高级氧化技术在废水处理中的应用

王珲

摘要：随着工业的不断发展和环境意识的不断提高，废水的处理难度增大，处理要求提高，尤其对于纺织、印染、化工、医药、造纸等行业的高浓度难降解有机废水的处理受到了广泛的关注。高级氧化法在反应中产生强氧化性的自由基，可以分解废水中的难降解有机物，反影响力高，适用范围广，产生的二次污染小，处理设备简单，占地面积小，具有很高的推广使用潜力。本文分类梳理了应用和研究较多的几种高级氧化技术。

关键词：高级氧化技术;废水处理;应用

1 高级氧化技术的理论

高级氧化技术（Advanced Oxidation Processes，简称AOPs）是在近30多年提出的一种新兴的、高效的废水处理方法，它经过氧化或矿化提高污染物的降解性、分解性，同时还可以处理持久性有机物、激素等有毒有害的化学物质，能够分解绝大部分有机物。高级氧化技术实质是通过一系列化学物理相互作用产生大量高活性的羟基自由基（·OH），由于羟基自由基的强氧化性，才能够把污水中的有机物转换为二氧化碳、水及小分子化合物，从而实现良好的水质排放。

高级氧化技术处理工程中产生大量高活性的·OH，并且·OH具有强氧化性与无选择性的特性，能够氧化或矿化绝大部分有机污染物，且不会造成二次污染。但目前高级氧化技术还是不能被广泛应用到实践，并处于起步阶段。

2 高级氧化技术的特点

高级氧化技术（AdvancedOxidationProcesses，简称AOP）的基础在于运用电、光辐射、催化剂，有时还与氧化剂结合，在反应中产生活性极强的自由基（如·OH），再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解为低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO2和H2O，接近完全矿化。目前高级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。高级氧化技术的特点主要在于以下几个方面：①反应过程中产生大量氢氧自由基·OH;②反应速度快，多数有机物在此过程中的氧化速率常数可达106～109m-1s-1;③适用范围广，较高的氧化电位使得·OH几乎可将所有有机物氧化直至矿化，不会产生二次污染;④可诱发链反应，由于·OH的电子亲和能为569.3kJ，可将饱和烃中的H原子拉出来，形成有机物的自身氧化，从而使有机物得以降解，这是各类氧化剂单独使用时所不能做到的;⑤可与其他处理技术连用，特别是可作为生物处理过程的预处理手段，对于难以通过生物降解的有机物，在经过高级氧化过程处理后，其可生化性大多可以提高，从而有利于生物法的进一步降解;⑥该技术采用物理—化学处理方法，其操作简单，易于控制和管理。

3 处理废水的高级氧化技术

3.1 臭氧氧化

O 3是一种较强的氧化剂，其氧化性只低于氟，现阶段污水处理工作已经逐步实现对O 3的广泛使用，尤其在消毒、杀菌以及除臭方面发挥着不可替代的重要作用，不仅可对废水中的污染物进行有效清理，针对生物难降解污染物更是具有较强的氧化分解能力。

在实际应用中，O 3 联用高级氧化比单一O 3 氧化明显提高了污水处理效果。O 3 氧化法与O 3 联合高级氧化法具有氧化性强、占地面积少、易控制管理及无2次污染等优点。但同时也具有运行成本较高、技术不够成熟以及对设备要求高等缺点。因此，今后有必要通过研究进一步完善相关工艺及配套设备，提高O 3 利用率与系统稳定性，降低系统运行成本，使其在污水处理领域更具竞争力。

3.2 二氧化氯氧化

二氧化氯处理废水具有操作简单、无二次污染等优点，但二氧化氯极不稳定，受热和遇光易分解成O2和Cl2，在空气中体积分数超过10%时就有可能爆炸，不宜贮存和运输，因此使用时一般要求现场制备。

二氧化氯的性质极不稳定，遇水能迅速分解，生成多种强氧化剂，如HClO3、HClO2、HClO、Cl2，O2等，这些氧化组合在一起产生多种氧化能力极强的活性基团。二氧化氯氧化法可以在常温常压下破坏降解有机污染物，提高废水的可生化性，是处理难降解有机废水的一种有效途径。

3.3 湿式氧化技术（WetairOxidation）

湿式氧化技术是在高温（125～320℃）、高压（0.5～10MPa）的条件下采用纯氧或空气作氧化剂，氧化水中悬浮态和溶解态的有机物、还原态的无机物，使其反应生成水和二氧化碳的一种处理技术。该技术能够彻底氧化一些难降解的有机物，降低水中CODCr，还可以提高废水的可生化性能，这也是该技术常与生物处理相结合的原因。湿式氧化技术具有效率高、氧化速度快、不产生二次污染、反应彻底的优点。

近年来，在应用上引入另一种氧化剂――液态H2O2作，使得该技术实现了在常温常压下进行的目标，COD和色度的去除率分别达到80%和90%以上，极大的扩大了应用范围。但是湿式氧化技术设备要求高、操作条件比较苛刻、运行费用昂贵，使得该技术的推广受到一定限制。

3.4 光化学氧化法

由于反应条件温和、氧化能力强光化学氧化法近年来迅速发展，但由于反应条件的限制，光化学法处理有机物时会产生多种芳香族有机中间体，致使有机物降解不夠彻底，这成为了光化学氧化需要克服的问题。光化学氧化法包括光激发氧化法（如03/UV）和光催化氧化法（如Ti02/UV）。

光激发氧化法主要以03、H202、02和空气作为氧化剂，在光辐射作用下产生OH;光催化氧化法则是在反应溶液中加入一定量的半导体催化剂，使其在紫外光的照射下产生？OH，两者都是通过？OH的强氧化作用对有机污染物进行处理。

4 结语

水环境保护是当前人类社会广泛关注的一个问题，随着我国国民经济的快速发展，高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源 造成了威胁。然而利用现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而高级氧化法（Advanced Oxidation Process，简称AOPs）可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物质 的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，具有很好的应用前景。

参考文献：

[1]胡晓.臭氧高级氧化技术在水处理领域的研究进展[J].安徽农学通报，2017，23（16）：104+155.

[2]邓凯顺.臭氧氧化技术在废水处理中应用研究[J].煤炭与化工，2017，40（08）：156-160.

[3]徐红岩.多相催化臭氧化技术处理染料废水生化出水的试验研究[D].北京化工大学，2017.

[4]徐红岩，王俊，张原洁，韩黎明，宋英豪，刘广青，苏本生.多相催化臭氧氧化技术处理染料废水生化出水[J].环境工程学报，2017，11（05）：2819-2827.

（作者单位：浙江正泰中自控制工程有限公司）