《高级化学氧化工艺在制浆废水处理的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高级化学氧化工艺在制浆废水处理的应用（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、综述与专论高级化学氧化工艺在制浆废水处理的应用武书彬(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广州, 510641)摘 要 高级化学氧化(Advanced Oxidation Processes ,简称AOPs)是一项新兴的现代水处理技术,其在处理水中难生物降解毒性有机污染物等方面具有广阔的应用前景。该文简要介绍了几种典型高级化学氧化工艺的基本原理与特点,综述了AOPs技术在制浆造纸工业废水处理方面的研究进展,并就该技术在处理高浓难降解工业有机废水方面的优势、存在的问题及发展前景作了一些评述。关键词 高级化学氧化 光催化氧化 有机污染物 制浆造纸废水处理水污染治理作为环保领域的重要研究课题受到
2、全球范围的重视。近十多年来,国内外在造纸工业废水处理方面开展了较多的研究,其研究范围几乎涉及物理化学法和生物法的各种处理工艺,但由于技术、经济等方面的局限性,目前大多数都尚未在工业中得到实际应用。以好氧糖、活性污泥法、生物膜法等为代表的好氧生物处理工艺及近十几年发展起来的厌氧生物处理技术,在当前造纸工业废水处理方面仍处于主导地位1。有机污染物的氧化降解可分为生物法氧化、 化学法氧化和物理法氧化三大类。由于生物氧化技术在处理有机污染物方面具有处理费用低、 适用范围广等特点,与化学法氧化和物理法氧化工艺相比,废水生物氧化技术在过去的20年中得到了更多的重视和较大的发展。然而,废水中毒性物质的存在会
3、给生物氧化处理系统的稳定运行带来困难,对含难降解毒性有机物的工业废水,采用单一的生物氧化处理工艺难以达到理想的处理效果。此外,生物氧化处理系统的启动期及其对废弃物的处理时间长,处理效果受污染物特性、 操作条件与环境因素等影响较大。制浆造纸工业废水采用单一的生物氧化处理技术存在着难降解高分子有机物去除不彻底、 处理后废水色度仍较高、COD去除率不够理想等不足之处2。因此,研究控制和消除制浆造纸废水污染的新技术和新方法,对造纸工业实现清洁生产具有重要的意义。 除元素氟外,氢氧自由基OH 是氧化性最强的无机氧化剂,且OH 在较宽的pH范围内有良好的稳定性。有OH 参加的高级化学氧化处理工艺可使废水中
4、有机污染物彻底分解为二氧化碳和无机离子,是近年来日益受重视的污染治理新技术304,其在处理难生物降解有机污染物方面的突出效果已展露出诱人的前景。本文侧重介绍高级化学氧化技术在处理造纸工业废水方面的最新研究进展。1 高级化学氧化的特点与基本原理高级化学氧化的概念是Glaze等首次提出的,高级化学氧化工艺泛指反应过程有大量氢氧自由基参与的化学氧化过程5。表1列出了目前文献所报道的污染物AOPs处理工艺6。废水中有机物的高级化学氧化工艺可分为两大类,其 一 是O3、H2O2、O3/ H2O2、UV/ O3、UV/ H2O2、UV/ (O3+ H2O2)等氧化剂直接参加反应的均相反应过程,其中有紫外光
5、参加的氧 化反应通常也称为光激发氧化;其二是有固体催化剂(n型半导体材料)存在,紫外光或可 见光与氧或过氧化氢作用下的非均相氧化反应收稿日期: 1999202201 (修改稿)该课题得到中科院有机地球化学国家重点实验室开放基金、华南理工大学自然科学基金与制浆造纸工程国家重点实验室开放基金的部分资助。341999年9月 China Pulp 作为后续处理可进一步去除难以生物氧 化的COD ,降低色度,改善出水水质,同时 又可起到杀菌作用,而不会产生难于脱水分离 和处理的污泥。采用O3与化学混凝联用也可提高废水的处理效果。用UV/ O3或O3/ H2O2强化氧化处理废纸脱墨废水也非常有效32。目前
6、我们在实验室开展了光催化氧化处理 草浆CEH漂白废水的研究,初步研究结果表 明:用TiO2作催化剂,在O2和紫外光作用 下,室温下处理时间不超过1小时,可使该废 水高分子组分(相对分子质量大于10000)中的总有机氯和色度降低80 %以上,废水经光 催化氧化处理后,再经生物氧化法处理,废水COD、TOCl和色度几乎完全被去除。3 几种化学氧化工艺经济性分析、存在的问 题与前景展望近十几年来的研究结果证实了化学氧化在 给水与废水处理中的实用性,目前有关高级化 学氧化技术用于水污染物治理的研究已成为国内外研究的热点之一,其在造纸工业废水处理 方面也显示了良好的前景。以消耗O3、H2O2、O2等氧化
7、剂为主的均相高级化学氧化工艺,在处理高浓有机工业废水方面具有反应时间 短、反应过程较容易控制、对有机物的降解无 选择性等优点33,但还存在着处理成本较高, 尤其是对造纸工业废水,用单一的化学氧化处理工艺,要取得理想的效果,经济成本方面还 有较大的障碍。几种化学氧化工艺的操作难易 程度、适用污染物浓度范围与成本比较见表3。均相化学氧化工艺中H2O2和UV/ H2O2较O3和UV/ O3工艺在操作和氧化剂成本方面有优势,但H2O2对有机物的氧化能力较O3弱, 且对紫外线的吸收度仅为臭氧的017 % ,紫外线的利用率较低。 非均相光催化氧化最大优点是可使用太阳 光作反应光源,且氧化剂成本极低,因此在
8、整 体经济成本方面很有竞争力。化学氧化与生物 处理相结合,在处理造纸工业废水方面已展示出了广阔的发展前景。从当前研究情况来看, 光催化氧化工艺在工业中得以实际应用还有许表3 几种化学氧化工艺的性能对照3工 艺氧化剂成本紫外线成本操作与维修的难易度污染物浓度适用范围对废水中干扰物的承受能力O3高无难中高中UV/ O3高中难中高中H2O2中无易中低小UV/ H2O2中高易低小UV/ H2O2/ O3中中中中高中Fe2 +/ H2O2中无难中高高UV/ TiO2非常低中中低中741999年9月 China Pulp 对造纸工业废水这样特 定多组分复杂体系还缺乏深入系统的研究,更缺少中试数据。参 考
