试论废水处理中高级氧化技术的应用

洪 爽

（东莞市中南环保科技有限公司 广东东莞 523000）

引言

随着生活水平的不断提升，我国人民对废水的排放量也日益增加，废水处理的工作量不断提升。在处理废水过程中，原有的处理方式难以对其中有机物进行清除，会导致废水处理不彻底。而通过运用高级氧化技术对废水进行处理，则能够提升处理的有效性，增强整体处理的效果。

1 高级氧化技术的概述

1.1 高级氧化技术的内涵

高级氧化技术是随着化学氧化法的发展而发展的，其是一种对难降解有机污染物进行处理的新型技术。在运用这种技术的过程中，需要使羟基自由基与水中的部分高分子有机物进行反应，在反应的过程中处理和分解有机物，以取得污水处理的效果。同时在运用这种方法的过程中，要对工艺参数进行优化，并结合现实条件开发催化性能较高的新型催化剂和电极，对各种细化技术进行研究，通过实现高级氧化技术与其它水处理技术的融合，以提升高氧化的效率和速率。需要注意的是，在运用这种技术的过程中，应当不断提升管控的力度，将理论与实践联系起来，注重对细节的分析，并结合其它深度处理工艺、生化处理技术等对污水进行处理，如此才能够使整体处理的效率得到提升，取得理想的废水处理效果。

1.2 高级氧化技术的特点

在当前国内外水处理工艺中，有很多从业人员都运用了高级氧化技术，且研究这一内容的学者也较多，取得了良好的运用效果，是废水处理的有效技术之一。具体来看，其特征如下。

首先，具有较好的应用条件，在对废水进行处理的过程中，能够有效对环境进行适应，且在压力、温度等方面的受限较少，有较高的便捷性。也正是如此，该技术得到了很多从业人员的青睐。其次，环保功能较为显著，在处理废水的过程中，对该技术进行运用，不会对水体造成二次污染，而且还能够对污染水体进行高效率治理，对环境保护工作的开展带来有利作用。再次，高级氧化技术氧化优势十分显著，能够对有机物进行自然降解，这与其它技术相比是具有优势的。最后，高级氧化技术有关的设备具有较高的操作优势，不会过于复杂，且运用起来较为简便。在对设备进行维护的过程中，也不用花费较高的成本，国内这方面的技术较为成熟，维护十分便捷。此外，高级氧化技术还具有较高的适配性，能够与其它技术进行组合使用，取得更好的效果。

2 废水处理中高级氧化技术的应用措施

2.1 光化学氧化法

在高级氧化技术中光化学氧化法是一个重要方法，这种方法是指光照过程中，使氧化剂催生出羟基自由基，并借助于其对有机污染物进行分解。又可以将这种方法划分为两种，即光激发氧化法、光催化氧化法[1]。在实践中很多领域都运用了光激发氧化法，这种方法主要将紫外线作为了载体，运用催化、照射等手段有效提升氧化剂的氧化能力，并使之催生一定量的羟基自由基、超氧负离子自由基，这些物质存在更为强大的氧化能力。

在对光催化氧化法进行运用的过程中，可以将一定量的催化剂加入到待处理溶液中，并通过催化剂和紫外线的双重作用，催生羟基自由基，最后有效运用羟基自由基附带的氧化功能有效清除和消除污染物。在光催化氧化法中最为常见的催化剂就是二氧化钛，部分学者在毛竹活性炭中运用了TiO2，使微波与负载TiO2活性炭相互做出协调处理，从而降解制药工业废水。经过详细分析发现，废水中的脱色率和COD 去除率出现了较大范围的提升现象，几乎达到了94.5%、91.7%，但是在应用二氧化钛的同时，其往往会出现带隙能，这就会对进一步运用二氧化钛催化剂带来诸多影响，所以未来还需要在这一方面进行深入研究。

2.2 臭氧氧化法

臭氧氧化法也是高级氧化技术的一种，依据臭氧与污染物反应方式的不同，又可以将臭氧氧化法划分为两种方法，即直接反应法和间接反应法。其主要原理是借助于臭氧反应对双键结构进行破坏，采用分批次、分步骤的方式将有机物化解为较小的分子，如此能够使有机物原有的双键结构被打破。臭氧直接氧化反应往往没有较高的速率，难以彻底净化污水，所以这种方法通常被运用于工业废水处理中，能够增加废水的B/C。臭氧间接反应属于一种间接性的方式，对臭氧进行分解，通过分解催生羟基自由基，并以此对有机物质进行氧化，达到最终的目的。该反应没有选择性，且氧化程度高，具有较快的反应速度，被很多单位运用于工业废水处理中，取得了较好的成效[2]。

