烏力吉

【摘 要】隨著城市工業(yè)的發(fā)展，城市污水中所含有工業(yè)廢水的比例增大，使得其中難降解有機(jī)污染物的含量上升，在常規(guī)處理技術(shù)方法難以取得理想處理效果的情況下，高級(jí)氧化技術(shù)（Fenton法）在處理難降解有機(jī)污染物時(shí)展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文介紹了該技術(shù)的發(fā)展過(guò)程、主要類型及應(yīng)用狀況，并對(duì)其在廢水處理中的優(yōu)勢(shì)、存在問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)作出評(píng)述。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)廢水；難降解有機(jī)污染物；化學(xué)氧化法；高級(jí)氧化技術(shù)

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，各種廢水的排放量逐年增加。工業(yè)廢水具有成分復(fù)雜、有機(jī)污染物濃度高，可生化性差、色度深且多變甚至有生物毒性等特點(diǎn)，若不經(jīng)處理直接排放，將會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重危害。

城市污水中隨著工業(yè)廢水的排放量增多，使得難生化降解類有機(jī)物所占比例增高，污水可生化性變差。而城市污水處理過(guò)程所使用的常規(guī)生物處理法，對(duì)于難降解有機(jī)物的去除率較低，一般達(dá)不到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。在城市污水處理過(guò)程中，如要以較低的處理成本取得較好的處理效果，就需要針對(duì)不同的污染物質(zhì)，需要選用不同的處理技術(shù)方法。

1.難降解有機(jī)廢水的危害

在城鎮(zhèn)排水中以煉焦、印染、印刷和制藥等行業(yè)排放的工業(yè)廢水為例，就是典型的難降解有機(jī)廢水。

焦化廢水是焦化廠與煤氣廠在生產(chǎn)過(guò)程中的洗滌水、洗氣水，蒸汽分流后的分離水和儲(chǔ)罐排水等，含有數(shù)十種無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物。其中無(wú)機(jī)化合物主要是大量氨鹽、硫氫化物、硫化物、氰化物等；有機(jī)化合物除酚類外，還有單環(huán)及多環(huán)的芳香族化合物、含氮、硫、氧的雜環(huán)化合物等。這種廢水具有成分復(fù)雜、污染物濃度高、色度高、毒性大、且性質(zhì)非常穩(wěn)定，是一種典型的難降解有機(jī)廢水。

印染廢水具有水量水質(zhì)變化大、有機(jī)污染物含量高、色度深、堿性大等特點(diǎn)，屬難處理的工業(yè)廢水。印染加工的四個(gè)工序都要排出廢水，預(yù)處理階段（包括燒毛、退漿、煮煉、漂白、絲光等工序）要排出退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水和絲光廢水，染色工序排出染色廢水，印花工序排出印花廢水和皂液廢水，整理工序則排出整理廢水。印染廢水是以上各類廢水的混合廢水，或除漂白廢水以外的綜合廢水。

印刷廢水水量相對(duì)較少，而CODCr非常高，還有一定量的懸浮物、細(xì)菌和溶解性物質(zhì)，濁度和色度較高，并含有大量的丙烯酸類大分子團(tuán)，如果不經(jīng)過(guò)處理直接排入城市污水管網(wǎng)進(jìn)入到污水處理廠，會(huì)對(duì)污水處理工藝產(chǎn)生極大的影響，破壞生物處理系統(tǒng)，污染水環(huán)境。

制藥工業(yè)廢水主要包括抗生素生產(chǎn)廢水、合成藥物生產(chǎn)廢水、中成藥生產(chǎn)廢水以及各類制劑生產(chǎn)過(guò)程的洗滌水和沖洗廢水四大類。屬于較難處理的高濃度有機(jī)污水之一，因藥物產(chǎn)品不同、生產(chǎn)工藝不同而差異較大， 而且制藥廠通常是采用間歇生產(chǎn)， 產(chǎn)品的種類變化較大， 造成了廢水的水質(zhì)、水量及污染物的種類變化較大。其特點(diǎn)是組成復(fù)雜，有機(jī)污染物種類多、濃度高，CODCr值和BOD5值高且波動(dòng)性大， 廢水的BOD5/CODCr值差異較大， NH3-N濃度高， 色度深， 毒性大和懸浮物濃度高。

2.化學(xué)氧化法在處理難降解有機(jī)污染物中的應(yīng)用

城市污水中如混入了上述的各種工業(yè)廢水，難生化降解類有機(jī)物比例升高，污水可生化性變差。以常規(guī)生物處理法，對(duì)于難降解有機(jī)物的去除率較低。

而化學(xué)氧化法因能夠有效氧化去除傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)無(wú)法去除的難降解有機(jī)物，在廢水處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?；瘜W(xué)氧化法根據(jù)所用氧化劑的種類，分為有臭氧氧化法、氯氧化法、光催化氧化法、濕式氧化法、高級(jí)氧化法等。

近年來(lái)，高級(jí)氧化技術(shù)（Fenton法）用于處理難降解有機(jī)廢水的研究，已獲得顯著的進(jìn)展。下面就對(duì)高級(jí)氧化法處理技術(shù)方法做一介紹。

高級(jí)氧化技術(shù)（Fenton法）又稱深度氧化技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是使用亞鐵鹽和過(guò)氧化氫的組合而成的Fenton試劑， 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），而·OH可與大多數(shù)有機(jī)物作用使其降解。

隨著研究的深入，又把紫外光（UV）、草酸鹽（C2O24-）等引入Fenton試劑中，使其氧化能力大大增強(qiáng)。它主要包括電化學(xué)氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法、光催化氧化法和超聲降解法等。

3.高級(jí)氧化技術(shù)（Fenton法）的類型及特點(diǎn)

