高难度废水处理催化氧化技术
铭盛环境——工业污水，工业废水处理专家，提供污水处理解决方案
1、前言
水环境维护是当前人类社会普遍关注的一个问题，随着我国国民经济的快速开展，各类含有高浓度、高毒性、高难降解有机污染物的工业废水产量越来越大，对我国的环境和水资源形成了极大的要挟。现有常规的处置废水的办法，如物理法和生化法对普通污染性质的废水有着良好的处置去除效果;而关于那些可生化性差、相对分子量大、具有高化学稳定性、高生物毒性及高含盐的废水，则需求采取化学法停止处置，而催化氧化技术作为化学法水处置范畴的一种创新技术，以其独有的技术优势和强大的处置才能，正逐渐成为化学法水处置范畴的首选技术。
2、高难废水处置开展现状
化工、医药、农药等行业的高盐高毒有机废水，具有成分复杂、有机物浓度高、含盐量高、毒性强、可生化性差等特性，传统的生物办法很难处置，而采用燃烧法太昂贵。
2017年，全国废水排放量695.4亿t。工业废水排放量209.8亿t，占废水排放总量的30.2%。对高盐条件下的难降解有机污染物的控制，是我国经济可持续开展和水环境维护的紧迫请求，高浓度有机废水和难降解工业废水的低本钱深度处置，是环保行业开展的技术瓶颈，相关技术的开发得到国度相关政策法规的鼎力支持。
3、催化氧化技术特性及现状
20世纪80年代开展起来的高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，AOPs)可以应用光、声、电、磁等物理和化学过程产生的高活性中间体·OH，快速矿化污染物或进步其可生化性，具有适用范围广、反响速率快、氧化才能强的特性，在处置高毒性、难降解废水方面具有很大的优势，分类如图1所示。
1.jpg
目前，常见高级氧化法为Fenton氧化、臭氧氧化、(光)催化氧化，但均存在一定问题。①Fenton氧化：二次污染物Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)的引入，H2O2价钱昂贵，氧化才能相对较弱;②臭氧氧化：臭氧生成设备复杂、臭氧产率和应用率低、处置本钱高，氧化反响选择性强，降解不彻底;③(光)催化氧化：对光源应用率低，氧化不彻底，能耗较大，投资费用高，催化剂制备难、回收难，且易失活等。面对高难污水处置，生化法根本曾经起不了作用，催化氧化是独一途径。因而，新型催化氧化技术是高难污水处置技术开展方向。
4、典型新型催化氧化废水工业化处置技术
4.1 臭氧催化氧化技术
4.1.1 技术原理
OH氧化复原电位高达2.85V，仅次于氟(2.87V)，因而氧化才能极强，可对有机物无选择性彻底降解。
金属氧化物催化剂的羟基自在基(·OH)和外表配位络合反响机理;首先臭氧与金属氧化物外表的羟基作用生成HO2-，HO2-继续与臭氧生成HO2·，HO2·与臭氧之间作用生成O3-和HO3·，最后HO3·合成产生·OH。
4.1.2 技术特性
(1)对有机污染物高吸附、臭氧与催化剂及有机分子同时接触、羟基自在基在接触位点快速发作并疾速降解有机物的“三同时”条件。
(2)经过特殊的压溶溶气泵，将臭氧在水中的溶解度进步5~8倍，极大地进步了臭氧与水体中有机物及固态催化剂的接触时间和接触面积，从而提升了臭氧的应用率。
(3)在压溶溶气泵的溶气量到达极限值时(普通为处置水量15%~30%的体积比)，比常规的曝气方式效率要高。
(4)臭氧气体全压溶，臭氧化水携压运转，在运转压力(≤2.0MPa)条件下，臭氧半衰期坚持根本不变。
