Jern- og stålindustriens hurtige udvikling har produceret en stor mængde vanskeligt at behandle industrielt spildevand, især koksspildevand, som indeholder en stor mængde giftigt, skadeligt og svært nedbrydeligt organisk materiale med høj koncentration. Det har egenskaberne ved kompleks sammensætning og store ændringer i vandkvalitet og volumen. Behandlingen af koksspildevand skaber i stigende grad folks bekymringer. Vær opmærksom på. På nuværende tidspunkt er behandlingen af koksspildevand hovedsageligt traditionelle biologiske behandlingsmetoder, flokkulerings- og koagulationsmetoder og adsorptionsmetoder. Koksspildevandet har dårlig biologisk nedbrydelighed og skal fortyndes i en stor mængde før biokemisk behandling. Efter at det biokemiske spildevand COD (kemisk oxygenforbrug) og ammoniaknitrogenindhold er vanskeligt at opfylde standarden på samme tid, skal det behandles yderligere. Nogle avancerede behandlingsteknologier har imidlertid høje behandlingsomkostninger, og det er svært helt at nedbryde nogle giftige og skadelige stoffer, og de er tilbøjelige til sekundær forurening. Baseret på den nuværende status for koksrensning af spildevand er det meget nødvendigt at studere effektive og miljøvenlige behandlingsteknologier.
Advanced Oxidation Process (AOPs) anvender de ekstremt aktive hydroxylradikaler (· OH), der genereres i reaktionssystemet, til at angribe organiske forurenende molekyler og i sidste ende oxidere organiske forurenende stoffer til CO2, H2O og andre ikke-toksiske. Det lille molekylsyre er en grøn, miljømæssig venlig og effektiv spildevandsrensningsteknologi. På nuværende tidspunkt omfatter avancerede oxidationsteknologier hovedsageligt kemisk oxidation, fotokemisk oxidation, fotokatalytisk oxidation, våd katalytisk oxidation osv. Fordi AOP'er har fordelene ved stærk oxidation og let styring af driftsbetingelser, har de tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed i de senere år.
▶ Kemisk oxidation
Denne metode bruger kemiske oxidanter til at omdanne flydende eller gasformige uorganiske eller organiske stoffer til let giftige eller ikke-toksiske stoffer eller omdanne dem til let adskillelige former. Almindeligt anvendte oxidanter inden for vandbehandling er ozon, hydrogenperoxid, kaliumpermanganat og lignende. I processen med phenolrensning af spildevand er anvendelsen af ozon og hydrogenperoxid den mest almindelige.
På nuværende tidspunkt har mange lande i verden brugt ozon til desinfektion, især i Europa, ozon bruges til vandbehandling i vandværker. Tilføj faste katalysatorer til ozonoxidationssystemet, såsom aktivt kul med et stort overfladeareal. Ozon og aktivt kul bruges på samme tid til at spille en katalytisk rolle og kan absorbere de små molekylprodukter efter ozonoxidation. De to øger i fællesskab OH- i opløsningen. Det har en synergistisk virkning for at generere flere hydroxylradikaler.
Hydrogenperoxid er en stærk oxidant. Det har en hurtig oxidationsreaktion i en alkalisk opløsning og vil ikke bringe urenheder til reaktionsopløsningen. Derfor er det godt brugt til behandling af en række organiske eller uorganiske forurenende stoffer. Hydrogenperoxid har været brugt til at fjerne COD i industrielt spildevand i lang tid. Selvom prisen på at bruge kemisk oxidation til behandling af spildevand er højere end almindelige fysiske og biologiske metoder, har denne metode uerstattelige virkninger med andre behandlingsmetoder, såsom toksisk. Forfordøjelse af farligt eller ikke-bionedbrydeligt spildevand, forbehandling af spildevand med høj koncentration/lavt flow osv. Effekten af at anvende hydrogenperoxid alene til at nedbryde stabile ildfaste forbindelser med høj koncentration er ikke god. Det kan forbedres ved at bruge overgangsmetalsalte. Den mest almindelige metode er at bruge jernsalte til at aktivere.
▶ Fenton' s reagensmetode.
Fenton -reagenset, der er sammensat af opløseligt jernholdigt salt og hydrogenperoxid blandet i et bestemt forhold, kan oxidere mange organiske molekyler, og systemet kræver ikke høj temperatur og højt tryk. Fe2+ i reagenset kan starte og fremme nedbrydning af hydrogenperoxid og derved generere hydroxylradikaler. Nogle giftige og skadelige stoffer, såsom phenol, chlorphenol, chlorbenzen og nitrophenol, kan også oxideres af Fentons&reagens og Fenton-lignende reagens.
Kombinationen af hydrogenperoxid og ozon og kombinationen af hydrogenperoxid og ultraviolet kaldes Fenton-lignende teknologi, og dens princip er stort set det samme som for Fenton-teknologi.