3.1普通Fenton法

普通Fenton法是H2O2在Fe2+的催化作用下分解產(chǎn)生·OH，將有機(jī)物氧化分解成小分子。同時(shí)，F(xiàn)e2+被氧化成Fe3+產(chǎn)生混凝沉淀，去除大量有機(jī)物。

3.2光Fenton法

3.2.1 UV/Fenton法

UV/Fenton法也叫光助Fenton法，是普通Fenton法與UV/H2O2兩種系統(tǒng)的復(fù)合。與該兩種系統(tǒng)相比， 當(dāng)有光輻射（如紫外光、可見(jiàn)光）時(shí)，由于Fe3+和紫外線對(duì)H2O2的催化分解存在協(xié)同效應(yīng)的原因，使得Fenton試劑的氧化性能有很大的改善。

3.2.2 UV-vis/草酸鐵絡(luò)合物/H2O2法

與UV/Fenton法相比，引入光化學(xué)活性較高的物質(zhì)（含F(xiàn)e3+的草酸鹽絡(luò)合物）時(shí)，可有效提高對(duì)紫外線和可見(jiàn)光的利用效果，可用于處理高濃度有機(jī)廢水。

3.3電Fenton法

電Fenton法是利用電化學(xué)法產(chǎn)生的H2O2和Fe2+作為Fenton試劑的持續(xù)來(lái)源，比普通Fenton法提高了對(duì)有機(jī)物的礦化程度。由于H2O2的成本遠(yuǎn)高于Fe2+，所以通過(guò)電化學(xué)法將自動(dòng)產(chǎn)生H2O2的機(jī)制引入Fenton體系具有很大的實(shí)際應(yīng)用意義，可以說(shuō)電Fenton法是Fenton法發(fā)展的一個(gè)方向。

3.3.1 EF-Fenton法

該法又稱陰極電解Fenton法，其基本原理是將O2噴射到電解池陰極上產(chǎn)生H2O2，并與Fe2+發(fā)生Fenton反應(yīng)。電解Fenton體系中的O2可通過(guò)曝氣的方式加入，也可通過(guò)H2O在陽(yáng)極氧化產(chǎn)生。

3.3.2 EF-Feox法

又稱犧牲陽(yáng)極法，通過(guò)陽(yáng)極氧化產(chǎn)生的Fe2+與加入的H2O2進(jìn)行Fenton反應(yīng)。由陽(yáng)極溶解出的Fe2+和Fe3+可水解成Fe（OH）2和Fe（OH）3，對(duì)水中的有機(jī)物具有很強(qiáng)的混凝作用，其去除效果好于EF-Fenton法。

3.3.3 FSR法、EF-Fere法

FSR法即Fenton污泥循環(huán)系統(tǒng)，又稱Fe3+循環(huán)法。該系統(tǒng)包括一個(gè)Fenton反應(yīng)器和一個(gè)將Fe（OH）3轉(zhuǎn)化成Fe2+的電池，可以加速Fe3+向Fe2+的轉(zhuǎn)化，提高·OH產(chǎn)率，但pH必須小于1。EF-Fere法是FSR法的改進(jìn)，去掉了Fenton反應(yīng)器，直接在電池裝置中發(fā)生Fenton反應(yīng)，其pH操作范圍（小于2.5）和電流效率均大于FSR法。

4.高級(jí)氧化技術(shù)（Fenton法）在處理難降解有機(jī)污染物中的應(yīng)用

Fenton法在處理難降解有機(jī)廢水時(shí)，具有一般化學(xué)氧化法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。但H2O2價(jià)格昂貴，單獨(dú)使用往往成本太高，因而在實(shí)際應(yīng)用中，通常是與其他處理方法聯(lián)用，將其用于廢水的預(yù)處理或最終深度處理，以取得最佳效果。

4.1廢水的預(yù)處理

在工業(yè)廢水的預(yù)處理中加入少量的Fenton試劑，通過(guò)·OH與有機(jī)物的反應(yīng)，使廢水中的難降解有機(jī)物發(fā)生部分的氧化、偶合或氧化，形成分子量不太大的中間產(chǎn)物，從而改變它們的可生化性、溶解性和混凝沉淀性，然后通過(guò)后續(xù)的生化法或混凝沉淀法加以去除，可達(dá)到凈化的目的。

4.2廢水的最終深度處理

一些工業(yè)廢水，經(jīng)物化、生化處理后，水中仍殘留少量的生物難降解有機(jī)物，當(dāng)水質(zhì)不能滿足排放要求時(shí)，可以采用Fenton試劑對(duì)其進(jìn)行深度處理。例如，采用中和—生化法處理染料廢水時(shí)，由于一些生物難降解有機(jī)物還未除去，出水的COD和色度不能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，加入少量的Fenton試劑，可以同時(shí)達(dá)到去除COD和脫色的目的，使出水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

高級(jí)氧化技術(shù)從廣義上說(shuō)，是利用催化劑、或光輻射、或電化學(xué)作用，通過(guò)H2O2產(chǎn)生羥基自由基（·OH）處理有機(jī)物的技術(shù)。隨著發(fā)展過(guò)程的深入，在研究中將光化學(xué)和電化學(xué)等各種因素引入Fenton試劑，從而大大增強(qiáng)了試劑的氧化能力，使其具有了在一般化學(xué)氧化法難以奏效時(shí)， 處理難降解有機(jī)廢水的特點(diǎn)。并且在處理過(guò)程中除氧化作用之外，同時(shí)可起到混凝作用的效果，使過(guò)程出水水質(zhì)有了很大的提高。具有非常大的發(fā)展前景，至今已成功運(yùn)用于多種工業(yè)廢水的處理。 [科]

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