Rychlý rozvoj železářského a ocelářského průmyslu přinesl velké množství obtížně čistitelných průmyslových odpadních vod, zejména koksovatelných odpadních vod, které obsahují velké množství toxických, škodlivých a obtížně degradovatelných organických látek s vysokou koncentrací. Má vlastnosti komplexního složení a velké změny v kvalitě a objemu vody. Čištění koksovatelných odpadních vod stále více vyvolává obavy lidí. Dávejte pozor na. V současné době je čištění koksovatelných odpadních vod převážně tradičními biologickými čisticími metodami, flokulačními a koagulačními metodami a adsorpčními metodami. Koksovatelná odpadní voda má špatnou biologickou rozložitelnost a před biochemickým čištěním je třeba ji zředit ve velkém množství. Navíc poté, co jsou obsahy biochemických odpadů CHSK (chemická spotřeba kyslíku) a obsah dusičnanu amoniaku obtížné současně splňovat standard, je třeba jej dále zpracovat. Některé pokročilé technologie zpracování však mají vysoké náklady na zpracování a je obtížné zcela degradovat některé toxické a škodlivé látky a jsou náchylné k sekundárnímu znečištění. Na základě současného stavu čištění koksovatelných odpadních vod je velmi nutné studovat účinné a ekologické technologie čištění.
Advanced Oxidation Process (AOPs) využívá extrémně aktivní hydroxylové radikály (· OH) generované v reakčním systému k napadení molekul organických polutantů a nakonec k oxidaci organických polutantů na CO2, H2O a další netoxické Kyselina s malou molekulou je zelená, ekologická přátelská a efektivní technologie čištění odpadních vod. V současné době pokročilé oxidační technologie zahrnují hlavně chemickou oxidaci, fotochemickou oxidaci, fotokatalytickou oxidaci, mokrou katalytickou oxidaci atd. Protože AOP mají výhody silné oxidace a snadné kontroly provozních podmínek, přitahují v posledních letech stále větší pozornost.
▶ Chemická oxidace
Tato metoda používá chemická oxidační činidla k přeměně kapalných nebo plynných anorganických nebo organických látek na mírně jedovaté nebo netoxické látky nebo je převádí do snadno oddělitelných forem. Běžně používanými oxidačními činidly v oblasti úpravy vody jsou ozon, peroxid vodíku, manganistan draselný a podobně. V procesu čištění odpadních vod fenolem je nejběžnější aplikace ozónu a peroxidu vodíku.
V současné době mnoho zemí světa používá ozón k dezinfekci, zejména v Evropě se ozon používá při úpravě vody ve vodních rostlinách. Přidejte do systému oxidace ozónu pevné katalyzátory, například aktivní uhlí s velkým povrchem. Ozon a aktivní uhlí se používají současně, aby hrály katalytickou roli a mohou absorbovat produkty malých molekul po oxidaci ozónu. Ti dva společně zvyšují OH- v roztoku. Má synergický účinek a vytváří více hydroxylových radikálů.
Peroxid vodíku je silné oxidační činidlo. Má rychlou oxidační reakci v alkalickém roztoku a nepřináší do reakčního roztoku ionty nečistot. Proto se dobře používá při léčbě různých organických nebo anorganických znečišťujících látek. K odstraňování CHSK v průmyslových odpadních vodách se již delší dobu používá peroxid vodíku. Přestože cena za použití chemické oxidace k čištění odpadních vod je vyšší než běžné fyzikální a biologické metody, tato metoda má nenahraditelné účinky s jinými metodami čištění, jako jsou toxické. Předtrávení nebezpečných nebo biologicky nerozložitelných odpadních vod, předčištění vysoce koncentrovaných/nízkoprůtokových odpadních vod atd. Účinek použití samotného peroxidu vodíku k degradaci vysoce koncentrovaných stabilních žáruvzdorných sloučenin není dobrý. Lze to zlepšit použitím solí přechodových kovů. Nejběžnější metodou je použít k aktivaci soli železa.
▶ Reagenční metoda Fenton' s.
Činidlo Fenton, které se skládá z rozpustné železité soli a peroxidu vodíku smíchané v určitém poměru, může oxidovat mnoho organických molekul a systém nevyžaduje vysokou teplotu a vysoký tlak. Fe2+ v činidle může iniciovat a podporovat rozklad peroxidu vodíku, čímž se generují hydroxylové radikály. Některé toxické a škodlivé látky, jako je fenol, chlorfenol, chlorbenzen a nitrofenol, lze také oxidovat činidlem Fenton' a činidlem podobným Fentonu.
Kombinace peroxidu vodíku a ozonu a kombinace peroxidu vodíku a ultrafialového záření se nazývá technologie podobná Fentonu a její princip je v zásadě stejný jako u technologie Fenton.