4.1.3 应用范畴
合适含有中低浓度有机污染物(COD：100~1000mg/L)的“高盐、高难降解、高氨氮、高生物毒性”的四高废水处置，合适处置水量为每天1000~50000t。
4.2 四相催化氧化技术
4.2.1 四相催化氧化原理
四相催化氧化反响器技术是一项分离了多金属催化剂载体流化
床、双氧化剂协同催化氧化、同相化学氧化(Fenton法)、异相化学氧化(H2O2/FeOH)及FeOH的复原溶解等功用的新技术，是一种业界抢先的具有更强适用性和经济性的第五代Fenton反响技术。
4.2.2 技术特性
(1)应用铷铁硼磁等特殊资料产生的微电磁场并控制各种反响条件，完成常温常压下羟基自在基的调动;
(2)不时地将空气中的氧气溶于水中并参与链式反响。取得亲电加成生成的自在基应用溶解的氧气完成进一步的合成，大幅降低了H2O2的耗费量;
(3)载体流化床技术截留铁氧化物并起到同相催化和异相催化的作用，减少亚铁的投加和污泥的产生;
(4)较传统Fenton法，大幅降低了药剂费用和操作的难度，处置本钱仅0.7~1.5元/m3。
4.2.3 应用范畴
四相催化氧化废水深度处置技术已胜利应用于制革、制药、煤化工、酿酒、印染、造纸等行业，主要应用于难生化废水的处置、较大毒性废水的处置、中水回用请求的废水处置及高色度废水脱色处置。
4.3 湿式氧化处置技术
4.3.1 湿式氧化技术原理
湿式氧化技术(Wet Oxidation，WO)被证明是一种有效处置高盐高毒有机废水的工艺，是在高温(125~320℃)、高压(0.5~20MPa)操作条件下，应用氧气或空气作为氧化剂，在液相中将有机物氧化降解的过程。WO过程中，有机磷化合物中的磷元素合成为无机磷，有机氮化合物中的氮元素合成为氨氮，难降解有机物合成为小分子易生化化合物，废水COD降解的同时可生化性进步。
4.3.2 技术特性
氧化后废水可生化性显著进步，好氧生化处置COD去除率95%，有机磷转化为无机磷，可作为资源回收应用，具有良好的经济性和产业化应用前景。
4.3.3 应用范畴
处置大多数高浓度有机废液以及回收和再生有用物料，如农药废水、城市污泥、垃圾渗滤液膜滤浓缩液、化工反响釜残液的处置和活性炭再生。
5、现有催化氧化技术存在的技术瓶颈
目前市场上研讨热点为臭氧催化氧化技术，商用臭氧发作器，臭氧化气体的出口压力≤0.1MPa(表压)，臭氧质量浓度最高只能做到150~200mg/L。以压溶溶气泵的最大溶气比例30%计，吨水压溶溶入的臭氧量最大不超越60g，即便按臭氧对有机物的去除比例1∶3计算，单级压溶溶气方式的臭氧催化氧化工艺也只能去除约180mg/L的COD，这极大地限制了这种高效臭氧催化氧化工艺的适用范围;而且单台压溶溶气泵的最大过水流量只要50t/h，在大水量的污水处置工程上，需求配置数量众多、价钱昂贵的压溶溶气泵及隶属设备，使得系统较为复杂且难以控制，投资强度偏高。
基于上述二个要素，催化氧化技术目前迫切需求处理的问题是：如何将臭氧气体的压溶溶气比例大幅进步，同时采用其他技术手腕来替代价钱昂贵的压溶溶气泵的溶气功用。
6、总结
目前，水环境质量得到一定改善，但仍存近17%左右的劣五类水体，水污染排放与管理日益复杂，水生态系统安康情况堪忧。
十二五、十三五环保管理新形势——以改善环境质量为中心，将排污答应制度建立成为固定污染源环境管理的中心制度。
因而，高难工业废水处理及零排放技术是处理这一环境管理问题的关键。而催化氧化技术是处理高含盐废水脱色除COD的独一途径。
