高级氧化技术

高级氧化技术

在工业废水处理中的应用

唐　杰　张　辉　王　耀

(唐山师范学院化学系,河北唐山063000)

摘　要:介绍了高级氧化技术的原理、特点及其在工业废水处理中的应用,重点介绍了超临界氧化法与超声处理技术。高级氧化技术与其它廉价水处理技术的联合应用将是今后工业废水处理技术的发展方向之一。

关键词:工业废水处理;高级氧化技术;应用中图分类号:X783 文献标识码:A

Application of the high oxidizing technique

in industrial w aste w ater treatment

T ANG Jie ,ZH ANG Hui ,WANG Yao

(Department of Chemistry ,T angshan T eachers C ollege ,T angshan ,Hebei 063000)

Abstract :The principle ,characteristics ,researching dev olopment and the application of the high oxidizing technique in industrial waste water treatment were reviewed .The super critical water oxidation technique and ultras onic treatment techniques especially were introduced .The integration of the high oxidation tech 2nique and other low cost water treatment techniques is the developing trend in the future.K ey words :industrial waste water treating technique ;high oxidizing technique ;application

工业废水成分复杂,多含有有毒、有害物质,难以转化。工业废水处理一直是水处理研究的热门领域,各种高新技术层出不穷。高级氧化技术具有处理效率高、对有毒有害污染物转化较彻底等优点,被广泛应用于难降解有机废水的预处理工艺中。但是高级氧化技术存在成本较高的问题,针对高浓度、多

组分、难降解的工业废水,一般首先采用高级氧化处理技术将难降解有机污染物转化为低毒、易生物降解的低分子有机物,而后再采用其它廉价水处理技术进行后续处理;或者在常规处理之后,采用高级氧化技术进行深度处理。这样既能满足实际需要,又能有效降低成本[1]。

收稿日期:2005-12-02

作者简介:唐　杰,女,(1972-),新疆石河子人,硕士,讲师,主要从事分析化学和环境化学教学与科研工作。新技术、新工艺

清洗世界　2006,22(4):18-21

Cleaning W orld

高级氧化技术降解工业废水的原理主要是利用各种活性自由基进攻有机大分子并与之反应,从而破坏有机物分子结构达到氧化去除有机物的目的。目前的研究主要集中在以下几个方面,并已取得了一定进展。

1　超临界氧化法

超临界氧化法(SCW O)是由M odell等人于20世纪80年代中期提出的一种新的污水处理方法。其主要优势是:可在很短时间内将难降解的有机物以高于99%的去除效率氧化成C O2、N2和水等无毒小分子化合物,无二次污染;结构简单,反应器体积小;在超临界水中有机物氧化时放出大量热,有机物质量分数大于3%时即可实现自热反应,节约能源[2]。

1.1　SCWO反应机理[3]

水在临界点(t c=374℃P c=22.1MPa)以上,其密度值、介电常数、离子积会下降,氢键会减少,形成一种具有高扩散性和优良传递特性的非极性介质。此时非极性的有机物和气体能与水以任意比例互溶,形成单一均相的体系,显现出一些特殊性质,如表面张力消失、截面间传递阻力消失、高的扩散性、低的密度和黏度、对无机盐的溶解度显著下降等。

SCW O反应为自由基反应,一般情况下,O2和H2O2通过两种机理引发链反应,O2直接和废水中的有机物反应产生(R・)和(H O・)自由基,H2O2热解形成自由基。

RH+O2=R・+H O2・

RH+H O-2・=R・+H2O2

O2+e-=O-2

H2O2+M=2OH・

M为均质或非均质介质,羟基具有很高的活性,几乎能与所有的含氢化合物反应。

RH+OH・=R・+H2O

以上各步反应过程中所产生的自由基(R・)能和氧气作用生成过氧化自由基,并进一步获取氢原子生成过氧化物。

R・+O2=

ROO・

ROO・+RH=ROOH+R・

过氧化物不稳定很快分解为小分子化合物,直至生成小分子的甲酸、乙酸等,甲酸、乙酸等最终经过自由基氧化过程转化为C O2和H2O。

对超临界水的氢键特征的研究表明,在400℃的超临界温度下,几乎所有水的氢键都断裂。量子化学计算表明,超临界水能提供一种新的反应途径,它能与正在反应的分子形成能够降低成键和断键活化能的结构。

1.2　SCWO流程[4]

SCW O流程如图1所示。

1.污水槽;

2.污水泵;

3.氧化反应器;

4.固体分离器;

5.空气压缩机;

6.循环用喷射泵;

7.膨胀机透平;

8.高压气液分离器;

9.蒸汽发生器;10.低压气液分离器;11.排除阀

图1　SCW O流程示意图

1.3　SCWO技术的主要特点与与应用范围

1)SCW O技术的特点:⑴均相反应;⑵处理范围广;⑶处理效率高;⑷无二次污染;⑸节约能源;⑹易于盐处理;⑺选择性好。

2)SCW O技术的应用范围:⑴有机废水处理;⑵有毒有机物处理;⑶生物污泥处理;⑷人类代谢有机物处理;⑸固体废弃物的处理;⑹其它方面应用。

2　超声与其它技术在废水处理中的联合应用

超声波是指频率高于20kH z的声波。超声波降解水中有机污染物是一个物理化学过程,通过超声

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