在臭氧间接反应的过程中，要想产生羟基自由基，通常需要满足三种要求，即具备碱性条件、紫外线条件和金属催化物条件。一些学者为了验证结果，对二氧化钛进行了自制，并以此对臭氧进行催化，由其对腐殖质进行氧化，效果十分理想。通过对实验进行分析发现，在水处理过程中采用二氧化钛，约可以提升28.8%的效率，且可以将腐殖酸氧化去除率提升到85%，效果十分明显。

2.3 电化学氧化法

通常情况下电化学氧化法指的是通过催化活性电极反应产生羟基自由基，并进行处理的方式，如此能够有效处理部分难以降解的污染物。不过在对这种方法进行运用的过程中，要开发高效催化性能电极。一些学者将苯酚视为模拟污染物开展实验，并制备了Ti/SnO2+Sb2O3/Fe-PbO2阳极，最终发现苯酚具有较高的氧化去除率，原因在于其电极表面产生了很多羟基自由基，该电极能够对苯酚进行去除，取得十分显著的效果。

在电化学氧化法的运用中不会出现二次污染的现象，且装置的安装十分简便，不需要过于复杂的工艺，不过也有一些缺陷，即耗电量较大，且电极寿命会出现下降的趋势，缺乏稳定性，所以未来还需要进一步对这种方法进行研究，做出深入的探索，以便更好地在工业中运用。

2.4 催化湿式氧化法

这种方法指的是在催化剂处于高温和高压过程中，对其中的一些有机物和氨氮进行分解，将其分为水、二氧化碳、氮气等，并进行下一步处理。这种氧化法与传统湿式氧化法相比较来看，压力较低，且反应温度较为适宜，氧化能力较高，可以较大限度地降低反应成本。一些学者为了对这种方法的效果进行研究，制备了RuCu/TiO2双金属催化剂，且无害化处理了氨氮废水。最终实验结果发现，氮气选择性高于85%，氨氮转化率超过了90%。在运用催化剂的过程中，催化活性并没有被改变，且催化湿式氧化法具有有机物去除率高、反应时间短等特性，在印染废水处理、农药废水处理以及造纸黑液处理中得到了广泛运用，未来能够进一步推动其向工业化方向发展。

2.5 芬顿氧化法

这种方法采用了深度氧化技术，在芬顿试剂pH值低于3 时，过氧化氢会在二价铁的催化下生成羟基自由基，而羟基自由基具有较高的氧化性，可以将污染物去除掉。这种方法具有较好的效果，对于普通化学氧化技术难以处理的有机废水和生物难降解的废水比较适用。借助于这种方法对COD 值是2450mg/L 的垃圾渗滤液进行详细化处理，使pH 值保持在3 左右，设定二价铁离子加量保持在0.05mol/L，在总体加入的过氧化氢体量达到二价铁离子总体量三倍或者四倍的时候，就能够使COD 有约80%之多的去除率。

其中类芬顿也是一种较为有效的方法，其指的是将紫外光、超声、微波、氧气等加入到普通的芬顿氧化法中，通过这种途径催生大量羟基自由基。根据有关学者的调查和实验了解到，UV/H2O2/Fe2+工艺对于氯酚混合液、硝基苯、氯苯等都具有十分显著的降解效果。一些学者为了弄清楚实际情况，对氨基苯酚做出了实验，他们采用芬顿氧化法对其进行降解，并对比超临界水氧化技术与该实验的结果。最终发现，在这种方法下PAP 去除率能够高于99%，不过超临界芬顿氧化法在对废水进行处理的过程中，谱图峰值几乎接近于0，这也就是说与超临界水氧化技术相比较而言，超临界芬顿氧化法降解能力更高。还有一些学者针对石油烃类物质污染的土壤进行了实验，将类芬顿氧化法进行了运用，发现实验中如果能够分四次投加双氧水，那么就可以在很大程度上对TPH 去除率进行提升，这一比例几乎达到了90.73%以上，具有十分显著的成效。