▶Fotokemisk oxidation
Denne metode er en kemisk reaktion udført under påvirkning af lys. Det kræver molekyler at absorbere elektromagnetisk stråling med en bestemt bølgelængde og er spændte på at producere en molekylær exciteret tilstand og derefter kemisk skifte til en anden stabil tilstand eller blive et mellemprodukt, der starter en termisk reaktion. Nedbrydningseffekten af simpel ultraviolet lysstråling er svag. Ved at indføre en passende mængde oxidanter (såsom H2O2, O3 osv.) I metoden med ultraviolet lysoxidation kan spildevandsrensningseffekten optimeres markant, og nedbrydningshastigheden kan accelereres. Der er to måder til fotonedbrydning af organisk stof: direkte fotodegradering og indirekte fotodegradering. Førstnævnte refererer til den direkte reaktion af organiske stofmolekyler med stoffer i det omgivende miljø efter at have absorberet lysenergi; sidstnævnte refererer til visse stoffer, der findes i det organiske miljø Processen med at absorbere lysenergi i en ophidset tilstand og derefter inducere reaktionen af organisk stof og forurenende stoffer. Blandt dem er indirekte lysnedbrydning af organisk stof vigtigere.
Bølgelængdeområdet, der kan bruges i den fotokemiske oxidationsmetode, er 200 nm ~ 700 nm, det vil sige området for ultraviolet lys og synligt lys. Fotokemisk oxidation har anvendelser inden for bekæmpelse af luftforurening og spildevandsbehandling. Det kan opdeles i UV/O3, UV/H2O2, UV/Fenton og andre systemer i henhold til typer af oxidanter. Uanset systemet nedbryder fotokemiske reaktioner generelt organiske stoffer ved at danne hydroxylradikaler.
For eksempel i UV/O3 -systemet vil ozon i flydende fase nedbrydes for at producere hydroxylradikaler under ultraviolet stråling, og den ultraviolette absorptionshastighed når maksimum ved 253,7 nm, som kan oxidere det meste organiske stof til CO2 og vand og bruges til behandling af jern i industrielt spildevand. Cyanat, organiske forbindelser, nitrogenbaserede syrer, alkoholer, pesticider, organiske forbindelser, der indeholder nitrogen, svovl eller fosfor, og chlorerede organiske stoffer og andre forurenende stoffer.
▶Fotokatalytisk oxidation
I denne metode frembringer en fotokatalysator (også kaldet en fotokatalysator) en katalytisk effekt under bestråling af en lyskilde med en bestemt bølgelængde, så de omgivende vandmolekyler og ilt ophidses til dannelse af ekstremt aktiv · OH- og · O2 fri ion grupper. Den fotokatalytiske oxidationsteknologi anvender katalysatorer som TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 og Fe3O4.
TiO2 er den mest almindeligt anvendte katalysator. I den fotokatalytiske reaktion påvirkes den fotokatalytiske aktivitet af TiO2 hovedsageligt af krystalfasen, kornstørrelsen og det specifikke overfladeareal. Når krystalfasen bestemmes, bliver krystalkornstørrelsen og det specifikke overfladeareal vigtige faktorer i fotokatalysen af TiO2. Jo mindre partikelstørrelse, jo kortere diffusionstid for fotogenererede elektroner og huller, og jo større det specifikke overfladeareal er, desto mere effektiv er det at absorbere forurening i vand. Stoffet til forbedring af fotokatalytisk ydeevne. Når katalysatorpartikelstørrelsen når nanometer -niveauet, kan det også frembringe en kvanteeffekt for at forbedre lysabsorptionshastigheden og udnyttelsesgraden, hvilket er en vigtig retning for den aktuelle katalysatorforskning.
Fotokatalytisk oxidation har egenskaberne ved ikke-toksicitet og enkle driftsbetingelser. Ultraviolet lys, simuleret sollys og sollys kan bruges som lyskilder, og naturlige forhold (f.eks. Luft) kan bruges som katalytiske promotorer. Det har høj aktivitet, god stabilitet og kan gøre organiske Forurenende stoffer nedbrydes fuldstændigt, og der er ingen sekundær forurening. I de senere år har folk for at udnytte naturligt lys til at nedbryde forskellige forurenende stoffer gjort et stort arbejde med at forbedre katalytisk aktivitet og udvide bølgelængdeområdet for excitationslys, som også er kendt som overflademodifikation af katalysatorer. Overgangsmetaldoping af TiO2 kan danne nye modificerede energiniveauer ved at deponere ædle metaller og derved udvide sit fotoresponsområde. Modifikationsbehandlinger såsom fotosensibilisering kan forbedre fotokatalytisk ydeevne.
