)化和完善工藝參數(shù)，對具有高性能的催化劑和電極進行開發(fā)，并對聯(lián)用方式進行研究，以此進一步提升氧化的速率、效率等。此外，也可以單獨處理不容易降解的污染物。而結(jié)合其他有關(guān)的生物方式，可以進一步對工業(yè)廢水處理的效率進行提升，達到廢水的零排放處理目的。

未來隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，以及人們對廢水處理重視度的不斷提升，高級氧化技術(shù)的運用也會更為有效，能夠得到更多人員的關(guān)注，而且還會提升組合技術(shù)的運用概率，廢水處理也會取得更好的成效。

結(jié)語

本文首先分析了高級氧化技術(shù)的內(nèi)涵和特點，然后對該技術(shù)的細化運用方法進行了總結(jié)，即光化學氧化法、臭氧氧化法、電化學氧化法、催化濕式氧化法、芬頓氧化法、超聲氧化法。其次從三個方面分析了高級氧化技術(shù)的組合方法，即臭氧和紫外光組合氧化、過氧化氫和紫外光組合、臭氧、紫外光和過氧化氫組合法，最后對高級氧化技術(shù)進行了展望，旨在為有關(guān)人員更好地對這一技術(shù)進行運用提供參考和幫助。