2.6 超声氧化技术

超声氧化技术也是高级氧化技术的一种，虽然该技术的应用时间较短，但是具有良好的应用效率，是一种优势较为明显，且具有较高应用价值的氧化技术。这种技术具有无二次污染、氧化设备操作方便、氧化速度快等多方面的优势，可以对污水中的很多有机物进行降解。不过现有情况下，在对这种技术进行研究的过程中，往往将重点放在单一体系废水中，且适用的废水规模较小。

所以未来要想更好地对超声氧化技术进行运用，还需要对应用范围进行扩大，并加强对这一技术的研究，应当将研究重点尽量集中于高级氧化技术的联合运用上。此外，当前我国在对废水处理的过程中，对这一技术的运用还不是十分重视，未来应当对该技术提升重视度，将其纳入到日常废水处理体系中，不断提升运用效率。

3 高级氧化技术的组合方法

3.1 臭氧和紫外光组合氧化

臭氧是一种强氧化剂，电位较高，可以对芳香族物质以及氨基酸等进行氧化，不过单纯臭氧氧化具有较低的处理效率，难以满足废水处理的具体要求，所以在处理时往往会在给水处理等环节运用。根据相关研究结果发现，在对含油废水进行处理的过程中，运用臭氧和紫外光组合方法可以取得理想的效果。

可能该技术在反应初期不会有显著的效果，但经过一定时期的反应之后，则能够有较为显著的反应速率，且在组合反应下还能够形成羟基自由基，这就能够更好地对有机物进行氧化分解，取得较好的废水处理效果。

3.2 过氧化氢和紫外光组合

在处理废水的过程中，将过氧化氢和紫外光进行组合，也能够提升废水处理的效率，原因在于过氧化氢属于强氧化剂，在处理废水时，能够将毒性分子进行转化，使其成为微生物分解化合物，而在反应时，无机物则有较快的反应速度，其与紫外线有效融合，会存在较高的处理能力。根据相关研究发现，在对氯代酚类物质进行处理的过程中，运用290nm 的波光联合过氧化氢，就能够对有害物质进行有效处理，且使氯酚等物质处理的效率得到显著提升。此外，在经过一定时间的反应之后，还可以将三氯酚完全清除掉，不过在处理中随着pH 的不断增加，其整体速度会持续降低。由此可见，过氧化氢与紫外光组合具有较好的运用效果，未来有待对这一技术进行持续开发和运用。

3.3 臭氧、紫外光和过氧化氢组合法

在对废水进行处理的过程中，联合运用臭氧、紫外光、过氧化氢等方法，可以将废水中有害分子的处理效率提升上来。这种工艺与臭氧和紫外光组合法存在较高的类似性，在紫外光辅助作用下，能够将有害分子分解为自由基，有效对废水的色度进行降低，并对有害物质进行清除，应用价值较高。

4 高级氧化技术的展望

高级氧化技术属于一种新的技术，在废水处理上具有较好的效果，该技术与传统废水处理技术相比较来看，可以对那些原本不能生物降解或者很难进行生物降解的有机污染物进行氧化，使之成为较小的分子，并再次对他们进行氧化，这就能够提升废水处理的有效性。正是因为这种方法具有较好的效果，所以得到了很多从业人员的运用，在多个领域都取得了不错的成效，也引起了很多学者的研究。

不过因为高级氧化处理方法也存在一些缺陷，例如需要较高的制备成本，在对光进行利用的过程中面临效率低下的问题，实践中一旦处理不好还会产生二次污染，因此还有待对之作出深入的探索。建议持续优化和完善工艺参数，对具有高性能的催化剂和电极进行开发，并对联用方式进行研究，以此进一步提升氧化的速率、效率等。此外，也可以单独处理不容易降解的污染物。而结合其他有关的生物方式，可以进一步对工业废水处理的效率进行提升，达到废水的零排放处理目的。

未来随着科学技术的快速发展，以及人们对废水处理重视度的不断提升，高级氧化技术的运用也会更为有效，能够得到更多人员的关注，而且还会提升组合技术的运用概率，废水处理也会取得更好的成效。

结语

本文首先分析了高级氧化技术的内涵和特点，然后对该技术的细化运用方法进行了总结，即光化学氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法、催化湿式氧化法、芬顿氧化法、超声氧化法。其次从三个方面分析了高级氧化技术的组合方法，即臭氧和紫外光组合氧化、过氧化氢和紫外光组合、臭氧、紫外光和过氧化氢组合法，最后对高级氧化技术进行了展望，旨在为有关人员更好地对这一技术进行运用提供参考和帮助。