Anvendelsesområderne for fotokatalytisk oxidation omfatter hovedsageligt behandling af farvestofspildevand, organisk spildevand med høj koncentration og fjernelse af vanskeligt nedbrydelige mikroforurenende stoffer i det avancerede behandlingsstadium af drikkevand. Under normale omstændigheder kan TiO2 fotokatalytisk oxidation kun udføres i bølgelængdeområdet for ultraviolet lys, hvilket begrænser popularisering og anvendelse af fotokatalytisk teknologi. Desuden er udviklingen af fotokatalytiske oxidationsreaktorer stadig umoden, og det er svært at opnå storskala behandling.
▶Våd oxidation
Denne metode er en avanceret oxidationsmetode, der bruger oxidanter til at oxidere organisk stof i spildevand til kuldioxid og vand under høj temperatur og højt tryk og derved fjerne forurenende stoffer. Metoden har egenskaberne ved et bredt anvendelsesområde, høj behandlingseffektivitet, få sekundære forureninger, hurtig oxidationshastighed og genvindelig energi og nyttige materialer. I Japan og USA er denne type metode blevet anvendt inden for teknik, er banebrydende teknologi og har store udsigter til udvikling. Imidlertid har denne metode også et problem, det vil sige, at våd oxidation generelt skal udføres under høje temperatur- og højtryksbetingelser. Mellemproduktet er ofte organisk syre, som kræver materialer med højt udstyr, dyre katalysatorer og er kun egnet til små strømninger og spildevand med høj koncentration ...
Våde oxidationsmetoder omfatter to typer: subkritisk vandoxidation og superkritisk vandoxidation. Superkritisk vandoxidationsteknologi refererer til en ny og højeffektiv affaldsbehandlingsteknologi, hvor vand oxideres til behandling af organiske forurenende stoffer under superkritiske forhold. Under en bestemt temperatur og tryk kan næsten alt organisk stof oxideres og nedbrydes fuldstændigt på kort tid, hvilket i høj grad forkorter spildevandsrensningstiden. Behandlingsapparatet er helt lukket, hvilket sparer plads og ikke har nogen sekundær forurening.
I superkritisk vand reduceres saltets opløselighed betydeligt, mens opløseligheden af organiske stoffer øges betydeligt. F.eks. Kan benzen, hexan, N2, O2 osv. Være helt blandbar med vand og forårsage ændringer i densitet, viskositet og diffusionskoefficient. Diffusionskoefficienten falder med stigningen i densitet. Fordi vådoxidationsteknologien anvender højere temperatur og tryk, falder vandets densitet, diffusionskoefficienten bliver større, og masseoverførselshastigheden stiger kraftigt.
Anvendelsesområderne for våd oxidation omfatter hovedsageligt pesticidrensning af spildevand, behandling med phenolspildevand, trykning og farvning af spildevand og slambehandling osv. Efter at ovennævnte spildevand er behandlet med våd oxidation, reduceres toksiciteten kraftigt, og bionedbrydeligheden forbedres også. Ved hjælp af biokemisk behandling kan udledning af spildevand opnås.
Avanceret oxidationsteknologi kan mineralisere organiske forurenende stoffer til kuldioxid og vand. Det er en miljøvenlig proces, men de høje behandlingsomkostninger ved nedbrydning af forurenende stoffer er en" flaskehals" begrænse sin reklame. I Kinas avancerede oxidationsteknologi &, bortset fra nogle få som Fenton-metoden og ozonoxidationsteknologi, der er blevet anvendt i den faktiske vandrensning, er resten for det meste i laboratorieforskning eller i lille skala teststadium. Kun ved at løse ulemperne ved høje investerings- og behandlingsomkostninger ved avanceret oxidationsteknologi, alvorlig udstyrskorrosion og en lille mængde behandlet vand kan dens anvendelse i den faktiske industri fremskyndes. Udviklingsretningen for avanceret oxidationsteknologi kan opsummeres som følger:
Den ene er, at nogle teknologier såsom fotokatalytisk oxidationsteknologi og ozonoxidationsteknologi kan forbedre spildevandets bionedbrydelighed, men det er svært og dyrt at behandle koksspildevand separat. Det kan kombineres med biokemisk teknologi for at reducere den biologiske toksicitet af koksspildevand og forbedre bionedbrydeligheden. , Og brug derefter lavforbrug og højeffektive biokemiske metoder til behandling.
For det andet har teknologier som våd katalytisk oxidation og superkritisk vandoxidation høje krav til udstyr og høje behandlingsomkostninger. Særlig forskning og udvikling kan udføres for reaktormaterialer og billige katalysatorer. Ved behandling af koksspildevand bør det vanskeligt behandlede spildevand, såsom resterende ammoniak, ikke blandes med andet spildevand, øge mængden af spildevand og derefter bruge de ovennævnte avancerede oxidanter til behandling.
Den tredje er at designe en reaktor med en enkel struktur, høj effektivitet, naturligt lys og langsigtet stabil drift, forbedre behandlingseffektiviteten af fotokemisk oxidation og fotokatalytisk oxidationsteknologi og kombinere den med koagulation, adsorption og andre teknologier.