高级氧化工艺优缺点的比较

高级氧化工艺优缺点的比较常用的高级氧化Fenton氧化法，光催化氧化法，电催化氧化法，铁碳微电解氧化法等，现对这几种方案进行比较。Fenton氧化法：Fenton（芬顿）试剂法是针对一些特别难降解的机有污染物如高COD，利用硫酸亚铁和双氧水的强氧化还原性，生成反应强氧化性的羟基自由基，与难降解的有机物生成自由基，最后有效的氧化分解(芬顿(Fenton)试剂反应机理)其化学反应机制如下：H2O2+Fe2+→OH-+OH-+Fe3+→Fe(OH)3↓随着研究的深入,又把紫外光(UV)、草酸盐(C2O42-)等引入Fenton试剂中,使其氧化能力大大增强。从广义上说,Fenton法是利用催化剂、或光辐射、或电化学作用,通过H2O2产生羟基自由基(·OH)处理有机物的技术。光催化氧化法：光化学氧化法包括光激发氧化法(如O3/UV)和光催化氧化法(如TiO2/UV)。光激发氧化法主要以O3、H202、O2和空气作为氧化剂，在光辐射作用下产生羟基自由基HO·。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(UV)的照射下产生HO·，两者都是通过HO·的强氧化作用对有机污染物进行处理。其中，氧化效果较好的是紫外光催化氧化法，它的作用原理是让有机化合物中的C-C、C-N键吸收紫外光的能量而断裂，使有机物逐渐降解，最后以CO2的形式离开体系。电催化氧化法：电化学氧化法是指通过阳极表面上放电产生的羟基自由基HO·的氧化作用，HO·亲电进攻吸附在阳极上的有机物而发生氧化反应，从而去除污染物。研究表明，在酸性介质和PbO2固定床电极反应器中，经过5h的降解，苯胺的去除率可达97%以上；在碱性介质中，苯胺和4-氯苯胺在Pb箔上的阳极氧化呈现出一级反应特征，在3h内，这类物质的去除率为99%，而且所有的中间产物也可被彻底氧化。含有卤代物和硝基化合物的废水通过电化学氧化处理，采用Ti、PbO2或碳纤维阳极，其去除率可达95%以上。铁碳微电解氧化法：铁炭微电解是基于电化学中的原电池反应。在废水PH3-4的条件下，当铁和炭浸入电解质溶液中时，由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差，因而会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场。阳极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力，可使某些有机物还原，也可使某些不饱和基团(如羧基—COOH、偶氮基-N＝N-)的双键打开，使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。此外，二价和三价铁离子是良好的絮凝剂，特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性，调节废水的pH可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀，吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子，可进一步降低废水的色度，同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。阴极反应产生大量新生态的[H]和[O]，在偏酸性的条件下，这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应，使有机大分子发生断链降解，从而消除了有机废水的色度，提高了废水的可生化性。表3.3各种高级氧化处理工艺比较方案优点缺点Fenton氧化法(1)可氧化破坏多种有毒有害的有机物，适用范围广。(2)反应条件温和，不需高温高压。(3)设备简单，可单独处理，也可与其他方法联合处理。(1)使用药剂的量多，过量的二价铁会增大处理后废水的COD值。(2)反应时问长，通常要一到数小时。(3)氧化能力还不太强，有些有机物还不能被破坏，需借助紫外光、超声波、臭氧等进行强化。光催化氧化法(1)适用废水行业广，反应条件温和、氧化能力强。(2)可以破坏氰化物，使其无害化。(3)是一种非常清洁的干处理法，不会引入任何其他物质到体系中。(4)能彻底破坏有机物而使其转化为CO2排出，处理的深度比其他方法高。(1)紫外光的吸收范围较窄，光能利用率较低，其效率还会受催化剂性质、紫外线波长和反应器的限制，短波紫外线(波长小于1700A)比长波的效果好，但短波紫外光较难获得。(2)光催化需要解决透光度的问题，因为某些废水（如印染废水）中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果。(3)目前使用的催化剂多为纳米颗粒（太大时催化效果不好），回收困难，而且光照产生的电子一空穴对易复合而失活。电解氧化法(1)电解装置设备简单，操作容易，控制方便，价格便宜。(2)阳极可以氧化污染物，改变阳极材料可以破坏不同类型的有机物。(3)阴极可以回收重金属，使破坏有机1）可溶性的电极氧化法电极的消耗过大，电流效率偏低，反应器效率不高；2）用电化学法彻底分解水中有机物能耗较高，设备成本也较高。污染物与回收液中重金属同步进行，一举二得。铁碳微电解氧化法1）结构简单，操作方便；2）作用有机污染物质范围广，3）具有良好的混凝效果,COD去除率高；4）该方法既可以作为单独的处理方法，又可作为生物法的预处理工艺，除废水的生化性得到提高外，有利于活性污泥的沉降性能和生物膜法的挂膜性能；5）该方法可以达到化学沉淀除磷的效果，还可以通过还原除重金属。1）反应速度相对不快，2）一定运行时间后，填料表面会形成钝化膜，废水中的悬浮颗粒也会部分沉积在填料表面上，这样就阻隔了填料与废水的有效接触，导致铁床处理效果降低；2）床体易板结，造成短路和死区；3）铁碳补充劳动强度大。4）酸性条件下，溶出的铁屑量大，加碱中和时产生的沉淀物多，增加了脱水工序的负担。根据以上各个工艺的比较，综合考虑本项目的实际情况，以及工艺投资、占地等特点，本次项目采用微电解氧化法作为废水预处理工艺。