污水深度處理：高級氧化技術(shù)的比選

全康環(huán)保:隨著各地方政府污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，污水處理廠均面臨著提標(biāo)改造的問題。即使是市政污水處理廠，有時來水也會混入一定比例的工業(yè)廢水，使得原水組分比較復(fù)雜，難降解有機物含量較高，這對污水處理廠提標(biāo)改造中CODCr 達(dá)標(biāo)造成很大的困難。

政府相繼發(fā)布了《水十條》和《城市黑臭水體整治工作指南》，對全國水環(huán)境質(zhì)量的改善及城市黑臭水體的整治提出了時間節(jié)點。各地方政府也相繼出臺了污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。其中核心指標(biāo)就是降到水中COD的含量，根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)要求降到50mg/L,30mg/L,甚至為了實現(xiàn)回用價值，降到20mg/L以下。高級氧化技術(shù)在污水處理廠的深度處理中的應(yīng)用越來越多。

去除水中 CODcr 的高級氧化工藝主要有三種，即Fenton 氧化工藝、ClO₂催化氧化工藝和 O₃ 催化氧化工藝，現(xiàn)針對以上三種催化氧化工藝進(jìn)行經(jīng)濟技術(shù)比選。

Fenton氧化工藝

亞鐵鹽和過氧化氫的組合稱為 Fenton 試劑,它能有效氧化去除傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)無法去除的難降解有機物,其實質(zhì)是 H₂O₂在Fe₂+的催化作用下生成具有高反應(yīng)活性的羥基自由基(?OH)，?OH可與大多數(shù)有機物作用使其降解。

Fenton 氧化工藝特點

1）氧化無選擇性，對有機物去除能力強；

2）有機物最終分解成 CO₂ 和 H₂O，無有毒有害中間產(chǎn)物，安全環(huán)保；

3）需要污水的 pH 值在 2～4 之間，需要將污水調(diào)成酸性，氧化結(jié)束再調(diào)到中性；

4）徹底降解 COD 所需的藥劑單耗高，造成處理成本高；

5）反應(yīng)迅速時間短。

Fenton 氧化適用場合高，造成處理成本高；

Fenton試劑氧化法由于需要調(diào)酸、調(diào)堿，藥劑單耗量大、反應(yīng)時間長，污泥量大，難以在大中型污水處理廠應(yīng)用。

Fenton試劑氧化法適用于來水呈酸性的小微型污水處理廠，特別適用于一些染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體企業(yè)的的酸性污水處理。

ClO₂ 催化氧化工藝

二氧化氯催化氧化法是水處理高級氧化技術(shù)之一，它是在化學(xué)氧化法的基礎(chǔ)上改進(jìn)、發(fā)展起來的。二氧化氯催化氧化的原理就是在表面催化劑存在的條件下，利用強氧化劑―二氧化氯在常溫常壓下催化氧化廢水中的有機污染物，直接將有機污染物氧化成為二氧化碳和水，或?qū)⒋蠓肿佑袡C污染物氧化成小分子有機污染物，提高廢水的可生化性，能較好地去除有機污染物。

1.ClO₂催化氧化工藝的特點

1）ClO₂氧化能力持久；

2）ClO₂與有機物反應(yīng)幾乎不產(chǎn)生發(fā)散性有機氯化物，不產(chǎn)生有致癌作用的三氯甲烷；

3）與有機物的反應(yīng)具有顯著的選擇性，氧化能力與有機物上取代基的種類相關(guān)性較大。高效催化劑的使用克服了其對有機物氧化的選擇性；

4）對有機物的降解以生成氧基團的小分子化合物為主，從而能提高污水 BOD₅值、改善可生化性；

5）需要污水的 pH 值偏酸性（在 6 左右），需要將污水調(diào)成酸性，氧化結(jié)束再調(diào)到中性。

6）反應(yīng)時間：在 45~60min。

2.ClO₂ 催化氧化的適用場合

由于二氧化氯催化氧化技術(shù)需要污水的 pH 值偏酸性(在 6 左右)， 需要將污水調(diào)成酸性，氧化結(jié)束再調(diào)到中性，限制了其在大中型污水處理廠的應(yīng)用。

又由于二氧化氯與有機物的反應(yīng)具有顯著的選擇性，需要選擇合適的催化劑，在實際應(yīng)用中催化劑的選型工作復(fù)雜而困難，又限制了其在工業(yè)污水上的推廣應(yīng)用。

目前，二氧化氯催化氧化技術(shù)成功應(yīng)用的領(lǐng)域有：

1）在煤氣廢水、高濃度含氰廢水、對氨基苯甲醚廢水、苯酚 甲醛廢水及印染廢水的處理均取得了較好的效果，能除去大部分難降解有機污染物、并提高污水的可生化性；

2）對于易氧化的水溶性染料如陽離子染料、偶氮染料和易氧化的水不溶性染料如硫化染料等都有良好的脫色和去除COD 的效果。

臭氧催化氧化工藝

臭氧催化氧化是利用臭氧在催化劑作用下產(chǎn)生的羥基自由基 [?OH]氧化分解水中有機污染物，由于?OH的氧化能力極強，且氧化反應(yīng)無選擇性，所以可快速氧化分解絕大多數(shù)有機化合物（包括一些高穩(wěn)定性、難降解的有機物）。

負(fù)載金屬的活性炭催化劑是由微小結(jié)晶和非結(jié)晶部分混合組成的復(fù)合物，催化劑表面含有大量的酸性或堿性基團。這些酸性或堿性基團的存在特別是羥基、酚羥基的存在，使催化劑不僅具有吸附能力，而且還具有催化能力。臭氧/催化劑協(xié)同作用過程中，在催化劑的作用下使臭氧分解產(chǎn)生[?OH]從而引發(fā)鏈反應(yīng)，此反應(yīng)還會產(chǎn)生十分活潑的、具有強氧化能力的單原子氧[?O]。

臭氧催化氧化特點

1）對有機污染物氧化能力極強，除去有機物能力強；

2）催化劑的參與，氧化選擇性大大降低，幾乎廣譜適用；

3）有機物最終分解成 CO₂ 和 H₂O，無有毒有害中間產(chǎn)物，安全環(huán)保；

4）pH值在中性或堿性均可，無需調(diào)節(jié)污水pH 值；

5）臭氧發(fā)生器以電能和空氣產(chǎn)生臭氧，無化學(xué)藥劑，現(xiàn)場安全衛(wèi)生；

6）氧化反應(yīng)時間較短，一般控制在 30min 左右，反應(yīng)器容積較小。

臭氧催化氧化適用場合

由于存在以上特點，臭氧催化氧化技術(shù)幾乎適用于所有性質(zhì)污水的大、中、小型污水處理廠的 CODcr降解。通過對以上三種氧化工藝的比較，臭氧催化氧化工藝處理效果好、適用范圍廣、技術(shù)成熟，同時在國內(nèi)外的污水處理廠中有大量成功應(yīng)用的實例。

由于欲進(jìn)行深度處理的廢水是經(jīng)過生物好氧處理的沉淀池出水, 所以廢水的BOD/COD比值已經(jīng)相當(dāng)?shù)? 若要進(jìn)一步降低COD值, 則必須利用高級處理的方法, 而在所有的高級處理法中, 臭氧催化氧化工藝處理效果好、適用范圍廣、技術(shù)成熟，同時在國內(nèi)外的污水處理廠中有大量成功應(yīng)用的實例。同其它高級氧化法相比, 具有投資成本低?p對水質(zhì)變化的耐受程度大、操作維護(hù)容易及操作成本低等優(yōu)點。