▶Fotochemická oxidace
Tato metoda je chemická reakce prováděná působením světla. Vyžaduje, aby molekuly absorbovaly elektromagnetické záření o specifické vlnové délce a jsou excitovány za vzniku molekulárně excitovaného stavu a poté se chemicky změní na jiný stabilní stav nebo se stanou meziproduktem, který iniciuje tepelnou reakci. Rozkladný účinek jednoduchého záření ultrafialového světla je slabý. Zavedením vhodného množství oxidantů (jako je H2O2, O3 atd.) Do metody oxidace ultrafialovým světlem lze efektivně optimalizovat účinek čištění odpadních vod a urychlit degradaci. Existují dva způsoby fotodegradace organické hmoty: přímá fotodegradace a nepřímá fotodegradace. První se týká přímé reakce molekul organické hmoty s látkami v okolním prostředí po absorpci světelné energie; to druhé se týká určitých látek existujících v organickém prostředí Proces absorbování světelné energie do excitovaného stavu a následné vyvolání reakce organické hmoty a znečišťujících látek. Mezi nimi je důležitější nepřímá světelná degradace organické hmoty.
Rozsah vlnových délek, který lze použít v metodě fotochemické oxidace, je 200 nm ~ 700 nm, tj. Rozsah ultrafialového světla a viditelného světla. Fotochemická oxidace má uplatnění při kontrole znečištění ovzduší a čištění odpadních vod. Podle typů oxidantů jej lze rozdělit na systémy UV/O3, UV/H2O2, UV/Fenton a další. Bez ohledu na systém fotochemické reakce obecně degradují organické látky generováním hydroxylových radikálů.
Například v systému UV/O3 se ozón v kapalné fázi rozkládá za vzniku hydroxylových radikálů pod ultrafialovým zářením a rychlost absorpce ultrafialového záření dosahuje maxima při 253,7 nm, které dokáže oxidovat většinu organické hmoty na CO2 a vodu, a používá se k úpravě železa v průmyslových odpadních vodách. Kyanát, organické sloučeniny, kyseliny na bázi dusíku, alkoholy, pesticidy, organické sloučeniny obsahující dusík, síru nebo fosfor a chlorované organické látky a další znečišťující látky.
▶Fotokatalytická oxidace
V této metodě fotokatalyzátor (také nazývaný fotokatalyzátor) produkuje katalytický účinek při ozáření světelného zdroje o specifické vlnové délce, takže okolní molekuly vody a kyslík jsou excitovány za vzniku extrémně aktivních volných iontů · OH- a · O2 skupiny. Technologie fotokatalytické oxidace využívá katalyzátory, jako jsou TiO2, ZnO, WO3, CdS, ZnS, SnO2 a Fe3O4.
Nejčastěji používaným katalyzátorem je TiO2. Při fotokatalytické reakci je fotokatalytická aktivita TiO2 ovlivněna hlavně krystalovou fází, velikostí zrn a specifickým povrchem. Když je určena krystalová fáze, velikost zrn krystalů a specifický povrch se stanou důležitými faktory při fotokatalýze TiO2. Čím menší je velikost částic, tím kratší je doba difúze fotogenerovaných elektronů a děr a čím větší je specifický povrch, tím je účinnější absorbovat znečištění ve vodě. Látka pro zlepšení fotokatalytického výkonu. Když velikost částic katalyzátoru dosáhne nanometrové úrovně, může také vyvolat kvantový efekt pro zlepšení rychlosti absorpce světla a rychlosti využití, což je důležitý směr současného výzkumu katalyzátoru.
Fotokatalytická oxidace má vlastnosti netoxicity a jednoduché provozní podmínky. Jako světelné zdroje lze použít ultrafialové světlo, simulované sluneční světlo a sluneční světlo a jako katalyzátory lze použít přírodní podmínky (například vzduch). Má vysokou aktivitu, dobrou stabilitu a může být organický Znečišťující látky jsou zcela degradovány a nedochází k sekundárnímu znečištění. V posledních letech lidé za účelem plného využití přirozeného světla k degradaci různých znečišťujících látek odvedli mnoho práce při zlepšování katalytické aktivity a rozšiřování rozsahu vlnových délek excitačního světla, kterému se také říká povrchová modifikace katalyzátorů. Přechodný kovový doping TiO2 může vytvářet nové modifikované energetické hladiny ukládáním drahých kovů, čímž se rozšíří jeho rozsah fotoreponse. Modifikační úpravy, jako je fotosenzitizace, mohou zlepšit fotokatalytický výkon.
Oblasti použití fotokatalytické oxidace zahrnují zejména čištění odpadních vod z barviv, organických odpadních vod s vysokou koncentrací a odstraňování obtížně rozložitelných mikro znečišťujících látek v pokročilém stupni úpravy pitné vody. Fotokatalytickou oxidaci TiO2 lze za normálních okolností provádět pouze v rozsahu vlnových délek ultrafialového světla, což omezuje popularizaci a aplikaci fotokatalytické technologie. Kromě toho je vývoj fotokatalytických oxidačních reaktorů stále nezralý a je obtížné dosáhnout zpracování ve velkém měřítku.