9、文 献1 M Suzuki. Waste water treatment inJapanese pulp and paper in2dustry today. TAPPI proceedings of 1994 International Environ2mental Conference. 57642 T R Brooks , G E Saltin et al.Kraft mill close2up studies.TAPPI proceedings of 1994 International Environmental Confer2ence. 4935003 Martin M Halma
10、nn. Photodegradation of waste pollutants. CRCPress , Inc. , 1996 , USA4 李琳.多相光催化在水污染治理中的应用.环境科学进展, 1994 , 2 (6) : 23315 W H G laze. Drinking water treatment with ozone.Environ.Sci. and Technol. , 1987 , 21: 2246 C. P. Huang , Chengdi Dong and Zhonghung Tang. Advancedchemical oxidation: its present r
11、ole and potential future in haz2ardous waste treatment.Wastemanagment , 1993 , 13: 3613777 曲久辉.强化臭氧氧化在处理有机废水中的典型反应与应用.环境科学, 1997 , 18 (3) : 77798 J G ierer. Holzforschung , 1997 , 51 (4) : 1771829 A R Bowers , P Gaddipati , et al. . Treatment of toxic or refrac2tory wastewaters with hydrogen peroxid
12、e.WaterSci.andTech. , 1989 , 21 (4) : 47748110 Y TWang andJ L Latchaw. Anaerobic biodegradation and toxic2ity of hydrogen peroxide oxidation products of phenols. ResearchJ. Water Poll. Cont. Fed. , 1990 , 6: 23423911 C V Sonntag et al. . Peroxyl radicals in aqueous solutions. Per2oxyl radicals , 173
13、185 , Edited by Z B Alfassi , 1997 , JohnWiley &Sons Ltd.12 N H Ince and D T G onenc. Treatability of a textile Azo dye byUV/ H2O2.Environmental Technology , 1997 , 18 (2) : 17918613 N A Hayek and MDore. Water reseach , 1990 , 24: 97398214 刘勇弟,徐寿昌.紫外2Fenton试剂的作用机理及其在废水处理中的应用. 1994 , 13 (4) : 3023061
14、5 胡春等.多相光催化氧化的理论与实践进展.环境科学进展, 1995 , 3 (1) : 556416 郑红,汤鸿宵等.环境科学进展, 1996 , 4 (3) : 11717 GL Puma and PL Yue. Photodegradation of pentachlorophenol.Photocatalytic prification and treatment of Water and Air.Else2vier Science Publishers , Amsterdam, 1993 , 68969418 张志军,包志成等.TiO2催化下的氯代二苯并2对2二恶英光解反应.环境化学
15、, 1996 , 15 (1) : 475119 J N Destine , J Wang et al. .The photodegradation of milled2wood lignin , part 1 , the Role of Oxygen. JPPS, 1996 , 22(1) : 243020 L Tinucci , E Borgarello , et al. .Treatment of industrialwastewaters by photocatalytic oxidation on TiO2. Photocatalyticprification and treatme
16、nt of Water and Elsevier Science Publish2ers , Amsterdam, 1993 , 58559421 H D Mansilla , J Villasenor , et al. . ZnO2catalysed photodegra2dation of kraft black liquor , J.Photochem. photobiol. , A:Chem. . 1994 , 78: 26727322 P Peralta Zamora , S. D. Moraes , R.Pelegrainni , et al. .Evaluation of ZnO , TiO2, and supported ZnO the photoassistedremediation of black liquor cellulose and textile mill effluents.Chemosphere , 1998 , 36