▶Mokrá oxidace
Tato metoda je pokročilá oxidační metoda, která používá oxidanty k oxidaci organické hmoty v odpadních vodách na oxid uhličitý a vodu za vysoké teploty a vysokého tlaku, čímž se odstraní znečišťující látky. Tato metoda má vlastnosti širokého aplikačního rozsahu, vysokou účinnost zpracování, několik sekundárních znečištění, vysokou rychlost oxidace a získatelnou energii a užitečné materiály. V Japonsku a USA byl tento typ metody aplikován ve strojírenství, je špičkovou technologií a má široké vyhlídky na rozvoj. Tento způsob má však také problém, to znamená, že obecně se vyžaduje, aby se mokrá oxidace prováděla za podmínek vysoké teploty a vysokého tlaku. Meziproduktem je často organická kyselina, která vyžaduje materiály s vysokým vybavením, drahé katalyzátory a je vhodná pouze pro malé průtoky a vysokou koncentraci odpadních vod ...
Metody mokré oxidace zahrnují dva typy: podkritickou oxidaci vody a superkritickou oxidaci vody. Technologie superkritické oxidace vody se týká nové a vysoce účinné technologie zpracování odpadu, ve které je voda oxidována za účelem zpracování organických znečišťujících látek za superkritických podmínek. Za určité teploty a tlaku lze téměř veškerou organickou hmotu v krátké době zcela oxidovat a rozložit, což výrazně zkracuje dobu čištění odpadních vod. Zařízení na úpravu je zcela uzavřeno, což šetří místo a nemá žádné sekundární znečištění.
V superkritické vodě je rozpustnost soli výrazně snížena, zatímco rozpustnost organických látek je výrazně zvýšena. Například benzen, hexan, N2, O2 atd. Mohou být s vodou zcela mísitelné, což způsobuje změny hustoty, viskozity a difúzního koeficientu. Difúzní koeficient klesá s rostoucí hustotou. Protože technologie mokré oxidace využívá vyšší teplotu a tlak, hustota vody klesá, difúzní koeficient se zvětšuje a rychlost přenosu hmoty se prudce zvyšuje.
Oblasti použití mokré oxidace zahrnují hlavně čištění odpadních vod pesticidy, čištění odpadních vod fenolem, tisk a barvení čištění odpadních vod a kalů atd. Poté, co jsou výše uvedené odpadní vody vyčištěny mokrou oxidací, je toxicita značně snížena a také je zlepšena biologická rozložitelnost. Pomocí biochemického čištění lze dosáhnout vypouštění odpadních vod.
Pokročilá technologie oxidace může mineralizovat organické znečišťující látky na oxid uhličitý a vodu. Je to proces šetrný k životnímu prostředí, ale vysoké náklady na zpracování při degradaci znečišťujících látek jsou&"úzkým hrdlem &"; omezení jeho propagace. V Číně' s pokročilou oxidační technologií, s výjimkou několika, jako je Fentonova metoda a technologie oxidace ozónu, která byla použita při skutečném čištění vody, zbytek je většinou v laboratorním výzkumu nebo v malém měřítku. Pouze vyřešením nevýhod vysokých investic a nákladů na úpravu pokročilé oxidační technologie, závažné koroze zařízení a malého množství upravené vody lze urychlit její aplikaci ve skutečném průmyslu. Směr vývoje pokročilé oxidační technologie lze shrnout následovně:
Jedním z nich je, že některé technologie, jako je technologie fotokatalytické oxidace a technologie oxidace ozónu, mohou zlepšit biologickou rozložitelnost odpadních vod, ale je obtížné a nákladné čistit koksovatelnou odpadní vodu samostatně. Lze jej kombinovat s biochemickou technologií ke snížení biologické toxicity koksovatelných odpadních vod a zlepšení biologické rozložitelnosti. , A pak k léčbě používejte biochemické metody s nízkou spotřebou a vysokou účinností.
Za druhé, technologie, jako je mokrá katalytická oxidace a superkritická vodní oxidace, mají vysoké požadavky na zařízení a vysoké náklady na zpracování. Pro materiály reaktoru a levné katalyzátory lze provádět speciální výzkum a vývoj. Při čištění koksovatelných odpadních vod by se obtížně čistitelná odpadní voda, jako je zbývající čpavek, neměla mísit s jinou odpadní vodou, zvyšovat množství odpadních vod a poté používat k čištění výše uvedená pokročilá oxidační činidla.
Třetí je navrhnout reaktor s jednoduchou strukturou, vysokou účinností, přirozeným světlem a dlouhodobě stabilním provozem, zlepšit účinnost zpracování fotochemické oxidační a fotokatalytické oxidační technologie a kombinovat jej s koagulační, adsorpční a dalšími technologiemi.